Diseño de redes para IoT
El Internet de los objetos (IoT) se ha convertido en los últimos años en un eslogan excepcionalmente popular. Una simple búsqueda de la frase en Google arroja más de 200 millones de resultados, una cifra impresionante para algo tan especializado.
A diferencia de algunas modas tecnológicas del pasado, IoT resulta ser extremadamente valiosa e importante para una amplia gama de organizaciones y sectores empresariales. Es un cambio de paradigma, que proporciona servicios e información que hace varias décadas se habrían considerado fuera de este mundo. Tradicionalmente, los principales servicios de las redes de telecomunicaciones públicas y privadas han sido la voz, los datos y, más recientemente, el vídeo. El Internet de las cosas se está imponiendo rápidamente y va camino de convertirse en el cuarto servicio importante prestado a través de las redes de telecomunicaciones.
Tendencias IoT
Desde 2010, los líderes de la industria han estado prediciendo una explosión en el número de dispositivos conectados. Estas predicciones han oscilado entre 50.000 millones para 2020 y ¡1 billón para 2025! Obviamente, esta última previsión no se ha materializado, pero según algunas estimaciones, no estamos lejos de alcanzar los 50.000 millones en los próximos tres años. Una amplia gama de campos que han ido adoptando infraestructuras IoT incluye edificios conectados y ciudades inteligentes, fabricación, energía y servicios públicos, transporte, logística e incluso agricultura.
A diferencia de las aplicaciones tradicionales de datos, IoT no tiene un límite práctico en cuanto al número de dispositivos desplegados. Solo puede haber una cantidad limitada de computadoras, portátiles, teléfonos móviles y tabletas por persona —¿cuántos dispositivos puede usar una persona a la vez? Sin embargo, el número de dispositivos IoT solo está limitado por el alcance de las propias aplicaciones. Por ejemplo, un agricultor que posee 2.000 acres de tierra puede tener varios sensores por acre para medir la humedad, la luz solar y el viento. Una ciudad inteligente puede tener varios cientos de sensores a lo largo de cada carretera principal que proporcionen iluminación inteligente, estacionamiento inteligente o que midan el tráfico peatonal y vehicular. Dependiendo de la aplicación, el número de conexiones seguirá aumentando a una velocidad vertiginosa. Según algunos expertos, se espera que los dispositivos IoT superen a los teléfonos móviles como la categoría más grande de dispositivos conectados en algún momento de 2018, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 23%.
Diseño de redes
A medida que crece la cantidad de dispositivos IoT, las redes de telecomunicaciones subyacentes que los respaldan y atienden también deben adaptarse. Las infraestructuras de telecomunicaciones deben diseñarse para acomodar el tráfico que transportan. La voz, el video y los datos tienen cada uno características y requisitos particulares para una transmisión exitosa a través de la red. El tráfico IoT difiere significativamente en su naturaleza y, por lo tanto, tiene requisitos de red únicos que deben tenerse en cuenta al diseñar la red que lo transportará.
Características del tráfico IoT
La mayoría de los dispositivos IoT envían y reciben muy poca cantidad de datos. La gran mayoría del tráfico consiste en transmisiones periódicas de unas pocas líneas de texto que contienen mediciones de sensores, coordenadas, posiciones de interruptores o comandos simples, por nombrar algunos ejemplos. Esto significa que se requiere un ancho de banda muy bajo en la capa de acceso de la red. Uno de los principales desafíos en el diseño de redes para IoT es la enorme cantidad de dispositivos conectados. Mientras que los segmentos LAN tradicionales pueden contener decenas o cientos de dispositivos, las aplicaciones IoT pueden fácilmente requerir miles o más en una sola red. Aunque el bajo uso de ancho de banda por cada dispositivo individual no representa un problema en la capa de acceso de la red, al avanzar hacia la capa de distribución y especialmente hacia la capa central, el problema comienza a volverse más evidente.
Afrontar el reto del direccionamiento de redes
El número potencialmente enorme de dispositivos IoT en un único segmento de red supone una carga enorme para los recursos de red en lo que respecta al direccionamiento de Capa 2 y Capa 3 en la red central. Las tablas de direcciones MAC y ARP pueden llegar a ser muy grandes. Hay varias formas de abordar este problema. Lo que se implemente en cada caso depende de varios factores, uno de los más importantes es el coste. Si se está diseñando una red nueva desde cero, es mucho más fácil adaptarla a los patrones de tráfico de IoT desde el principio. Si ya existe una infraestructura de red y hay que modificarla para gestionar el tráfico de IoT, como suele ser el caso, la reingeniería de dicha red puede resultar más cara de lo que vale.
He aquí varias ideas que pueden ayudar a aliviar algunas de las penas y molestias asociadas a la preparación de una red para su uso con amplias aplicaciones IoT.
Emplear tecnología de red básica con recursos suficientes
Entre las soluciones más simples y rentables se encuentra el uso de tecnología de red central que cuente con la capacidad y los recursos necesarios, incluyendo potencia de CPU y memoria, para manejar las enormes tablas de direcciones MAC y ARP requeridas por una gran cantidad de dispositivos IoT por subred. Esto es especialmente útil cuando se trata de una red que ha sido actualizada recientemente sin haber considerado estas necesidades de tráfico. Este método puede ayudar eficazmente a evitar el costo de rediseñar extensamente la red. No solo extenderá la vida útil de la red, sino que también hará felices a los administradores corporativos al no tener que gastar mucho más dinero para dar soporte a IoT.
Configurar el enrutamiento lo más cerca posible de la capa de acceso
Si se está diseñando una nueva red desde cero, éste es el camino a seguir. Los profesionales de las redes han aprendido en Diseño de Redes 101 que los dominios de difusión deben ser pequeños para evitar tormentas de difusión y mejorar la eficiencia. Esto significa trasladar el enrutamiento de la red central a la red de distribución, e incluso a la frontera entre las redes de distribución y de acceso. El resultado puede ser un esquema de direccionamiento IP más complejo, pero una red mucho más eficiente.
Usar direccionamiento IPv6
IPv6 ha sido diseñado especialmente para su uso con grandes cantidades de dispositivos, como los que se encuentran en aplicaciones de IoT. No solo IPv6 proporciona un suministro prácticamente inagotable de direcciones, sino que también funciona de manera que permite muchos más dispositivos por subred. Debido a que IPv6 ha eliminado las transmisiones de difusión (broadcast), las tormentas de difusión ya no son una preocupación importante. Un segmento de red puede ampliarse de forma segura hasta por un factor de diez con muy poco impacto en la funcionalidad de la red. Esto permite tener menos subredes con muchos más dispositivos en cada una, lo que simplifica y mejora la eficiencia de la gestión.
Conclusión
Sin duda, IoT ha llegado para quedarse. Todos los indicadores muestran que se está convirtiendo rápidamente en parte de la corriente principal de la industria de las telecomunicaciones. En comparación con las tendencias de las telecomunicaciones del pasado, incluso si se mide únicamente por el número de conexiones, su ritmo de adopción no tiene precedentes y sólo se espera que se acelere en el futuro. Seguiremos de cerca estas tendencias y examinaremos cómo evoluciona la tecnología y cómo aprovecharán el mercado y los usuarios particulares este importante cambio de paradigma.
Nadie puede decir realmente cómo será el IoT dentro de cinco o diez años, pero una cosa es segura: acabará superando a todas las demás aplicaciones de telecomunicaciones tanto en uso como en capacidad en la red. Más que nunca, esto significa que las redes de telecomunicaciones deben estar preparadas para el futuro de una forma u otra y estar preparadas para soportar estas aplicaciones en los años venideros.
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