Diseño de redes para IoT
El Internet de las cosas (IoT) se ha convertido en una frase excepcionalmente popular en los últimos años. Una simple búsqueda de la frase en Google arroja más de 200 millones de resultados, un número impresionante para algo tan especializado.
A diferencia de algunas modas tecnológicas del pasado, IoT continúa demostrando ser extremadamente valioso e importante para una amplia gama de organizaciones y sectores comerciales. Es un cambio de paradigma, proporcionando servicios e información que hace varias décadas se habrían considerado fuera de este mundo. Tradicionalmente, los principales servicios que se ejecutan en redes de telecomunicaciones públicas y privadas han sido voz, datos y, más recientemente, video. IoT se está volviendo cada vez más frecuente y está en camino de alcanzar el estado de un cuarto servicio importante que se entregará a través de redes de telecomunicaciones.
Tendencias de IoT
Desde 2010, los líderes de la industria han estado pronosticando una explosión en la cantidad de dispositivos conectados. Estas predicciones van hasta 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 estado adoptando infraestructuras de IoT incluyen ciudades conectadas e inteligentes, manufactura, energía y servicios públicos, transporte, logística e incluso agricultura.
A diferencia de las aplicaciones de datos tradicionales, IoT no tiene un límite práctico en cuanto a la cantidad de dispositivos implementados. Solo puede haber una cantidad determinada de PC, computadoras portátiles, teléfonos móviles y tabletas por persona: ¿cuántos dispositivos puede usar una persona a la vez? Sin embargo, la cantidad de dispositivos IoT solo está limitada por el alcance de las propias aplicaciones. Por ejemplo, un agricultor que posee 2000 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 brinden iluminación inteligente, estacionamiento inteligente o para medir el tráfico de peatones y vehículos. Dependiendo de la aplicación, la cantidad de conexiones seguirá aumentando a velocidades vertiginosas. 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, creciendo a una tasa de crecimiento anual compuesta del 23%.
Diseño de red
A medida que crece la cantidad de dispositivos IoT, las redes de telecomunicaciones subyacentes que los soportan y sirven también deben adaptarse. Las infraestructuras de telecomunicaciones deben estar diseñadas para acomodar el tráfico que transportan. Voz, video y datos tienen características y requisitos particulares para una transmisión exitosa a través de la red. El tráfico de 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 los transportará.
Características del tráfico de IoT
La mayoría de los dispositivos IoT envían y reciben muy pocos datos. La gran mayoría del tráfico es en forma de transmisiones periódicas de varias líneas de texto que contienen mediciones de sensores, coordenadas, posiciones de interruptores o comandos simples, por nombrar algunos. Esto significa que se necesitan anchos de banda muy bajos en la capa de acceso de la red. Uno de los principales aspectos que hacen que el diseño de redes sea un desafío para IoT es la gran cantidad de dispositivos conectados. Donde los segmentos de LAN tradicionales pueden contener del orden de decenas o cientos de dispositivos, las aplicaciones de IoT pueden fácilmente requerir miles o más en una sola red. Aunque el bajo uso de ancho de banda por parte de cada dispositivo individual no representa un problema en la capa de acceso de la red, moviéndose hacia la distribución y especialmente la capa central, el problema comienza a ser más frecuente.
Abordar el desafío del direccionamiento de red
La cantidad potencialmente grande de dispositivos IoT en un solo segmento de red ejerce una presión enorme sobre los recursos de la red en lo que respecta al direccionamiento de Capa 2 y Capa 3 en la red central. Las tablas de direcciones MAC y las tablas ARP pueden volverse muy grandes. Hay varias maneras de abordar este problema. Lo que se implementará en cada caso depende de varios factores, uno de los más importantes es el costo. Si se diseña una nueva red desde cero, es mucho más fácil diseñarla para adaptarse a los patrones de tráfico de IoT desde su inicio. Si existe una infraestructura de red existente y debe modificarse para manejar el tráfico de IoT, lo que suele ser el caso, la reingeniería de dicha red puede ser más costosa de lo que vale.
Aquí hay varios pensamientos que pueden ayudar a aliviar parte del dolor y la incomodidad asociados con la preparación de una red para su uso con aplicaciones extensas de IoT.
Emplear tecnología de red central con recursos suficientes
Una de las soluciones más sencillas y rentables es utilizar tecnología de red central que tenga la capacidad y los recursos necesarios, incluida la potencia y la memoria de la CPU, para acomodar las enormes tablas ARP y de direcciones MAC necesarias para una gran cantidad de dispositivos IoT por subred. Esto es especialmente útil cuando se trata de una red que puede haber sufrido una actualización reciente sin tener en cuenta las necesidades de tráfico. Este método puede ayudar de manera efectiva a evitar el costo de una reingeniería extensiva de la red. Esto no solo extenderá la vida útil de la red, sino que también hará felices a los administradores corporativos de que no necesitan gastar mucho más dinero para adaptarse a IoT.
Configure el enrutamiento lo más cerca posible de la capa de acceso
Si se está diseñando una nueva red desde cero, este es el camino a seguir. Los profesionales de redes han aprendido de Network Design 101 que los dominios de transmisión deben mantenerse pequeños para evitar tormentas de transmisión 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 acceso. El resultado puede ser un esquema de direccionamiento IP más complejo, pero una red mucho más eficiente.
Usar direccionamiento IPv6
IPv6 se ha diseñado especialmente para su uso con una gran cantidad de dispositivos, como los que se encuentran en las aplicaciones de IoT. IPv6 no solo proporciona un suministro aparentemente inagotable de direcciones, sino que funciona de tal manera que permite muchos más puntos finales por subred. Debido a que IPv6 eliminó la transmisión, las tormentas de transmisión no son una gran preocupación. Un segmento de red puede aumentar con seguridad hasta un factor de diez con muy poco impacto en la funcionalidad de la red. Esto proporciona menos subredes con muchos más dispositivos dentro de cada una, lo que hace que la administración sea más simple y eficiente.
Para concluir
IoT definitivamente está aquí para quedarse. Todos los indicadores muestran que se está convirtiendo rápidamente en parte de la industria de telecomunicaciones convencional. En comparación con las tendencias de telecomunicaciones del pasado, incluso si se mide únicamente por la cantidad de conexiones, su tasa de adopción no tiene precedentes y solo se espera que se acelere en el futuro. Estaremos observando de cerca estas tendencias y examinando cómo evoluciona la tecnología y cómo el mercado y los usuarios individuales se beneficiarán de este importante cambio de paradigma.
Nadie puede decir realmente cómo se verá IoT dentro de cinco o diez años, pero una cosa es segura: eventualmente superará a todas las demás aplicaciones de telecomunicaciones en uso, así como en capacidad dentro de la red. Más que nunca, esto significa que las redes de telecomunicaciones deben estar preparadas para el futuro de una forma u otra, y para admitir estas aplicaciones en los años venideros.
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