El auge de la tecnología IIoT

Aunque el concepto de Internet de las cosas (IoT) existe desde hace tiempo, el IoT industrial (IIoT) ha recibido mucha atención últimamente debido a su rápido crecimiento y a la promesa de optimizar las operaciones, la productividad y la eficiencia en entornos industriales. Y ahora que hay más formas de conectar dispositivos IIoT, se espera que el mercado mundial de IIoT alcance casi 1 billón de dólares en 2025.

IoT frente a IIoT

Aunque IIoT es técnicamente una subcategoría del concepto más amplio de IoT, se refiere principalmente a dispositivos digitales como contadores, sensores, actuadores y controladores utilizados en entornos industriales, creando la base para la automatización mediante tecnología inteligente que a menudo se denomina Industria 4.0.

Desde el punto de vista de las redes, los dispositivos IIoT suelen asociarse a redes de tecnología operativa (OT) que gestionan datos de supervisión, control y monitorización orientados a máquinas a través de Ethernet industrial. Por el contrario, IoT se ha convertido en sinónimo de dispositivos comerciales y de consumo asociados a redes de tecnologías de la información (TI) que gestionan principalmente datos orientados a empresas y consumidores a través de Ethernet comercial. Aunque las redes de TI y OT están convergiendo en términos de intercambio de datos para optimizar los procesos industriales, sigue habiendo algunas diferencias fundamentales entre cómo se comunican los dispositivos IoT e IIoT, cuánto ancho de banda necesitan y los componentes que utilizan.

Aunque tanto los dispositivos IoT como los IIoT utilizan tramas Ethernet para enviar paquetes de datos desde y hacia los dispositivos conectados en red, los dispositivos IIoT requieren redes sensibles al tiempo (TSN). A diferencia de Ethernet comercial, que no puede determinar el tiempo que tarda un paquete determinado en llegar a su destino debido a la detección de colisiones (es decir, esperar a transmitir datos cuando otro dispositivo también está intentando transmitir), la comunicación entre dispositivos industriales no puede tener ni el más mínimo retraso y requiere mecanismos de priorización y sincronización temporal a través de protocolos específicos de Ethernet industrial.

A diferencia de muchos dispositivos IoT que requieren velocidades de datos de alta velocidad de 1 Gb/s o superiores para transmitir mayores cantidades de datos como vídeo de alta definición, la mayoría de los dispositivos IIoT son de baja velocidad y solo requieren velocidades de datos inferiores a 100 Mb/s. Muchas aplicaciones de Ethernet industrial también utilizan topologías de bus en las que varios dispositivos comparten un enlace común, a diferencia de la Ethernet comercial, que casi siempre está configurada en una topología de estrella en la que cada dispositivo tiene su propio enlace. Los dispositivos industriales también suelen requerir longitudes de enlace más largas para atravesar con eficacia espacios de fabricación amplios hasta ubicaciones remotas.

También es importante tener en cuenta que los componentes utilizados para conectar dispositivos IIoT a menudo deben protegerse de factores ambientales adversos como fuerzas mecánicas (por ejemplo, aplastamiento y vibración), entrada de líquidos y polvo, problemas químicos o climáticos (por ejemplo, temperatura y disolventes corrosivos) e interferencias electromagnéticas (EMI). Por eso, muchas conexiones de dispositivos IIoT requieren cables y conectividad reforzados.

Nuevas formas de conectar

La tecnología IIoT está siendo impulsada en parte por aplicaciones emergentes que ofrecerán ventajas significativas sobre los protocolos de comunicación de bus de campo tradicionales utilizados históricamente para los dispositivos industriales que se encuentran en los sistemas de control y automatización. Muchos sistemas de bus de campo tradicionales operan sobre una amplia gama de medios con diferentes longitudes e interfaces de conectores, que a menudo son propietarios y no interoperables. Esto no sólo ha hecho que los despliegues sean más costosos y complejos, sino que ha limitado significativamente la capacidad de los dispositivos industriales en el nivel de E/S para transmitir y compartir información de forma eficaz a través de redes OT e IT.

Las aplicaciones tradicionales de Ethernet de 4 pares utilizadas en la empresa comercial tienen un coste prohibitivo para las conexiones de dispositivos IIoT. Por este motivo, el IEEE ha desarrollado los estándares 802.3cg 10BASE-T1L para Ethernet de par único (SPE), que admite la transmisión de Ethernet de 10 Mb/s a través de cableado de par único equilibrado de hasta al menos 1000 metros, así como el suministro de alimentación de CC mediante líneas de alimentación de datos (PoDL) IEEE 802.3.

La aparición de SPE proporciona esencialmente una aplicación de comunicación de convergencia que resuelve la necesidad de admitir conexiones IIoT de hasta 10 Mb/s con cableado de categoría no propietaria, al tiempo que proporciona una plataforma de red común para la convergencia IT/OT.

Otra aplicación emergente para conectar dispositivos IIoT es la nueva Wi-Fi 6/6E de próxima generación, que ofrece velocidades de transmisión de datos en el mundo real superiores a 5 Gb/s, una mayor duración de la batería del dispositivo, la posibilidad de conectar más dispositivos y una seguridad mejorada que puede hacer viable la conexión de dispositivos IIoT inalámbricos. Esto podría ser extremadamente beneficioso para conectarse a sensores y dispositivos inalámbricos ubicados en áreas remotas y de difícil acceso del entorno industrial, así como a dispositivos IIoT móviles como los utilizados para la gestión de inventarios y el seguimiento y monitoreo de activos. De hecho, un nuevo informe de Guidehouse Insights, titulado Wi-Fi 6 and the IIoT, examina cómo la infraestructura IIoT y Wi-Fi se puede utilizar para sitios industriales y estima que la infraestructura Wi-Fi industrial crecerá de $ 1,7 mil millones en 2021 a $ 6,9 mil millones en 2030 a una tasa de crecimiento anual compuesta del 16,8%. Un resumen ejecutivo del informe está disponible aquí para su descarga gratuita en el sitio web de Guidehouse Insights.

Con sus ondas de radio de mayor frecuencia que ofrecen velocidades de hasta 10 Gb/s y latencia reducida, también hay mucho potencial para que la telefonía móvil 5G se conecte a dispositivos IIoT, en particular los utilizados en aplicaciones de telemetría distribuida y aplicaciones remotas de minería, excavación, redes/subestaciones inteligentes y ferrocarril y tránsito. Mientras que Wi-Fi es ideal para dispositivos IIoT inalámbricos ubicados permanentemente dentro de una estructura, los sistemas de antenas distribuidas (DAS) pueden extender las señales 5G sobre el campus del edificio para admitir efectivamente comunicaciones inalámbricas sin interrupciones para dispositivos IIoT móviles que necesitan operar tanto dentro como fuera de una instalación. Por ejemplo, considere los sensores que se utilizan para supervisar y realizar un seguimiento de los envíos y la temperatura de las nuevas vacunas COVID-19 que deben permanecer a menos 70 °C para mantener su eficacia.

Le tenemos cubierto

A medida que los edificios y las fábricas se vuelven más inteligentes y eficientes a través de la tecnología IoT e IIoT, y las redes de TI y OT continúan convergiendo, se necesita la infraestructura adecuada para soportarlo todo. Tanto si conecta dispositivos a la red de TI como a la red de OT, en entornos comerciales o industriales, Siemon le ofrece el sistema de baja tensión adecuado para admitir conexiones directas SPE y Ethernet cableada de 4 pares a dispositivos, así como conexiones a puntos de acceso Wi-Fi y nodos DAS.

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