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Reportajes y análisis

Gateways de borde: Habilitadores flexibles y resistentes de la IoT

[08/03/2019] Los gateways de borde se han convertido en componentes arquitectónicos que mejoran el desempeño de las redes IoT Internet de las cosas), y las empresas proveedoras han enfrentado esto con dispositivos generales lo suficientemente flexibles para satisfacer las diferentes demandas de implementaciones individuales.

Estos gateways -esencialmente servidores pequeños- se ubican entre el centro de datos, o la nube de una empresa, y los terminales IoT que se utilizan en el campo.

Obviamente, se utilizarán diferentes gateways para diferentes tareas. Un gateway que necesita realizar -desde una planta robótica de fábricas- un análisis en tiempo real de los datos generados por una máquina, tendrá que estar en el extremo más capacitado del espectro; mientras que un dispositivo que simplemente rastree los datos de ubicación en un centro de cumplimiento automatizado, no necesitará ser tan poderoso

"Si solo está jugando y quiere hacer algo así como una transformación ligera de los datos, puede conseguirse algo con incluso menores capacidades que una Raspberry Pi para eso, afirmó el CEO de FogHorn, David King, cuya compañía proporciona una sofisticada capa de orquestación e inteligencia de software para escenarios de computación en la niebla y computación en el borde.

Dicho esto, los gateways empresariales suelen ser una propuesta generalizada, no algo de diseñado personalizado para una tarea en particular. Los proveedores más grandes tienden a ser las principales empresas de sistemas como HPE, Dell y Cisco. Los precios de estos dispositivos de última generación varían en función de sus capacidades, factor de forma y nivel de resistencia, pero la escala alcanza hasta potentes servidores capaces de soportar temperaturas y vibraciones extremas desde 2.500 dólares.

Gestión del gateway de borde

La administración de un gateway se trata principalmente de la administración de la red o redes a las que está conectado, lo que significa que no se requieren muchos conocimientos especializados o infraestructura para supervisar el funcionamiento diario de un gateway de borde.

"Administrar el gateway en sí no suele ser una tarea difícil, afirmó John Spooner, analista senior de 451 Research. "Lo que suele ser la verdadera tarea es la gestión del cable que sale de ella.

Gateways de borde de HPE

Las especificaciones del hardware dentro de cualquier gateway de IoT determinado están formadas en base a la percepción que tiene el proveedor de los requerimientos del consumidor. HPE, por ejemplo, ha visto que la demanda de hardware interno más fuerte se ha acelerado recientemente.

"Core i5 ha sido un lugar ideal -lo que hemos visto es que muchos clientes comienzan y tienen la transformación digital que quieren hacer o algún programa de IoT, afirmó Gerald Kleyn, director senior de IoT Edgeline para HPE. "Así que lo primero que les falta es la conectividad a su red industrial, por lo que creen que necesitan un gateway.

Kleyn afirma que muchos clientes implementan un gateway, luego encuentran más usos para él. "[Tenemos] un par de gateways en nuestra alineación, el GL10 y el GL20. Muchos de esos clientes instalarían un GL10 y comenzarían a recopilar esa información, e inmediatamente querrían hacer más.

Kleyn señaló que los expertos en la materia que trabajan para sus clientes descubrirían rápidamente que, si los tipos de datos que recopilaban de las máquinas industriales pudieran analizarse en tiempo real, podrían generar importantes aumentos de eficiencia en una amplia gama de procesos diferentes. A menudo, eso es demasiado trabajo para el gateway GL10 de la compañía, que ejecuta un procesador Atom, 4 GB de RAM y una unidad de estado sólido de 32GB.

Kleyn agregó que una analítica en tiempo real más sólida, particularmente en la industria del petróleo y el gas, y la robótica ha sido un área de gran crecimiento para el EL300 más capaz, que cuenta con el procesador Core i5 mencionado anteriormente.

Los dispositivos más grandes, como las unidades EL1000 y EL4000 de la compañía, están dirigidos a los mismos casos de uso que los EL300, pero simplemente ofrecen una mayor capacidad de cómputo, lo que permite una analítica más complicada y la capacidad de sintetizar información proveniente de un mayor número de terminales.

Los gateways de Dell

Dell, por el contrario, hace todo lo posible para que el caso de uso propuesto dicte las especificaciones de la máquina. Jason Shepherd, CTO de la división de soluciones de IoT de Dell, afirmó que esto puede ser un desafío, dados los innumerables casos de uso que existen.

"Creamos un puñado de SKUs que están diseñados específicamente para un conjunto específico de casos de uso, en lugar de tratar de construir miles de SKUs, es muy difícil mantener la calidad y la escala, afirmó.

Tomemos, por ejemplo, la serie 3000 de gateways Edge de Dell. Todos son diseños alimentados por Atom con componentes centrales similares, 2GB de RAM y almacenamiento interno expandible, que generalmente incluyen una unidad de estado sólido. El modelo básico 3001 está diseñado para casos de uso industrial, y el diferenciador realmente se encuentra en el tipo de capacidad de I/O que posee. La conectividad en serie, la I/O digital y la capacidad de conectarse tanto a dispositivos de red modernos como a tecnologías de la vieja escuela, como Fieldbus, son una parte importante de la propuesta de valor.

"Esa es la parte clave de un gateway: básicamente, ingestar datos de un montón de protocolos diferentes y normalizar eso al tráfico de IP, afirmó Shepherd.

Contraste esto con el modelo 3002, que está diseñado para casos de uso logístico y de transporte, gracias a su interfaz de bus CAN y conectividad ZigBee incorporada para ayudar con redes de malla. Tiene componentes centrales similares a los del 3001, y cuestan aproximadamente la misma cantidad, un poco más de 500 dólares cada uno. La diferencia, como señaló Shepherd, está en la I/O. (El 3003 es el mismo tipo de dispositivo, equipado con conectividad DisplayPort y orientado al mercado de la señalización digital).

Diseños de gateway para adaptarse a ambientes

Por todas sus similitudes con los servidores en términos de componentes internos, los dispositivos Edge generalmente no se ven como un servidor típico. Gracias a los diversos grados de robustez y los diferentes tipos de conectividad presentes en diferentes gateways, tienden a parecer bastante distintivos.

"El factor de forma típico de un gateway no se verá como un servidor de ambiente de desktop estándar -robustecido y tendrá una especificación de temperatura, presión y vibración, y se verá como un dispositivo de servicio pesado, afirmó King, teniendo en cuenta que, en general, también pesará más que un sistema equivalente de gateway no perteneciente a Edge. "Cuanto más industrializados estén los componentes y el servidor, más caro será.

Beneficios de la arquitectura Edge

El modelo Edge se usa principalmente como una forma de mantener los sistemas de IoT en movimiento rápidamente. Una arquitectura que envía datos directamente desde el terminal al back-end, ya sea una nube o un centro de datos distante, necesariamente implica demoras entre el envío de información para el procesamiento y la recepción de nuevas instrucciones de HQ.

Los gateways Edge pueden manejar mucho más trabajo computacional al ubicarse mucho más cerca de los terminales, por lo que las aplicaciones con baja tolerancia de retardo, y la necesidad de tener un procesamiento significativo hecho rápidamente, se adaptan mejor a una implementación de Edge. La robótica, los equipos de precisión, los vehículos autónomos y similares simplemente no tolerarán los retrasos de conectividad impuestos por un ciclo completo de datos de terminal hacia la nube y de regreso. En general, todo lo que tiene que tomar sus propias decisiones en tiempo real es un candidato de Edge.

Spooner afirma que los proyectos de IoT a menudo comienzan pequeños, con frecuencia en el nivel básico, algo tan simple como un empleado que conecta un dispositivo de monitoreo a una pieza de maquinaria importante en una fábrica. Shadow OT, podría decirse.

"Por lo general, el área de TI se involucra una vez que un proyecto de IoT es lo suficientemente grande en escala o en alcance para aplicarse en toda la empresa, o al menos lo suficientemente grande como para comenzar a solicitar recursos para ayudar a respaldar su proyecto, señaló.