Características Técnicas
De acuerdo con los criterios de la pirámide de automatización, los dispositivos IIoT deben estar situados en proximidad a los equipos de campo o proceso, debido a que estos dispositivos trabajan en conjunto con los sensores y actuadores de los distintos dispositivos industriales. Existen dos tipos de arquitecturas de IIoT dentro de las diversas opciones disponibles.
- SCBR (Sistemas de Control Basados en Red)
- SCBI (Sistmas de control Basados en Internet)
Sistemas de Control Basados en Red
En SCBR, la mayoría de las actividades de gestión son realizadas por los recursos directivos de la empresa, quienes son responsables de garantizar la disponibilidad de los canales de comunicación.
Las arquitecturas de SCBR se suelen caracterizar por la utilización de codificadores y decodificadores, que gestionan la comunicación entre el proceso y los sistemas de control. Estas comunicaciones suelen ser enviadas a través de un mismo gateway. Este tipo de sistemas son los más similares a las redes TO más tradicionales, presentando sistemas más aislados y seguros, pero con menos capacidades de tratamiento de información.
Sistemas de Control Basados en Internet
SCBI aprovecha Internet para integrar comunicaciones y control remoto en procesos industriales tradicionales.
La arquitectura SCBI sabe dónde y cómo los operadores utilizan Internet. Estas características son las más importantes para determinar el resto de la infraestructura: la ubicación y características de los servidores, la participación de consultores externos, el número de administradores y el tamaño del sistema.
La arquitectura de SCBI puede incluir seis partes de la arquitectura, que explicamos a continuación: usuario, interfaz, Internet, computadora local, sensor/emisor y método.
Aquitectura de los diferentes controladores en redes industriales
Controlador Local
Esta arquitectura utiliza un único controlador de manera local, la estabilidad y seguridad no depende de los retardos de la conexión a internet ya que dicha conexión se utiliza solamente para la visualización de datos en producción. Es el esquema más utilizado actualmente.
Controlador Remoto
Esta arquitectura requiere extraer información de campo y enviarla a través de internet. En estos casos, la latencia del enlace por internet afecta a la estabilidad del enlace. Este tipo de controlador es el más económico ya que el controlador no se encuentra ubicado de forma local y por tanto la empresa puede externalizar los costes acudiendo a servicios de infraestructura como servicio (IaaS) o similares. Cabe destacar que la implantación de este tipo de arquitecturas implica la creación de conexiones remotas de intercambio de información sensible relativa al proceso industrial y, en los casos más extremos, externalizar partes críticas del proceso.
Controladores Bilaterales
Esta arquitectura utiliza dos controladores. uno local que se utilizaría para reducir la latencia y otro remoto, para optimizar la integridad del enlace. Con esta configuración de controladores se consigue que los retardos asociados a Internet no afecten a la producción. Es el esquema más costoso, pero permite aplicar redundancia de controladores en favor de la disponibilidad.
Protocolos IloT
Las redes de estos dispositivos se componen por tres capas principales:
- Capa Física: está constituida por los sensores y dispositivos físicos
- Capa de Red: es la encargada de conectar los dispositivos y actúan de puerta de enlace de los dispositivos IloT
- Capa de Aplicación: es la encargada de entregar los datos
Actualmente existen distintas tecnologías principales para implantar equipos IIoT, dependiendo de la tecnología utilizada las comunicaciones suelen variar mucho, esto se debe a distintos factores (obstrucciones entre una señal y el dispositivo, el protocolo utilizado…)
- Redes Móviles (GSM/3G/4G/5G): Esta tecnología permite conectar de manera inalámbrica con ondas de radiofrecuencia. Al poder tener múltiples accesos a internet independientes más fácilmente y permitir que conectividad con distancias desde 30 a 200 Km dependiendo de la infraestructura instalada, pero debido a esto supone un coste elevado.
- Redes Wifi: Esta tecnología es de las más utilizadas hoy en día como sustituto a las redes cableadas tradicionales. Permite que multitud de dispositivos puedan estar conectados a una misma red, pero al tener un alcance entre 45 y 90 metros, este tipo de redes está ampliamente extendido y suele ser más barato que las redes GSM. También es común encontrarla desplegada junto con otros tipos de comunicaciones, debido a su gran flexibilidad y compatibilidad
- Zigbee: Esta tecnología es el nombre del conjunto de protocolos de alto nivel para comunicaciones inalámbricas. Debido a su bajo consumo, adaptabilidad y capacidades de seguridad. Es de los protocolos más utilizados en IIoT. Aunque presenta un alcance menor, entre 10 y 100 metros, esta característica puede resultar incluso un beneficio en casos donde un alcance mayor no es necesario y puede representar una mayor superficie de ataque.
- Bluetooth: Es un protocolo que permite la comunicación por radiofrecuencia. Existen tres clases y su alcance puede oscilar entre 1 metro y 1 Km dependiendo de la clase que se utilice, por tanto, también es más conocida por los posibles atacantes en comparación con soluciones más industriales como Zigbee.
- LoRaWan:Esta tecnología se caracteriza por su capacidad para admitir millones de dispositivos conectados con un bajo consumo, además cuenta con una aplicación que permite controlar los distintos dispositivos, además cuenta con un alcance de 2 a 15 Km.
- MQTT: Uno de los protocolos más populares entre los diseñados principalmente para IIoT con capacidades de seguridad, al permitir comunicaciones Machine to Machine (M2M) de forma segura, mediante certificados SSL.