Cómo IoT está remodelando el diseño de la red

En 2014, un informe de Gartner decía que Internet de las cosas (IoT) planteará siete desafíos en el centro de datos: gran volumen de datos, tecnologías de servidor, seguridad de datos, la red del centro de datos, la privacidad del consumidor, la necesidad de una mayor disponibilidad y mayores requisitos de procesamiento de datos.

Ahora, los impactos de IoT se están enfocando más claramente en el centro de datos y en toda la red. Algunas de las predicciones de Gartner son ciertas, pero tenemos una mejor idea de cómo podrían resultar.

Latencia y confiabilidad

En un mundo de conectividad ubicua y siempre activa, la latencia y la confiabilidad se ciernen sobre todo, ya sea que se trate de autos autónomos o de la Industria 4.0. Estos dos desafíos están impulsando gran parte del cambio que veremos en el diseño de redes en los próximos años.

Para que la industria se dé cuenta de los beneficios prometidos de IoT, debemos aumentar la capacidad de admitir más comunicaciones de máquina a máquina en tiempo casi real. En aplicaciones como vehículos autónomos, los requisitos de latencia son del orden de un par de milisegundos. GSMA, la asociación internacional de tecnología móvil, ha especificado que la latencia de 5G debería ser de 1 milisegundo, que es 50 veces mejor que los 50 milisegundos actuales de 4G.

Satisfacer estos requisitos implica un replanteamiento radical sobre cómo y dónde desplegamos activos en toda la red. Por ejemplo, el enrutamiento y la realización de copias de seguridad de los datos mediante un diseño de red tradicional tipo estrella será cada vez más inviable. La gran cantidad de tráfico y las demandas de latencia fácilmente abrumarían un flujo de datos de norte a sur. Por lo tanto, las topologías se están rediseñando para proporcionar más conectividad este-oeste.

La confiabilidad del enlace será tan crítica como la latencia. Esto implicará múltiples conmutaciones por error dondequiera que se transporten los datos. Para la guía de vehículos, por ejemplo, el trabajo de recopilar, procesar y almacenar la información se puede compartir entre una variedad de microcentros de datos en la acera y accesorios de calles habilitados para ciudades inteligentes.

La capacidad de cómputo / almacenamiento se mueve al borde

Tradicionalmente, cuando necesitábamos ir más rápido, aumentamos el ancho de banda. Con el tiempo, se llega al punto en el que se agota el ancho de banda, incluso en vidrio óptico. Dada la cantidad de datos de los que estamos hablando con IoT, ese momento será más temprano que tarde. Una de las pocas herramientas que quedan es la capacidad de reducir la distancia que tienen que viajar los datos.

Por lo tanto, los datos de IoT se procesan cada vez más en el dispositivo a través del SoC (sistema en un chip) y se almacenan en el borde de la red. Alternativamente, el dispositivo puede enviar los datos brutos directamente a los activos de computación / almacenamiento en el borde de la red para su procesamiento y almacenamiento. En cualquier caso, esto permite a los operadores de red aumentar la capacidad de enlace entre el dispositivo y la ubicación de almacenamiento / computación.

Soportar todos estos nodos de borde significa implementar más diseños de tipo malla que puedan cumplir con los requisitos de latencia y confiabilidad de conmutación por error requeridos. Cada nodo necesitará múltiples puntos de entrega de servicios y conectividad paralela de igual a igual, lo que significa mucha más fibra. Por otro lado, un beneficio secundario de este diseño será la reducción del tráfico en la red de backhaul, ya que solo los datos que se necesitan tendrán que ser devueltos al centro de datos.

Estandarizaciones para impulsar y escalar el desarrollo

Las comunicaciones M2M requieren un alto grado de entrega de servicios automatizada y asignación de recursos, lo que crea desafíos para la seguridad de la red, la seguridad de la API y la gestión de identidades. Organizaciones como IEEE y OpenFog Consortium están trabajando hacia estándares para autenticar automáticamente cada nodo en la red sin intervención humana. Para ser eficaces en una red independiente del proveedor, estas soluciones deben integrarse en todos los sensores, dispositivos y otro hardware de IoT. Eso requerirá la aceptación de los OEM.

La necesidad de estandarización también está impulsando cambios en la infraestructura. Un objetivo de 5G en el futuro cercano, por ejemplo, es permitir la división de redes virtuales. La división de la infraestructura en redes virtuales independientes permite a los operadores crear una capa estandarizada independiente sobre el plano de control, desde la cual pueden brindar servicios de valor agregado patentados. Un desafío importante es priorizar y enrutar el tráfico para garantizar que cualquier servicio específico del operador opere dentro de los mismos SLA en todas las demás redes de proveedores.

El desafío no es solo el ancho de banda: utilizando técnicas como la multiplexación por división de onda (WDM) o la transmisión coherente, se puede crear suficiente ancho de banda, sino que también requeriría estandarizar partes de la infraestructura de los proveedores para admitir el corte de la red virtual. Es una cuestión de diseño cooperativo. Este tipo de estandarización eventualmente conduciría al desarrollo de componentes de red modulares listos para usar que podrían usarse para reducir drásticamente el tiempo y el costo de mantenimiento de la red y reducir el tiempo medio de reparación.

Más claridad e incluso más preguntas

Lo más probable es que pasen algunos años antes de que veamos el tipo de implementaciones de IoT a gran escala que justificarán los cambios mencionados aquí. Pero a medida que las piezas comiencen a encajar, la tasa de cambio se acelerará. En cuanto al tiempo, las aplicaciones industriales ya están comenzando a surgir y gradualmente se introducirán más en función de su capacidad para demostrar el ROI.

Los proveedores de servicios pueden estar un poco por delante de la curva, gracias a su experiencia con más sistemas de procesamiento, almacenamiento y entrega basados ​​en el borde. Si bien gran parte de su inversión en la red de acceso está destinada a optimizar sus redes de radio (xRAN), no está claro cuánto de ese conocimiento se puede transferir para respaldar el ecosistema de IoT. ¿Quiénes estarán primero en el nuevo “frente de playa” y qué necesitarán cuando lleguen allí? A pesar de toda la claridad que hemos ganado desde 2014, todavía hay muchas preguntas.

Sobre el Autor: James Young