Dust Networks va más allá de la tecnología inalámbrica industrial

Resumen

La tecnología de red que está en el corazón del "Internet de los objetos" es una red inalámbrica de baja potencia denominada IEEE 802.15.4. ZigBee, IEC62591 (WirelessHART), ISA100 y otros estándares de redes de sensores comparten esta tecnología. La visión original del "15.4" era servir como red inalámbrica para sensores de baja potencia y velocidad de datos que pudieran funcionar sólo con una pequeña batería. Otro aspecto de la visión era que estos dispositivos serían demasiado ligeros para soportar los protocolos TCP/IP que definen Internet. Desde aquellos primeros días, ambos aspectos de la visión original han cambiado. Muchas aplicaciones que utilizan el 15.4 tienen ahora acceso a abundante energía eléctrica (por ejemplo, los contadores inteligentes). Además, ahora es posible utilizar el conjunto de protocolos de Internet (IPV6) directamente en las redes 15.4.

Sin embargo, en las aplicaciones de energía limitada, la duración de la batería sigue siendo un problema importante. Para solucionarlo, el estándar inalámbrico 15.4 incorpora ahora una tecnología llamada Protocolo de Malla Sincronizada en el Tiempo (TSMP). El TSMP permite a los dispositivos ahorrar energía de la batería sincronizando los ciclos de reposo/despertar, de modo que los dispositivos sólo están "despiertos" y consumen energía cuando hay una comunicación activa.

Redes de polvo en redes industriales de baja potencia

El TSMP fue desarrollado por Dust Networks en los primeros tiempos de la investigación de las redes de sensores inalámbricos (WSN), antes de que existieran los estándares. El objetivo de Dust era crear una red de sensores que combinara un bajo consumo de energía con una "entrega fiable" A diferencia de las redes informáticas convencionales, en una red de sensores la fiabilidad de una única conexión punto a punto es bastante baja. Para que la entrega de extremo a extremo de la información de los sensores sea altamente fiable, la red de sensores en su conjunto debe compensar la inevitable pérdida periódica de la conectividad punto a punto.

Una típica red de sensores inalámbricos

Dust Networks creía que un gestor de red altamente inteligente era la mejor manera de añadir inteligencia a la red de sensores en su conjunto. La arquitectura de la empresa concentró la complejidad de un gestor de red activo en la pasarela de la red de sensores, el nodo de origen de la red de sensores. La pasarela contiene un potente ordenador y una fuente de alimentación cableada, lo que le permite realizar los cálculos más pesados y hacer que los nodos sensores sean más sencillos (y consuman menos energía).

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Dust Networks utilizó esta combinación de larga duración de la batería y entrega fiable para diferenciar sus primeros productos. Estas propiedades son el resultado del TSMP y de una gestión superior de la red. Los principales fabricantes de equipos industriales compararon los productos Dust con otras tecnologías de redes de sensores. Con el tiempo, Dust se estableció como un claro ganador en el espacio industrial, asegurando relaciones de proveedor con los principales fabricantes de equipos originales, como Emerson y GE. A diferencia de sus muchos rivales en el espacio de las redes de sensores, los productos de Dust han sido aceptados por los OEM industriales.

La tecnología TSMP acabó formando parte del estándar de las redes de sensores. Dust siguió mejorando su capacidad de conexión en red y también trabajó activamente para reducir la energía consumida por sus productos a nivel de chip. Dust nunca se ha considerado una empresa de software puro. Un diferenciador oculto para Dust era la capacidad de la empresa para desarrollar y gestionar el diseño a nivel de chip. De hecho, la empresa se parece mucho a una empresa de semiconductores sin fábrica. Como resultado, Dust ha estado trabajando en el lanzamiento de una segunda generación de productos que incorporan la optimización de la energía a nivel de chip. Esta segunda generación de productos, lanzada en 2007, tenía niveles de potencia aproximadamente un 50% más bajos que los productos a los que sustituían, lo que ampliaba aún más la vida útil de las baterías para las aplicaciones industriales que las requerían y consolidaba la posición de liderazgo de Dust en el sector industrial.

Cronología de los hitos de las redes de polvo

Las redes de sensores van más allá de las aplicaciones industriales

La combinación de IPV6 y las redes de sensores ha dado lugar a un avance decisivo, que abre nuevas y enormes posibilidades. Las redes de sensores siempre se habían planteado como algo que funcionaba sin el conjunto de protocolos TCP/IP, algo que se ha convertido en una gran desventaja. Por ejemplo, gran parte de los recursos gastados en la iniciativa ZigBee acabaron reinventando servicios para redes 15.4 que tenían homólogos maduros y estandarizados en el ámbito TCP/IP. Cuando IPV6 se hizo factible para las redes de sensores (la combinación se conoce como "6LowPAN"), el omnipresente conjunto TCP/IP pasó a formar parte de la tecnología disponible para las redes de sensores. Este momento de "¡ajá!" hizo que toda la comunidad de redes de sensores volviera a la mesa de dibujo.

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Dust Networks reconoció inmediatamente la importancia de este desarrollo. En 2011, una nueva línea de productos de tercera generación surgió de los tableros de dibujo de la empresa, diseñada para aprovechar las nuevas capacidades de la IP, pero conservando las ventajas de las que disfrutaban los productos más antiguos de Dust. Dust ve esta nueva línea de productos, llamada SmartMesh IP, como una plataforma que extenderá a los mercados comerciales las mismas ventajas que Dust ha perfeccionado para dominar los sensores inalámbricos industriales.

La empresa ha introducido cambios significativos en esta nueva línea de productos, aunque ha conservado deliberadamente varios aspectos. La línea incluye un nuevo producto de sistema en chip Eterna 802.15.4e. La diferencia más notable es que el nuevo producto incluye un potente procesador ARM Cortex-M3 de bajo consumo. Los anteriores productos Dust tenían mucha menos potencia de procesamiento a bordo, lo que era apropiado para su limitado alcance funcional. Las redes de sensores basadas en IP, por otra parte, requerirán el soporte de múltiples protocolos e incluso aplicaciones en el propio nodo sensor. Esto incluye la capacidad de conocimiento de la ubicación, que Dust ha incorporado a través de un motor de localización integrado opcional. Otra gran diferencia es que, aunque el producto está diseñado para cualquier tipo de red, la primera pila de red soportada es 6LowPAN, en lugar de un protocolo industrial.

Propiedades IP de SmartMesh
Nueva funciónFuncionalidad existente
Procesador ARMAdministrador de la red
pila 6LowPANUltra bajo consumo
Localización del motorTSMP (ahora 15.4e)

¿Qué características se han conservado? Para empezar, el consumo de energía ultrabajo se mantiene. Dust ha vuelto a utilizar su experiencia en diseño interno para desarrollar un producto que puede superar a los conjuntos de chips convencionales en términos de consumo de energía. La "gestión inteligente de la red" de Dust es otro hilo conductor con sus éxitos anteriores. Por último, los nuevos productos siguen incluyendo el TSMP. Sin embargo, la nueva implementación del TSMP se ajusta a la definida en la última norma IEEE 802 (15.4e).

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Un escenario futuro para las WSN

ARC cree que el mercado de la detección inalámbrica industrial crecerá rápidamente a un ritmo de dos dígitos. Los productos maduros que incorporan normas internacionales como la IEC62591 y cuentan con el apoyo de los principales proveedores impulsarán la penetración de las WSN en las aplicaciones industriales. ARC cree que los dispositivos IEC62591 dominan ahora este mercado y que es probable que Dust siga siendo el mejor proveedor de tecnología en este ámbito.

Más allá de las aplicaciones industriales, el mercado de las WSN evolucionará hacia el IP, o 6LowPAN, debido a la enorme ventaja que supone la adopción del TCP/IP. Sin embargo, la necesidad de un funcionamiento de muy bajo consumo seguirá siendo una consideración importante en las aplicaciones de larga duración y alto valor que requieren un funcionamiento desatendido para cumplir los requisitos de coste total de propiedad (TCO). Con la incorporación de sus nuevos productos SmartMesh IP, Dust Networks se ha posicionado como proveedor líder de tecnología WSN para todos los segmentos del mercado. Dust Networks ha adoptado la estrategia fundamental de servir a las aplicaciones que requieren un mayor rendimiento del que se puede conseguir con un producto WSN comodín. ARC espera que los OEM comerciales "capten" esta propuesta de valor del mismo modo que los OEM industriales han adoptado la tecnología anterior de Dust.

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