¡Bajemos de la nube! Arquitecturas IIoT para entornos de infraestructuras.

Con la revolución que han supuesto los nuevos paradigmas de IoT e Industria 4.0, no existe artículo que no haga referencia a Machine Learning, Big Data, Network Function Virtualization, Cloud Computing, Software Defined Networks, y un sinfín más de conceptos que, una vez que se consigan llevar a la práctica, auguran un futuro más que prometedor.

Ahora bien, es tarea de cada usuario entender cómo aplicar cada idea en su entorno de trabajo ya que, para cada uno de estos conceptos, hay una implementación y utilización bien diferente para cada escenario. No es lo mismo hablar de Big Data para entornos industriales, de infraestructuras, de telecomunicaciones, de domótica o de grandes estructuras de IT. En cada uno de estos entornos evidentemente la idea es la misma, pero su implementación no.

En este post en concreto, se va a tratar los conceptos de Fog y Edge Computing, qué son, qué diferencias tienen y cómo se aplican en un escenario donde se gestiona un conjunto de instalaciones distribuidas geográficamente.

Los dos conceptos hacen referencia a arquitecturas de control o adquisición de información, diferenciándose sobre qué papel tienen los elementos de control locales y cuál una nube de computación en la red.

Fog Computing.
En una arquitectura de Fog Computing, los datos que se adquieren se envían directamente a una infraestructura intermedia. Ésta hace de repositorio para que otros elementos del sistema exploten estos datos y tomen, si es necesario, decisiones de actuación.

La idea es crear un gran repositorio que, típicamente, es accesible a través de Internet o redes privadas. Los sistemas de explotación de datos – GeoSCADAs, historizadores, ERPs…- deben tener acceso a esos datos contextualizados. Éstos no leen del repositorio un simple valor, sino un valor con timestamp y un identificador de nodo.

En una arquitectura Fog, también es posible que la propia infraestructura tenga capacidad de procesamiento, es decir, que pueda tomar decisiones según la información recibida. Ahora bien, hoy por hoy esta funcionalidad no suele ser muy utilizada en el mundo de la gestión de instalaciones, sino que es más común en telecomunicaciones o, incluso, el mundo industrial.

En resumen, los elementos de campo envían la información a una infraestructura intermedia que hace de pasarela entre ellos y los demás elementos del sistema, añadiendo seguridad, gestión de usuarios y contextualizando los datos.

Las tecnologías que hoy por hoy encajan a la perfección con este tipo de sistema son aquellas que utilizan comunicaciones LPWAN – Low-Powered Wide Area Networks -, es decir, SIGFOX y LoRA

Edge Computing
El concepto de Edge computing se basa en pre-procesado de los datos en local. Básicamente, existe un dispositivo intermedio situado en la propia instalación que al recoger la información de campo la analiza y contextualiza para decidir:

• Si se debe realizar una actuación inmediatamente.
• Qué información se debe enviar hacia los sistemas superiores ya sea utilizando una plataforma intermedia o directamente.

De esta manera se conserva un control local de la instalación.

En entornos de infraestructuras este elemento intermedio típicamente es una RTU.

Para gestionar instalaciones o sites, no se trata de apostar entre una arquitectura u otra, sino entender dónde encaja cada una de ellas.

En un primer momento, parece lógico centrarse en las arquitecturas Edge – y lo es -, ya que cubre unas necesidades primordiales debido a las comunicaciones limitadas que se suele tener con las instalaciones, ya sea en ancho de banda o estabilidad de la conexión.

Es indiscutible que, comparado con una arquitectura Fog, una RTU garantiza un control autónomo y seguridad sea cuál sea el estado de las comunicaciones, de la misma manera que a los sistemas superiores les llega ya datos pre-procesada, es decir, información relevante para el control, supervisión y monitorización. Es por ello que en lo que respecta al control propiamente de una instalación, la arquitectura Edge es la apropiada.

Ahora bien, eso no significa que el método de trabajo Fog no tenga cabida en la gestión de instalaciones, pero se debe saber ubicar bien su uso.

Una arquitectura Fog tiene sentido cuando el dato que se debe subir a la infraestructura intermedia no requiere de una acción inmediata desde el mismo dispositivo. Casos de uso frecuente pueden ser sensores de temperatura, de humedad, de presencia… está claro que según el valor que informen, se debe actuar de una u otra manera, pero no será el mismo sensor el que accione los sistemas HVAC, por poner un ejemplo. El responsable de hacerlo será, evidentemente, la RTU tras comunicárselo el centro de control. De esta manera, se pueden aprovechar las ventajas que aportan las nuevas tecnologías como SIGFOX y LoRA – bajo consumo y gran cobertura -, sin peligrar el control de la instalación

En resumen, una arquitectura Fog puede complementar un control por Edge Computing cuando la información que se recoge no requiere una acción inmediata por parte del dispositivo.

Si quieres saber más sobre arquitecturas edge consulta este post sobre nuestra solución LK Remote.