¿Qué es una red de malla IoT ? Y cómo puedes aprovecharlo
Las redes Mesh están cambiando la forma en que se conectan los dispositivos IoT . Encuentre aquí todo lo que necesita saber y vea si es una buena solución para usted.
¿Qué es una red en malla?
Una red IoT en malla es una topología de red local donde los dispositivos se conectan directamente de forma no jerárquica para enrutar datos a través de la red. Los dispositivos en una red en malla se comunican según un protocolo predefinido que permite que cada dispositivo participe en la transmisión de datos.
» PRUEBA GRATUITA: Lance su aplicación IoT al mercado en menos de 30 días con Dashboards IoT de arrastrar y soltar Ubidots
Las redes en malla se utilizan habitualmente, aunque no siempre, para aplicaciones IoT , como la automatización industrial y la medición inteligente. Todos los dispositivos de una topología en malla trabajan juntos para distribuir datos entre los diferentes componentes de la red.
Componentes principales de la red en malla IoT
Hay tres componentes principales en una red de malla IoT : la gateway, el repetidor y los puntos finales.
Gateways
Las GatewayGatewayson dispositivos que conectan la red en malla a Internet. Permiten que los nodos de la red se conecten e interactúen con sistemas externos a la red.
Repetidores
Los repetidores capturan datos en la red y los transmiten a los puntos finales. Desempeñan un papel fundamental en cualquier red en malla, ya que permiten que cada nodo reciba mensajes, independientemente de su distancia del gateway. Por esta razón, los repetidores en cualquier topología de red están diseñados para activarse en todo momento.
Puntos finales
Los puntos finales son dispositivos que reciben datos de los repetidores. No necesitan conectarse con otros elementos de una red en malla, por lo que pueden permanecer pasivos si no se utilizan.
Las infraestructuras de malla funcionan con diversos protocolos para transmitir datos. A continuación, se presentan los más comunes.
Protocolos de redes en malla IoT
Wirepas es un protocolo de red que permite a todos los dispositivos de una red enrutar datos de forma local y homogénea, según las condiciones de radio actuales. Este protocolo permite conectar un número ilimitado de dispositivos compatibles con Wirepas a una sola red.
Una arquitectura de red típica de Wirepas está completamente descentralizada. Funciona eficientemente para aplicaciones IoT que requieren bajo consumo. Es compatible con tecnologías de radio LPWA estándar, como Bluetooth Low Energy, además de diversas aplicaciones de sistema en chip (SOC)
El sitio web de Wirepas ofrece un directorio completo de productos asociados , incluidos algunos de nuestros socios, Rigado .
Topología de malla Zigbee
Zigbee permite la transmisión de datos a larga distancia a través de dispositivos interconectados compatibles con Zigbee. Esta topología de red consta de tres tipos de nodos: coordinadores, enrutadores y dispositivos finales. Un único coordinador conforma la red y enruta el tráfico en ella. Un enrutador Zigbee actúa como nodo intermedio que retransmite datos desde otros dispositivos de la red. Los enrutadores también pueden ser dispositivos finales y nunca entran en modo de suspensión.
Los dispositivos finales se comunican con el coordinador o los routers . Los dispositivos finales en una red Zigbee pueden activar el modo de suspensión, lo que los convierte en dispositivos de alto consumo energético. En una red Zigbee, cada coordinador o router puede alimentar hasta 20 dispositivos finales.
El protocolo Zigbee permite la interoperabilidad entre numerosos proveedores comerciales. DIGI es un buen ejemplo de proveedor de chipsets Zigbee , integrado en muchos IoT que probablemente ya haya usado o planee usar.
Red de malla de Google Thread
Thread de Google es un protocolo que conecta dispositivos de forma fluida y sin un solo punto de fallo. Si un dispositivo no está disponible, las redes Thread se reconfiguran automáticamente. Este protocolo de red se diseñó para conectar dispositivos domésticos inteligentes de forma universal.
Lo que distingue a Thread de otros protocolos como Zigbee y Z-Wave es que sus redes no necesitan un concentrador. Esta tecnología, abierta, independiente del proveedor e interoperable, se basa en estándares abiertos como IPv6 y una base 6LoWPAN.
Aunque Thread ha ganado impulso entre varios fabricantes, un vistazo rápido a sus productos certificados muestra que está más bien enfocado en la electrónica de consumo, con muy pocos casos de uso comercial (no industrial).
Dicho esto, rara vez será necesario utilizar Thread en un dispositivo o gateway industrial.
Bluetooth Mesh
La red en malla Bluetooth de bajo consumo es un protocolo que utiliza el método de inundación. Como su nombre indica, esta tecnología está diseñada para redes inalámbricas en malla de bajo consumo que transmiten un gran volumen de tráfico de datos multidifusión. Esto se logra designando algunos dispositivos de la red como repetidores.
Los dispositivos en una red Bluetooth Low Energy se comunican mediante mensajes que pueden retransmitirse hasta 127 saltos en un mecanismo de publicación/suscripción.
A diferencia de otras tecnologías de redes de malla inalámbricas de bajo consumo, Bluetooth Mesh es una solución completa que define todo, desde la capa de radio física de bajo nivel hasta la capa de aplicación de alto nivel:
Si bien BLE es bastante popular en la electrónica de consumo (todos tenemos teléfonos con capacidad Bluetooth en nuestros bolsillos, ¿verdad?), algunos IoT como Minew , Rigado y EnOcean IoT económicos y de bajo consumo .
Beneficios de usar redes de malla
Las redes en malla ofrecen diversas ventajas que no se encuentran en otras topologías de red. Algunas de ellas se enumeran a continuación:
Verdaderamente inalámbrica
Las redes en malla transmiten mensajes mediante la técnica de inundación o enrutamiento. La inundación garantiza que los datos se envíen por todos los enlaces salientes, excepto aquellos que traen los mismos datos. Así es como la red se inunda de información.
Con el enrutamiento, los datos se mueven entre diferentes nodos de la red antes de llegar a su destino final. Esto permite que cada nodo de la red enrute los datos por una ruta adecuada según la velocidad y la seguridad disponibles.
Mantenimiento eficiente
Las redes en malla son fáciles de instalar y mantener. No es necesario configurar previamente los nuevos sensores. Cada nodo añadido se calibra automáticamente y se conecta a la red.
Al conectar físicamente un nodo inalámbrico a una conexión de red, por ejemplo, un router, los nodos de red más cercanos se conectan a internet. Este proceso se repite con los demás nodos hasta que toda la red esté conectada.
Con este mecanismo se ahorra mucho tiempo y dinero en el mantenimiento de la red.
Rango extendido de conectividad
Si su proyecto IoT no puede ejecutarse con métodos de conectividad como Wi-Fi y Bluetooth, una red de malla puede respaldar y ampliar su alcance inalámbrico.
Las señales inalámbricas tradicionales pierden intensidad a medida que uno se aleja del router o la fuente. En cambio, las redes en malla se basan en múltiples señales distribuidas por todo el sistema.
Dado que todos los nodos de la red están conectados al sistema, se utiliza el nodo con la conexión más fuerte y segura. Esto permite que los demás nodos entren en modo de suspensión. Además, si un nodo falla, no afecta al resto del sistema.
Por lo tanto, las redes de malla brindan una gama más amplia de cobertura a los sistemas que no admiten conectividad como Wi-Fi o que están ubicados en ubicaciones que no la admiten.
Algoritmos de autocuración
Una característica importante del método de enrutamiento es que los algoritmos tienen capacidad de autorreparación . Esto significa que la red se reconfigura si se interrumpe una ruta.
Por ejemplo, el puente de ruta más corta implica algoritmos que seleccionan rápidamente la ruta más corta para la transmisión de datos cuando uno de los nodos pierde la conexión. Por lo tanto, toda la red permanece estable porque los algoritmos siempre utilizan los únicos nodos disponibles.
En el lado negativo, el sistema tiene que usar sus recursos para identificar el nodo roto , un proceso que consume mucho tiempo.
Desafíos que enfrentará al construir una red en malla y formas de superarlos
Si bien el objetivo de los protocolos mencionados anteriormente es abstraer la mayor complejidad posible, aún existen algunos obstáculos que puede encontrar al construir una red de malla IoT:
1. Alta inteligencia de los nodos
Las redes en malla están diseñadas para ser altamente eficientes. Idealmente, es necesario encontrar la manera de obtener informes de rendimiento de cada nodo. Además, puede ser difícil que cada nodo recopile información sobre los nodos vecinos, comprenda cómo construir la ruta y la modifique si un nodo no responde.
2. Equilibrio de carga
El rendimiento de la red suele disminuir si un gran volumen de datos pasa por una ruta extensa. Para solucionar esto, es necesario invertir tiempo en el balanceo de carga. Este sistema optimizará el tiempo de respuesta y distribuirá la carga entre los nodos.
3. Gestión de rutas
Al ejecutar una red en malla, es necesario actualizar constantemente las rutas por las que se envían los datos. Esto se debe a que los nodos pueden conectarse y desconectarse de la red sin previo aviso. Además, es posible que deba reenviar los datos si no llegan a la gatewayIoT .
Una red en malla también debe tener la capacidad de interrumpir las rutas existentes si no hay gateway IoT disponible. De lo contrario, se desperdiciará mucha energía cuando los dispositivos conectados sigan enviando datos sin ningún propósito específico.
4. Consumo de energía
Si desea mantener adecuadamente una red en malla, necesita una CPU hecha a medida que pueda transportar el software que ejecuta los nodos de la red en malla y la lógica del método de acceso al canal.
La CPU ideal debe ser eficiente y, a la vez, de bajo consumo. Esto supone un pequeño obstáculo, ya que no existe un estándar general para las comunicaciones en redes de malla.
¿Es una red en malla una buena solución para su empresa?
Una red en malla es una excelente solución de red para su empresa. Sus aplicaciones son diversas y todas buscan la eficiencia en la conectividad.
Por ejemplo, los equipos médicos pueden beneficiarse enormemente de las redes en malla. Los algoritmos de autorreparación pueden identificar rápidamente un dispositivo médico averiado, reconectarlo automáticamente y, por lo tanto, prevenir un fallo masivo de la red.
Si su empresa depende en gran medida de la conectividad, una red en malla es la solución perfecta. Además de ofrecerle una gestión eficiente de su red, la topología garantiza que no habrá tiempos de inactividad causados por la desconexión de un ordenador o sensor.
Publicado originalmente el 13 de octubre de 2021
Preguntas frecuentes
¿LoRaWAN es una red de malla?
LoRaWAN se ejecuta tradicionalmente en una topología de red en estrella. En esta, los nodos finales transmiten datos a un servidor central a través de una o varias gateway. En una red LoRaWAN, todos los dispositivos son asíncronos y transmiten datos solo cuando están disponibles.
Sin embargo, si desea reforzar la seguridad y el alcance de una red LoRaWAN, puede reconfigurarla como una red en malla.
¿Qué es una red IoT ?
El Internet de las Cosas (IoT) es una red interconectada de objetos cotidianos que envían y reciben datos de forma inalámbrica a través de internet mediante sensores, software especializado y tecnologías dedicadas. Si bien la mayoría se comunica con otros dispositivos mediante modos inalámbricos como LTE, Bluetooth y Wi-Fi, algunos de los inmóviles también utilizan comunicación Ethernet.
¿Es la malla mejor que el Wi-Fi?
Gracias a la forma en que se conectan los dispositivos en una red de malla, obtendrás un mejor rendimiento y menos cuellos de botella que con Wi-Fi. La conectividad de malla ofrece velocidades más rápidas, mayor confiabilidad y mayor cobertura inalámbrica en tu hogar que con el Wi-Fi convencional.
¿Qué es una gatewayde malla?
Este es un dispositivo que conecta la red de malla a Internet global.
