Borde: la frontera del procesamiento seguro

Las implementaciones de dispositivos en el borde relacionados con la latencia, el ancho de banda de la red, la confiabilidad y la seguridad no pueden abordarse con modelos solo en la nube, por lo que el enfoque de procesamiento se está moviendo hacia el borde.

No resulta ilógico pensar que en los próximos 2 años, el 45% de todos los datos creados por dispositivos industriales se almacenarán, procesarán, analizarán y actuarán cerca o al borde de la red.

Las plataformas de software de alto rendimiento, seguras, abiertas e interoperables se están volviendo vitales para soportar este nuevo paradigma informático.

La generación actual de plataformas Edge IoT se ha diseñado para ejecutarse en hardware de uso general, como puertas de enlace IoT y servidores en las instalaciones.

Estos son entornos que admiten velocidades de procesamiento de datos medidas en cientos de milisegundos a segundos y, por lo general, tienen al menos 1 GB de memoria disponible.

Para muchos casos de uso que van desde la gestión de edificios hasta la supervisión de equipos y el mantenimiento predictivo, los tiempos de respuesta superiores a 100 ms suelen ser bastante aceptables.

Sin embargo, hay un número significativo de casos de uso de IoT industriales importantes, como el control de procesos de circuito cerrado, el procesamiento de señales en tiempo real o el análisis de alta frecuencia, por ejemplo, donde los tiempos de ciclo se miden en microsegundos y la ejecución predecible en tiempo real es necesario.

Este subconjunto especializado de IoT Edge Computing se conoce como el límite de tiempo crítico.

IoT Momentum está impulsando el cambio

El límite de tiempo crítico no es nuevo, pero al igual que otras formas de computación de borde, ciertamente está evolucionando a medida que la adopción de IoT gana impulso.

Los sistemas de control industrial que utilizan PLC dedicados han existido durante décadas.

Los PLC y PAC ofrecen una capacidad de programación y configuración de software limitada, por lo que también se han utilizado otras soluciones personalizadas o personalizadas.

Con el surgimiento de la IoT industrial, estos enfoques tradicionales no respaldan adecuadamente la convergencia entre los mundos de tecnología de operación (OT) y tecnología de la información (IT).

Esto está limitando la capacidad de aprovechar los últimos avances en inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML).

Acelerando el borde

El mundo de la automatización de procesos en particular ha reconocido la necesidad de que sus sistemas de borde sean mucho más amigables con el software, por lo tanto, la creación y la creciente adopción de estándares como el IEC6113 y, más recientemente, IEC 61499 para el desarrollo de la próxima generación de sistemas distribuidos sistemas de control (DCS).

A su vez, esto permite que tanto los proveedores como los usuarios aprovechen el hardware de COTS que aloja sistemas operativos especializados en tiempo real (RTOS) o Linux con extensiones de kernel en tiempo real.

La tendencia a pasar de soluciones puntuales dedicadas para admitir casos de uso extremos de tiempo crítico a soluciones multimodo configurables definidas por software basadas en IPC seguramente se acelerará.

Otras tecnologías que ya se están volviendo comunes en los sistemas periféricos de IoT de uso más general, como la contenedorización y la virtualización, también se utilizarán más ampliamente con los sistemas críticos.

Ofrecen capacidades que pueden ayudar a abordar la implementación y la orquestación de aplicaciones, preocupaciones que se vuelven increíblemente importantes a medida que un sistema escala y evoluciona.

Plataformas de software Open Edge

Está comenzando a surgir una nueva generación de plataformas de software abierto y desempeñará un papel cada vez más importante para habilitar los sistemas de IoT edge, incluidos aquellos con requisitos de tiempo crítico.

Proporcionan el punto de integración central entre los entornos OT y TI, lo que permite la conectividad OT.

Se ocupa de la adquisición de datos de muchos protocolos diferentes.

También pueden abstraer aplicaciones de los detalles subyacentes del hardware y del sistema operativo, lo que permite la portabilidad y la reutilización del software.

Es importante destacar que permiten la integración con sistemas de nivel superior y puntos finales de TI.

Lo cual permite que los datos se filtren y transformen antes de enviarlos hacia el norte.

Fundamentalmente, las plataformas de software perimetrales permiten una toma de decisiones.

Además el análisis locales de baja latencia, independiente-mente de si la conectividad en la nube está disponible.

Para admitir casos de uso de tiempo crítico, es importante que estas plataformas de software de borde proporcionen un conjunto de funciones básicas como:

  • Agregación de datos desde equipos OT hacia el sur
  • Soporte para análisis / reglas de borde / IA
  • La capacidad de emitir comandos / solicitudes de actuación al equipo conectado
  • La capacidad de filtrar y transformar datos.
  • Exportar a puntos finales de TI hacia el norte
  • Almacenar y reenviar para casos en los que la conectividad hacia el norte es intermitente
  • Registro y alertas para la capacidad de administración.
  • Comunicaciones de datos seguras y acceso a los recursos de la plataforma.
  • Soporte para enfoques modernos de implementación de software, tales como contenedorización y virtualización.

Estos representan las funciones básicas sobre las cuales construir un sistema de borde.

Sin embargo, una plataforma de borde de tiempo crítico debe proporcionar capacidades adicionales que permitan:

  • Adquisición de datos de alta frecuencia y tiempos de respuesta de latencia ultrabaja (<50 ms a microsegundos)
  • Procesamiento de datos deterministas en tiempo real.
  • La capacidad de implementarse en entornos con potencia y memoria de CPU limitadas o entornos heredados
  • Compatible con estándares emergentes de la industria como IEC6113 y 61499

La tecnología de plataforma de borde que abarca la apertura es clave para abordar la heterogeneidad inherente a los sistemas de borde industriales.

Es crucial que la elección de la solución de plataforma de borde brinde a los usuarios opciones y flexibilidad.

En múltiples niveles, independientemente del silicio, hardware, tecnología OT del sistema operativo y conectividad en la nube.

Las API bien definidas permiten la interoperabilidad y la aplicación “plug and play”.

La industria ha reconocido esta necesidad

Las iniciativas informáticas de código abierto como el proyecto EdgeX Foundry de Linux Foundation están comenzando a ganar un impulso significativo respaldado por un ecosistema creciente de empresas en todos los sectores industriales.

Colectivamente, las organizaciones miembros del proyecto se centran en crear una base de software común para sistemas de borde industrial de baja latencia.

A través de extensiones de la comunidad, como IOTech’s Edge XRT, los sistemas con los requisitos de tiempo crítico más exigentes.

Ahora pueden beneficiarse de un marco abierto común en el que soportar una amplia gama de casos de uso industrial.

Esto incluye soporte para requisitos de procesamiento en tiempo real “duro”.

De baja latencia y despliegue en entornos especializados o entornos de borde de recursos desafiantes como un microcontrolador.

Una nueva generación de plataformas de software de borde abierto está preparada para tener un impacto significativo en la implementación de sistemas de borde de alto rendimiento.

Admitirán soluciones mucho más definidas por software, multimodo, evolucionables y flexibles de lo que ha sido posible anteriormente.

Los desarrolladores de sistemas estarán protegidos de muchas de las preocupaciones subyacentes de conectividad de datos, redes, integración de aplicaciones y hardware.

Esto tiene el efecto de simplificar el desarrollo, reducir los costos de integración.

El tiempo de comercialización de nuevas soluciones de vanguardia, incluso aquellas con los requisitos de tiempo crítico más exigentes.

 

 

Por Alejadro deBelva – CEO de Oclix Group