Silicon Labs, líder en tecnología inalámbrica segura e inteligente, ha lanzado su calendario Tech Talk 2023. Las Tech Talks de este año incluyen una serie de tecnología dedicada para Matter, Wi-Fi, Bluetooth y LPWAN para ayudarlo a desarrollar las habilidades de desarrollo necesarias para ofrecer productos IoT de vanguardia. Únase a los expertos de Silicon Labs, líderes de la industria en estas capacitaciones virtuales en vivo de una hora creadas por desarrolladores para desarrolladores. Acelere el desarrollo de su dispositivo hoy registrándose en silabs.com.

Como sabes si Redes de malla son adecuados para su solución IoT? Lukasz Krzak, director de operaciones de Embetech, se une a Ryan Chacon en el IoT For All Podcast para brindar la respuesta. Exploran qué son las redes de malla, la evolución de las redes de malla, las redes de malla frente a las redes LPWAN y la implementación de una red de malla.

Nuestra Empresa Lukasz

Lukasz Krzak es el director de operaciones de Embetech y profesor asistente en la Universidad de Ciencia y Tecnología AGH en Cracovia, Polonia. Sus intereses están en los sistemas integrados y las redes de comunicación inalámbrica. Durante casi 20 años, ha trabajado en cooperación con muchas empresas, brindando soluciones de hardware y software, dirigidas principalmente a aplicaciones industriales y profesionales. Recibió su doctorado en electrónica en 2018 y es autor de más de 30 artículos científicos. Actualmente es responsable del principal producto de Embetech: la red de comunicación inalámbrica embeNET.

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Sobre Embetech

Embetec diseña hardware y software de comunicación inalámbrica para aplicaciones industriales y profesionales altamente confiables, como sistemas de trabajo pesado en minas de carbón subterráneas, cruces ferroviarios, fábricas, etc. Somos socios oficiales de Cisco y STMicroelectronics.

Su oferta principal está dirigida a los fabricantes de sistemas y dispositivos electrónicos que necesitan redes de malla inalámbricas confiables a gran escala. Su producto se llama embeNET y es un software integrado que puede ejecutarse en múltiples transceptores de radio populares y rentables, incluidos chips de STMicroelectronics, Nordic Semiconductor, Texas Instruments y otros. Permite una red de malla inalámbrica altamente escalable y confiable, llegando a miles de nodos, con un excelente rango de comunicación. La red utiliza los protocolos IPv6 y UDP estándar de la industria y es una alternativa viable a los estándares de consumo populares como ZigBee, Bluetooth Mesh o LoRa. Su software está respaldado por un potente simulador de red que se utiliza para validar los requisitos del usuario en cuanto a rendimiento, tiempo y consumo de energía antes de cualquier instalación piloto. También brindan servicios adicionales de I+D, como diseño de hardware de radio, desarrollo de software de aplicaciones, integración, pruebas y ayuda con la certificación de radio.

Preguntas y temas clave de este episodio:

(01: 06) Introducción a Lukasz y Embetech

(02: 39) ¿Qué son las redes de malla?

(03: 57) Evolución de las redes de malla

(09: 16) Redes de malla frente a redes LPWAN

(14: 02) Determinar si una red de malla se ajusta a su solución

(15: 56) Implementación de una red de malla

(20: 12) Más información y seguimiento

Transcripción:

– [Ryan] Hola a todos y bienvenidos a otro episodio del IoT For All Podcast. Soy Ryan Chacon y en el episodio de hoy hablaremos sobre las redes de malla, cómo han evolucionado a lo largo de los años, cómo funcionan en IoT y cómo evaluar qué red de malla es la adecuada para su solución. Hoy me acompaña Lukasz Krzak, director de operaciones de Embetech. Son una empresa que diseña hardware y software de comunicación inalámbrica. Mucho valor aquí. Creo que lo disfrutarás mucho. Suscríbete a nuestro canal si aún no lo has hecho. Dale me gusta a este video y presiona el ícono de la campana para obtener los últimos episodios tan pronto como estén disponibles. Muy bien, antes de entrar en esto, tenemos unas breves palabras de nuestro patrocinador. Silicon Labs, líder en tecnología inalámbrica inteligente y segura, ha lanzado su agenda de charlas tecnológicas para 2023. Las charlas tecnológicas de este año incluyen una serie de tecnología dedicada para Matter, Wi-Fi, Bluetooth y LPWAN para ayudarlo a desarrollar las habilidades de desarrollo necesarias para ofrecer productos IoT de vanguardia. Únase a los expertos de Silicon Labs, líderes de la industria, en estas capacitaciones virtuales en vivo de una hora creadas por desarrolladores para desarrolladores. Acelere el desarrollo de su dispositivo hoy registrándose en silabs.com. Esa es la letra S, la letra I, LABS.com. Bienvenido Lukasz al IoT para todos Podcast. Gracias por estar aquí esta semana.

– [Lukasz] Sí, hola. Gracias por invitarme.

– [Ryan] Absolutamente. Entonces, comencemos con esto pidiéndole que se presente rápidamente a nuestra audiencia, si no le importa.

– [Lukasz] Claro, entonces mi nombre es Lukasz Krzak. Soy cofundador y director de operaciones de Embetech. Tanto yo como la empresa, tenemos algunos antecedentes académicos. Venimos de una de las principales universidades de Polonia. Somos una empresa spin-off con más de siete años de experiencia. Por lo tanto, Embetech siempre se ha dedicado a desarrollar herramientas de comunicación inalámbrica para aplicaciones profesionales e industriales. Entonces, primero, estaban en forma de soluciones de hardware. Ahora, todo está gravitando hacia más soluciones de firmware y uno de los productos que ofrecemos actualmente es una pila de comunicación de malla inalámbrica que puede usar en varias plataformas de hardware. Por lo tanto, nuestras soluciones siempre han tenido como objetivo la escalabilidad, la confiabilidad y el rendimiento. Y esta es una de las soluciones que tratamos de impulsar al mercado. Aparte de eso, todavía hacemos muchos servicios de I+D. Básicamente, buscar ser un socio capaz de externalizar todo el proceso de introducción de la comunicación inalámbrica en nuestros productos, y desde el concepto hasta el diseño, hasta la certificación.

– [Ryan] Fantástico. Sí, aprecio esa descripción general. Sí, parece que están sucediendo muchas cosas emocionantes en la empresa, así que eso es genial. Entonces, lo que quería hacer es...

– [Lukasz] Sí.

– [Ryan] Sé que teníamos algunos temas interesantes que queríamos discutir hoy y muchos de ellos giran en torno a las redes de malla. Supongo que, para empezar, ¿le importaría hablar primero con nuestra audiencia, qué es la red de malla y luego cómo ha evolucionado a lo largo de los años hasta donde está ahora?

– [Lukasz] Claro. Entonces, básicamente, cuando habla de comunicación inalámbrica, generalmente tiene algo así como una comunicación punto a punto donde dos dispositivos hablan, donde los dispositivos hablan con un solo punto en algún lugar, generalmente llamado algún punto de acceso de puerta de enlace. Y así es como se organizan muchos sistemas. Y en comparación con eso, la red de malla le brinda la oportunidad de que cada dispositivo sea un enrutador, lo que significa que básicamente se convierte en un punto de acceso para otra generación de dispositivos. Por lo tanto, puede tener una topología de red que abarque más terreno y cada uno de los dispositivos amplíe la red. Entonces, la capacidad que busca aquí es que el dispositivo pueda ser un enrutador.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Para formar los paquetes hacia abajo y hacia arriba de la red.

- [Ryan] Te tengo.

– [Lukasz] Dependiendo de la dirección. Sí, en realidad, la comunicación en malla fue un tema muy candente hace varios años. Todo comenzó con el concepto de redes inalámbricas de sensores, que fueron un tema candente hace unos 20 años, cuando el desarrollo de chips integrados permitió construir circuitos digitales muy baratos pero capaces que tenían capacidades de comunicación inalámbrica. Entonces, a partir de ellos, la gente comenzó a construir sistemas, dispositivos que podían funcionar con baterías durante períodos de tiempo más largos y enviar el entorno, enviar los datos a algún servidor. Entonces, justo después de eso, surgió la necesidad de aumentar la cobertura y uno de los métodos fue introducir redes de malla. Entonces, estándares como ZigBee, por ejemplo, se hicieron populares hace 15 años porque brindaban esta capacidad para extender la red para tener más dispositivos dentro del sistema. Y más adelante, comienzan a aparecer otros estándares. Así que mencionaría a Thread, por ejemplo, que es algo importante en este momento debido a Matter-

- [Ryan] Correcto, correcto.

– Se está introduciendo el protocolo [Lukasz]. Pero también, Bluetooth Mesh. Entonces, muchos de estos estándares de redes, en realidad se crearon, digamos, sobre la idea de acceder al medio inalámbrico de una manera oportunista.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Y esto tenía algunos problemas. Entonces, en aquel entonces, cuando estos sistemas eran algo nuevos, digamos, aún no maduros, se detectaron algunos problemas. Y yo, mi equipo y yo, estábamos tratando de usar este tipo de soluciones en ese entonces, pero hemos visto algunas limitaciones. Y también, la gente, cuando hablo con ellos en este momento, recuerdan esto. Entonces, cuando piensan en redes de malla inalámbricas, piensan que las cosas son complejas, que son difíciles de implementar en una implementación real. Y esto todavía está en la cabeza de la gente y no sin razón porque estos problemas en realidad han estado ahí desde el principio.

- [Ryan] Claro.

– [Lukasz] Y más adelante, cuando, por ejemplo, se introdujo LoRa, un tipo de red que ahora llamamos red de área amplia de baja potencia, LPWAN. Esto fue como un alivio para muchas personas porque era más fácil. Fue más fácil configurar dicha red, fue más fácil entender cómo funciona realmente la red, cómo funciona.

- [Ryan] Correcto.

– [Lukasz] Y por estas razones, creo que se volvió muy popular. Entonces, si piensa en IoT en este momento, muchas aplicaciones en este momento están usando este tipo de red porque es fácil, se entiende bien.

- [Ryan] Correcto.

– [Lukasz] Pero mientras tanto, en las redes de malla, ha habido mucho desarrollo. Entonces, se introdujeron nuevos métodos para combatir estos problemas que había al comienzo de las redes de malla. Y se invirtió mucho desarrollo para hacer las cosas más escalables.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Y una de las cosas que se introdujeron y es, digamos, ahora empujar los límites de las redes de malla es la idea del salto de canal con intervalos de tiempo.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Entonces, básicamente, la idea es que si quieres enviar el mensaje a través de un medio común, intentas gritar y esperar que alguien te escuche y te diga: "Está bien, recibí el mensaje".

- [Ryan] Correcto.

– [Lukasz] Y este tipo de red, lo llamamos acceso de medio oportunista porque haces tu mejor esfuerzo, ¿verdad? Pero esto no es escalable. Si tiene miles de nodos, es como tener miles de personas tratando de hablar en una sola habitación. Entonces, en el método de comunicación TiSCH, divides el tiempo y la frecuencia en intervalos para tener múltiples canales, múltiples intervalos e intentas organizar la comunicación antes de que suceda.

- [Ryan] Correcto.

– [Lukasz] Entonces, esto obviamente introduce cierta complejidad, pero la recompensa es que puedes usar todo el espectro de manera muy efectiva y no tener muchos problemas de congestión. Por lo tanto, no tiene estas colisiones que pueden ocurrir.

- [Ryan] Correcto.

– [Lukasz] Y esto abre el camino hacia una mejor escalabilidad. Entonces, diría que esta es la mayor mejora que ocurrió en los últimos, no sé, cinco años en este tipo de sistemas.

– [Ryan] Te tengo. De acuerdo, mencionó redes LPWAN como LoRa, entonces, ¿cómo se oponen las redes de malla a eso? ¿Cuáles son los aspectos negativos positivos si estuviéramos comparando los dos o viéndolos por separado?

– [Lukasz] Sí, en primer lugar, en LPWAN, como dije, no son muy, muy populares. Y yo diría que aún se piensa que el concepto de redes de malla es aún más difícil y esto es obviamente por una razón. Entonces, en realidad, requiere un poco más de comprensión. Requiere, tal vez requiere mejores herramientas en realidad para ser implementado de manera efectiva. Y así, esta es una de las diferencias. La otra diferencia está básicamente en esta escalabilidad. Bien, las LPWAN manejan una gran cantidad de nodos de manera diferente.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Y diría que si un sistema requiere más rendimiento de la gran cantidad de nodos, entonces probablemente el uso de redes de malla sea algo que le brinde más beneficios.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Debido a que no tienes un solo dominio de colisión, una sola gran sala en la que hay múltiples nodos, tienes las cosas más organizadas en el nivel muy bajo de la interfaz de radio. Además, cuando se trata de hacer que la red sea más flexible, la red de malla le brinda esta capacidad porque puede extender la red fácilmente, ¿verdad?

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Simplemente pones otro nodo y si el nodo está en el rango de algún otro nodo, obtienes la comunicación.

- [Ryan] Te tengo.

– [Lukasz] En las LPWAN, debe ampliar la infraestructura colocando más puntos de acceso. Ahora a veces está bien, ¿verdad? Porque si sabes si la red no es muy grande, probablemente puedas adivinar o tener cierta intuición de dónde colocar los puntos de acceso para que la comunicación funcione de manera confiable. Pero a veces no es tan fácil. Entonces, la comunicación por radiofrecuencia a menudo se ve como una magia porque no sabes cómo va la señal, ¿de acuerdo? A veces es contradictorio cómo se propaga la señal a través del espacio. Entonces, a veces no atraviesa las paredes como creemos que lo hace. Rebota en las ventanas. Básicamente encuentra un camino de, digamos, menor resistencia, que a veces no es fácil de adivinar, de prever.

- [Ryan] Sí.

– [Lukasz] Por lo tanto, no tener que pensar en eso cuando acaba de implementar la red es una ventaja cuando se trata de una red de malla.

– [Ryan] Está bien. Entendido.

– [Lukasz] Sí, otras cosas, tal vez si hablas de rendimiento de datos, las LPWAN tienden a estar en el lado inferior de las cosas, por lo que, por lo general, puedes esperar varios mensajes tal vez por hora, tal vez por día.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] en grandes escenarios, ¿verdad? Porque la hay, la mayor diferencia se nota. Entonces, en las redes de malla, cuando tiene la capacidad de organizar mejor las cosas, puede enviar mucha más información tanto hacia abajo como hacia arriba de la red.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Entonces, esta es una de las diferencias. Desafortunadamente, esto cuesta algo. De acuerdo, por lo general, cuesta algo de complejidad, pero a veces también es energía porque...

- [Ryan] Te tengo.

– [Lukasz] en LPWAN, puede simplemente enviar la señal y esperar que alguien la escuche, pero desde el punto de vista de la energía, no necesita usar mucha energía para hacerlo. En las redes de malla, debe estar sincronizado de alguna manera con el resto de la red. Es necesario que haya alguna comunicación en segundo plano para admitir esta conectividad.

- [Ryan] Te tengo.

– Lo siento, conectividad.

- [Ryan] Te tengo.

– [Lukasz] Entonces, creo que esto también muestra la capacidad de tener una comunicación bidireccional.

- [Ryan] Claro.

– [Lukasz] Entonces, en LPWAN, de alguna manera es quizás más difícil tener un igual-

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] dos flujos de datos enviados-

- [Ryan] Claro.

– [Lukasz] arriba y abajo de la red. Mientras que en las redes de malla, esto surge de forma bastante natural.

– [Ryan] Te tengo. Entonces, déjame preguntarte, si estoy escuchando esto y tratando de entender si una red de malla o una red de malla es una buena opción para mi solución y lo que estoy construyendo, ¿cómo evalúas eso o cómo? ¿Determinas si es un buen ajuste o tal vez no es un buen ajuste?

– [Lukasz] Sí, esa es una muy buena pregunta. Entonces, diría que no hay muchas diferencias cuando la aplicación es pequeña o tiene una pequeña cantidad de nodos en su sistema. Porque entonces, si se trata de redes LPWAN o de malla, las diferencias en el funcionamiento no son tan significativas. Y en ese caso, probablemente elegiría las LPWAN como una solución más simple.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Si, por otro lado, también si el área de cobertura es pequeña, esa puede ser su solución, puede cambiar hacia LPWANS. Además, si necesita un consumo de energía muy, muy bajo, eso probablemente también lo cambiaría hacia LPWAN. Pero en el caso de una gran cantidad de nodos en los que espera un mayor rendimiento de los nodos en términos de rendimiento de datos, accesibilidad,

- [Ryan] Correcto.

– flexibilidad, creo que estas cualidades lo orientarían hacia las redes de malla.

– [Ryan] Está bien, fantástico. Esa es una gran visión general. Quiero decir, creo que es algo así como todo lo que has estado diciendo en esta conversación, ayuda a distinguir entre los dos y en qué debes centrarte cuando estás decidiendo qué usar para una solución. Entonces, y esto se relaciona con la pregunta que acaba de responder, pero cuando está hablando con una empresa, ¿cuáles son las cualidades que realmente busca en las implementaciones de redes de malla? ¿Cuál es el tipo de enfoque en ese frente?

– [Lukasz] Sí, así que si decide implementar la comunicación de malla en su producto, obviamente quiere que sea escalable. Como este es el punto principal, ¿verdad? Y la herramienta que ayuda allí es este acceso a la red determinista.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Entonces, esta idea de tener las cosas más organizadas que en otros estándares LPWAN. Entonces, iría por eso. Y esto debería aparecer como esta cualidad que a menudo llamamos degradación elegante. Entonces, tiene un número creciente de nodos o una densidad creciente de nodos.

- [Ryan] Claro.

– [Lukasz] Y lo que esperas es que no colapse, lo que sucede a menudo en el acceso al medio oportunista.

- [Ryan] Correcto.

– [Lukasz] Puede que tengas un poco de degradación en el rendimiento porque sabes que es física, pero no falla.

- [Ryan] Claro.

– [Lukasz] Entonces, esta es una cualidad. Además, debe estar basado en estándares.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Está bien, entonces quieres que se base en los estándares reales que se usan en la industria.

- [Ryan] Correcto. Derecha.

– [Lukasz] Entonces, por ejemplo, esperaría que esta red funcione en el protocolo IPv6, ¿verdad? Porque esto es como lo más fácil de conectar a otra infraestructura de red. Entonces, esperaría el protocolo de transporte UDP o TCPIP tal vez.

- [Ryan] Correcto, correcto, correcto.

– [Lukasz] Y también, seguridad basada en estándares. Eso es algo en lo que todos confiamos.

- [Ryan] Sí.

– [Lukasz] Creo que otra cualidad, que es muy importante y que era claramente visible hace un año, era la portabilidad.

- [Ryan] Está bien.

– [Lukasz] Entonces, muchas empresas no quieren estar encerradas en algún tipo de solución específica del proveedor. Quieren poder mover su firmware, su software a múltiples plataformas. Y eso fue muy problemático para muchas empresas.

- [Ryan] Está bien.

– debido a la escasez de chips-

– [Ryan] Sí, sí, sí.

- durante los últimos años.

- [Ryan] Fantástico.

– [Lukasz] Entonces, mencionaría tal vez solo uno más.

- [Ryan] Sí.

– [Lukasz] Esta capacidad de tener las cosas encendidas, para poder verificar cómo se desempeñará realmente la implementación a gran escala. Entonces, piénsalo de esta manera, quieres implementar un gran sistema, ¿de acuerdo? Múltiples, no sé, miles de dispositivos dentro del sistema. ¿Cómo puedes saber si tu actuación estará allí? Bien, entonces, ¿cuál será la latencia? ¿Cuál será el rendimiento de datos? No es tan fácil responder a esto, especialmente si piensa en redes de malla porque la forma en que la red se organice realmente influirá en la forma en que funcionará más adelante. Entonces, esperaría-

- [Ryan] Correcto.

– [Lukasz] para tener una herramienta que pueda responder a estas preguntas y esto se basa principalmente en la simulación o, mejor aún, en la emulación de la física real del hardware real que está en su lugar.

- [Ryan] Correcto, correcto.

– [Lukasz] Para que puedas responder estas preguntas antes de cualquier desarrollo porque al final del día, no quieres invertir en algo que no funcionará.

- [Ryan] Correcto, correcto.

– [Lukasz] Entonces, quieres que lo revisen.

– [Ryan] Totalmente de acuerdo, totalmente de acuerdo. Fantástico. Bueno, muchas gracias por tomarse el tiempo para explicarnos todo esto. Sé que no hemos hablado mucho sobre las redes de malla, por lo que poder profundizar en ellas hoy ha sido genial. Con suerte, nuestra audiencia obtendrá mucho valor al aprender no solo qué son las redes de malla o dónde están, cómo han crecido, sino también cómo se usan o cómo se pueden usar, qué debería estar buscando, cómo determinar si es el adecuado, etc. Entonces, para nuestra audiencia que potencialmente quiere aprender más, conectarse, hacer un seguimiento de esta conversación, ¿cuál es la mejor manera de comunicarse o aprender más sobre la empresa?

– [Lukasz] Sí, tenemos muchos materiales en la página web, así que supongo que sería un buen punto de partida. Y luego a partir de ahí, buscamos ser pareja y también mostrar que hay una opción.

- [Ryan] Correcto.

– [Lukasz] La elección que la gente a menudo pasa por alto cuando se trata de comunicación inalámbrica es este concepto de red de malla. Entonces, en nuestra página web, también tratamos de impulsar esta información.

– [Ryan] Fantástico. Está bien, genial. Nos aseguraremos de vincular todo eso para que nuestra audiencia obtenga más información. Gracias de nuevo por tomarse el tiempo. Ha sido un placer.

– [Lukasz] Gracias.

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