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Redes sensibles al tiempo en comunicaciones redundantes de baja latencia (H+T Net). TEC2017-84011-R

Periodo:
desde 2018 hasta 2020
Entidad financiadora:
Ministerio de Economía, Industria y Competitividad
Descripción:

Las tecnologías de la información también han irrumpido en áreas industriales dominadas, hasta hace bien poco, por sistemas de comunicación escasos, especializados e inconexos, con sus consabidas desventajas: lentos, aislados, etc. En contraposición, las redes y tecnologías actuales acarrean mejoras: de una parte, utilizar equipos comunes y normalizados reduce los costes; por otra, las últimas tecnologías de la información admiten mayor velocidad y más servicios. Sin embargo, estas ventajas vienen acompañadas de varios inconvenientes: las redes patentadas y especializadas resolvían exigencias como la baja latencia, redundancia y sincronismo de una manera satisfactoria; las redes generales, en cambio, son incapaces de afrontarlas. En este contexto, ha habido que adaptar y completar los canales tradicionales, principalmente el binomio Ethernet + TCP/IP, a las demandas de las redes de distribución inteligentes (smart grids) o de la industria. Dos estrategias principales guían ese proceso de adaptación: una patrocinada por la IEC y otra por el IEEE.

La IEC ha optado por modificar, mínimamente, la capa 2 de la norma ISA (Interconexión de Sistemas Abiertos), a fin de ofrecer redundancia y baja latencia. Este proceso ha dado lugar al protocolo HSR (High-availability Seamless Redundancy), dirigido a las redes en subestaciones eléctricas y, secundariamente, a las industriales. Por otra parte, el IEEE ha decidido evolucionar desde las redes de trasporte de audio y vídeo, dotándolas de mecanismos avanzados en las capas 2 y 3 de ISA, denominados redes sensibles al tiempo o TSN (Time Sensitive Networking). Estos cambios son más profundos y persiguen modificar todas las redes Ethernet existentes, dotándolas de diferentes niveles de calidad de servicio -latencia constante, alta disponibilidad, determinismo y sincronización-, al objeto de permitir que coexistan desde una red doméstica hasta otra industrial determinista.

Estas dos corrientes parecen abocadas a no entenderse en el corto plazo, y es en esta aparente confrontación donde el presente proyecto encuentra su lugar. Pretendemos, basándonos en las tecnologías redundantes patrocinadas por la IEC, y utilizadas en los ambientes más exigentes en cuanto a fiabilidad, incorporar características prometedoras de las redes TSN, promovidas por el IEEE. Las primeras -IEC- aportan la protección contra fallos, el sincronismo y pueden minimizar la latencia. Las segundas -IEEE- garantizan la máxima disponibilidad del ancho de banda, el determinismo y mecanismos para resincronizar el sistema y estabilizar la latencia. Integrando ambas tecnologías, todas esas ventajas convergerán en una sola red industrial polivalente.

Además de este objetivo, aspiramos a avanzar en la capa física hacia una mayor velocidad, ya que, aunque actualmente no es requerida, a medida que baje el precio de las redes de 10 Gbps (10G), muy probablemente empiece a crecer la demanda de tecnología industrial a dicha velocidad. Por esta razón, queremos ir incorporando algunas de las posibilidades que se vayan generando en el proyecto a redes 10G. Cabe mencionar que no es solamente un cambio en la capa física, sino que el aumento sustancial de la velocidad va a dar lugar a importantes retos en el área de búsqueda de información en memoria e intercambio de datos entre diferentes puertos.