Conectividad LAN a través de internet

En un proyecto reciente, de los que se podrían catalogar de M2M «puro», debíamos desarrollar una pasarela Modbus TCP – MQTT sobre una placa RaspBerry Pi. Cuando comentamos que este proyecto es del tipo M2M «puro», nos referimos a que los elementos RaspBerry Pi, CPU y HMI pertenecen a una máquina en conjunto. Esta máquina utilizará redes 2G, 3G, 4G, o la wifi o ethernet disponible en la ubicación destino, y la comunicación con el exterior será a través de internet.

Entre otros muchos requisitos, la pasarela Modbus TCP – MQTT debía también proporcionar conectividad entre el software de la estación de ingeniería (Siemens Tia Portal) y un conjunto CPU/ HMI Siemens que «colgaban» de la RaspBerry Pi para poder realizar tareas de Tele-mantenimiento una vez que las máquinas ya están ubicadas en su destino final.

Soluciones de conectividad LAN a través de Internet

Para acceder desde la estación de ingeniería con el software de programación hasta el PLC o el HMI y poder conectarse a la red o descargar programas nuevos, se evaluaron diferentes alternativas (Hardware del fabricante Siemens, VPN punto a punto, etc.). Finalmente, se optó por una solución basada en Overlay y SDN llamada Boonder.

Este tipo de solución permite formar una red LAN a través de internet, haciendo que los equipos estén conectados igual que si hubiera un cable físico entre cada nodo. El nivel de  comunicación es capa 2 de la pila OSI (nivel de enlace, MAC Adress).

Figura 1. Niveles Pila OSI

Los conceptos Overlay y SDN se aplican en esta solución por las siguientes características:

• Overlay

El overlay consiste en montar una red sobre otra. En este caso se configura una red LAN «propia» sobre la red de internet, utilizando esta como medio de transporte.

Un ejemplo de red overlay es lo que se conoce como “Deep internet” (un ejemplo seria la red Tork) , que son redes «propias» que utilizan la red de internet como medio de comunicación, pero que no son accesibles desde los medios habituales de internet (google por ejemplo). Requieren de un software, configuración o habilitación que da acceso a esta nueva red «overlay».

El overlay permite, por ejemplo, disponer de todo el direccionamiento actual de internet XXX.XXX.XXX.XXX para nuestra red, pudiendo contener millones de elementos (concepto muy interesante para el IoT), haciendo independiente el espacio de direcciones asignado por los proveedores de redes DSL o 3G.

• SDN

Software Defined Network (SDN) es el término que se utiliza para las redes de comunicaciones que están definidas por software, separando el control plane (Software) del data plane (Hardware). De esta forma, podemos disponer de “switchs virtuales”, lo que nos permite habilitar increíbles posibilidades de dinamismo y escalibilidad de la red.

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