Diseño y configuración de una Red RT-Ethernet enrutada, enfoque práctico

Abstract

Hasta hace unos años atrás el retardo en las comunicaciones en el entorno de los 150ms – 200ms, incluso para transmisión de VoIP o Streaming, era suficiente para la mayoría de las aplicaciones que utilizan la pila de protocolos TCP/IP, además en caso de fallas los tiempos de reconfiguración a nivel de segundos eran adecuados para gran parte de las de las infraestructuras de red. Dado el desarrollo de nuevas aplicaciones en base a estos protocolos que necesitan respuestas mucho más exigentes como la telemedicina, el mercado financiero, la gestión de tráfico de vehículos en tiempo real, realidad virtual, etc. han abierto la necesidad de bajar estos valores de retardo al entorno de los 10ms e idealmente tiempos de convergencia por debajo de un segundo. En el ambiente industrial la masificación de aplicaciones basadas en TCP/IP ha sido lenta pero constante, las utilities, plantas automatizadas o comunicaciones de misión crítica, han producido que se realicen múltiples esfuerzos para poder desarrollar mecanismos de software y hardware que logren el anhelado comportamiento determinista de las comunicaciones que necesitan muchas de las aplicaciones del mundo industrial. La evolución de las redes industriales ha llevado al protocolo ethernet prácticamente al dispositivo final, se puede ver cada vez más tarjetas remotas de entradas y salidas, sensores y actuadores compatibles con la pila TCP/IP y a lo menos en comunicaciones a nivel de capa 2 de modelo OSI, siendo menos comunes los equipos que soportan comunicaciones a través de dispositivos que realizan enrutamiento donde se hace relevante un buen diseño de red y la elección protocolos e implementaciones adecuadas para lograr un alto desempeño. En este trabajo se realiza un diseño y propuesta de configuración en base a un caso real que permita obtener bajos niveles de latencia (retardo), jitter y tiempo de reconfiguración o convergencia de red ante fallas. En primer término, se realizará una revisión de protocolos de comunicaciones industriales y de redes IP para obtener la orientación necesaria para el planteamiento de las pruebas y la propuesta de configuración final. En segundo lugar, se realizarán una serie de experimentos en búsqueda de datos reales del hardware presente en el caso práctico, lo que además permitirá obtener la base empírica de la propuesta de configuración. Posteriormente se realizará un diseño y una propuesta de configuración para la red planteada en el caso práctico, en base a los pasos antes descritos. Finalmente, a modo orientativo se plantearán recomendaciones para la mejora de la Ciberseguridad de la red en el caso práctico que se presentará.