The Practical IoT: Network Planning and Designing

Existe um número significativo de tecnologias de rede suportadas por fornecedores de IoT. Os fornecedores de IoT oferecerão a melhor tecnologia de rede para seus sistemas, variando desde um cabo Ethernet até o serviço de área ampla sem fio de baixa potência (LPWA). Como os dispositivos IoT acabam se conectando a um aplicativo, o tráfego de dados dos dispositivos IoT viajará por uma rede IP, seja privada ou da Internet, para servidores no datacenter corporativo ou em um serviço de nuvem como Amazon AWS ou Microsoft Azure.

Para cada tipo de rede, é necessário um planejamento para entender se as necessidades de conectividade IoT são totalmente satisfeitas.

No planejamento e orçamento para IoT, a empresa que está trazendo o serviço deve considerar todas as despesas necessárias, para preparar-se para elas. As avaliações de rede das redes-alvo são usadas para desenvolver os requisitos adicionais de orçamento de melhoria da rede.

Considerações de projeto de rede:

• A Ethernet com fio pode exigir switches Ethernet separados se os dispositivos IoT não forem gerenciados ou se forem conectados a um serviço de nuvem externo.
• O Wi-Fi pode exigir um SSID e um método de autenticação diferentes dos usados atualmente.
• Pode ser necessária uma avaliação de engenharia de Wi-Fi para mais pontos de acesso para aumentar a cobertura da rede.
• Pode ser necessário avaliar a cobertura celular no provedor de serviços/na banda de frequência do dispositivo IoT em toda a empresa para garantir a cobertura da rede.
• A IoT celular verifica a cobertura e se a estação base instalada que oferece suporte ao sinal interno é compatível com o protocolo NB-IoT.
• Teste a conexão de teste da rede LPWA para garantir a disponibilidade da rede LPWA antes da instalação.
• A IoT pode influenciar os objetivos da rede de TI.

Para muitas empresas, há benefícios econômicos para a convergência arquitetônica de muitas redes físicas em fatias de rede lógicas individuais que compartilham a mesma rede física. No entanto, cada fatia da rede não está conectada ou ciente das outras fatias. Esta tendência de projeto está fazendo com que uma enorme quantidade de cabos de fibra ótica seja puxada ainda mais em direção à extremidade das redes para permitir essa estratégia de “fiber-deep”. Como e onde a IoT aproveita esta estratégia pode afetar os custos de implementação. Observe que usamos fatias de rede aqui, pois é um termo emergente em 5G que descreve a rede lógica

As aplicações IoT industriais em centros de manufatura e distribuição são consideradas essenciais. Em ambas as áreas de aplicação, é muito grande o interesse em substituir cabos com fio para robôs, controladores lógicos programáveis ​(CLPs) e outros equipamentos de manufatura em rede por serviços sem fio.

A tecnologia sem fio permite configurações flexíveis das esteiras transportadoras internas do centro de distribuição que hoje possuem redes de controle com fio. A comutação de estoque de alta velocidade é muito sensível ao tempo e exige o alto nível de garantias de rede fornecidas pelo LTE/5G. A rede celular fornece respostas com limite de tempo, acesso justo e controles de qualidade de serviço.

A tecnologia sem fio permite configurações flexíveis onde a linha de fabricação pode ser reconfigurada sem a necessidade de reestruturar as redes de controle com fio. Robôs industriais que estão constantemente em movimento e desgastam a fiação de controle podem reduzir o tempo de inatividade usando LTE/5G para comando e controle robótico.

Como o tempo de inatividade nesses ambientes é oneroso, LTE ou 5G privado é usado para substituir o cabeamento. As redes LTE/5G privadas são projetadas para serem previsíveis e não usam a rede celular pública devido à necessidade da empresa pela gestão total de ponta a ponta. Ao projetar redes IoT para essas aplicações, a rede LTE/5G privada apresenta redundância em áreas-chave, cobertura bem projetada em toda a instalação e a capacidade necessária para suportar as demandas.

Nos casos industriais mencionados, a IoT é gerenciada pela empresa. Em outras aplicações, a empresa possui dispositivos IoT distribuídos, que se conectam a um serviço de nuvem ao qual ela pode se conectar. Nesses casos, não há responsabilidade de gestão pelo serviço, mas é necessário garantir que haja cobertura de rede adequada para dar suporte a dispositivos IoT em qualquer lugar da empresa.

Por exemplo, cada dispositivo clínico em um hospital ou campus médico pode ter um módulo sem fio integrado para localizar e transmitir dados do paciente. Em muitos casos, as redes Wi-Fi podem ser usadas para atender a essas necessidades, mas as necessidades externas ou os dispositivos clínicos que acompanham os primeiros socorros oferecerão suporte aos serviços de celular. Em todos esses casos, a IoT será gerenciada internamente para garantir os regulamentos de privacidade de dados do paciente de acordo com a Lei de Portabilidade e Responsabilidade dos Planos de Saúde (HIPAA).

A IoT não gerenciada pode representar uma ameaça para as empresas que usam a rede corporativa para se conectar ao serviço de nuvem de suporte.

Exemplos a serem considerados:

• Mais de 100.000 geladeiras foram hackeadas para formar um exército de bots em 2014 (Fonte: The Hacker News).
• 140.000 câmeras de segurança e DVRs foram hackeados para formar um exército de bots em 2016 (Fonte: Security Ledger).

Todos esses dispositivos estavam atrás de modems DSL, mas ainda assim foram hackeados. Imagine se eles fossem instalados na rede corporativa e conectados ao servidor de comando/controle do exército de bots. O que poderia acontecer com o interior da rede corporativa nesses casos?

As melhores práticas para qualquer dispositivo que não seja gerenciado ativamente pela TI corporativa é nunca o permitir na rede corporativa. Isso pode ser feito com VLANs Ethernet e várias tecnologias SSIDs Wi-Fi para criar vários segmentos lógicos de rede compartilhando a mesma rede física.

Em empresas de alta segurança, a política de rede pode substituir a criação de uma fatia de rede para IoT e exigir a criação de uma rede física paralela para garantir a segregação total.

Nos EUA, a FCC desenvolveu um método revolucionário para as empresas acessarem o espectro celular, chamado Citizens Broadband Radio Service (CBRS). O CBRS reserva 150 MHz de espectro de rádio para ser usado por qualquer pessoa. A infraestrutura compatível com CBRS solicita espectro de rádio de um serviço em nuvem para uso pela empresa. Este método de acesso permite que as empresas construam seu próprio LTE privado em um edifício ou área geográfica sem negociar o acesso alugado ao espectro de rádio de um provedor de serviços. O LTE privado e, eventualmente, o 5G privado, oferecem todos os benefícios de comunicações seguras e essenciais, permitindo à empresa o controle total necessário em casos de uso de IoT industrial.

O CBRS está perto de ser lançado nos EUA e, nos próximos anos, a maioria dos smartphones e dispositivos IoT devem apresentar rádios compatíveis com CBRS. Muitas empresas estão planejando hoje para o CBRS. Informações sobre o CBRS podem ser encontradas em cbrsalliance.org.

A onda de dispositivos e serviços de IoT impulsionará a expansão incremental e aumentos de capacidade nas redes existentes e, em alguns casos, a criação de redes sobrepostas de IoT segregadas. As equipes de rede na empresa e seus integradores de sistemas serão solicitados a projetar e planejar a chegada desses dispositivos e redes IoT. Uma variedade de aplicações IoT pode usar quase qualquer tipo de conectividade com e sem fio.

As aplicações IoT essenciais serão desenvolvidas e operadas pela linha de negócios devido à sua importância e abrirão novas oportunidades de carreira para o pessoal de TI empresarial. É uma “oportunidade básica” para se juntar à transformação.