A pesar de que las máquinas, los equipos, los componentes y las personas estamos cada vez más conectados de manera inalámbrica, todavía no existe alternativa a la comunicación por cable en muchos entornos industriales. El estándar de transmisión más apropiado depende de las características específicas del escenario de aplicación. Unas pocas consideraciones básicas sirven de ayuda en la toma de decisiones.
La tecnología de transmisión DSL simétrica SHDSL (Single-Pair High Speed Digital Subscriber Line) resulta imbatible cuando se trata de lograr un gran alcance sobre cables de cobre. RDSI (ISDN) ya no se encuentra disponible como alternativa porque el estándar y los circuitos correspondientes han salido del mercado y las soluciones existentes tienen que reemplazarse, como muy tarde, en 2022. Con ratios de datos bajas, SHDSL puede cubrir hasta 20 km a través de pares trenzados de cobre; en la práctica, se puede llegar a los 40 km. Esto hace que sea el estándar ideal en aquellas aplicaciones en las que se envían pequeños volúmenes de datos, como la información de un sensor, desde lugares remotos y se devuelven unos pocos comandos de control, como sucede en unidades de control y monitorización de gaseoductos. Otra ventaja para tales aplicaciones es que SHDSL garantiza una comunicación robusta, incluso bajo condiciones difíciles, como donde existe interferencia electromagnética. SHDSL también es el estándar preferido en sistemas de cámara, como cámaras de vigilancia, y aplicaciones Smart City (ciudades inteligentes) o exploración de petróleo y gas submarinas y subterráneas, donde los datos han de transmitirse a más de cien metros. Como las ratios de datos aumentan, el alcance se reduce, dependiendo de la especificación de cable, pero se suele poder enviar sin problemas hasta 15 Mbit/s por hilo de cobre en condiciones reales. Por ende, resulta bastante superior a otros estándares. Para conseguir un rendimiento SHDSL óptimo, el software se debe adaptar con la máxima precisión posible a la aplicación específica. Esto es así porque, en lugar de las líneas telefónicas con un diámetro de hilo típico de 0,4 mm, se suele emplear otro cableado (con, por ejemplo, cables mucho más gruesos). Un gran beneficio de esta tecnología es que ofrece un buen número de opciones de configuración. Así que las medidas en las líneas resultan muy útiles a la hora de tener en cuenta las características específicas como atenuación y ancho de banda espectral y optimizar la modulación para aumentar el rendimiento y la estabilidad.
Solución testada y probada para SHDSL
El componente cuasi estándar para la transmisión SHDSL es el chipset SHDSL PEF2x628 de Intel – mejor conocido por su nombre original SOCRATES, con el que Infineon lo lanzó al mercado hace unos cuantos años. La solución consolidada para aplicaciones de sistema EFM (Ethernet First Mile) proporciona a los usuarios las ventajas de una tecnología madura y probada que permite acortar el tiempo de llegada al mercado. Alcanza ratios de datos de hasta 15 Mbit/s por par de hilo de cobre con una ratio de bit seleccionable libremente y se puede utilizar como un módem EFM, un módulo SHDSL EFM o un extensor Ethernet plug&play. Aparte de SHDSL, el chipset también soporta los estándares ETSI (SDSL y SDSL.bis), ITU (G.shdsl, G.shdls.bis y G.hs) e IEEE EFM. Además, se encuentra disponible como una solución de cuatro canales, lo que permite lograr ratios de datos de hasta 60 Mbit/s sobre cuatro pares de hilo.
Conectividad WAN para routers y gateways industriales
La situación es diferente en lo que se refiere a routers o gateways industriales. Tienen el foco puesto en posibilitar ratios de transmisión elevados; el alcance suele ser menos importante. El actual estándar VDSL2 (Very High Speed Digital Subscriber Line) consigue ratios de bit de hasta 400 Mbit/s sobre líneas de poca longitud usando un ancho de banda espectral de hasta 35 MHz, en función del perfil y la combinación con vectoring o supervectoring. Sin embargo, el rendimiento se divide entre ratios de subida (upload) y bajada (download). Esta división depende de la configuración de puerto, pero la ratio de bajada suele ser significativamente superior a la de subida. En general, esta tecnología se utiliza principalmente en la red de acceso local. Las longitudes de línea cortas se consiguen en la “última milla – last mile” porque el cable de fibra óptica no se suele desplegar – o no se puede – en todo el camino hasta el usuario final. G.fast , el estándar sucesor de VDSL2, posibilita ratios de datos considerablemente mayores, pero también tiene que usar rangos de frecuencia superiores. Esto sólo es posible en distancias pequeñas, debido a la atenuación dependiente de la frecuencia de las líneas de teléfono.
A un ancho de banda de 212 MHz, G.fast puede transmitir alrededor de 2 Gbit/s en total a una distancia de hasta 50 metros y 700 Mbit/s sobre 250 metros. En distancias de más de 500 metros, es posible alcanzar las mismas velocidades de datos con G.fast que con VDSL2 plus vectoring. G.hn (“HomeGrid standard”) fue desarrollado especialmente para la conectividad digital de las redes domésticas a través de cables diferentes (de alimentación, telefónicos y coaxiales, así como de fibra óptica de polímero). También se centra en proporcionar elevadas ratios de transferencia de datos de hasta 2 Gbit/s sobre distancias un poco más cortas de hasta 500 metros. Esta tecnología también se utiliza en la red de acceso local bajo el nombre de GiGAWiRE. Las características son comparables a las encontradas en G.fast.
Módulos en formato miniaturizado
Los módulos que integran las tecnologías xDSL descritas en los routers o gateways deben tener el menor tamaño posible, ya que los dispositivos necesitan ser diseños compactos. Este es el motivo por el que Teleconnect – compañía especializada en comunicación por cable – desarrolló los módulos más diminutos posibles para SHDSL, VDSL2 y G.hn basados en el formato M.2. La interfaz al sistema es PCIe, por lo que se comportan como “tarjetas de red xDSL”. Como resultado, facilitan la integración de sistema. Al utilizar el formato M.2 (ligeramente modificado), también resulta posible usar un slot en el sistema no sólo para los módulos xDSL, sino también para aplicaciones genéricas como SSD o módulos WWAN. Estos módulos dotan a los integradores de sistema de una herramienta muy potente a la hora de implementar aplicaciones actuales y futuras sin necesidad de adquirir un conocimiento (knowhow) total de xDSL. El módem VDSL2-EFM (Ethernet in the First Mile) VDSL2.M2.220 es un modelo plug&play con un conector M.2 (key B o M). Integra el transceptor VRX220 y el controlador Ethernet serie I211 de Intel. Un puente de red completamente transparente para VDSL2 y ADSL (1VC) permite la ruta a un host.
El módem se encuentra disponible para el servicio de telefonía analógica oPOTS (Plain Old Telephone Service) y para oISDN digital y resulta idóneo para Enterprise y White Box CPE (Customer Premises Equipment), IAD (Integrated Access Devices), gateways, routers y PC. También están disponibles módems G.hn de Teleconnect con especificaciones similares para las mismas aplicaciones y se encuentran en fase de preparación versiones para G.fast. Las soluciones de alta calidad están especialmente recomendadas para aquellas aplicaciones exigentes que requieren una conexión fiable. El módem G.hn es ideal en tareas de conectividad industrial al respaldar redes más fiables y rápidas que las conexiones inalámbricas convencionales. El enlace ascendente (uplink) soporta hasta 1,7 Gbps. Se caracteriza por un indicador de calidad de señal y ofrece indicaciones de estado y estadísticas en el puerto Ethernet. Los módems G.fast y G.hn poseen un puente transparente para host routing (para G.fast/VDSL2 o G.hn). Al igual que el módem VDSL2, el modelo G.hn dispone de un conector M.2, mientras que el módem G.fast EFM cuenta con un conector PCIe Low Profile o vCPE.
Soporte de la “A” a la “Z”
Rutronik trabaja estrechamente con Teleconnect para ofrecer soporte no sólo con las soluciones, sino también con un asesoramiento experto en hardware y software, desde la idea y en todo el sistema. Gracias a su colaboración duradera con Intel CHD (Connected Home Division) e Intel NPG (Network Products Group), Teleconnect ha demostrado reiteradamente ser una compañía pionera (early adopter) en la adopción de las nuevas tecnologías de comunicación. Los clientes de Rutronik también se están beneficiando de ello.
