¿Quieres aprender cómo se construye una pila de tecnología de Internet de las Cosas (IoT)?
La infraestructura de Internet de las Cosas (IoT) consiste en componentes de hardware y software (colectivamente conocidos como una pila) que residen tanto en el borde como en la nube. Al comenzar, no hay mejor lugar para empezar que con el hardware de borde.
El hardware de borde es responsable de ingerir y procesar datos, controlar dispositivos locales y comunicarse con sistemas de nube y centros de datos de nivel superior. Para entender cómo el hardware de borde aborda estas tareas, primero es necesario profundizar en tres áreas clave:
- La diversidad de requisitos de los puntos finales
- La necesidad de flexibilidad y adaptabilidad arquitectónica
- Los desafíos de escalar diseños de IoT
Esta publicación toca cada tema para que comiences tu viaje en IoT.
Requisitos Heterogéneos de los Puntos Finales
Los puntos finales de IoT abarcan un amplio espectro, desde sensores simples hasta robots industriales complejos, cada uno con requisitos únicos. Las necesidades computacionales varían ampliamente, desde la recolección básica de datos hasta la inferencia intensiva de IA en el borde.
Los requisitos de conectividad son igualmente diversos, abarcando comunicaciones de bajo ancho de banda e intermitentes hasta conexiones constantes de alta velocidad. Las consideraciones de energía y térmicas añaden otra capa de complejidad, con soluciones que van desde dispositivos alimentados por batería con estrictas restricciones energéticas hasta PCs industriales que requieren sistemas de enfriamiento activo.
Esta diversidad en los requisitos de los puntos finales requiere una gama de soluciones de computación en el borde. Para abordar estas necesidades variadas, SECO ofrece un portafolio integral de productos, desde gateways simples basados en microcontroladores hasta servidores industriales robustos y de alto rendimiento. La siguiente tabla ilustra las soluciones de SECO a lo largo de este espectro:
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Flexibilidad y Adaptabilidad Arquitectónica
La naturaleza diversa y en evolución de las implementaciones de IoT exige flexibilidad arquitectónica en el hardware de borde. Esta flexibilidad se basa en tres elementos clave:
- Modularidad, que permite actualizaciones y personalización fáciles sin rediseños completos
- Procesamiento escalable, idealmente con la capacidad de seleccionar libremente niveles de rendimiento y arquitecturas de procesador
- I/O y conectividad versátiles para satisfacer diversos requisitos de sensores, actuadores y redes
Computadoras en Módulos (COMs)
El enfoque de Computadora en Módulo (COM) encarna estos principios al separar los elementos de cómputo centrales (microprocesador, memoria y, a menudo, circuitería de interfaz cableada e inalámbrica común) de la I/O específica de la aplicación. Esta separación permite la personalización mientras se mantiene un núcleo estandarizado.
Un COM (también conocido a menudo como Sistema en Módulo, o SOM) se monta en una placa portadora que está diseñada óptimamente para la aplicación mediante la implementación de circuitería especializada e interfaces periféricas no estándar. Este conjunto portador de COM debe luego incorporarse en un dispositivo empaquetado.
Computadora de Placa Única (SBC)
La computadora de placa única (SBC) es una solución intermedia, que incorpora los elementos de cómputo centrales de un COM con interfaces estándar como USB, Ethernet y video, en una sola placa de circuito. La SBC es más utilizable cuando los periféricos estándar son suficientes para satisfacer las necesidades de la aplicación. Generalmente no se requiere un diseño de placa de circuito personalizado. La SBC se incorpora en una máquina, que requiere diseño de carcasa y prueba a nivel de dispositivo.
Computadora Empotrada sin Ventilador
Una computadora empotrada sin ventilador es un dispositivo completamente empaquetado, completo con certificaciones regulatorias y a veces específicas de la industria. Similar a las SBCs, las computadoras empotradas sin ventilador a menudo cuentan con módulos I/O opcionales para que puedan adaptarse a varios roles. El soporte para aceleradores de IA enchufables y otros complementos que mejoran el rendimiento extienden aún más esta flexibilidad. La principal ventaja de una PC sin ventilador es que es una solución lista para usar.
Esta estrategia modular permite a los integradores de sistemas y desarrolladores equilibrar la personalización y la rentabilidad. Es particularmente valiosa en escenarios donde los requisitos varían entre implementaciones o evolucionan con el tiempo, permitiendo una adaptación eficiente sin la necesidad de revisiones completas del sistema.
Escalabilidad Horizontal y Vertical de la Plataforma
La escalabilidad en las plataformas IoT abarca tanto dimensiones horizontales como verticales.
- La escalabilidad horizontal, o escalado hacia afuera, se refiere a la capacidad de implementar soluciones económicamente en muchas ubicaciones. Se trata de encontrar el equilibrio adecuado entre la optimización del hardware y los costos de ingeniería. El enfoque COM, por ejemplo, ofrece un buen equilibrio para aplicaciones de volumen medio, optimizando el hardware sin incurrir en costos excesivos de ingeniería no recurrentes.
- La escalabilidad vertical, o escalado hacia arriba, implica mejorar las capacidades de nodos individuales con el tiempo. Esto incluye tanto actualizaciones de software como mejoras de hardware. La escalabilidad del software requiere un margen de rendimiento inicial, lo que requiere un equilibrio cuidadoso entre la preparación para el futuro y los costos actuales. La escalabilidad del hardware se facilita a través de diseños modulares, permitiendo actualizaciones de componentes (como intercambiar un COM más nuevo) sin rediseño completo del dispositivo.
SECO apoya ambas formas de escalabilidad con diseños de hardware modulares que ofrecen disponibilidad a largo plazo. Además, nuestra plataforma Clea ofrece gestión holística de dispositivos remotos, incluidas actualizaciones de software seguras a través de la red, mejorando la escalabilidad vertical basada en software.
Construyendo una Base Sólida para IoT
La naturaleza diversa y en evolución de las implementaciones de IoT requiere soluciones de hardware de borde que puedan abordar una amplia gama de requisitos computacionales, de conectividad y de energía, al tiempo que ofrecen flexibilidad y escalabilidad. Al comprender estos aspectos clave, las empresas pueden seleccionar soluciones que no solo satisfagan las necesidades actuales, sino que también se adapten a futuros desafíos.
El portafolio de soluciones de hardware de borde de SECO, combinado con nuestra plataforma Clea, ofrece un enfoque integral para abordar estos complejos requisitos en diversas industrias y casos de uso. Nuestra estrategia equilibra el rendimiento, la adaptabilidad y la seguridad en las implementaciones de IoT, proporcionando una base sólida para la infraestructura IoT actual y futura.
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