¿Cuál es la diferencia entre puertas de enlace industriales y enrutadores?

Introducción

Descripción general de los equipos de redes industriales

El crecimiento del IIoT industrial ha generado una necesidad cada vez mayor de equipos de red confiables y seguros para conectar activos, sistemas y flujos de datos industriales. Dos de los tipos más comunes de equipos de red utilizados en entornos IIoT son los enrutadores y puertas de enlace industriales.

Una red industrial normalmente consta de varios equipos, controladores, sensores, actuadores y otros dispositivos que necesitan comunicarse entre sí y con los sistemas de TI de back-end. La red permite el intercambio de datos en tiempo real y la automatización del control industrial. Las puertas de enlace y los enrutadores desempeñan un papel crucial a la hora de habilitar esta infraestructura conectada.

Las puertas de enlace industriales actúan como traductores de protocolos, conectando dispositivos y controladores industriales que utilizan diferentes protocolos y permitiéndoles comunicarse sin problemas a través de una red. Los enrutadores industriales enrutan datos entre diferentes partes de una red, determinando las rutas óptimas para una transmisión de datos eficiente.

Propósito de comparar puertas de enlace y enrutadores industriales

Con el auge de la Industria 4.0, las instalaciones de fabricación necesitan determinar qué tipo de equipo de red se adapta mejor a sus necesidades. Comprender las diferencias entre puertas de enlace y enrutadores es esencial para seleccionar los componentes adecuados para construir una red industrial sólida y preparada para el futuro.

Este artículo proporciona una comparación en profundidad entre las dos tecnologías. Cubre sus características clave, beneficios y casos de uso en los que uno puede ser más adecuado que el otro. El objetivo es ayudar a los profesionales de la industria a elegir el equipo de red adecuado para sus necesidades y escenarios de implementación específicos.

Pasarelas y routers Alotcer

Routers industriales

Función y finalidad

Los enrutadores industriales sirven como columna vertebral para conectar varios nodos y redes en una instalación industrial. Su función principal es determinar la mejor ruta para enrutar paquetes de datos entre diferentes partes de la infraestructura de la red.

Funciones clave desempeñadas por los enrutadores industriales:

  • Reenviar paquetes de datos entre subredes y VLAN
  • Proporcionar capacidades de enrutamiento IP de capa 3
  • Enrutar el tráfico de datos entre la red industrial local y la red de TI corporativa.
  • Habilite túneles VPN seguros entre ubicaciones remotas
  • Priorice el tráfico de red según la criticidad de las aplicaciones

Al optimizar el flujo de tráfico, los enrutadores industriales mejoran el rendimiento de la red y garantizan intercambios de datos rápidos y confiables en la planta. Esto es crucial para aplicaciones de control industrial urgentes.

Características principales

Los enrutadores industriales vienen con características especializadas para satisfacer las necesidades de rendimiento, confiabilidad y seguridad de los entornos industriales.

Enrutamiento IP: los enrutadores industriales brindan capacidades de enrutamiento dinámico de capa 3 para enrutar datos según la información de direcciones IP. Esto permite una gestión eficaz del tráfico en topologías de red complejas.

Opciones de red: diferentes interfaces de red como puertos Ethernet, serie, fibra óptica, celular y de bus de campo industrial permiten que el enrutador conecte diversos dispositivos y redes.

Seguridad: VPN, firewalls, NAT y ACL integrados ayudan a proteger las redes industriales de los ciberataques. La autenticación y el cifrado evitan el acceso no autorizado.

Hardware resistente: los enrutadores industriales pueden soportar duras condiciones del suelo de la planta, como polvo, altas temperaturas y vibraciones. Los componentes redundantes garantizan un alto tiempo de actividad.

Beneficios

Algunos beneficios clave que ofrecen los enrutadores industriales:

Seguridad de red mejorada: los enrutadores proporcionan un límite entre la red industrial y las conexiones externas. Los firewalls, VPN y ACL restringen el acceso no autorizado desde el exterior.

Capacidades de redes celulares: los módulos celulares integrados permiten conectar activos remotos de forma inalámbrica a través de redes celulares como GSM, 3G/4G LTE, 5G para aplicaciones de IoT.

Tolerancia a fallas: las fuentes de alimentación redundantes, el diseño modular y otras características de confiabilidad permiten un tiempo de actividad del 99,999 %. La fácil recuperación de fallas evita el tiempo de inactividad.

Monitoreo centralizado: los administradores de red pueden monitorear los enrutadores de manera centralizada a través de Ethernet industrial y modificar la configuración de forma remota.

Visibilidad y control de las aplicaciones: las capacidades de configuración del tráfico basadas en información de Capa 4 permiten controlar el rendimiento de las aplicaciones.

Router móvil celular industrial

Pasarelas Industriales

Dos tipos principales: transmisión transparente y gateways en la nube

Las puertas de enlace industriales sirven como traductores de protocolos, lo que permite interoperar dispositivos con diferentes protocolos. Las puertas de enlace proporcionan una interfaz de comunicación unificada para los dispositivos conectados.

Hay dos tipos principales de puertas de enlace industriales:

Pasarelas de transmisión transparentes: se utilizan para la conversión de protocolos entre dispositivos industriales y la transferencia de datos sin interrupciones.

Gateways de computación en la nube/edge: ofrecen análisis adicionales, procesamiento de datos y conectividad de plataforma IIoT en el borde.

Pasarelas de transmisión transparentes

Estas puertas de enlace industriales básicas se centran en la transmisión confiable de datos de campo a redes de nivel superior mediante traducción de protocolos y aislamiento óptico.

Conversión de protocolos

Una función clave de las puertas de enlace transparentes es la conversión de protocolos entre protocolos de automatización industrial como Modbus, Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT, CC-Link y protocolos IT/OT como Ethernet/IP y OPC UA. Esto permite la interoperabilidad entre controladores, sensores y actuadores que admiten diferentes protocolos.

Transmisión rápida y fiable

Las puertas de enlace transparentes cuentan con aislamiento óptico y conversión de señales entre dispositivos de campo y redes de nivel superior. Esto garantiza una transmisión fiable de datos industriales ascendentes sin pérdidas ni distorsiones.

Compacto y fácil de desplegar

Las puertas de enlace de campo transparentes cuentan con un factor de forma compacto y una opción de montaje en riel DIN, lo que las hace fáciles de instalar en gabinetes de control cerca de dispositivos de campo. La configuración simple permite una rápida puesta en servicio.

Pasarelas Edge Computing

A diferencia de la simple transmisión de datos, estas puertas de enlace industriales de IoT ofrecen capacidades de valor añadido:

Tratamiento local de datos

Las puertas de enlace de Edge Computing permiten el preprocesamiento y análisis de datos sin procesar de activos industriales localmente en la propia puerta de enlace antes de su transmisión. Este filtrado y agregación mejora la utilización del ancho de banda.

Plataforma abierta a la personalización

Las puertas de enlace proporcionan una plataforma de software abierta para ejecutar aplicaciones de terceros y scripts personalizados directamente en la puerta de enlace. Esto permite análisis localizados y personalizados.

Análisis y tiempo de respuesta mejorados

Al procesar datos en el borde, las puertas de enlace permiten análisis más rápidos y reducen los tiempos de respuesta para decisiones de automatización en las que el tiempo es crítico. También es posible el control en circuito cerrado.

Dispositivos de puerta de enlace Edge Industrial IoT AR7091G

Diferencias clave entre puertas de enlace industriales y enrutadores

Si bien tanto los enrutadores como las puertas de enlace desempeñan funciones importantes en las redes industriales, cumplen diferentes funciones principales:

Enrutadores: Establecen rutas óptimas para la transmisión de datos

La funcionalidad principal de un enrutador industrial es determinar la ruta más rápida para enrutar datos desde el origen al destino en una red. Los enrutadores mantienen tablas de enrutamiento dinámicas y toman decisiones de reenvío de paquetes para evitar la congestión y la latencia de la red.

Gateways: Conversión de protocolo y punto de acceso único

Las puertas de enlace industriales brindan servicios de traducción de protocolos para permitir la conectividad entre dispositivos heterogéneos. Las puertas de enlace también actúan como un único punto de acceso a datos consolidados desde la planta hasta aplicaciones empresariales o en la nube de nivel superior.

Algunas otras diferencias clave:

  • Manejo de datos: los enrutadores simplemente transmiten paquetes de datos sin modificar el contenido de la carga útil. Las puertas de enlace pueden transformar datos para lograr compatibilidad de protocolos.
  • Posicionamiento de la red: los enrutadores se ubican entre segmentos de la red. Las puertas de enlace residen en el borde de la red y se conectan con dispositivos de campo.
  • Seguridad: los enrutadores tienen funciones de seguridad integradas. Las puertas de enlace transparentes dependen de la seguridad perimetral. Las puertas de enlace en la nube ofrecen seguridad para los terminales.
  • Características: Los enrutadores se centran en el enrutamiento de datos y las capacidades de red. Las puertas de enlace ofrecen conversión de protocolos, agregación de datos, análisis de borde, etc.

Elegir el equipo adecuado

Considere las necesidades de redes específicas y los casos de uso

No existe una solución única a la hora de seleccionar equipos de redes industriales. La elección depende de comprender los requisitos específicos como:

  • Número y tipos de dispositivos conectados
  • Protocolos industriales utilizados
  • Flujos de datos entre zonas de la red
  • Necesidad de capacidades informáticas de vanguardia

Los casos de uso deberían dictar si se requiere un enrutador industrial, una puerta de enlace o ambos.

Routers para un encaminamiento eficaz de los datos

Las empresas con sistemas de red complejos que abarcan múltiples ubicaciones pueden beneficiarse más de los enrutadores industriales. Los enrutadores optimizan y aceleran las transferencias de datos en toda la organización.

Puertas de enlace para conversión de protocolos y computación perimetral

Las puertas de enlace industriales se adaptan a aplicaciones con dispositivos heredados que utilizan protocolos incompatibles. Las puertas de enlace también tienen sentido para análisis localizados y control en momentos críticos.

Muchas arquitecturas IIoT emplean puertas de enlace y enrutadores en capas de red separadas para satisfacer distintas necesidades de conectividad y enrutamiento.

Conclusión

Resumen de las principales diferencias

Los enrutadores priorizan el enrutamiento dinámico de datos a través de redes. Las puertas de enlace permiten la conectividad multiprotocolo a través de servicios de traducción. Mientras que los enrutadores se centran en la gestión del tráfico de la red, las puertas de enlace permiten el análisis de borde y la integración de dispositivos heredados.

Comprender estas diferencias permite a las organizaciones diseñar sistemas IIoT más eficientes y flexibles al adaptar el equipo adecuado a sus necesidades específicas. Una combinación de enrutamiento confiable con mediación de protocolos e inteligencia perimetral ayuda a extraer el máximo valor de los datos industriales.

A medida que las redes industriales se vuelven más grandes y complejas, elegir componentes de red especialmente diseñados que optimicen los flujos y análisis de datos es fundamental para la eficiencia operativa, la optimización de la producción y la toma de decisiones eficaz.

Preguntas más frecuentes

P: ¿Cuál es la principal diferencia entre un enrutador y una puerta de enlace?

R: La función principal de un enrutador es determinar la ruta óptima para reenviar paquetes de datos entre puntos de la red. Una puerta de enlace proporciona traducción de protocolos para permitir la conectividad entre dispositivos y aplicaciones que utilizan diferentes protocolos y formatos de datos.

P: ¿Cuándo debo utilizar un enrutador en lugar de una puerta de enlace?

R: Utilice enrutadores cuando necesite principalmente conectarse y enrutar datos de manera confiable entre diferentes partes de una red. Utilice puertas de enlace cuando necesite integrar sistemas industriales heredados y dispositivos de múltiples proveedores utilizando diferentes protocolos.

P: ¿Qué características debo buscar al seleccionar un enrutador o puerta de enlace?

R: Las características clave de los enrutadores industriales incluyen protocolos de enrutamiento, seguridad, redundancia y capacidades de priorización del tráfico. Para las puertas de enlace, busque compatibilidad con los protocolos industriales necesarios, análisis de borde, aislamiento y suficientes opciones de interfaz de E/S.

P: ¿Cómo brindan seguridad los enrutadores en comparación con las puertas de enlace?

R: Los enrutadores ofrecen funciones de seguridad integradas como firewalls, túneles VPN, NAT y ACL para proteger las zonas de la red. Las puertas de enlace transparentes dependen más de la seguridad perimetral de la red general. Las puertas de enlace en la nube pueden aprovechar la autenticación de puntos finales, el cifrado de datos, etc.

P: ¿Se pueden utilizar enrutadores y puertas de enlace juntos?

R: Por supuesto. La combinación de enrutadores y puertas de enlace industriales proporciona conectividad, integración e inteligencia de borde óptimas dentro de entornos IIoT complejos. Las puertas de enlace interactúan con dispositivos de campo, mientras que los enrutadores administran y enrutan de manera eficiente los flujos de datos entre segmentos de red.

Casos prácticos

Una empresa de fabricación obtiene información sobre la producción en tiempo real con Edge Gateways

Acme Manufacturing tuvo problemas con la baja visibilidad de las operaciones de la fábrica debido a sus sistemas heredados y múltiples protocolos de automatización industrial. Al implementar un conjunto de puertas de enlace perimetrales multiprotocolo, pudieron agregar datos en tiempo real de varias líneas de producción en una plataforma de análisis central.

Las puertas de enlace de borde procesaron y tradujeron datos de PLC, máquinas CNC, robótica y sensores a un formato unificado para análisis basado en la nube. El almacenamiento en caché de datos local garantizó el tiempo de actividad durante problemas de red. En general, las puertas de enlace permitieron obtener información un 30 % más rápida sobre los fallos de producción, lo que permitió adoptar medidas correctivas rápidas.

Empresa de petróleo y gas implementa enrutadores VPN industriales para proteger las comunicaciones SCADA

Texoma Oil & Gas gestionó sus oleoductos a través de una arquitectura SCADA distribuida que abarca unidades terminales remotas y centros de control. Necesitaban proteger su red operativa de amenazas cibernéticas cada vez más sofisticadas.

Al aprovechar los enrutadores industriales celulares con tecnología VPN incorporada en sus sitios remotos, Texoma estableció túneles cifrados entre los activos de campo y los centros de control. El control de acceso a la red enumera el tráfico restringido a protocolos SCADA autorizados únicamente.

Las capacidades de enrutamiento industrial seguro redujeron significativamente los riesgos de ciberataques de Texoma y al mismo tiempo garantizaron un monitoreo confiable en tiempo real de los oleoductos y gasoductos.

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