Thread Overview para aplicaciones industriales y aplicaciones IoT de Empresa

Las aplicaciones en entornos industriales requieren de redes inalámbricas fiables, seguras, de bajo consumo y efectivas en coste. Sabemos que existen protocolos inalámbricos estándard que tienen un buen éxito en aplicaciones de usuario, sin embargo en ambientes industriales pueden presentar algunas limitaciones.

Thread es un nuevo protocolo inalámbrico diseñado para balancear y mejorar los estándares existentes en aspectos como el consumo, seguridad y coste, permitiendo la comunicación de múltiples dispositivos de forma fácil y fiable, 24/7. En 2015 el Thread Group liberó la primera versión de su especificación, Thread version 1.0.

El stack de Thread está montado sobre el estándard IEEE 802.15.4, figura 1, permitiendo operar hasta 250Kbps en la banda de 2.4GHz, la cuál aprovecha la fiabilidad demostrada en manejo y gestión de control de congestión de mensajes básicos. Este stack equilibra el ancho de banda de una forma eficiente.

Fig 1 Pila Protocolo Thread

Con el fin de reducir el fallo potencial de dejar elementos de red aislados debido a un posible fallo de su nodo padre, Thread utiliza como mecanismo de direccionamiento el estándard IPv6 con compresión de cabecera 6LoWPAN y capacidad de mesh. De esta forma combina redundancia y máxima eficiencia en enrutado. A su vez, Thread incorpora características de seguridad AES y funciones de despliegue a lo largo de toda la capa del stack IP, proporcionando encriptación, seguridad y una instalación simple así como mecanismos de start-up y operación.

Otra ventaja clave de este protocolo es que la capa de aplicación está completamente separada, haciéndolo flexible y portable con otros protocolos populares como el familiar ZigBee. Esto permite un nivel de compatibilidad entre dispositivos existentes y nuevos, haciendo que el protocolo Thread sea muy atractivo para nuevos diseños y existentes.

La arquitectura de red, mostrada en la figura 2, muestra un conjunto de routers en una red Thread. Esta estructura permite que se pueda escalar de forma automática desde una simple estrella, para la cual se utiliza un único router, hasta una red mallada utilizando múltiples routers. Esta flexibilidad en la formación de la red hace nuestro sistema mucho más fiable permitiendo a las radios enviar mensajes a otras radios en forma redundante, por lo tanto eliminado el problema potencial de tener elementos aislados por direccionar todo el tráfico a través de un único punto.

Fig 2. Arquitectura de red

Aunque Thread está inicialmente focalizado para redes domésticas, queda claramente demostrado sus ventajas lo cual lo hace muy atractivo para el sector industrial y empresarial. Un ejemplo entre otros puede ser aplicaciones de Street Lighting para municipios. Por otro lado, para asegurar compatibilidad entre redes en las Smart cities se requerirá  IPv6. Si, además, sumamos la facilidad de despliegue, habitulmente realizado por una third-party que no suelen conocer la tecnología utilizada, hace que Thread esté en el punto de mira de innumerables aplicaciones.

Una de las ventajas únicas de Thread es la posibilidad de utilizar una aplicacion móvil Android/IOS para la instalación de forma rápida y sencilla así como el aprovisionamiento.

Digi International estrenará en breve un nuevo módulo XBee cuya denominación formal será S2D el cual implementará este nuevo Protocolo

Fig 3 XBee en formato Thru hole y variante SMD con protocolo Thread

En resumen, Thread es un protocolo de red avanzado e interesante que tiene algunas ventajas muy atractivas, en combinación con ZigBee 3.0 y otras capas de aplicación, Thread tendrá un impacto en el rápido crecimiento de redes seguras, llevando las redes de radio de corto alcance a la adopción de forma masica en la industria.