Ya hemos mencionado en otras entradas de este Blog Tecnológico, que parte de las doce tecnologías con impacto a corto plazo está precisamente la Internet de las cosas, además de que como también ya lo mencionamos en nuestra entrada intitulada: "Internet de las Cosas, no es conectarlo todo contra todo", Internet de las Cosas no debe venir sola. Debe de ser parte de toda una estrategia que involucra íntimamente a Siete Capas, que a saber son (de arriba hacia abajo):
6.- Aplicaciones.- Todo lo relativo a Reportes, Análisis, Control.
5.- Abstracción de los Datos.- Adición y acceso a datos generados por capas inferiores.
4.- Acumulación de los Datos.- Almacenamiento de datos generados por capas inferiores.
3.- Edge Computing.- Análisis y Transformación de los datos generados por la capa 1.
2.- Conectividad.- Unidades para comunicación y pre-procesamiento de los datos.
1.- Dispositivos y Controladores Físicos.- Las "Cosas" (sensores y actuadores).
Hoy toca el turno de los Dispositivos y Controladores Físicos, Sensores, Actuadores y Dispositivos Controladores.
¿Cómo podemos definir a estos dispositivos que conforman la capa más baja de una solución de Internet de las Cosas? Éstos son dispositivos informáticos no estándar que se conectan de forma alámbrica o inalámbrica a una red (la Internet en la gran mayoría de los casos), teniendo como primer objetivo y más básica capacidad el transmitir datos.
Aquí resalta que la Internet de las Cosas implica extender la conectividad a Internet más allá de los dispositivos estándar, como computadoras de escritorio, computadoras portátiles, dispositivos móviles personales y tabletas, a cualquier rango de dispositivos físicos y objetos cotidianos tradicionalmente considerados "estúpidos" o no habilitados para Internet. Estos mismos dispositivos, a los que se les puede añadir o no la Inteligencia Artificial, integrados con la tecnología, pueden comunicarse e interactuar a través de Internet, puediendo ser monitoreados y controlados de forma remota.
Ejemplos y aplicaciones de dispositivos pata Internet de las Cosas
Los dispositivos conectados son parte de un escenario en el que cada dispositivo habla con otros dispositivos relacionados en un entorno, para automatizar las tareas domésticas y de la industria, así como para comunicar datos de sensores utilizables a los usuarios, empresas y otras partes interesadas. Los dispositivos para Internet de las Cosas están diseñados para funcionar en concierto con personas en el hogar, en la industria o en las organizaciones. Como tal los dispositivos se pueden clasificar, dependiendo de su orientación o en dónde serán utilizados en tres grupos principales: consumidor, empresa e industrial.Los dispositivos conectados al consumidor (tal vez los de mayor crecimiento y visibilidad) incluyen televisores inteligentes, altavoces inteligentes, juguetes, dispositivos portátiles y dispositivos móviles personales inteligentes.
Los "medidores" inteligentes, los sistemas de seguridad comercial y las tecnologías de ciudades inteligentes, como las que se usan para monitorear el tráfico y las condiciones climáticas, son ejemplos de dispositivos Internet de las Cosas industriales y/o empresariales.
En una clasificación intermedia, otras tecnologías, como el aire acondicionado inteligente, los termostatos inteligentes, la iluminación inteligente y la seguridad inteligente, abarcan los usos domésticos, empresariales e industriales.
En una casa inteligente, por ejemplo, un usuario llega a casa y su automóvil se comunica con el garaje para abrir la puerta. Una vez dentro, el termostato ya está ajustado a su temperatura preferida y la iluminación se ajusta a una intensidad más baja y su color elegido para la relajación, ya que los datos de su marcapasos indican que ha sido un día estresante. Esto es Domótica aplicada.
En el piso de una planta industrial, una máquina de línea de ensamblaje equipada con sensores proporcionará datos que provienen de los sensores al operador de la planta, informándole de las anomalías y prediciendo cuándo será necesario reemplazar las piezas. Dicha información puede evitar el tiempo de inactividad inesperado, junto con la pérdida de productividad y ganancias.
En campo, tales notificaciones pueden alertar a los usuarios sobre lo que está mal, así como las partes necesarias para solucionar un problema, evitando la necesidad de enviar a un trabajador de servicio para diagnosticar un problema, solo para perder su tiempo conduciendo a un almacén, encontrar la parte correcta y volver al sitio.
Gestión de dispositivos Internet de las Cosas
Una serie de desafíos pueden dificultar la implementación exitosa de una solución de Internet de las Cosas y sus dispositivos conectados, que incluyen seguridad, interoperabilidad, capacidades de procesamiento/alimentación, escalabilidad y disponibilidad. Muchos de estos pueden abordarse con la gestión de dispositivos de Internet de las Cosas mediante la adopción de protocolos estándar o utilizando los servicios ofrecidos por un proveedor (ver "Internet de las Cosas, a nivel industrial").
- Registro del dispositivo
- Autenticación/Autorización del dispositivo
- Configuración del dispositivo
- Aprovisionamiento de dispositivos
- Monitorización y diagnóstico de dispositivos.
- Solución de problemas del dispositivo
Los protocolos de administración de dispositivos estandarizados disponibles incluyen la Administración de Dispositivos de Open Mobile Alliance (OMA DM) y Lightweight Machine to Machine (OMA LwM2M).
Los servicios y el software de administración de dispositivos para Internet de las Cosas también están disponibles en proveedores como Amazon, Bosch Software Innovations GmbH, Microsoft, Software AG y Xively.
Conectividad de dispositivos para Internet de las Cosas y redes
Los protocolos de comunicaciones incluyen CoAP, DTLS y MQTT, entre otros. Los protocolos inalámbricos incluyen IPv6, LPWAN, Zigbee, Bluetooth Low Energy, Z-Wave, RFID y NFC. Celular, satélite, wifi y Ethernet también pueden ser utilizados.
Cada opción tiene sus ventajas y desventajas en términos de consumo de energía, rango y ancho de banda, todo lo cual debe considerarse al elegir los dispositivos y protocolos conectados para una aplicación de Internet de las Cosas en particular.
Para compartir los datos del sensor que recopilan, los dispositivos de Internet de las Cosas se conectan a una puerta de enlace de Internet de las Cosas u otro dispositivo de borde donde los datos pueden analizarse localmente o enviarse a la nube para su análisis.
Seguridad del dispositivo para Internet de las Cosas
La interconexión de dispositivos tradicionalmente "tontos" plantea una serie de cuestiones en relación con la seguridad y la privacidad. Como ocurre a menudo, la tecnología Internet de las Cosas se ha movido más rápidamente que los mecanismos disponibles para proteger los dispositivos y sus usuarios.
Sin embargo, salvaguardar los dispositivos para Internet de las Cosas y las redes a las que se conectan, puede ser un desafío debido a la variedad de dispositivos y proveedores, así como a la dificultad de agregar seguridad a los dispositivos con recursos limitados. En el caso de la "botnet" Mirai, el problema se remonta al uso de contraseñas predeterminadas en los dispositivos "pirateados". Contraseñas seguras, autenticación/autorización y administración de identidad, segmentación de red, cifrado y criptografía son medidas de seguridad sugeridas para los dispositivos de Internet de las Cosas.
Si bien es un comienzo, el proyecto de ley solo requiere que los dispositivos habilitados para Internet comprados por el gobierno federal, cumplan con los requisitos mínimos, mas esto no aplica a la industria en general. Sin embargo, se está considerando como un punto de partida que, si se adopta de forma generalizada, podría allanar el camino para mejorar la seguridad de Internet de las Cosas para toda la industria.
Tendencias de dispositivos IoT y crecimiento anticipado
Gartner estimó que la cantidad total de dispositivos para Internet de las Cosas en uso, alcanzó los 8.4 mil millones en 2017, un 31% más que en 2016. Las estimaciones de crecimiento futuro de dispositivos para Internet de las Cosas han sido rápidas y furiosas.
Otras compañías han atenuado sus números, sacando de la ecuación a los Dispositivos Personales Móviles (antes teléfonos inteligentes), tabletas y computadoras. Gartner estimó que 20.8 mil millones de cosas conectadas estarán en uso para el siguiente año (2020), con IDC llegando a 28.1 mil millones y BI Intelligence en 24 mil millones.
Gartner estimó que el gasto total en dispositivos y servicios de Internet de las Cosas fue de casi $2 mil millones de dólares en 2017, mientras que IDC proyecta que el gasto llegará a $ 772.5 mil millones en 2018, un 14,6% más que los $ 674 mil millones que se gastarán en 2017, con un impacto de $ 1 billón en 2020 y $ 1.1 billones en 2021. Nada mal.
Dispositivos que hoy pueden ya ser utilizados para Internet de las Cosas
En lo que respecta a micro-controladores en un solo circuito impreso (SBC), dispositivos que pueden funcionar como el cerebro y receptor/emisor de señales provenientes de sensores, así como señales enviadas a actuadores tenemos:
- Microcontrolador: ATmega328
- Voltaje Operativo: 5v
- Voltaje de Entrada (Recomendado): 7-12 volts
- Pines de Entradas/Salidas Digital: 14 (De las cuales 6 son salidas PWM)
- Pines de Entradas Análogas: 6
- Memoria Flash: 32 KB (ATmega328) de los cuales 0,5 KB es usado por Bootloader.
- SRAM: 2 KB (ATmega328)
- EEPROM: 1 KB (ATmega328)
- Velocidad del Reloj: 16 MHZ.
- Microcontrolador: ATMega328.
- Voltaje de operación: 5V.
- Voltaje de alimentación (Recomendado): 7-12 volts
- I/O Digitales: 14 (6 son PWM)
- Memoria Flash: 32KB.
- EEPROM: 1KB.
- Frecuencia de trabajo: 16MHz.
- Dimensiones: 0.73″ x 1.70″
- Microcontrolador: ATmega2560
- Voltaje Operativo: 5V
- Voltaje de Entrada: 7-12 volts
- Voltaje de Entrada(límites): 6-20V
- Pines digitales de Entrada/Salida: 54 (de los cuales 15 proveen salida PWM)
- Pines análogos de entrada: 16
- Corriente DC por cada Pin Entrada/Salida: 40 mA
- Corriente DC entregada en el Pin 3.3V: 50 mA
- Memoria Flash: 256 KB (8KB usados por el bootloader)
- SRAM: 8KB
- EEPROM: 4KB
- Clock Speed: 16 MHz
- Microcontrolador Atmega32u4.
- Voltaje de entrada: 7-12V.
- Voltaje de trabajo: 5V.
- Corriente por pin I/O: 40mA.
- 20 pines digitales I/O.
- 7 canales PWM.
- 12 ADC.
- 16MHz de velocidad de reloj.
- Memoria Flash: 32 KB (ATmega32u4) de los cuales 4 KB son usador por el bootloader.
- Memoria SRAM: 2.5 KB (ATmega32u4).
- Memoria EEPROM: 1KB (ATmega32u4).
- Dimensiones: 68.6 x 53.3mm.
- Microcontrolador Intel Curie
- Tensión de funcionamiento 3.3V (5V tolerante I / O)
- Voltaje de entrada (recomendado) 7-12V
- Voltaje de entrada (límite) 7-20V
- 14 pines digitales I/O (de los cuales 4 proporcionan salida PWM)
- 4 pines digital PWM I / O
- 6 Pines de entrada analógica
- Corriente continua para Pin I/O 20 mA
- Memoria flash 196 kB
- SRAM 24 kB
- Velocidad de reloj 32MHz
- LED_BUILTIN 13
- Caracteristicas Bluetooth LE 6 ejes y acelerómetro / giroscopio
- Longitud 68,6 mm
- Anchura 53,4 mm
- Peso 34 gr.
Micro Computadora en un solo circuito impreso
CPU + GPU: Broadcom BCM2837B0, Cortex-A53 (ARMv8) 64-bit SoC @ 1.4GHz
RAM: 1GB LPDDR2 SDRAM
Wi-Fi + Bluetooth: 2.4GHz y 5GHz IEEE 802.11.b/g/n/ac, Bluetooth
4.2, BLE
Ethernet: Gigabit Ethernet sobre USB 2.0 (300 Mbps)
GPIO de 40 pines
Video: HDMI
4 puertos USB 2.0
Puerto CSI y DSI para conectar una cámara y una pantalla táctil
Salida de audio estéreo y vídeo compuesto
Micro-SD
Power-over-Ethernet (PoE)
Para todos y cada uno de los dispositivos arriba mencionados, existe todo un ecosistema de Software, Sensores y Actuadores, que pueden complementar la primera capa de su Solución de Internet de las Cosas.
En posteriores entradas, hablaremos de las otras seis capas que toda solución para Internet de las Cosas debe de incluir.
