u.a. 7.0 internet de las cosas

FUNDAMENTOS TECNOLÓGICOS DE INFORMACIÓN

U.A. 7.0 INTERNET DE LAS COSAS

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U.A. 7 INTERNET DE LA COSAS

Los avances tecnológicos se han convertido enun proceso imparable.

Las innovaciones se van dando unas tras otrasmultiplicando sus efectos.

En el campo de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC)hay que destacar varios momentos, como la digitalización de las señales, latransmisión de datos, la telefonía móvil, la fibra óptica o la banda ancha fija ymóvil, que han transformado radicalmente el mundo de las comunicaciones.

INTERNET DE LAS COSAS


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Gracias a todas estas tecnologías y aplicaciones disponemos hoy de un sistemade conexión universal como es Internet.


Con el paso del tiempo, y gracias a la suma de innovaciones, la Red se ha idotransformando y ha pasado del concepto de Internet de las Personas al deInternet de las Cosas.


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Hasta ahora Internet era una red que permitía el acceso a portales, servicios,aplicaciones o diferentes opciones.

El usuario, persona o negocio, entraba en ella y simplemente hacía lo quehabía ido a hacer, buscaba información o navegaba por las distintasposibilidades.

Conforme la tecnología lo ha permitido, todo tipo de dispositivos, máquinas yobjetos se han sumado a la red.


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Hablando de una gama de objetos infinita, desde el contador del consumo deagua que hay en los domicilios al sensor incorporado en una plaza de unaparcamiento público, pasando por una nevera, por una pulsera que lleva unenfermo o por un dispositivo asociado a una máquina en una fábrica.

Todos ellos, al estar en permanenteconexión con el resto del universo através de Internet, puedeninteractuar con personas,ordenadores u otros objetos, paradar información o avisos, recibirinstrucciones, etc.


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Internet de las cosas, “Internet of Things” o IoT (por sussiglas en inglés), es un concepto abstracto.

De su nombre se desprende el concepto de cosas cotidianas que se conectan aInternet, pero en realidad se trata de mucho más que eso.

IoT potencia objetos que antiguamente no estaban conectados a una red o quese conectaban mediante circuito cerrado, como comunicadores, cámaras,sensores, y demás, y les permite comunicarse globalmente mediante el uso dela red de redes.

DEFINICIÓN


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Una posible definición de IoT es considerarla como una red que interconectaobjetos físicos y virtuales valiéndose de Internet.

DEFINICIÓN

Tales dispositivos utilizan software embebido, que le permite no solo laconectividad a Internet, sino que además brindan servicios en función deacciones dictadas remotamente las cuales pueden ser resultado de eventosespecíficos o del aprendizaje de la información recibida.

En resumen, se trata de la interconexión digital de los objetos.


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En tal sentido, la recomendación ITU Y.6060 de la Unión Internacional deTelecomunicaciones (UIT) establece que “...IoT puede ser considerada unainfraestructura global para la sociedad de la información, permitiendoservicios avanzados para interconectar (física y virtualmente) cosas, basadasen tecnologías de la información y las comunicaciones interoperables.

DEFINICIÓN

A través de la identificación, captura de datos, capacidades de comunicacionesy procesamiento, IoT hace un uso integral de las cosas para ofrecer serviciospara todo tipo de aplicaciones mientras asegura que los requisitos deseguridad y privacidad sean cumplimentados”.


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Esta definición incluida en una convocatoria de trabajos para una edición de la

IEEE Communications Magazine, vincula a la IoT con los servicios en la nube:

Internet de las Cosas (IoT) es un marco en el que todas las

cosas tienen una representación y una presencia en Internet.

Más específicamente, la Internet de las Cosas tiene como

objetivo ofrecer nuevas aplicaciones y servicios que sirvan de

puente entre el mundo físico y el virtual, en que las

comunicaciones ‘máquina a máquina (M2M) representan la

comunicación básica que permite las interacciones entre las

cosas y las aplicaciones en la nube.




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IoT consiste en desarrollos de software y hardware que cuentan con todas lasherramientas necesarias para cumplir tareas muy específicas.

Cada uno de los objetos conectados a Internet tiene un número de IP y medianteeste puede ser accedido para recibir instrucciones. Asimismo, puede contactarsecon un servidor externo y enviar los datos que recoja.


CARACTERÍSTICA DEL INTERNET DE LAS COSAS


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• Cambios dinámicos: el estado de los dispositivos cambia muy dinámicamente,generalmente de acuerdo al usuario. Por ejemplo, de dormir a despertarse,conectado o desconectado, y también de acuerdo al contexto y velocidadnecesarias.

• Heterogeneidad: los dispositivos IoT son heterogéneos al estar basados enhardwares muy variados de plataformas y redes, y a su vez pueden interactuarcon otros dispositivos o servicios en otras plataformas o redes

En este sentido, las principales características de IoT son:

• Interconectividad: Cualquier cosa se puede interconectar con la infraestructuraglobal de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC).

• Servicios relacionados con las cosas: IoT es capaz de proveer serviciosrelacionados con objetos, como la consistencia semántica entre las cosas físicasy las cosas asociadas a ellas virtualmente.


CARACTERÍSTICA DEL INTERNET DE LAS COSAS


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• En 1926 Nikola Tesla realizó patentes y trabajos teóricos los cuales fueron labase de las comunicaciones inalámbricas y de radio. (J & P, 2018)

• En el año 1949 se inventa el código de barras (que posteriormenteevolucionaría para su uso en supermercados). (Bliznakoff del Valle, 2014)

• El 29 de octubre de 1969 se envió el primer mensaje a través de ARPANET ,(el precursor de internet). (Cuesta, 2009)

• En 1978 TCP se convierte en TCP/IP gracias al esfuerzo de Danny Cohen, DavidReed y John Schoch para generar un sistema que soportara tráfico en tiemporeal y permitir la creación del User Datagram Protocol (UDP) sobre IP.


EVOLUCIÓN DEL INTERNET DE LAS COSAS


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• En el año 1980 miembros del departamento de Ciencias de Computación deCarnegie Mellon consiguen instalar micro-switches en una máquina de venta derefrescos y conectarla al ordenador del departamento para poder comprobardesde la terminal el número de botellas que quedan y si están frías o no.(Bliznakoff del Valle, 2014)

• En 1990 Berners-Lee implementó la primera comunicación exitosa entre uncliente Hypertext Transfer Protocol (HTTP) y un servidor a través de Internet,había inventado la World Wide Web. Él mismo, un año más tarde, creó laprimera página web. A partir de ese momento el desarrollo tecnológico esvertiginoso, comienza la revolución de Internet. ( J, R, & S, 2015)

• En el año 1993 un proyecto de la universidad de Columbia denominado KARMAdiseña un head-up de realidad aumentada con capacidad de sobreponer losplanos y las instrucciones de mantenimiento a los objetos.


EVOLUCIÓN DEL INTERNET DE LAS COSAS


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• En el año 1994 Steve Mann invento la primera webcam que permitía ver elnivel de café en una cafetera, sin tener que levantarse.

• En 1995 Siemens establece un departamento dedicado dentro de su negociode teléfonos móviles para desarrollar y lanzar un módulo GSM paraaplicaciones máquina a máquina (machine-to-machine M2M). (Bliznakoff delValle, 2014)

• En 1997 Tiene lugar en Cambridge (USA) el primer simposio internacional delIEEE sobre “wearable computers” (Bliznakoff del Valle, 2014)

• El 22 de julio de 1999 Kevin Ashton, impartió una conferencia en Procter &Gamble donde habló por primera vez del concepto de Internet de las Cosas.That ‘Internet of Things’ Thing. (Defazio & Foglia , 2016)

• En el año 2000 LG anuncia su primera nevera conectada a Internet. (Bliznakoffdel Valle, 2014)

• Durante los años 2003-2004 El termino IoT es ampliamente usado enpublicaciones de primer orden. (Bliznakoff del Valle, 2014).



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• La tecnología RFID (identificación por radiofrecuencia) surgió en el campomilitar, durante la II Guerra Mundial, esta utiliza ondas electromagnéticaso electrostáticas para la trasmisión de señal que contiene la información.(Huidobro, 2004)

• En 2005 la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) publica elprimer estudio sobre el tema. A partir de ese momento Internet de lasCosas adquiere otro nivel. (UIT, 2005)

• En 2006 se comercializa el Nabaztag fue creado por Rafi Haladjian y OlivierMével, y lo fabrica la sociedad francesa Violet. Se trata de un pequeñoconejo que se conecta a Internet por ondas Wi-Fi. Se comunica con suusuario emitiendo mensajes vocales, luminosos o moviendo sus orejas.Difunde informaciones como la meteorología, la Bolsa, la calidad del aire,el estado de la circulación, llegada de los correos electrónicos, entre otros.(Bliznakoff del Valle, 2014)



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• En el 2008 fue fundada IPSO Alliance, como una organización sin ánimo delucro con miembros especialistas en tecnología, comunicaciones y las empresasde energía, con el objetivo de promover el uso del protocolo de Internet enredes de objetos inteligentes y hacer posible IoT. Actualmente en IPSOparticipan 59 empresas de todo el mundo como Bosch, Cisco, Ericsson,Motorola, Google, Toshiba o Fujitsu. (IPSO, 2008)

• En 2008 se creó Pachube ahora llamado Xively, se define como una“Plataforma de Servicio” (PaaS) para la Internet de las Cosas. BásicamenteXively es una nube especializada en recibir y desplegar información de losdistintos sensores que necesitemos conectar. (Bliznakoff del Valle, 2014).



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• Según investigaciones realizadas por Cisco IBSG se estima que IdC “nació”entre 2008 y 2009 en el momento en que las cosas conectadas a internetsuperaron a las persona. (CIS; Evans, 2011)



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U S O S

ENTORNO EJEMPLOS

CUERPO HUMANO Dispositivos unidos al cuerpo humano o colocados dentro del mismo.

Dispositivos (para vestir e ingeribles) paramonitorear y mantener la salud y el bienestarde las personas, manejar enfermedades,aumentar la aptitud física y la productividad

HOGAR Edificios de vivienda

Controladores y sistemas de seguridad para elhogar

PUNTOS DE VENTA Espacios comerciales

Tiendas, bancos, restaurantes, estadios,cualquier lugar donde los consumidoresconsideren y compren; sistemas de autopago,ofertas en compras presenciales, optimizacióndel inventario



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ENTORNO EJEMPLOS

OFICINASEspacios donde trabajan trabajadores del conocimiento

Gestión de la energía y la seguridad en los edificios deoficinas; mejora de la productividad, incluso para losempleados móviles

FÁBRICAS Entornos de producciónestandarizados

Lugares con rutinas de trabajo repetitivas, comohospitales y granjas; eficiencia operativa, optimizacióndel uso de los equipos y el inventario, controlar losprocesos de fabricación, robots ensambladores,sensores de temperatura, control de producción, etc.

OBRASEntornos de produccióna medida

Minería, petróleo y gas, construcción; eficienciaoperativa, mantenimiento predictivo, salud y seguridad

VEHÍCULOS Sistemas dentro de vehículos en movimiento

Vehículos, incluyendo automóviles, camiones, barcos,aviones y trenes; mantenimiento basado en lacondición, diseño, basado en el uso, seguimientosatelital,, autos conectados.

U S O S



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ENTORNO EJEMPLOS

CIUDADESEntornos urbanos

Espacios públicos e infraestructura en entornosurbanos; sistemas de control adaptativo de tráfico,contadores inteligentes, monitoreo ambiental,gestión de recursos, cámaras urbanas.

EXTERIORESEntre entornos urbanos (y fuerade otros entornos)

Los usos exteriores incluyen las vías de ferrocarril,los vehículos autónomos (fuera de los centrosurbanos) y la navegación aérea; el enrutamientoen tiempo real, la navegación conectada, elseguimiento de envíos



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D I S P O S I T I V O S C O N E C T A D O S

Desde el punto de vista operativo, es útil pensar en cómo se conectan ycomunican los dispositivos de la IoT en términos de sus modelos de comunicación.

En marzo de 2015, el Comité de Arquitectura deInternet (IAB) dio a conocer un documento paraguiar la creación de redes de objetos inteligentes(RFC 7452),39 que describe un marco de cuatromodelos de comunicación comunes que utilizan losdispositivos de la IoT



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Comunicaciones ‘Dispositivo A Dispositivo’

El modelo de comunicacióndispositivo a dispositivorepresenta dos o más dispositivosque se conectan y se comunicandirectamente entre sí y no a travésde un servidor de aplicacionesintermediario.

Estos dispositivos se comunican sobre muchos tipos de redes, entre ellas las redes IPo la Internet. Sin embargo, para establecer comunicaciones directas de dispositivo adispositivo, muchas veces se utilizan protocolos como Bluetooth,40 Z-Wave41 oZigBee42, como se muestra en La figura.

Estas redes dispositivo a dispositivo permiten que los dispositivos que, paracomunicarse e intercambiar mensajes, se adhieren a un determinado protocolo decomunicación logren su función.



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Comunicaciones ‘dispositivo a la nube’

En un modelo de comunicaciónde dispositivo a la nube, eldispositivo de la IoT se conectadirectamente a un servicio en lanube, como por ejemplo unproveedor de servicios deaplicaciones para intercambiardatos y controlar el tráfico demensajes.

Este enfoque suele aprovechar los mecanismos de comunicación existentes (porejemplo, las conexiones Wi-Fi o Ethernet cableadas tradicionales) para estableceruna conexión entre el dispositivo y la red IP, que luego se conecta con el servicioen la nube. Esto se ilustra en la Figura.



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En estos casos, el modelo dispositivo a la nube agrega valor para el usuario final,ya que amplía las capacidades del dispositivo más allá de sus característicasnativas.

Este modelo de comunicación es empleado por algunos dispositivos electrónicosde consumo para la IoT, entre ellos el Learning Thermostat44 de Nest Labs y elSmartTV de Samsung.45



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Modelo ‘dispositivo a puerta de enlace’

En el modelo dispositivo apuerta de enlace, o másgeneralmente el modelodispositivo a puerta de enlacede capa de aplicación (ALG),el dispositivo de la IoT seconecta a través de unservicio ALG como una formade llegar a un servicio en lanube.

Dicho de otra manera, esto significa que hay un software de aplicación corriendoen un dispositivo de puerta de enlace local, que actúa como intermediario entre eldispositivo y el servicio en la nube y provee seguridad y otras funcionalidades talescomo traducción de protocolos o datos, como se ilustra en la figura.

En los dispositivos de consumo se utilizan diferentes formas de este modelo.



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En muchos casos, el dispositivo de puerta de enlace local es un teléfonointeligente con una aplicación para comunicarse con un dispositivo y transmitirdatos a un servicio en la nube.

Esto suele ser el modelo empleado con los artículos de consumo populares comolos dispositivos utilizados para llevar registro de la actividad física. Estosdispositivos no tienen capacidad nativa para conectarse directamente a un servicioen la nube, por lo que muchas veces utilizan una aplicación para teléfonointeligente como puerta de enlace intermedia.

Otra forma de este modelo tipo dispositivo a puerta de enlace es la aparición dedispositivos “hub” en las aplicaciones de automatización del hogar. Se trata dedispositivos que sirven de puerta de enlace local entre los dispositivos individualesde la IoT y un servicio en la nube, pero que también pueden reducir los problemasde interoperabilidad entre los propios dispositivos.



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Modelo de intercambio de datos a través del back-end

El modelo de intercambio de datos a través del back-end se refiere a una

arquitectura de comunicación que permite que los usuarios exporten y analicen

datos de objetos inteligentes de un servicio en la nube en combinación con

datos de otras fuentes. Esta arquitectura soporta “el deseo del usuario de

permitir que terceros accedan a los datos subidos por sus sensores”.



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Este enfoque es una extensión del modelo de comunicación tipo

‘dispositivo único a la nube’, que puede llevar a la existencia de silos de

datos donde “los dispositivos de la IoT suben datos a un único proveedor de

servicios de aplicaciones’.’

Por ejemplo, a un usuario corporativo a cargo de un complejo de oficinas le

interesaría consolidar y analizar los datos de consumo de energía y otros

servicios que producen todos los sensores de la IoT y los correspondientes

sistemas habilitados para Internet disponibles en las instalaciones.

Una arquitectura de intercambio de datos a través del back-end permiteagregar y analizar los datos recogidos de flujos obtenidos de un solodispositivo de la IoT.



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En el modelo ‘dispositivo único a la nube’, muchas veces los datos que producecada sensor o sistema de la IoT queda en un silo de datos independiente. Unaarquitectura eficaz de intercambio de datos a través del back-end permitiríaque la empresa acceda y analice fácilmente, en la nube, los datos producidospor toda la gama de dispositivos instalados en el edificio.

Además, este tipo de arquitectura facilita la portabilidad de los datos. Lasarquitecturas eficaces de intercambio de datos a través del back-end permitenque los usuarios muevan sus datos al cambiar de servicio de IoT, rompiendo asílas barreras tradicionales de los silos de datos.

El modelo de intercambio de datos a través del back-end sugiere que, para

lograr la interoperabilidad de los datos de dispositivos inteligentes alojados en

la nube, se requiere un enfoque de servicios federados52 o interfaces de

programación de aplicaciones (APIs) en la nube.



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Este modelo de arquitectura es un enfoque para lograr interoperabilidad

entre estos sistemas de back-end. Como sugiere el IETF Journal, “los

protocolos estándares pueden ayudar, pero no son suficientes para

eliminar los silos de datos dado que entre proveedores son necesarios

modelos de información comunes.”

En otras palabras, este modelo de comunicación es apenas tan eficaz

como los diseños de los sistemas subyacentes de la IoT. Las arquitecturas

de intercambio de datos a través del back-end no pueden superar

completamente los diseños de los sistemas cerrados.


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