IoT: Entendiendo el internet de las cosas 

Internet de las cosas

Internet de las cosas (Internet of Things IoT) es la interconexión a través de Internet de los objetos de la vida cotidiana (cosas).

 El término IoT fue propuesto en 1999 por Kevin Ashton, al presentar sus investigaciones de identificación con radiofrecuencia en red (RFID) y sensores.  Trabajando para Procter & Gamble - Cosméticos implementó chips en los productos para rastrear las existencias y resolver el abasto entre tiendas y almacenes.

En la industria, IoT surge para resolver las necesidades de rastrear los productos a través de la cadena de suministro; rastreo de camiones y barcos; de conocer el comportamiento de las máquinas, con fines preventivos y de monitoreo; de monitorear temperaturas; comportamiento de uso (encendidos / apagados); fallas en equipos; controles y sensores de iluminación, administración y monitoreo de uso de energía, etc.

IoT ha impactado en todos los campos de la vida diaria, en la medicina, dispositivos conectados a la toma de signos vitales para los deportistas y personas en general; chips integrados en ropa para las mascotas para rastreo e identificación; GPS satelital para rastreo de automóviles y camiones de carga; control de cruces fronterizos; control de productos perecederos como frutas y verduras para conocer fecha y orígen de cosecha o fabricación; rastreo de lotes de medicinas; monitoreo de actividades sismicas; etc.

Revisemos los conceptos que dan sentido a la definición del Internet de las Cosas.

Internet está compuesto por un conjunto de redes de comunicación interconectadas, que utilizan el protocolo de comunicaciones (conjunto de reglas comunes establecidas bajo un estándar) TCP/IP para transmitir información entre ellas.  Un protocolo de comunicaciones provee conectividad entre dos puntos, especificando las reglas del formateo de los datos, el direccionamiento, su transmisión, su enrutamiento y su recepción en el destino.

El orígen de Internet fue en el proyecto ARPANET de 1969, que inicialmente interconectó a tres universidades en California, con fines de investigación.

 De acuerdo a las cifras de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, en abril de 2019 se estiman aproximadamente 3.2 billones de usuarios de Internet, casi la mitad de la población mundial.  

Conocida como la red de redes, Internet está integrada por redes públicas, privadas, académicas, gubernamentales que utilizan un medio (cable, fibra óptica, señal de radiofrecuencia, etc.) y un protocolo común (TCP/IP) para interconectarse.

Componentes esenciales de IoT

Son tres:         

1.      Sensores integrados a "las cosas".
2.      Redes para acceso a Internet.
3.      Sistemas centralizados que reciben los datos generados.

Así, podemos afirmar que el Internet de las Cosas es un conjunto de objetos interconectados a través del Internet, los objetos contienen componentes (sensores) que sensan actividades, comportamientos y los datos obtenidos son concentrados en sistemas en la red, sistemas que tienen la capacidad de analizar los datos recabados y determinar posibles acciones a realizar, dependiendo de que se cumplan ciertas reglas pre-establecidas.

Las cosas pueden ser controladas de una manera segura por el ser humano a través del acceso a Internet.  De esta manera, los objetos se convierten en inteligentes.

Evolución de IoT

1999: Kevin Ashton utilizó el término de IoT al presentar sus investigaciones de identificación usando radiofrecuencia en red (RFID) y sensores. Posteriormente participó en la fundación del laboratorio del  MIT Auto-ID Lab.
2004:  RFID se libera para uso masivo por el Departamento de Defensa de Estados Unidos en su programa Savi y Walmart lo utiliza comercialmente.
2005:  La Unión de Telecomunicaciones Internacional de Naciones Unidas publicó su primer reporte sobre IoT.
2008:  La primer conferencia reconocida de IoT por la Unión Europea.
2008:  Se lanza la alianza IPSO para promover el uso del protocolo IP en redes de objetos inteligentes, para habilitar el IoT.
2008:  FCC aprobó la apertura del uso del espectro de "espacio blanco".
2008:  La compañía Cisco declara el nacimiento oficial de IoT
 2008:  El Consejo de Inteligencia Nacional de Estados Unidos incluyó a IoT como las "6 tecnologías disruptivas civiles" con impacto potencial en los intereses de Estados Unidos hasta 2025.
 2010: China declara a IoT como una industria clave y planea hacer investigaciones mayores.
 2011: IPv6 público - El nuevo protocolo permite 340, 282, 366, 920, 938, 463, 374, 607,431, 768, 211, 456 (2128) direcciones.

Dispositivos conectados a Internet

Se estima un total de 26.66 billones de dispositivos conectados a Internet en 2019 a nivel mundial, según cifras de Statista, con una tendencia de crecimiento hasta de 75.44 billones de dispositivos conectados en 2025. 

Esta cifra permite afirmar que IoT es el siguiente paso hacia el objetivo de hacer del mundo un lugar conectado.

Con el impresionante crecimiento de dispositivos conectados a Internet, es necesario considerar los requerimientos para que Internet pueda soportar esta cantidad creciente.

Requerimientos de IoT

Para lograr la implementación de IoT a nivel mundial, se requieren hacer ajustes en la red, por lo que se establecieron los siguientes requerimientos:

1.      Demanda de recursos dinámica.
2.      Necesidades de tiempo real.
3.      Crecimiento exponencial de la demanda.
4.      Disponibilidad de aplicaciones.
5.      Protección de datos.
6.      Privacidad del usuario.
7.      Consumo eficiente de la energía por parte de las aplicaciones.
8.      Ejecución de las aplicaciones cerca de los usuarios finales.
9.      Acceso a un sistema de nube abierto e interoperable.

Arquitecturas de IoT

 Actualmente no existe una arquitectura uniforme.  Debido a que IoT abarca una gran variedad de sensores, redes, comunicaciones y tecnologías computacionales. Revisamos las más recomendadas por los investigadores:

1.      Proyecto de investigación europoeo FP7: El modelo ARM (Arquitectural Reference Model), emula a un árbol y consiste de raíces, que son las tecnologías interoperables; el tronco, que es el conjunto de habilitadores y las hojas, que permiten la creación de un conjunto máximo de sistemas IoT interconectados.
2.      Arquitectura ITU: La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) recomienda para la arquitectura de IoT las siguientes capas: De sensar, de acceso, de red, de sistemas puente entre sistemas operativos y aplicaciones y de aplicación.  Emula al sistema OSI (Interconección de Sistemas Abiertos) de redes y comunicaciones.
3.      Arquitectura del foro IoT:  Sostiene que está categorizada básicamente en aplicaciones, procesadores y transportación.
4.      Arquitectura Xiaocong & Jidong: Sostienen que IoT está formada por 3 capas:  Capa de percepción, de transportación y de aplicación.
5.      Arquitectura Han, Liu y Zhang: Incluye comunicaciones a poca distancia, tecnología de sensores, rastreo, código de barras, tarjetas inteligentes, GPS que convergen en la red de administración del hardware y a alta velocidad pasan a Internet.

 Tecnologías de IoT

1.      RFID: Identificación de Radio Frecuencia. Transmite la identidad de un objeto o persona de manera inalámbrica usando ondas de radio, en forma de un número serial.
2.      IP: Protocolo de Internet.  Es el protocolo principal de Internet. Hay dos versiones vigentes de IP: IPv4 e IPv6.  IPv4 proporciona 4.3 billones de direcciones mientras que IPv6 permite hasta 85,000 trillones de direcciones. IPv6 soporta alrededor de 2128 direcciones.
3.      EPC: Código de Producto Electrónico. Es una mejora a RFID, con un código de 64 o 98 bits.
4.      Código de barras: Combinación de barras y espacios de ancho variable, permite codificar números y letras. Los códigos QR (Quick Read) de "lectura rápida", con una capacidad mayor de almacenamiento comparado al estándar.
5.      Wi-Fi. Wireless Fidelity. Tecnología de red de comunicaciones que permite a las computadoras y otros dispoistivos comunicarse sobre una señal inalámbrica.  La integración de esta tecnología en una gran cantidad de equipos electrónicos de consumo. Wi-Fi sporta cualquiera de los estándares de IEEE 802.11.
6.      Bluetooth. Tecnología barata de corto alcance que elimina la necesidad de cables entre dispositivos, con un rango de 10 a 100 metros.
7.      ZigBee. Protocolo desarrollado para mejorar las características de redes de sensores wireless.
8.      NFC. Near Filed Communication. Tecnología de bajo rango a 13.56 MHz. que requiere una distancia de 4 cm., complementaria de Bluetooth y 802.11.
9.      Actuadores.
10.  WSN: Wireless Sensor Networks - Redes de sensores inalámbricos para tomar información de las cosas.
11.  IA. Inteligencia artificial integrada a los dispositivos, que reconocen situaciones especiales y se anticipan a las necesidades del usuario.

Convergencia de industrias verticales en IoT

Según cifras de Statista, la tendencia de crecimiento hasta de 75.44 billones de dispositivos conectados en 2025.  Por su parte IHS Markit predice que la base instalada de dispositivos IoT llegará hasta 73 billones en 2025 y que la proliferación de dispositivos, sensores y sistemas será un poderoso catalizador de crecimiento, en los mercados verticales de: Personal IoT, Connected & Smart Home, Edificios Inteligentes, Ciudades Inteligentes, Administración Inteligente de Energía, IoT Industrial (IIoT), Retail Inteligente, IoT Médico, Transporte Comercial Inteligente, Automóviles Conectados y Agricultura Inteligente.

Segmentos de IoT más aplicados

Durante 2018, de acuerdo a IoT Analytics, los segmentos en donde más se aplicó IoT a nivel mundial fueron: Ciudades Inteligentes 23%, Industria Conectada 17%, Edificios Conectados 12%, Automóviles Conectados 11%, Energía Inteligente 10%, Otros 8%, Salud Conectada 6%, Cadena de Suministro Inteligente 5%, Agricultura 4%, Retail Inteligente 4%.

De acuerdo a Statista, para 2020, el gasto mundial en IoT estará dividido en manufactura discreta, transportación y logística, utilities, otros, comercio electrónico directo al consumidor, cuidado de la salud, procesos, energía y recursos naturales, retail, gobierno  y aseguranzas.

Como lo hemos revisado, IoT es el siguiente paso en integrar la tecnología a la vida diaria, que nos permitirá vivirla de una manera más sencilla y confortable.  El reto es una estandarización en la arquitectura de IoT, interoperabilidad entre tecnologías de diferentes marcas y protocolos estándar. 

 IoT llegó para revolucionar nuestra vida en todos aspectos. Aprovechemos la tecnología para tener mayor ahorro, comodidad, salud, seguridad, confort y simplificar nuestra vida.  

 En Zegens somos tus aliados para integrar IoT a tu vida.  ¿Ya estás aprovechando las ventajas de IoT? Envíanos tus comentarios a info@zegens.com