PDF de programación - INTERNET DE LAS COSAS

INTERNET
DE LAS COSAS

Antonio Liñán Colina, Alvaro Vives,
Antoine Bagula, Marco Zennaro and
Ermanno Pietrosemoli

Editado por
Autores
Antonio Liñán Colina
Alvaro Vives
Antoine Bagula
Marco Zennaro
Ermanno Pietrosemoli
Traducción
Lourdes González Valera
Octubre 2015



Descargo de responsabilidad
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http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Agradecimientos
La traducción al español del
latinoamericano de la Internet Society (ISOC). Nuestros más sinceros agradecimientos.



libro “Internet of Things” fue financiada por el capítulo

INTERNET DE LAS COSAS

Marco Zennaro y Ermanno Pietrosemoli



Internet de las Cosas (IoT)

Partiendo de una compleja red que conecta millones de dispositivos y personas en una
infraestructura de multi-tecnología, multi-protocolo y multi-plataforma, la visión principal de
Internet de las cosas (IoT) es la creación de un mundo inteligente donde lo real, lo digital y lo
virtual converjan para crear un entorno inteligente que proporcione más inteligencia a la energía, la
salud, el transporte, las ciudades, la industria, los edificios y muchas otras áreas de la vida diaria.
La expectativa es la de interconectar millones de islas de redes inteligentes que habiliten el acceso a
la información no sólo en cualquier momento y dondequiera, sino también usando cualquier cosa y
por parte de cualquier persona, idealmente a través de cualquier ruta, red, y cualquier servicio. Esto
se logrará si todos los objetos que manipulamos diariamente se dotan de sensores capaces de
detectarlos, identificarlos o ubicar su posición, con una dirección IP que los convierta en objetos
inteligentes capaces de comunicarse no sólo con otros objetos inteligentes, sino con seres humanos,
en la expectativa de alcanzar ciertas áreas que serían inaccesibles sin los avances hechos por las
tecnologías de sensores, identificación y posicionamiento.
Estos objetos inteligentes pueden ser globalmente identificados, interpelados, y al mismo tiempo
pueden descubrir e interactuar con entidades externas a través de seres humanos, computadores u
otros objetos inteligentes. Los objetos inteligentes, a su vez, pueden adquirir inteligencia por medio
de la toma o habilitación de decisiones relacionadas con el entorno y aprovechar los canales de
comunicación disponibles para dar información sobre sí mismos a la vez que acceden a la
información acumulada por otros objetos inteligentes.



Figura 1. Dispositivos conectados por Internet y la evolución futura (Fuente: Cisco, 2011)

Como se muestra en la figura 1, IoT es la nueva estructura que, según las predicciones, en el 2020
conectará 50 millardos de objetos inteligentes cuando la población mundial alcance los 7,6
millardos. Como sugiere la ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones), esta estructura
fundamental se construirá alrededor de una arquitectura multicapas en la cual los objetos
inteligentes se usarán para prestar diferentes servicios a través de las cuatro capas principales

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representadas en la figura 2: una capa del dispositivo, una capa de red, una capa de soporte y una
de aplicación.
La capa del dispositivo contiene los dispositivos (sensores, actuadores, dispositivos RFID) y
pasarelas (gateways) que se usan para recolectar las lecturas del sensor para su procesamiento
posterior, mientras que la capa de red proporciona el transporte necesario y las capacidades de red
para enrutar los datos de IoT a los sitios de procesamiento. La capa de soporte es una capa
intermedia (middleware) que sirve para esconder la complejidad de las capas inferiores a la capa de
aplicación y para dar servicios específicos y genéricos tales como almacenamiento bajo formas
diferentes (sistemas de manejo de base de datos y/o sistemas de computación en la nube), así como
otros servicios, por ejemplo traducción.


Figura 2. Arquitectura de Capas de IoT (Fuente: ITU-T)



Como se describe en la Figura 3, la IoT puede concebirse como una estructura que ofrece servicios
de aplicación habilitados por varias tecnologías. Sus servicios de aplicación permiten la dotación de
inteligencia a ciudades, servicios de transporte, edificios, manejo de la energía, de la industria, y de
la salud, apoyándose en diferentes tecnologías como sensores, nanoelectrónica, redes de sensores
inalámbricos (wireless sensor network: WSN),
frecuencia (RFID),
localización, almacenamiento y nube. Los sistemas y aplicaciones de la IoT están diseñados para
proporcionar seguridad, privacidad, protección, integridad, confianza, fiabilidad, transparencia,
anonimato, y están sujetos a limitaciones éticas.

identificación de radio



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Figura 3. Vista tridimensional de IoT: (Fuente: [1])


Los expertos dicen que estamos yendo hacia lo que podría llamarse una “sociedad de red ubicua”,
en la cual las redes y los dispositivos interconectados son omnipresentes. La RFID y los sensores
inalámbricos prometen un mundo de dispositivos en red interconectados que ofrecen contenido e
información relevantes dondequiera que el usuario se encuentre. Todo, desde una llanta a un
cepillo de dientes, estará dentro de la cobertura de la red, anunciando el amanecer de una nueva
era en la cual la Internet de hoy (de datos y gente) ceda el paso a la Internet de las Cosas del
mañana.
Al alba de la revolución de Internet los usuarios quedaban sorprendidos ante la posibilidad de
establecer contacto con la gente u obtener información de cualquier parte del mundo y en
diferentes zonas horarias. El próximo paso en esta revolución tecnológica (conectar gente a
cualquier hora, en cualquier lugar) es el de conectar objetos inanimados a una red de comunicación.
La visión que subyace a la Internet de las Cosas permitirá el acceso a la información no sólo a
“cualquier hora” y en “cualquier lugar” sino también usando “cualquier cosa”. Esto será facilitado
con el uso de las WSN y etiquetas RFID para extender el potencial de comunicación y monitoreo de
la red de redes, así como para incorporar capacidades de computación en objetos y actividades de
uso diario como afeitadoras, zapatos, embalaje.
Las WSN (redes de sensores inalámbricos) son una forma precoz de redes ubicuas de información y
comunicación. Son uno de los bloques que constituyen la Internet de las Cosas.

Una Red de Sensores Inalámbricos (WSN) es una red que se auto-configura, formada de pequeños
nodos sensores (llamados motas: mote en inglés denota el pequeño tamaño, como el de una mota
de polvo: N del T) que se comunican entre ellos por señales de radio, y desplegados en gran
cantidad para percibir el mundo físico. Los nodos sensores son básicamente pequeños
computadores con funciones extremadamente básicas. Consisten de una unidad de procesamiento

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Redes de Sensores Inalámbricos

con capacidad de computación restringida, una memoria limitada, un dispositivo de comunicación
de radio, una fuente de alimentación, y uno o más sensores.
Las motas vienen en diferentes tamaños y formas dependiendo del uso previsto. Pueden ser
mínimas si hay que instalarlas en gran cantidad y con poco impacto visual. Pueden tener una fuente
de alimentación de baterías recargables si se van a usar en un laboratorio. La integración de estos
dispositivos electrónicos mínimos y ubicuos en una gran variedad de contextos garantiza una
amplia gama de aplicaciones. Algunos de los campos de aplicación se relacionan con el monitoreo
ambiental: agricultura, salud y seguridad.
En una aplicación típica una WSN se despliega en una región con el fin de recolectar datos a través
de sus nodos sensores. Estas redes son un puente entre el mundo físico y el mundo virtual.
Prometen habilidades inéditas para observar y entender fenómenos del mundo real a gran escala
con una resolución espacio-temporal muy fina. Esto puede lograrse porque se despliega un gran
número de nodos sensores directamente en el campo donde se realizan los experimentos. Todas las
motas o nodos sensores se componen de los cinco elementos que se describen a continuación:

1. Procesador. La tarea de esta unidad es la de procesar la información detectada localmente
y la información registrada por otros dispositivos. Al presente, estos procesadores tienen
limitaciones en su poder computacional, pero dada la ley de Moore, los dispositivos del
futuro serán más pequeños, más potentes y consumirán menos energía. El procesador
puede operar en modos diferentes: el modo “dormido” se usa casi todo el tiempo para
ahorrar energía; “inactivo” (idle) se usa cuando se esperan datos desde otros nodos
sensores, y “activo” se usa cuando se detectan o envían o reciben datos desde otras motas o
nodos sensores.
2. Fuente de alimentación. Las mota