Universitat Oberta de Catalunya

IOT, el Internet de las Cosas

Desde hace algunos años es habitual escuchar los términos IOT o ‘internet de las cosas’, una tecnología prometedora que ha ido evolucionando pacientemente, esperando a que la sociedad esté preparada para usar y sacar partido de ella. Este artículo quiere analizar el pasado, presente y futuro de esta tecnología, haciendo especial hincapié en lo que se espera de ella, pues promete ser la revolución de la próxima década.

Pero ¿qué es realmente el internet de las cosas?

Esta terminología fue utilizada por primera vez por Kevin Ashton en 1999, un ingeniero del centro tecnológico de la Universidad Tecnológica de Massachusetts (MIT). El término intenta definir cómo una multitud de objetos serán capaces de comunicarse a través de Internet. Ciertamente, hacía ya algunos años que los ordenadores eran capaces de comunicarse entre ellos, pero la gran revolución de esta tecnología consiste en que objetos cotidianos como farolas, semáforos, cafeteras o frigoríficos, sean capaces de comunicarse entre ellos o con centros computacionales, lo cual, a priori, debería permitir automatizar muchos de los procesos cotidianos o resolver problemas del día a día. Veamos un ejemplo que, aunque pueda parecer de ciencia ficción, tecnológicamente es posible de implementar desde hace ya algunos años.

Al subirnos al coche, el móvil informa al vehículo que nos hemos montado. En caso de accidente, el sistema es capaz de lanzar automáticamente un servicio de emergencia indicando las coordenadas, los ocupantes del vehículo y las personas a las que se debería contactar. El centro de avisos, automáticamente da un aviso a la policía, aportando la identidad de los ocupantes, así como el pariente con el que deben contactar, y prealerta al hospital más cercano de la llegada probable de heridos, su grupo sanguíneo, etc.

El internet de las cosas ha empezado a implementarse, principalmente, a nivel empresarial e institucional. Las llamadas “Smartcities” son ciudades que utilizan IOT para mejorar el servicio a los ciudadanos, sin embargo, el gran auge se espera que sea a nivel doméstico. Si bien es cierto que desde hace muchos años existe la domótica, el IOT está a un nivel superior porque permite exteriorizar y comunicar la información recogida por los sensores de cada hogar con otros dispositivos como el coche, supermercados, etc.

Por tanto, podemos definir el internet de las cosas como el conjunto de tecnologías que permiten a diferentes dispositivos comunicarse a través de internet para facilitar la vida de las personas. Entre estas tecnologías hay microcontroladores, sensores (temperatura, humedad, presión atmosférica), cámaras, micrófonos, etc. La clave, no obstante, es que el software que lo gestiona esté basado en un conjunto de protocolos estándar que permitan a los diferentes dispositivos de distintos fabricantes interpretar la información.

Tecnologías implicadas

Internet
Aunque hace ya muchos años que existe, ha sido necesaria la ampliación a IPv6 para poder soportar el volumen de dispositivos previstos por la tecnología, ya que en breve tiempo se pasará de tener una o dos IPs por vivienda, a tener quince o veinte. El lanzamiento oficial se hizo en junio de 2012, pero aún queda un largo camino para conseguir su total implantación. Además, ha sido necesario substituir la redes de distribución de cobre, por fibra óptica para poder soportar el creciente flujo de datos.

Conexiones inalámbricas
IOT no sería posible sin la posibilidad de que las comunicaciones se produzcan de forma inalámbrica, los costes de cablear cualquier instalación son demasiado altos, por lo que el éxito de una tecnología de este tipo depende en gran medida de su facilidad de instalación. En este punto se incluye Bluetooth, WIFI, NFC, GPRS, LTE, etc. Especialmente las tecnologías que permiten un uso muy reducido de energía que permite gran autonomía a los dispositivos.

Servicios en la nube
Antes de la llegada de IOT, era necesario el disponer de centros de computación accesibles desde cualquier sitio permitiendo la descentralización y escalabilidad de los sistemas, principalmente para el IOT corporativo, que demandará de centros de alta capacidad, con redundancia de procesos y alta seguridad.

Microcontroladores
A pesar de que el primer microcontrolador apareció en 1971 y su uso está muy estandarizado, ha sido la llegada de soluciones como Rasperry PI o Arduino las que han impulsado un uso sencillo para el control de sensores y dispositivos. Ya es posible configurar dispositivos con conexión WIFI por menos de 10€, lo que permite reducir el precio final al estar compuestos por componentes estándar.

Sistemas de alimentación
Muchos de los sistemas necesitan ser alimentados por baterías, ya que no hay una fuente de energía constante de la que se puedan alimentar. En los últimos años se han mejorado notablemente las baterías, pasando de las baterías de níquel cadmio a las baterías de litio, hecho que ha permitido alargar considerablemente la autonomía de muchos dispositivos. Se estima que en los próximos años aparecerán baterías con una vida cercana a los 10 años.

El lenguaje de las máquinas

Como se ha mencionado al principio del artículo, es necesaria una estandarización en las comunicaciones para que los productos de diferentes fabricantes puedan entenderse. Durante estos años, se han creado un conjunto importante de protocolos, cada uno con sus ventajas e inconvenientes. Lamentablemente, todavía no hay un único estándar, pero los protocolos MQTT y SMPP están siendo los más utilizados por los diferentes fabricantes.

HTTP
Utilizando servicios REST, algunos fabricantes permiten comunicaciones para captar información desde los diferentes dispositivos. Permite comunicaciones seguras por SSL.

MQTT (Message Queue Telemetry Transport)
Protocolo que consume poco ancho de banda y poca carga de CPU. Se implementa en una topología de estrella y es posible la comunicación uno a uno y la comunicación uno a muchos. Es un servicio por subscripción por lo que cada cliente debe indicar al controlador (broker) sobre que comunicaciones quiere recibir eventos.

XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol)
Protocolo creado para mensajería instantánea por Jeremie Miller en 1998. Es un sistema abierto y los mensajes se encapsulan en XML, por lo que tiene el inconveniente de que los datos binarios deben ser manipulados para poderlos empaquetar.

HAP (HomeKit Accessory Protocol)
Protocolo exclusivo del sistema de Apple que utiliza JSON para empaquetar la información. Al ser un sistema propietario, es necesario un adaptador si el dispositivo no soporta este protocolo para poder ser gestionado en el sistema AppleHome.

IFTTT (If this then that)
Es una plataforma de distribución de eventos soportadas por varios dispositivos (luces, hornos, aspiradores, etc) que se basa en un uso reactivo. Cuando ocurre un circunstancia concreta, se realiza una acción concreta. Por ejemplo, si detecta que nos hemos despertado, enciende la cafetera. Es un sistema gratuito compatible con compañías como Telegram, Spotify, Bosch, etc. Existen todo tipo de dispositivos como el reciente robot aspirador presentado por Bosch.

Plataformas IoT

Hay un número importante de plataformas que permiten albergar servicios IoT para empresas o particulares, las más destacadas son:

Amazon AWS IoT, admite miles de millones de dispositivos y billones de mensajes, y es capaz de procesar y enrutar dichos mensajes a puntos de enlace de AWS y a otros dispositivos de manera fiable y segura.

Suministra un SDK de control para dispositivos, y una consola desde la que se puede controlar todo el ecosistema desde cualquier dispositivo. Amazon proporciona acceso gratuito a la plataforma además de diversos kits de desarrollo que incluyen microcontroladores y sensores para iniciar pequeños proyectos.

Google Cloud IoT, es la propuesta de Google. Utiliza el protocolo MQTT para la comunicación entre dispositivos y tiene diversas alianzas con varios fabricantes de microcontroladores (Microchip, Intel, NXP, ARM, etc.), ofreciendo, al igual que Amazon, diferentes kits de desarrollo que permiten iniciar proyectos a pequeña y mediana escala. Google aporta un SDK que es una capa que permite la compatibilidad con dispositivos de varios fabricantes, permitiendo que una misma aplicación pueda ejecutarse en microcontroladores de Intel, ARM, etc.

Google Weave, es la plataforma de gestión de dispositivos de Google. Incorpora el asistente de voz, como los comandos específicos para encender o apagar luces, motores, etc. Esta plataforma, a diferencia de Cloud IoT, está enfocada al desarrollo de los diferentes dispositivos y sensores.

Azure IoT Suite, es la propuesta de Microsoft para el internet de las cosas. Al igual que el resto de propuestas, se realiza la computación en la nube con su servicio Azure. Aporta soluciones Linux y Windows y es compatible con Java, .Net, PHP y Python. Ofrece, además, su entorno de desarrollo Visual Studio adaptado a IoT, y es posible enlazar el asistente Cortana para poder gestionar el servicio por voz.

IOT Eclipse, es la propuesta open source que ofrece la comunidad, soporta todo tipo de protocolos (MQTT, CoAP, oneM2M, etc.) y dispositivos a través de sus proyectos Eclipse Edje y Eclipse Paho. Se ofrecen diversas guías y tutoriales para iniciar los proyectos, así como casos de ejemplo de proyectos existentes.

Futuro, ¿cuándo llegará al entorno cotidiano?

A pesar de que la tecnología está madura y la sociedad empieza a estar preparada a estar siempre conectada, parece que está costando su implementación en los hogares, probablemente, por la crisis mundial de esta última década. La clave para la implementación definitiva será sin duda la inclusión en el ecosistema de la inteligencia artificial y el poder ejecutar órdenes por voz. En esa línea se están moviendo las grandes empresas tecnológicas como Google con su Google Home, Amazon con Alexa y Apple con Siri, que prometen gestión domótica en el hogar y en el coche.

Otro factor muy relevante es el de la seguridad, con casos como el Wanna Cry o los ataques DDos, que provocan cierta preocupación en la sociedad.  Si actualmente ya es posible realizar ataques DDos que colapsan corporaciones enteras, con la inclusión de miles de dispositivos conectados a la red el peligro se multiplica exponencialmente, pudiendo bloquear países enteros. El tomar el control de toda una Smartcity -sus semáforos, iluminación, etc.-, plantea un nuevo tipo de delincuencia hasta ahora poco conocida. En la misma línea, el robo de la información suministrada por el conjunto de sensores es otro freno para la normal implantación de los sistemas. Al ser sistemas desatendidos, es más difícil detectar que algo no funciona correctamente.

Conclusión

El internet de las cosas es una tecnología suficientemente madura como para ser implementada para facilitar la vida a los ciudadanos y, en mi opinión, ofrece muchas más ventajas que inconvenientes. No obstante, no hay que dejar de tener en cuenta la seguridad de los sistemas, por lo que es necesario potenciar los esfuerzos para evitar ataques en este tipo de dispositivos.

En los próximos cinco años veremos cómo la tecnología se va implantando, primero a partir de las bombillas inteligentes. El siguiente paso serán los electrodomésticos (televisores, neveras, aires acondicionados) y, finalmente, el resto de elementos que requieran de instalaciones específicas. Al mismo tiempo, los vehículos llegarán a la fase final de autonomía e interconexión, que finalizará con la comunicación de los mismos con los sistemas de señalización (semáforos, paneles, etc.) de las smartcities. La ciencia ficción se ha vuelto realidad…

Documentación

Una batería que dura 10 años y podría cambiar el mundo [Artículo en linea] <http://www.larazon.es/tecnologia/una-bateria-que-dura-10-anos-y-podria-cambiar-el-mundo-IH14644950>

IFTTT – Wikipedia, la enciclopedia libre [Artículo en linea] <https://es.wikipedia.org/wiki/IFTTT>

Sutori [Artículo en linea]
<https://www.sutori.com/story/timeline-of-the-internet-of-things>

Apple (2017). HomeKit Accessory Protocol Specification (Non-Commercial Version) – Support – Apple Developer [Artículo en linea] <https://developer.apple.com/support/homekit-accessory-protocol/>

Huawei y el Gobierno español promueven la ciberseguridad en el Internet de las Cosas (IoT) [Artículo en linea] <http://www.europapress.es/catalunya/noticia-huawei-gobierno-espanol-promueven-ciberseguridad-internet-cosas-iot-20170301114136.html>

Which is the best protocol to use for IOT implementation- MQTT, CoAP, XMPP, SOAP, UPnP? – Quora [Artículo en linea] <https://www.quora.com/Which-is-the-best-protocol-to-use-for-IOT-implementation-MQTT-CoAP-XMPP-SOAP-UPnP>

http://files.iccmedia.com/pdf/rowebots140313.pdf [Artículo en linea]
<http://files.iccmedia.com/pdf/rowebots140313.pdf>

Open-Home-Automation/openhome at master · mertenats/Open-Home-Automation · GitHub [Artículo en linea] <https://github.com/mertenats/Open-Home-Automation/tree/master/openhome>

ESP8266 based HomeKit accessories [Artículo en linea] <http://adityatannu.com/blog/post/2015/12/13/ESP8266-based-HomeKit-accessories.html>

MQTT – A practical protocol for the Internet of Things [Artículo en linea] <https://es.slideshare.net/BryanBoyd/mqtt-austin-api>

XMPP: IoT protocol winner, or second place to MQTT? [Artículo en linea] <http://internetofthingsagenda.techtarget.com/feature/XMPP-IoT-protocol-winner-or-second-place-to-MQTT>

IoT Apps with AWS IoT and Websockets [Artículo en linea] <https://es.slideshare.net/AmazonWebServices/iot-apps-with-aws-iot-and-websockets>

Protocols – AWS IoT [Artículo en linea] <http://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/protocols.html>

Weave  |  Google Developers [Artículo en linea] <https://developers.google.com/weave/>

Popular IoT protocols: An overview & comparison – Axonize [Artículo en linea] <https://www.axonize.com/blog/popular-iot-protocols-overview-comparison/>

Cloud IoT Core  |  Google Cloud Platform [Artículo en linea] <https://cloud.google.com/iot-core/>

iot.eclipse.org – IoT development made simple [Artículo en linea] <https://iot.eclipse.org>

Internet of Things (IoT) | Microsoft [Artículo en linea] <https://www.microsoft.com/en-us/internet-of-things/>

AWS IoT – Amazon Web Services [Artículo en linea] <https://aws.amazon.com/es/iot/>

Internet of Things (IoT) – Cisco [Artículo en linea] <http://www.cisco.com/c/es_es/solutions/internet-of-things/overview.html?stickynav=1>

IoT: La tecnología que promete cambiar al mundo conectándolo todo a Internet – RT [Artículo en linea] <https://actualidad.rt.com/actualidad/238956-internet-cosas-conectar-todo-dispositivos-red-iot>

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