Cómo conectar lo que no está conectado.

Cómo conectar lo que no está conectado.

1. Imagine las posibilidades: Internet de las cosas (IdC) se trata de conectar lo que no está conectado. Permite acceder por Internet a objetos a los que, históricamente, no se podía acceder. Con 50 000 millones de dispositivos conectados para el año 2020, el mundo propiamente dicho “desarrollará un sistema nervioso” y tendrá la capacidad de detectar las crecientes cantidades de datos y de responder a ellas.

2. Conexión de objetos para los consumidores: ¿Qué efecto produce la conexión de objetos en nuestra vida personal? Por ejemplo, tenga en cuenta la estructura actual de la red doméstica promedio. La red doméstica es una LAN con dispositivos que se conectan al router doméstico. Probablemente, el router también tenga capacidad inalámbrica. En este caso, la LAN proporciona acceso de LAN inalámbrica (WLAN).

3. Conexión de objetos para las industrias Las aplicaciones industriales en IdC requieren un grado de confiabilidad y de autonomía que no es tan fundamental para el entorno del cliente. Algunas aplicaciones industriales requieren operaciones y cálculos que se producen con demasiada rapidez como para depender de la intervención humana.

4. La red convergente y los objetos Como se muestra en la ilustración, en la actualidad hay muchos objetos conectados mediante un conjunto disperso de redes independientes y de uso específico. En consecuencia, no se pueden aprovechar en IdT.

5. Necesidad de estándares Cuando dos dispositivos se comunican a través de una red, primero deben acordar un conjunto de reglas predeterminadas, o protocolos. Los protocolos son las reglas de comunicación que utilizan los dispositivos y son específicos de las características de la conversación. En nuestra comunicación personal diaria, las reglas que utilizamos para comunicarnos por un medio, como una llamada telefónica, no son necesariamente las mismas que los protocolos para utilizar otro medio, como enviar una carta.

6. Paquete de protocolo Los paquetes de protocolo de red describen procesos como los siguientes: El formato o la estructura del mensaje El método por el cual los dispositivos de red comparten información sobre las rutas con otras redes Cómo y cuándo se transmiten mensajes de error y del sistema entre los dispositivos La configuración y la terminación de sesiones de transferencia de datos

7. Conectividad de redes La capa inferior del modelo TCP/IP es la de acceso de red. El acceso de red abarca los protocolos que los dispositivos deben usar cuando se transfieren datos a través de la red. En la capa de acceso de red, los dispositivos se pueden conectar a la red en una de dos formas: por cable o de manera inalámbrica.

8. El protocolo cableado más implementado es el protocolo Ethernet. Ethernet utiliza un paquete de protocolo que permite que los dispositivos de red se comuniquen a través de una conexión LAN cableada. Una LAN Ethernet puede conectar dispositivos con diferentes tipos de medios de cableado.

9. Acceso de red para los objetos actualmente no conectados Para que los objetos con muy pocos requisitos de energía envíen información a través de la red, existen varios protocolos de comunicación inalámbrica de corto alcance. En algunos casos, estos protocolos no tienen IP habilitado y deben reenviar información a un dispositivo conectado con IP habilitado, como un controlador o una gateway. un dispositivo que no usa TCP/IP se puede comunicar con otro dispositivo que no usa este estándar, como el estándar 802.15 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE).

10. Modelo cliente-servidor Comprender la conectividad de la red es una parte importante para entender cómo se transportan los datos a través de la red. Desde la creación de Internet, el método principal que usan las empresas para procesar datos es mediante un modelo cliente-servidor. Piense en la forma en que las organizaciones pueden implementar servidores de archivos.

11. Modelo de computación en la nube La computación en la nube difiere del modelo cliente-servidor en que los servidores y los servicios están dispersos por todo el mundo en centros de datos distribuidos.

12. Modelo de computación en la niebla La computación en la nube logró solucionar muchos de los problemas del modelo cliente-servidor tradicional. Es posible que la computación en la nube no sea la mejor opción para las aplicaciones sensibles a los retrasos que requieren una respuesta local inmediata. La tendencia emergente de IdC requiere compatibilidad con la movilidad y distribución geográfica, además de reconocimiento de la ubicación y disminución de los retrasos.

13. Sistemas de semáforos inteligentes Considere el sistema de semáforos inteligentes como un buen uso de la computación en la niebla. Un sistema de semáforos inteligentes ilustra la compatibilidad con las interacciones en tiempo real. El sistema interactúa de manera local con varios sensores. Los sensores detectan la presencia de peatones y ciclistas, y miden la distancia y la velocidad de los vehículos que se aproximan. El sistema también interactúa con los semáforos cercanos para sincronizarlos. De acuerdo con esta información, el semáforo inteligente envía señales de advertencia a los vehículos que se aproximan y modifica su propio ciclo para prevenir accidentes.

14. Dispositivos finales en IdC Como se describió anteriormente, los dispositivos finales se conectan a Internet y envían datos a través de la red. Los teléfonos celulares, las computadoras portátiles, las PC, las impresoras y los teléfonos IP son ejemplos de dispositivos finales que usan el protocolo de Internet (IP). En la actualidad, existen nuevos tipos de dispositivos finales que obtienen y transmiten datos, pero usan diferentes protocolos, como IEEE 802.15 y NFC. Estos dispositivos sin IP habilitado, como las válvulas que se muestran en la ilustración, son facilitadores fundamentales de IdC.

15. Sensores En IdC, se debe conectar otro tipo de dispositivo a la red de datos, denominado “sensor”. Un sensor es un objeto que se puede utilizar para medir una propiedad física y convertir esa información en una señal eléctrica u óptica. Los ejemplos de sensores incluyen aquellos que pueden detectar el calor, el peso, el movimiento, la presión y la humedad. Los sensores se suelen adquirir con instrucciones específicas programadas previamente. Sin embargo, algunos sensores se pueden configurar para cambiar el grado de sensibilidad o la frecuencia de los comentarios.

16. Actuadores Otro dispositivo que se implementa en IdC es un actuador. Un actuador es un motor básico que se puede usar para mover o controlar un mecanismo o un sistema, sobre la base de un conjunto específico de instrucciones. Los actuadores pueden realizar una función física para “hacer que las cosas sucedan”. Un tipo de actuador industrial es un solenoide eléctrico que se usa para controlar sistemas hidráulicos, como el que se muestra en la ilustración. Existen tres tipos de actuadores que se usan en IdC: Hidráulico: usa presión de fluidos para realizar movimientos mecánicos. Neumático: usa aire comprimido a alta presión para permitir el funcionamiento mecánico. Eléctrico: se alimenta de un motor que convierte la energía eléctrica en funcionamiento mecánico.

17. Controladores en la niebla Los sensores obtienen datos y reenvían esa información a los controladores. El controlador puede reenviar la información reunida de los sensores a otros dispositivos en la niebla, como se muestra en la ilustración. Recuerde el ejemplo del sistema de semáforos inteligentes. Los sensores detectan e informan la actividad al controlador. El controlador puede procesar estos datos de manera local y determinar los patrones de tráfico óptimos. Con esta información, el controlador envía señales a los actuadores en los semáforos para ajustar los flujos de tráfico.

18. Controladores con IP habilitado El controlador reenvía la información a través de una red IP y permite que las personas accedan al controlador de manera remota. Además de reenviar la información básica en una configuración M2M, algunos controladores pueden realizar operaciones más complejas. Algunos controladores pueden consolidar la información de varios sensores o realizar un análisis básico de los datos recibidos.

    • Sensores con IP habilitado Algunos sensores y actuadores admiten TCP/IP, lo que permite prescindir de un controlador. En la ilustración, se muestran sensores y actuadores conectados directamente a la nube mediante una gateway. En este ejemplo, la gateway realiza la función de routing necesaria para proporcionar conectividad a Internet a los dispositivos con IP habilitado. Los datos que generan estos dispositivos se pueden transportar a un servidor regional o global para analizarlos y continuar procesándolos.
    • Direccionamiento IP estático Para que cualquier dispositivo con IP habilitado se comunique a través de una red IP, se debe configurar con la información de dirección IP correcta. Generalmente, esta información se configura en los ajustes del dispositivo. Puede configurar el direccionamiento IP de manera estática o manual, como se muestra en la ilustración para un equipo Windows. Como ya vimos, una dirección IP se asemeja a una dirección física en el sentido de que identifica una ubicación única en el mundo. La oficina de correo postal local es su “gateway” al servicio postal,
    • Direccionamiento IP automático Si nunca introdujo una dirección IP en ninguno de sus dispositivos personales, se debe a que el protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) para IPv4 asigna la información de la dirección IP automáticamente a cualquier dispositivo final. Imagine la cantidad de tiempo que tardaría si cada dispositivo final conectado a la red solicitara que se introdujera la información de direccionamiento IP en forma manual. Multiplique eso por cada usuario, cada dispositivo móvil y cada dispositivo con IP habilitado en la red, y se torna abrumador. Con DHCP, los usuarios finales ingresan a áreas que abarca una red determinada, conectan un cable Ethernet o habilitan una conexión inalámbrica, e inmediatamente se les asigna la información de dirección IP.

19. Función de los dispositivos de infraestructura de IdC Los dispositivos de infraestructura son principalmente responsables de transportar datos entre los controladores y otros dispositivos finales, como se muestra en la ilustración. Los dispositivos de infraestructura proporcionan una variedad de servicios, incluidos los siguientes: Conectividad inalámbrica y cableada Puesta en cola de calidad de servicio (por ejemplo, datos de voz antes que datos de video) Alta disponibilidad Transferencia segura

20. Tipos de routers Cuando un dispositivo de origen envía un paquete a un dispositivo de destino remoto, se necesita la ayuda de routers y routing. Un router es un dispositivo que enruta tráfico desde la red local hasta los dispositivos de redes remotas. Se necesita un router porque los dispositivos finales no mantienen la información acerca de adónde reenviar los paquetes para que lleguen a destinos remotos. Un router es un dispositivo inteligente que obtiene información acerca de la ubicación de redes diferentes. El router usa esta información para determinar la mejor ruta para llegar a esos destinos, lo que se conoce como “proceso de routing”. Existen muchos tipos de routers de infraestructura. Más allá de la función, el tamaño o la complejidad, todos los modelos de routers son, básicamente, computadoras. Al igual que las computadoras, las tablet PC y los dispositivos inteligentes, los routers también requieren lo siguiente: Sistemas operativos (OS) Unidades centrales de procesamie

    • Cisco ISR 819 Para proporcionar conectividad M2M en IdC, suele ser necesario que un router combine varias tecnologías para comunicarse con varios dispositivos. El router Cisco ISR 819, que se muestra en la ilustración, puede combinar Wi-Fi con GPS, conectividad WAN 3G/4G y servicios de ubicación. La combinación de estas tecnologías permite que el router 819 ISR funcione en distintos entornos. Por ejemplo, en un entorno de transporte, los dispositivos finales móviles de la red deben comunicarse a largas distancias mediante las redes 3G y 4G. Sin embargo, en un entorno minorista o de fabricación, Wi-Fi puede ser la mejor opción de red para los dispositivos estacionarios.
    • Puertos Ethernet: estos puertos se conectan a la porción interna de switch del router. Estos puertos se suelen denominar Ethernet o LAN, como los que se muestran en la ilustración. Todos los dispositivos conectados a los puertos de conmutación están en la misma red local. Puerto de Internet: este puerto se usa para conectar el dispositivo a otra red. El puerto de Internet conecta el router a una red diferente de los puertos Ethernet. Este puerto se suele usar para conectarse a Internet.

21. Tipos de programas Los distintos programas realizan diferentes tareas. Por ejemplo, hay programas para medir e informar la temperatura, programas que controlan los semáforos y programas que nos permiten interactuar con computadoras y dispositivos. En ocasiones, una categoría de programa es tan común que recibe su propio nombre. Algunas categorías incluyen lo siguiente: Firmware: el firmware contiene las instrucciones que el dispositivo sigue durante el arranque. Este puede ser el único software en el dispositivo o puede contener instrucciones para cargar un sistema operativo más sólido. Algunos ejemplos de dispositivos que usan firmware son los relojes, las impresoras, los televisores, los sensores, los teléfonos celulares, los routers y los switches. En general, el firmware tiene un conjunto de funcionalidades considerablemente más reducido y, por lo tanto, tiene un tamaño mucho menor. Sistemas operativos: son programas que se escriben para permitir que las personas interactúen con

    • Lenguajes de programación Existen muchos lenguajes informáticos diferentes que se usan para escribir programas informáticos, por ejemplo, C++ y Java. Por ejemplo, el lenguaje C es un lenguaje común de programación informática. Se escribieron sistemas operativos completos en lenguaje C. Este lenguaje se desarrolló inicialmente entre 1969 y 1973. Sin embargo, su evolución a la versión C++ orientada al objeto, y más adelante a la versión C#, mantuvo la relevancia de este lenguaje.

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