
Arquitectura empresarial con capas para el Internet de las Cosas | 2ª parte
Sergio Rojas, Post
Como explicábamos en la primera parte de este post, el Internet de las Cosas o IoT supone un avance en tecnología que permite que las ‘cosas’ físicas con dispositivos informáticos integrados participen en los procesos de negocios para reducir el trabajo manual y aumentar la eficiencia general
El Grupo de trabajo del Internet de las Cosas de la Eclipse Foundation discutió recientemente en un informe técnico “Las tres pilas de software requeridas para las arquitecturas de IoT”. La pila de tecnología consta de tres niveles: dispositivos sensores, puertas de enlace y centro de datos o plataforma en la nube. Como se explica en este informe, "una solución típica de IoT se caracteriza por muchos dispositivos (es decir, cosas) que pueden usar algún tipo de puerta de enlace para comunicarse a través de una red a un servidor de servicios de fondo empresarial, que ejecuta una plataforma de IoT que ayuda a integrar la información en la empresa".
El primer nivel (dispositivos) se centra en la recopilación de información a través de sensores que pueden integrarse en muchos tipos diferentes de dispositivos, incluidos dispositivos de computación móviles, tecnología portátil, máquinas y dispositivos autónomos. Captan información sobre el entorno físico, como la humedad, la luz, la presión, la vibración y la química. Los protocolos de red cableados e inalámbricos basados en estándares se utilizan para transmitir los datos de telemetría que van desde el dispositivo a través de la puerta de enlace hasta la nube. Normalmente se trata de datos de telemetría, pero también pueden ser señales de control.
La capa de dispositivos es la base de una pila de IoT. Los dos dispositivos clásicos que existieron durante décadas junto con los dispositivos modernos, inteligentes y conectados, forman el núcleo. Cada dispositivo es capaz de adquirir datos de una variedad de sensores que rastrean los parámetros más críticos. Los dispositivos también se pueden usar para controlar el estado del equipo; por ejemplo, apagar una máquina defectuosa o ajustar las RPM de un motor giratorio. La capa de dispositivos proporciona la conectividad de la última milla al equipo remoto y proporciona el estado actual de los dispositivos junto con la capacidad de controlarlos a distancia.
La puerta de enlace
También conocida como el nivel de control, la puerta de enlace actúa como un intermediario que facilita las comunicaciones, descarga las funciones de procesamiento y ejecuta las acciones. Debido a que algunos sensores generan decenas de miles de datos por segundo, la puerta de enlace proporciona una oportunidad para pre-procesar los datos localmente antes de enviarlos al nivel de la nube.
Cuando los datos se agregan en la puerta de enlace, se resumen y se analizan tácticamente, se puede minimizar el volumen de datos innecesarios enviados. Minimizar la cantidad de datos puede tener un gran impacto en los costos de transmisión de la red, especialmente en las redes celulares.
También permite la aplicación de reglas en función de los datos que ingresan. El nivel de control es bidireccional, pudiendo emitir información de control a los dispositivos, como cambios de configuración. Al mismo tiempo, puede responder a las solicitudes de control y control del nivel de datos, como una solicitud de seguridad para la autenticación.
Los dispositivos clásicos y los de bajo consumo no pueden registrarse y comunicarse directamente con la plataforma de IoT. Ahí es donde la puerta de enlace entra en escena. La puerta de enlace o "Borde" es responsable de actuar como un proxy para estos dispositivos. Recopila, agrega y, opcionalmente, procesa los datos generados por los dispositivos. La puerta de enlace también puede aceptar y enrutar los comandos enviados desde el “backend” al dispositivo correspondiente.
Los dispositivos Edge o las puertas de enlace locales presentan una enorme oportunidad de mercado. Los proveedores de hardware y redes buscan captar la cuota de mercado con sus enrutadores, conmutadores, cortafuegos y otros dispositivos de redes que pueden actuar como puertas de enlace del Internet de las Cosas.
La combinación de nuevos dispositivos, maquinaria antigua y dispositivos de borde forma la capa de dispositivos esenciales de la pila de IoT.
La importancia del centro de datos
El centro de datos, nivel de nube o plataforma, realiza el cálculo de datos a gran escala para generar información que genere valor para el negocio. Además, ofrece análisis de negocios de “back-end” para ejecutar el procesamiento complejo de eventos, como analizar los datos con el fin de crear y adaptar reglas de negocios basadas en tendencias históricas.
Después puede diseminar las reglas de negocios en sentido descendente, necesita escalar tanto horizontalmente (para admitir un número cada vez mayor de dispositivos conectados) así como verticalmente para abordar una gran variedad de diferentes soluciones de IoT.
Las funciones principales de un centro de datos o plataforma en la nube incluyen conectividad y enrutamiento de mensajes, administración de dispositivos, almacenamiento de datos, procesamiento y análisis de eventos, e integración y habilitación de aplicaciones.
Las capacidades funcionales de la IoT empresarial se encuentran en la plataforma de software que administra los dispositivos, almacena los datos, los analiza y presenta la información a los responsables de la toma de decisiones. Actúa como el intermediario que organiza todo el flujo de trabajo. Dados los atributos de la nube, como la elasticidad, la confiabilidad y la escala, se está convirtiendo en el entorno de implementación preferido de las plataformas IoT.
La capa de dispositivos se comunica con la puerta de enlace en la nube que es responsable de autenticar y autorizar a los dispositivos para que participen en el flujo de trabajo. Asegura una comunicación cifrada entre los dispositivos y el centro de comando centralizado. La puerta de enlace es capaz de tratar con múltiples protocolos y formatos de datos.
Por ejemplo, los dispositivos y las puertas de enlace locales pueden comunicarse con la puerta de enlace de la nube a través de SOAP, REST, AMQP, XMPP, CoAP, MQTT y Web Sockets. Independientemente del protocolo de entrada, la puerta de enlace en la nube presenta una vista coherente de la capa de dispositivos al resto de los componentes.
Una implementación industrial típica de IoT trata con decenas de miles de sensores y dispositivos implementados en múltiples sitios. Cada dispositivo debe registrarse y mantenerse en un repositorio central, que actúa como un inventario autorizado que representa el estado actual de implementación. El registro de dispositivos actúa como un inventario donde cada dispositivo está registrado con el sistema. Cada dispositivo junto con sus metadatos es fácilmente accesible en el registro. Cualquier componente de la plataforma puede consultar el registro del dispositivo para leer el estado actual del dispositivo junto con su capacidad.
Conclusión
Las innovaciones en sistemas de hardware como Arduinet y Raspberry Pi están haciendo que el desarrollo de nuevos dispositivos sea más fácil, más rápido y económico. Los estándares de redes de bajo consumo, como LoRaWAN o Sigfox, crean nuevas oportunidades para conectar dispositivos muy pequeños a una red. Se están desarrollando nuevos estándares específicamente para casos de uso de IoT, como MQTT para mensajería, o OMA Lightweight M2M para administración de dispositivos. Por último, las mejoras significativas en el sistema empresarial, el almacenamiento y análisis de datos y el procesamiento de eventos hacen que sea posible proponer el despliegue de IoT en empresas, ya que ayudan a aumentar la eficiencia del negocio.
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