INTERNET DE LAS COSAS

FUNDAMENTOS TECNOLÓGICOS DE INFORMACIÓN
U.A. 7.0 INTERNET DE LAS COSAS
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U.A. 7 INTERNET DE LA COSAS
Los avances tecnológicos se han convertido en
un proceso imparable.
Las innovaciones se van dando unas tras otras
multiplicando sus efectos.
En el campo de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC)
hay que destacar varios momentos, como la digitalización de las señales, la
transmisión de datos, la telefonía móvil, la fibra óptica o la banda ancha fija y
móvil, que han transformado radicalmente el mundo de las comunicaciones.
INTERNET DE LAS COSAS

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Gracias a todas estas tecnologías y aplicaciones disponemos hoy de un sistema
de conexión universal como es Internet.
Con el paso del tiempo, y gracias a la suma de innovaciones, la Red se ha ido
transformando y ha pasado del concepto de Internet de las Personas al de
Internet de las Cosas.

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Hasta ahora Internet era una red que permitía el acceso a portales, servicios,
aplicaciones o diferentes opciones.
El usuario, persona o negocio, entraba en ella y simplemente hacía lo que
había ido a hacer, buscaba información o navegaba por las distintas
posibilidades.
Conforme la tecnología lo ha permitido, todo tipo de dispositivos, máquinas y
objetos se han sumado a la red.

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Hablando de una gama de objetos infinita, desde el contador del consumo de
agua que hay en los domicilios al sensor incorporado en una plaza de un
aparcamiento público, pasando por una nevera, por una pulsera que lleva un
enfermo o por un dispositivo asociado a una máquina en una fábrica.
Todos ellos, al estar en permanente
conexión con el resto del universo a
través de Internet, pueden
interactuar con personas,
ordenadores u otros objetos, para
dar información o avisos, recibir
instrucciones, etc.

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Internet de las cosas, “Internet of Things” o IoT (por sus
siglas en inglés), es un concepto abstracto.
De su nombre se desprende el concepto de cosas cotidianas que se conectan a
Internet, pero en realidad se trata de mucho más que eso.
IoT potencia objetos que antiguamente no estaban conectados a una red o que
se conectaban mediante circuito cerrado, como comunicadores, cámaras,
sensores, y demás, y les permite comunicarse globalmente mediante el uso de
la red de redes.
DEFINICIÓN

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Una posible definición de IoT es considerarla como una red que interconecta
objetos físicos y virtuales valiéndose de Internet.
DEFINICIÓN
Tales dispositivos utilizan software embebido, que le permite no solo la
conectividad a Internet, sino que además brindan servicios en función de
acciones dictadas remotamente las cuales pueden ser resultado de eventos
específicos o del aprendizaje de la información recibida.
En resumen, se trata de la interconexión digital de los objetos.

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En tal sentido, la recomendación ITU Y.6060 de la Unión Internacional de
Telecomunicaciones (UIT) establece que “...IoT puede ser considerada una
infraestructura global para la sociedad de la información, permitiendo
servicios avanzados para interconectar (física y virtualmente) cosas, basadas
en tecnologías de la información y las comunicaciones interoperables.
DEFINICIÓN
A través de la identificación, captura de datos, capacidades de comunicaciones
y procesamiento, IoT hace un uso integral de las cosas para ofrecer servicios
para todo tipo de aplicaciones mientras asegura que los requisitos de
seguridad y privacidad sean cumplimentados”.

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Esta definición incluida en una convocatoria de trabajos para una edición de la
IEEE Communications Magazine, vincula a la IoT con los servicios en la nube:
Internet de las Cosas (IoT) es un marco en el que todas las
cosas tienen una representación y una presencia en Internet.
Más específicamente, la Internet de las Cosas tiene como
objetivo ofrecer nuevas aplicaciones y servicios que sirvan de
puente entre el mundo físico y el virtual, en que las
comunicaciones ‘máquina a máquina (M2M) representan la
comunicación básica que permite las interacciones entre las
cosas y las aplicaciones en la nube.

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IoT consiste en desarrollos de software y hardware que cuentan con todas las
herramientas necesarias para cumplir tareas muy específicas.
Cada uno de los objetos conectados a Internet tiene un número de IP y mediante
este puede ser accedido para recibir instrucciones. Asimismo, puede contactarse
con un servidor externo y enviar los datos que recoja.
CARACTERÍSTICA DEL INTERNET DE LAS COSAS

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• Cambios dinámicos: el estado de los dispositivos cambia muy dinámicamente,
generalmente de acuerdo al usuario. Por ejemplo, de dormir a despertarse,
conectado o desconectado, y también de acuerdo al contexto y velocidad
necesarias.
• Heterogeneidad: los dispositivos IoT son heterogéneos al estar basados en
hardwares muy variados de plataformas y redes, y a su vez pueden interactuar
con otros dispositivos o servicios en otras plataformas o redes
En este sentido, las principales características de IoT son:
• Interconectividad: Cualquier cosa se puede interconectar con la infraestructura
global de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC).
• Servicios relacionados con las cosas: IoT es capaz de proveer servicios
relacionados con objetos, como la consistencia semántica entre las cosas físicas
y las cosas asociadas a ellas virtualmente.
CARACTERÍSTICA DEL INTERNET DE LAS COSAS

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• En 1926 Nikola Tesla realizó patentes y trabajos teóricos los cuales fueron la
base de las comunicaciones inalámbricas y de radio. (J & P, 2018)
• En el año 1949 se inventa el código de barras (que posteriormente
evolucionaría para su uso en supermercados). (Bliznakoff del Valle, 2014)
• El 29 de octubre de 1969 se envió el primer mensaje a través de ARPANET ,
(el precursor de internet). (Cuesta, 2009)
• En 1978 TCP se convierte en TCP/IP gracias al esfuerzo de Danny Cohen, David
Reed y John Schoch para generar un sistema que soportara tráfico en tiempo
real y permitir la creación del User Datagram Protocol (UDP) sobre IP.
EVOLUCIÓN DEL INTERNET DE LAS COSAS

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• En el año 1980 miembros del departamento de Ciencias de Computación de
Carnegie Mellon consiguen instalar micro-switches en una máquina de venta de
refrescos y conectarla al ordenador del departamento para poder comprobar
desde la terminal el número de botellas que quedan y si están frías o no.
(Bliznakoff del Valle, 2014)
• En 1990 Berners-Lee implementó la primera comunicación exitosa entre un
cliente Hypertext Transfer Protocol (HTTP) y un servidor a través de Internet,
había inventado la World Wide Web. Él mismo, un año más tarde, creó la
primera página web. A partir de ese momento el desarrollo tecnológico es
vertiginoso, comienza la revolución de Internet. ( J, R, & S, 2015)
• En el año 1993 un proyecto de la universidad de Columbia denominado KARMA
diseña un head-up de realidad aumentada con capacidad de sobreponer los
planos y las instrucciones de mantenimiento a los objetos.
EVOLUCIÓN DEL INTERNET DE LAS COSAS

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• En el año 1994 Steve Mann invento la primera webcam que permitía ver el
nivel de café en una cafetera, sin tener que levantarse.
• En 1995 Siemens establece un departamento dedicado dentro de su negocio
de teléfonos móviles para desarrollar y lanzar un módulo GSM para
aplicaciones máquina a máquina (machine-to-machine M2M). (Bliznakoff del
Valle, 2014)
• En 1997 Tiene lugar en Cambridge (USA) el primer simposio internacional del
IEEE sobre “wearable computers” (Bliznakoff del Valle, 2014)
• El 22 de julio de 1999 Kevin Ashton, impartió una conferencia en Procter &
Gamble donde habló por primera vez del concepto de Internet de las Cosas.
That ‘Internet of Things’ Thing. (Defazio & Foglia , 2016)
• En el año 2000 LG anuncia su primera nevera conectada a Internet. (Bliznakoff
del Valle, 2014)
• Durante los años 2003-2004 El termino IoT es ampliamente usado en
publicaciones de primer orden. (Bliznakoff del Valle, 2014).

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• La tecnología RFID (identificación por radiofrecuencia) surgió en el campo
militar, durante la II Guerra Mundial, esta utiliza ondas electromagnéticas
o electrostáticas para la trasmisión de señal que contiene la información.
(Huidobro, 2004)
• En 2005 la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) publica el
primer estudio sobre el tema. A partir de ese momento Internet de las
Cosas adquiere otro nivel. (UIT, 2005)
• En 2006 se comercializa el Nabaztag fue creado por Rafi Haladjian y Olivier
Mével, y lo fabrica la sociedad francesa Violet. Se trata de un pequeño
conejo que se conecta a Internet por ondas Wi-Fi. Se comunica con su
usuario emitiendo mensajes vocales, luminosos o moviendo sus orejas.
Difunde informaciones como la meteorología, la Bolsa, la calidad del aire,
el estado de la circulación, llegada de los correos electrónicos, entre otros.
(Bliznakoff del Valle, 2014)

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• En el 2008 fue fundada IPSO Alliance, como una organización sin ánimo de
lucro con miembros especialistas en tecnología, comunicaciones y las empresas
de energía, con el objetivo de promover el uso del protocolo de Internet en
redes de objetos inteligentes y hacer posible IoT. Actualmente en IPSO
participan 59 empresas de todo el mundo como Bosch, Cisco, Ericsson,
Motorola, Google, Toshiba o Fujitsu. (IPSO, 2008)
• En 2008 se creó Pachube ahora llamado Xively, se define como una
“Plataforma de Servicio” (PaaS) para la Internet de las Cosas. Básicamente
Xively es una nube especializada en recibir y desplegar información de los
distintos sensores que necesitemos conectar. (Bliznakoff del Valle, 2014).

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• Según investigaciones realizadas por Cisco IBSG se estima que IdC “nació”
entre 2008 y 2009 en el momento en que las cosas conectadas a internet
superaron a las persona. (CIS; Evans, 2011)

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U S O S
ENTORNO EJEMPLOS
CUERPO HUMANO
Dispositivos unidos al
cuerpo humano o
colocados dentro del
mismo.
Dispositivos (para vestir e ingeribles) para
monitorear y mantener la salud y el bienestar
de las personas, manejar enfermedades,
aumentar la aptitud física y la productividad
HOGAR
Edificios de vivienda
Controladores y sistemas de seguridad para el
hogar
PUNTOS DE VENTA
Espacios comerciales
Tiendas, bancos, restaurantes, estadios,
cualquier lugar donde los consumidores
consideren y compren; sistemas de autopago,
ofertas en compras presenciales, optimización
del inventario

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ENTORNO EJEMPLOS
OFICINAS
Espacios donde trabajan
trabajadores del
conocimiento
Gestión de la energía y la seguridad en los edificios de
oficinas; mejora de la productividad, incluso para los
empleados móviles
FÁBRICAS
Entornos de producción
estandarizados
Lugares con rutinas de trabajo repetitivas, como
hospitales y granjas; eficiencia operativa, optimización
del uso de los equipos y el inventario, controlar los
procesos de fabricación, robots ensambladores,
sensores de temperatura, control de producción, etc.
OBRAS
Entornos de producción
a medida
Minería, petróleo y gas, construcción; eficiencia
operativa, mantenimiento predictivo, salud y seguridad
VEHÍCULOS
Sistemas dentro de
vehículos en movimiento
Vehículos, incluyendo automóviles, camiones, barcos,
aviones y trenes; mantenimiento basado en la
condición, diseño, basado en el uso, seguimiento
satelital,, autos conectados.
U S O S

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ENTORNO EJEMPLOS
CIUDADES
Entornos urbanos
Espacios públicos e infraestructura en entornos
urbanos; sistemas de control adaptativo de tráfico,
contadores inteligentes, monitoreo ambiental,
gestión de recursos, cámaras urbanas.
EXTERIORES
Entre entornos urbanos (y fuera
de otros entornos)
Los usos exteriores incluyen las vías de ferrocarril,
los vehículos autónomos (fuera de los centros
urbanos) y la navegación aérea; el enrutamiento
en tiempo real, la navegación conectada, el
seguimiento de envíos

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D I S P O S I T I V O S C O N E C T A D O S
Desde el punto de vista operativo, es útil pensar en cómo se conectan y
comunican los dispositivos de la IoT en términos de sus modelos de comunicación.
En marzo de 2015, el Comité de Arquitectura de
Internet (IAB) dio a conocer un documento para
guiar la creación de redes de objetos inteligentes
(RFC 7452),39 que describe un marco de cuatro
modelos de comunicación comunes que utilizan los
dispositivos de la IoT

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Comunicaciones ‘Dispositivo A Dispositivo’
El modelo de comunicación
dispositivo a dispositivo
representa dos o más dispositivos
que se conectan y se comunican
directamente entre sí y no a través
de un servidor de aplicaciones
intermediario.
Estos dispositivos se comunican sobre muchos tipos de redes, entre ellas las redes IP
o la Internet. Sin embargo, para establecer comunicaciones directas de dispositivo a
dispositivo, muchas veces se utilizan protocolos como Bluetooth,40 Z-Wave41 o
ZigBee42, como se muestra en La figura.
Estas redes dispositivo a dispositivo permiten que los dispositivos que, para
comunicarse e intercambiar mensajes, se adhieren a un determinado protocolo de
comunicación logren su función.

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Comunicaciones ‘dispositivo a la nube’
En un modelo de comunicación
de dispositivo a la nube, el
dispositivo de la IoT se conecta
directamente a un servicio en la
nube, como por ejemplo un
proveedor de servicios de
aplicaciones para intercambiar
datos y controlar el tráfico de
mensajes.
Este enfoque suele aprovechar los mecanismos de comunicación existentes (por
ejemplo, las conexiones Wi-Fi o Ethernet cableadas tradicionales) para establecer
una conexión entre el dispositivo y la red IP, que luego se conecta con el servicio
en la nube. Esto se ilustra en la Figura.

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En estos casos, el modelo dispositivo a la nube agrega valor para el usuario final,
ya que amplía las capacidades del dispositivo más allá de sus características
nativas.
Este modelo de comunicación es empleado por algunos dispositivos electrónicos
de consumo para la IoT, entre ellos el Learning Thermostat44 de Nest Labs y el
SmartTV de Samsung.45

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Modelo ‘dispositivo a puerta de enlace’
En el modelo dispositivo a
puerta de enlace, o más
generalmente el modelo
dispositivo a puerta de enlace
de capa de aplicación (ALG),
el dispositivo de la IoT se
conecta a través de un
servicio ALG como una forma
de llegar a un servicio en la
nube.
Dicho de otra manera, esto significa que hay un software de aplicación corriendo
en un dispositivo de puerta de enlace local, que actúa como intermediario entre el
dispositivo y el servicio en la nube y provee seguridad y otras funcionalidades tales
como traducción de protocolos o datos, como se ilustra en la figura.
En los dispositivos de consumo se utilizan diferentes formas de este modelo.

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En muchos casos, el dispositivo de puerta de enlace local es un teléfono
inteligente con una aplicación para comunicarse con un dispositivo y transmitir
datos a un servicio en la nube.
Esto suele ser el modelo empleado con los artículos de consumo populares como
los dispositivos utilizados para llevar registro de la actividad física. Estos
dispositivos no tienen capacidad nativa para conectarse directamente a un servicio
en la nube, por lo que muchas veces utilizan una aplicación para teléfono
inteligente como puerta de enlace intermedia.
Otra forma de este modelo tipo dispositivo a puerta de enlace es la aparición de
dispositivos “hub” en las aplicaciones de automatización del hogar. Se trata de
dispositivos que sirven de puerta de enlace local entre los dispositivos individuales
de la IoT y un servicio en la nube, pero que también pueden reducir los problemas
de interoperabilidad entre los propios dispositivos.

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Modelo de intercambio de datos a través del back-end
El modelo de intercambio de datos a través del back-end se refiere a una
arquitectura de comunicación que permite que los usuarios exporten y analicen
datos de objetos inteligentes de un servicio en la nube en combinación con
datos de otras fuentes. Esta arquitectura soporta “el deseo del usuario de
permitir que terceros accedan a los datos subidos por sus sensores”
.

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Este enfoque es una extensión del modelo de comunicación tipo
‘dispositivo único a la nube’, que puede llevar a la existencia de silos de
datos donde “los dispositivos de la IoT suben datos a un único proveedor de
servicios de aplicaciones’.’
Por ejemplo, a un usuario corporativo a cargo de un complejo de oficinas le
interesaría consolidar y analizar los datos de consumo de energía y otros
servicios que producen todos los sensores de la IoT y los correspondientes
sistemas habilitados para Internet disponibles en las instalaciones.
Una arquitectura de intercambio de datos a través del back-end permite
agregar y analizar los datos recogidos de flujos obtenidos de un solo
dispositivo de la IoT.

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En el modelo ‘dispositivo único a la nube’, muchas veces los datos que produce
cada sensor o sistema de la IoT queda en un silo de datos independiente. Una
arquitectura eficaz de intercambio de datos a través del back-end permitiría
que la empresa acceda y analice fácilmente, en la nube, los datos producidos
por toda la gama de dispositivos instalados en el edificio.
Además, este tipo de arquitectura facilita la portabilidad de los datos. Las
arquitecturas eficaces de intercambio de datos a través del back-end permiten
que los usuarios muevan sus datos al cambiar de servicio de IoT, rompiendo así
las barreras tradicionales de los silos de datos.
El modelo de intercambio de datos a través del back-end sugiere que, para
lograr la interoperabilidad de los datos de dispositivos inteligentes alojados en
la nube, se requiere un enfoque de servicios federados52 o interfaces de
programación de aplicaciones (APIs) en la nube.

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Este modelo de arquitectura es un enfoque para lograr interoperabilidad
entre estos sistemas de back-end. Como sugiere el IETF Journal, “los
protocolos estándares pueden ayudar, pero no son suficientes para
eliminar los silos de datos dado que entre proveedores son necesarios
modelos de información comunes.”
En otras palabras, este modelo de comunicación es apenas tan eficaz
como los diseños de los sistemas subyacentes de la IoT. Las arquitecturas
de intercambio de datos a través del back-end no pueden superar
completamente los diseños de los sistemas cerrados.

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