IoT (Internet-of-Things) – El Internet de las “Cosas”

Quizá sea conveniente antes de hablar y hablar sobre el tema que nos planteemos qué queremos decir cuando utilizamos el concepto de IoT, o Internet-of-Things. Para ello vamos a tener que remontarnos un poco más… Porque el término IoT como tal no es algo especialmente reciente, sino que fue propuesto por primera vez en 1999, aunque el concepto se había venido discutiendo desde, al menos, 1991.

En concreto, la primera demostración documentada de un servicio que, ahora, en perspectiva, podríamos catalogar como IoT (con su correspondiente conexión vía web) tuvo lugar en 1998. Se trataba de una prueba de concepto bastante básica, pero aun así permitía la monitorización y control remoto de diversos dispositivos del hogar vía una cámara que hacía de interfaz hacia un sitio web establecido ex profeso.

Volviendo entonces a nuestra pregunta inicial, podemos decir que nuestro objetivo último será el interconectar “cosas” de forma que puedan comunicarse entre sí de forma autónoma para intercambiar datos, que serán empleados por toda una batería de aplicaciones y servicios. Y la inmensa mayoría de estos, a desarrollar aún, lo que deja las puertas abiertas de par en par a la imaginación… y a la innovación.

Pero, concretemos… ¿qué son estas “cosas” de las que hablamos? En general serán máquinas, partes de las mismas, sensores, contadores inteligentes, o incluso objetos del día a día como wearables (pulseras, relojes, …) En resumen, casi cualquier dispositivo que se nos pueda ocurrir, y que esté equipado con una capacidad de procesado mínima…

La realidad es que hace ya tiempo que se ha venido hablando de servicios y tecnologías M2M (machine-to-machine). Estas tecnologías permitían la comunicación entre estos dispositivos, generalmente del mismo tipo (fabricante o propósito), en sistemas interconectados. Pero, por su propia naturaleza, derivaron en múltiples protocolos propietarios, con silos de aplicaciones, en un entorno en el que competían directamente entre sí.

Consideremos pues estas tecnologías M2M como el precursor (la promesa) de lo que IoT nos deparará (la realidad).

Partiendo pues de esa base, y entroncando directamente con lo que ha venido siendo el escenario M2M, bajo el paraguas IoT lo que pretendemos ahora es desarrollar este ecosistema un paso más allá, interconectando todos estos dispositivos dentro de un único sistema o red, que por su ubicuidad será la infraestructura de Internet.

Tendremos así un protocolo unificado (Internet), con dispositivos multiservicios, en un entorno mucho más cooperativo (y no directamente competitivo).

Posibles escenarios de aplicación de las tecnologías IoT

Como ya se ha insinuado anteriormente, podemos decir que el rango de posibles escenarios y aplicaciones es tan grande como nuestra imaginación sea capaz de abarcar. Pero a fin de encauzarla de alguna forma, basten como ejemplos algunos de los siguientes:

Predicciones acerca del IoT

Hemos visto al principio de este artículo que, en sus aspectos más básicos o esquemáticos, el concepto de IoT ha venido existiendo ya durante bastante tiempo, pero son los avances que en los últimos años han tenido lugar en múltiples tecnologías (Big Data, cobertura global de los sistemas de telefonía móvil, multiplicación de la capacidad de transporte de las redes troncales, …) los que crean las condiciones para que este ecosistema de un salto, cualitativo y cuantitativo, y se convierta en lo que se prevé sea una industria de decenas de millones de euros no ya a largo plazo, sino a la vuelta de la esquina.

Existen a tal efecto múltiples informes, elaborados por muy diversas organizaciones, que ya nos están avisando de la explosión que se nos viene encima en cuanto al número de dispositivos IoT, y a la cantidad de conexiones que realizarán a las redes y servidores proveedores de los distintos servicios.

A modo de ejemplo, la gráfica presentada aquí (Machina Research, 2017) muestra la predicción en la evolución del número de conexiones LPWA (low-power-wide-area) de dispositivos sensores o de monitorización remotos. Y esto no es más que uno de los posibles escenarios que comentábamos más arriba.

Esta explosión en las cifras de dispositivos, posibilitada por los avances que comentábamos más arriba, está directamente fundamentada por la inmensa diversidad de áreas o escenarios que contribuyen al ecosistema IoT (agricultura, public safety, smart homes, smart cities, …)

Caracterización de los ecosistemas IoT

En general, podemos distinguir entre dos tipos de escenarios que podemos decir que, en esencia, son casi mutuamente exclusivos entre sí:

• Conectividad IoT crítica:
  • Disponibilidad total (always available)
  • Muy baja latencia
  • Gran flexibilidad
  • El abanderado de este tipo de servicios sería todo lo relacionado con el coche conectado (connected car)
• Conectividad IoT masiva:
  • Dispositivos simples y baratos
  • Consumo energético muy bajo
  • Volúmenes masivos de dispositivos
  • Bajos consumos de datos
  • Niveles de cobertura mejorados, más allá de lo ofrecido por las redes de telefonía convencionales
  • El abanderado en este caso serían, por ejemplo, los contadores inteligentes

El ecosistema IoT

Pero… ¿dónde estamos realmente? ¿y cómo hemos llegado hasta aquí?

Durante las especificaciones de las generaciones 3GPP previas (2G – GSM, 3G – UMTS, 4G -LTE), no se prestó demasiado nivel de atención a los casos de uso de IoT.

Pero sí es cierto que muchos módulos que sí podrían considerarse precursores del IoT (por ejemplo, los terminales de pago, o TPVs, que pueden encontrarse en casi cualquier tienda o restaurante) están ya utilizando las redes móviles actuales (esto es especialmente cierto para las redes 2G).

Pero estas redes no han sido optimizadas, ni mucho menos, para el uso tan específico que de ellas hacen este tipo de dispositivos:

• Son dispositivos que suelen ser caros (el 3GPP aspira a que un dispositivo IoT tenga un valor medio de 5$)
• No están especialmente diseñados para trabajar en condiciones de cobertura deficientes
• Tienen un alto consumo de batería (de nuevo, el 3GPP especifica que un dispositivo IoT tenga un consumo tal que pudiera funcionar con dos pilas AA durante 10 años)

Esto abrió la puerta para que aparecieran varias tecnologías fuera del paraguas 3GPP (siendo LoRa y SigFox las más significativas), mientras que dentro del 3GPP se comenzó a tomar en serio la definición de sistemas que se adecuaran plenamente a estos nuevos requerimientos en su Release 13, dando lugar a las tecnologías EC-GSM (Enhanced Coverage – GSM), LTE-M (LTE – Machine, también en ocasiones llamado eMTC, Enhanced Machine Type Communications) y NB-IoT (Narrow Band – IoT).

Esquemáticamente hablando, tendríamos entonces la siguiente caracterización:

• Espectro no licenciado: LoRa, SigFox, WiFi, BlueTooth, ZigBee…
  • Soluciones relativamente baratas y ya disponibles comercialmente, lo que puede acelerar la disponibilidad de IoT
  • Son ecosistemas más o menos cerrados, basados en algunos casos en soluciones radio propietarias

• Espectro licenciado: 3GPP RAN Rel13 (LTE-M y NB-IoT) y 3GPP GERAN Rel13 (EC-GSM), que eventualmente acabarán desarrollándose hasta desembocar en 3GPP RAN Rel15/16 (5G)
  • Fácil introducción en planta mediante upgrades software sobre la base instalada de estaciones móviles ya pre-existente
  • Disponibilidad de una cobertura celular prácticamente total
  • Solución a largo plazo, ya que entronca con el desarrollo de funcionalidades similares dentro de lo será la tecnología 5G

 

Finalmente, y a modo de resumen comparativo, esta tabla presenta alguna de las principales características de las diferentes tecnologías que forman parte del ecosistema IoT. ¿Cuál creéis que se impondrá?