Analizando el Internet de las Cosas – Tercera Parte

En esta entrega analizaremos los últimos dos componentes del ecosistemas del IoT que son el Análisis y la Monetización.

3. Analizar:

Los sistemas IoT pueden llegar a generar un flujo de datos masivo desde diversas fuentes, los cuales deben ser analizados para generar inteligencia, esto obliga a que los sistemas sean capaces de ingerir datos, evaluar tendencias y anomalías, y desencadenar acciones en tiempo real, siendo las dos características principales de este proceso el volumen y la velocidad con que fluyen los datos, mientras que los principales retos son velocidad y capacidad de almacenamiento, todo esto a bajo costo.

El próximo reto es el procesamiento de datos en tiempo real, gran parte del valor que puede ofrecer el IoT es la capacidad que tengan los elementos de uso diario para responder a tus acciones, más o menos en tiempo real. Esta necesidad de aprovechar las entradas de múltiples dispositivos y combinarlas con otros datos, agrega una carga extra a la infraestructura de datos, lo cual nos obliga a considerar diferentes aspectos que intervienen en el almacenamiento y análisis de datos.

3.1. Almacenamiento:

Las bases de datos tradicionales son utilizadas para bajos volúmenes de datos y a una velocidad muy baja, como datos de clientes, facturación, inventario y controlando integridad de transaccional y algún nivel de prevención de fallas o alta disponibilidad para sistemas de misión crítica. Normalmente para soluciones donde se requiera manejar ingreso masivo de datos se utilizan bases de datos NoSQL ya que pueden llegar a manejar hasta 50 mil inserciones por segundo, en contrapartida estas bases datos no están diseñadas para manejar los procesos analíticos de los datos. Resumiendo, los datos son capturados en bases de datos NoSQL las cuales son más rápidas y luego utilizando procesos de transformación y carga (ETL) son movidos a bases de datos SQL para los procesos de análisis.

3.2. Analítica:

Hoy día existen en el mercado diferentes herramientas que pueden manejar los altos volúmenes de datos que generan los dispositivos con sistemas de almacenamiento y procesamiento de bajo costo. Sn embargo estas herramientas utilizan sistemas de procesamiento en lotes que pueden tomar de 6 a 48 horas, tiempos que no permiten ejecutar un verdadero análisis en tiempo real, actualmente se buscan alternativas para ejecutar los lotes de forma incremental. Algunos motores que llegan a simular muy bien un análisis en tiempo real para estos volúmenes de datos son Amazon Kinesis, Apache Storm, Google BigQuery y Microsoft Azure Stream Analytics. La analítica sobre caudales de datos promete ser el diferenciador para el IoT, ya que puede generar ideas en tiempo real, que los usuarios podrán utilizar en ventanas de tiempo mucho mas eficientes. Les dejo un diagrama de Microsoft Azure, que describe el flujo de trabajo típico para el análisis del flujo de datos en tiempo real con el almacenamiento y procesamiento fuera de línea.

4. Monetización:

El IoT es un facilitador y puede abrir el acceso a fuentes de ingresos que aún no son exploradas, los fabricantes de semiconductores y dispositivos generar dinero de la venta de hardware, los proveedores de red generan dinero mediante el acceso el transporte de trafico de millones de dispositivos, los proveedores de servicios en la Nube e Infraestructura generan dinero por las empresas que consumen los datos.

El IoT cambiara la definición de muchas cosas como la Automatización de los Hogares, creando muchos equipos inteligentes (Puertas, Termostatos, Refrigeradores, Lavaropas) que cambiaran la experiencia de las personas en sus casas, al mismo tiempo que abrirá un amplio abanico de oportunidades para hacer negocios.

Los Autos cambiaran, imagina tu auto indicándote donde hay un puesto para estacionar, autos con sistemas de diagnóstico más avanzados, autos más conectados que cambiaran la experiencia de las personas, así como de la industria automotriz permitiéndole mejorar procesos logísticos y de gestión de inventarios, lo cual impactara en otras verticales de negocio asociadas a la automotriz.

La industria del Cuidado Personal de hecho ya cambio y abrió múltiples puertas para la generación de ingresos, relojes inteligentes, programas de seguimiento de actividad física para los teléfonos que permiten mejorar la calidad de vida de las personas, frascos inteligentes para el control de medicación (Adheretech) alertando a los médicos en caso de que el paciente olvidará tomar sus medicinas, estos son algunos ejemplos de cómo el IoT puede abrir puertas para generar ganancias en el medio de la salud.

Para los que estén interesados en conocer más sobre el Internet de las Cosas pueden revisar:

• PostScapes: tienen una colección de artículos muy interesantes.
• Quieres saber que tan cerca de ti está el IoT? https://thingful.net/
• Algunas empresas que te pueden interesar.
• https://evrythng.com/
• https://xively.com/
• http://thingworx.com/
• http://www.axeda.com/
• http://www.thingsquare.com/
• https://www.smartthings.com/
• http://www.libelium.com/

 Primera Parte - Segunda Parte

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Analizando el Internet de las Cosas – Segunda Parte

En la primera parte comentamos que el ecosistema del IoT esta debe contemplar cuatro grandes aspectos: Medición, Reunir Datos, Analizar y Menetizar. En esa primera parte analizamos la Medición y ahora revisaremos el segundo factor que esta relacionado a la recolección de datos.

2. Reunir Datos

Para poder reunir o recolectar los datos generados por los dispositivos IoT lo primero que debemos tener en mente es la Comunicación entre ellos, la cual es muy similar a como nos comunicamos nosotros diariamente. Utilizamos teléfonos celulares, correos electrónicos y redes sociales que nos permiten establecer Conectividad con otras personas. Tenemos perfiles únicos, direcciones de correo electrónico y Números de Identificación Personal que utilizamos como Identidades. Colocamos nuestro número de teléfono en páginas amarillas, permitimos que nos busquen mediante nuestros perfiles públicos haciéndonos Detectables. Aprendemos otros idiomas de uso común que nos permitan comunicarnos con otras personas permitiendo Interoperabilidad. En líneas generales los dispositivos IoT enfrentan los mismos retos diarios que nosotros.

2.1. Conectividad

Existen muchas formas de conectar los dispositivos IoT, con cable o inalámbrico. El cuadro que sigue a continuación muestra algunas de las opciones de conectividad inalámbrica que se pueden utilizar. Cada una de ellas con sus ventajas y desventajas, por ejemplo más distancia igual a más consumo de energía o menor energía igual a menor velocidad de transmisión. La opción que adopte cada fabricante de dispositivos IoT dependerá de muchos factores.

2.2. Identidad

En las redes de datos los dispositivos se identifican utilizando un número único conocido como dirección IP, hasta hace algunos años y como comentamos en otro artículo utilizábamos IPv4, el cual tenía limitantes en cuanto a la cantidad de dispositivos que se podían identificar, pero hoy contamos con IPv6 que básicamente puede identificar cada partícula de polvo en la tierra con una dirección única.

2.3. Detectar

La forma como los dispositivos IoT publican su presencia en la red, depende de la tecnología de conectividad que fuera seleccionada. Para los que están basados en redes IP, los servicios de DNS Multicast y DNS Discovery son la clave para publicarse y descubrir otros dispositivos. Existen otros protocolos muy poderosos como Apple’s Bonjour, Qualcomm’s AllJoyn o XMPP.

2.4. Interoperabilidad

Imagina ir a una gran fiesta done todos hablan un idioma diferente, técnicamente todos pueden conectarse, identificarse y hablar con el resto, pero ningún podrá entender lo que dice el otro. Este es el mimo problema que enfrentan los dispositivos IoT.

Todos pueden establecer una conexión y conocerán la identidad de los otros dispositivos (digamos que utilizando IPv6). ¿De qué hablarían? ¿Cómo sabe El sistema de calefacción que quien le habla es un sensor de temperatura y como puede identificar si los datos que le están enviando son en grados Centígrados o Fahrenheit?, aquí es donde los protocolos de comunicación entran en escena.

A lo largo de los años se han creado múltiples protocolos de comunicación como MQTT, CoAp, XMPP, pero la pieza perdida de nuestro rompecabezas es el IoT-ARM, la cual debe permitir las comunicaciones entre tecnologías heterogéneas, este proyecto está siendo manejado por la European Lighthouse Integrate Project. Este es un libro que explica el concepto con mayor detalle. Luego existen otras iniciativas como OIC o ARM mBed.

2.5. Seguridad

Por ultimo pero no menos importante la seguridad, que aún es el mayor cuello de botella para la recolección de datos, las implicaciones de seguridad para el IoT pueden ser catastróficas, ya que los dispositivos serán producidos e implementados en masa y es posible que muchos de ellos nunca estén disponibles para hacerles actualizaciones de software. A principios del 2014 se descubrió un refrigerador infectado con un botnet, el cual enviaba millones de correos.

Ahora imaginemos medidores eléctricos que no reporten el consumo de energía, esto le causaría perdidas a las compañías eléctricas. Unos sensores de radioactividad generando alarmas falsas que provocan la evacuación de ciudades y el cierre de plantas nucleares. Sistemas de calefacción de una ciudad encendidos en simultáneo podrían causar una sobre carga y posterior falla del sistema eléctrico. Todo esto provocado por hackers, bien sea para obtener benéficos económicos o por pura diversión.

La seguridad para los dispositivos IoT debe ser aplicada por capas, protegiendo cada uno de los subsistemas que conforman el IoT, hoy día muchos micro-controladores ya tienen incorporados motores de encripción, generadores de números aleatorios, entre otras funciones que permiten asegurar los canales de comunicación y proteger los datos. Algunos cuentan con sistemas de arranque cifrados con AES, otros utilizan certificados digitales, entre otras iniciativas que permiten mejorar los niveles de seguridad.

Aunque usted tenga sistemas de seguridad implementados, los sistemas IoT podrían verse comprometidos, la mejor política en este caso es “esperar lo mejor, pero preparase para lo peor”. Una capa de control de acceso podrían ayudar a contener o limitar el alcance del daño, impidiendo que todo el sistema se vea infectado. Un sistema de Prevención de Intrusos podría ayudar a detectar las brechas de seguridad un poco más rápido.

Primera Parte - Tercera Parte

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Analizando el Internet de las Cosas - Primera Parte

Hoy día son muchos los medios de comunicación que le prestan atención al Internet de las Cosas y existe muchas publicaciones en las redes sociales sobre esta tendencia. La mayoría de las empresas con visión de futuro ya están buscando la forma de aportar valor a sus productos utilizando el IoT, los medios y analistas están revelando análisis donde hablan de un mercado de miles de millones de dólares, un ejemplo de esto es el análisis de Gartner donde proyecta ventas por más de 300 mil millones de dólares para el 2020.

Hablamos de números muy grandes, con lo cual se están haciendo inversiones importantes para desarrollar tecnologías entorno al IoT, muchas empresas fabricantes de chips apuntan a generar mil millones de ingreso con soluciones basadas en IoT. El IoT es un habilitador con lo cual al momento de su despegue será necesario aumentar la producción de chips, se va a requerir más energía (baterías) y más datos serán movilizados entre redes (big data).

Un plan es tan bueno como lo es su ejecución, con lo cual el éxito del IoT va a depender de cómo se implemente, así que en este análisis haremos foco en lo que se requiere para construir un sistema IoT, cuales son los principales retos para el crecimiento desde la perspectiva de la ingeniería, haciendo un paneo desde abajo hacia arriba, dejando de lado los números.

¿Cómo puedo construir un ecosistema IoT? ¿Cuáles son mis opciones?, estas son algunas de las preguntas que intentaremos contestar, ya que el IoT es mucho más que darle la facultad de conexión a dispositivos que no la tienen, de echo esa sería la parte más fácil, ya que muchos de los retos ya han sido resueltos por grandes investigadores e ingenieros que nos han colocado una amplia gama de opciones de hardware y software a disposición. Antes de continuar revisemos las funciones macro de un ecosistema para IoT, el cual está comprendido básicamente por cuatro funciones:

1. Medir:

Los dispositivos IoT deben medir cosas importantes como el nivel de contaminación del aire, la temperatura del congelador, la ubicación GPS de un envió o el consumo de electricidad dentro de los hogares. La medición y detección requieren de equipos especializados y con suficiente inteligencia para filtrar el ruido de la señal. Los sensores también son acompañados por actuadores responsables de completar el ciclo de retroalimentación y de aquí se desprenden tres puntos importantes a considerar.

1.1. Hardware:

Normalmente un sistema IoT está conformado por sensores que producen tensión (voltaje), más sensores inteligentes que pueden hablar por Puertos Seriales o SPI. En líneas generales un SoC recopila los datos de los sensores y filtra la información. Un SoC es un chip especializado que contiene la mayoría de los componentes necesarios (CPU, Memoria, Temporizadores, Periféricos, etc) lo cual implica una reducción importante en los costos. La selección del SoC estará basada en el presupuesto, disponibilidad y la inteligencia que queramos darle a nuestro dispositivo.

1.2. Software

SI su solución está basada en un microprocesador muy pequeño es probable que no tenga muchas opciones, pero si el hardware permite elegir el sistema operativo entonces la solución seguro será basada en Linux. Con Linux los tiempos de desarrollo pueden verse considerablemente reducidos, ya que por ejemplo muchos fabricantes de semiconductores publican sus contribuciones a esta comunidad al mismo tiempo que liberan nuevos chips. Software y Hardware van de la mano y nadie está dispuesto a comprar un SoC a menos que la marca tenga el software que lo soporte. Otros competidores en este rubro son Contiki y Mbed OS, entre otros.

1.3. Energía

Durante el proceso de diseño de un sistema IoT, el presupuesto de energía debería ser el primer paso. Cuando hablamos de dispositivos IoT pensados para ser conectados a una toma eléctrica la Energía no es una preocupación, sin embargo cuando el dispositivo es desarrollado para estar en el campo se convierte en uno de los criterios más importantes para el hardware y las funciones que podrán ser agregadas.

Disipación de energía y funciones de reposo serán criterios claves para la selección del SoC, cuando los dispositivos requieren mucha energía se podrían utilizar opciones de baterías recargables, donde se pueden utilizar múltiples métodos como Solar/Eólico/Movimiento Mecánico.

El uso de comunicación inalámbrica también es un factor clave en el consumo de energía, la fuerza de la señal y el alcance también serán limitados por la cantidad de energía que se pueda designar para esta función, en la gráfica que sigue a continuación dejamos un estimado de consumo por tipo de tecnología de comunicación.

Segunda Parte

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