Protocolos IoT y mejores sistemas de comunicación.

Los protocolos IoT son métodos de comunicación o idiomas,  que facilitan el entendimiento entre las máquinas y los dispositivos. Los protocolos de comunicación IoT, garantizan que los datos captados por los dispositivos IoT desplegados en el terreno, sean transferidos y entregados sin distorsiones ni retratos. 

5 Capas de comunicación entre los dispositivos IoT

La comunicación entre humanos está condicionada por diferentes variables: cultura de emisores y receptores, idioma, voz, gestos, expresiones corporales y el entorno. De la misma forma, existen  captas o variables que condicionan la comunicación entre máquinas.

Capa física: La capa física de los protocolos IoT, hace referencia a los caminos necesarios para transmitir información. Los datos entre dispositivos podrían transitar por capas físicas como pueden ser: el cableado o bien señales inalámbricas como Bluetooth o WIFI. 

Capa de enlace: La capa enlace en comunicación IoT, es la capa que garantiza que los datos lleguen de un punto a otro de forma correcta, sin distorsiones ni ruidos. La capa de enlace garantiza el rigor, veracidad y limpieza del mensaje. 

Capa de red: La capa de red de los protocolos de comunicación IoT, consiste en el sistema de elección del mejor canal de comunicación posible y evita la saturación de los mismos. Con una correcta gestión de esta capa, se evitan retrasos en el mensaje que puedan hacer fallar la comunicación entre dispositivos IoT.

Capa de transporte: La capa de transporte hace referencia a los servicios de entrega de datos entre los puntos. Regula la velocidad y calidad de las entregas. En función del ejemplo de solución IoT sobre la que se está trabajando, se debe priorizar más o menos la velocidad de la entrega. 

Capa de aplicación: Se trata de la interfaz operativa para los usuarios. Las capas anteriores garantizan una correcta comunicación entre los dispositivos o máquinas. En cambio, los humanos también formamos parte de las estructuras IoT. La capa de aplicación, se refiere al software, aplicación plataforma donde consumimos los datos resultantes para el control de las comunicaciones entre máquinas.

Opciones de protocolos de comunicación entre dispositivos IoT

Una vez comprendidas las capas o variables que influyen en la calidad de la comunicación entre máquinas, es fundamental comprender los protocolos (idiomas) más utilizados en los entornos donde es necesario la transferencia de datos entre dispositivos. 

Vaya por delante que, según nuestra experiencia, los protocolos IoT no son buenos o malos. La eficiencia de los protocolos de comunicación entre dispositivos IoT, dependen, sobre todo, de cuan idónea sea la elección, por parte de los expertos en diseño de productos IoT.  

Protocolos IoT sobre la capa de aplicación.

Definición de protocolos MQTT para soluciones IoT

MQTT – Se trata de uno de los protocolos de comunicación IoT más utilizados, sobre todo, por su bajísima demanda de recursos en la transferencia de datos. Al basarse en una lógica de publicación de datos y suscripciones, es muy recomendado para proyectos IoT, donde se prevea la interacción de múltiples dispositivos.

Ejemplo de uso de MQTT en IoT

En Let´s Prototype hemos desarrollado varios prototipos IoT para la agricultura. Se trata de unidades de diagnóstico que se despliegan en varios puntos de un cultivo extensivo. El objetivo es determinar las condiciones reales del terreno en cada punto para ajustar el sistema de riego y los recursos hídricos, a la necesidades reales de cada punto del cultivo. 

Al tratarse de un entorno con escasa cobertura y un Nº importante de dispositivos IoT, optamos por utilizar el protocolo MQTT.

Definición de protocolos CoAP para proyectos IoT

CoAP – El protocolo CoAP para IoT, también es muy poco exigente a nivel de necesidades de comunicación. Se utiliza este método de comunicación IoT en soluciones donde se requieren lecturas periódicas de datos determinados, por parte de varios dispositivos, para que posteriormente se dé un uso a los mismos. 

Ejemplo de uso de CoAP en proyectos IoT

Para monitorizar la cantidad de productos expuestos en los estantes de supermercados, se instalan baldas inteligentes que detectan las variaciones del peso de los productos expuestos. Utilizando protocolos de comunicación CoAP , las baldas inteligentes IoT envían de  forma continua las variaciones de peso a una plataforma, capaz de emitir notificaciones en caso de exceso o defecto en el peso, según umbrales pre-programados.

Definición de protocolos http y https para tecnología IoT

HTTP / HTTPS –  El protocolo de comunicación HTTPS para IoT, permite la transmisión de datos entre dispositivos y servidores, de forma especialmente confidencial. Una de las principales ventajas del HTTPS en IoT, es precisamente la protección de los datos transferidos. 

Ejemplo de uso de HTTPS para IoT

Los lampadarios IoT, son muebles físicos porta velas, que conviven en interiores de las iglesias. Los usuarios desde una app, desde cualquier parte del mundo, pueden elegir lampadarios, pagar, encender velas y verlas en streaming desde una app móvil.  

Los protocolos HTTPS, permiten la seguridad de los datos gestionados y transmitidos a través de servidores. 

Protocolos de comunicación IoT sobre la capa de transporte de los datos.

Realmente los protocolos IoT más utilizados para las comunicaciones, en materia calidad del servicio de entrega de los datos, son dos: 

TCP – Los protocolos de entrega de datos TCP – IoT, se basa en la fiabilidad del proceso de entrega. En servicios IoT donde es crítica la entrega de los datos y se requieren  garantías de la entrega, este es el método de comunicación IoT más recomendado. 

UDP – Los protocolos UDP en IoT, garantizan la velocidad de la entrega de los datos entre máquinas. En cambio, con este protocolo de comunicación, no es posible obtener garantías de las entregas.

TCP Vs UDP qué protocolo de comunicación IoT es mejor.

Como anticipamos, no hay protocolos buenos o malos. Hay protocolos de comunicación IoT, idóneos o no , en función de los objetivos del producto. 

Por ejemplo, en el caso del lampadario IoT descrito antes, un error en los datos transferidos, puede generar una amarga experiencia a los usuarios que practican su fé a través de un servicio de pago, a través de su app móvil y los lampadarios IoT ubicados en las iglesias. 

En cambio, en el caso de las baldas IoT de los supermercados, donde se envían lecturas continuas para identificar variaciones en el peso (exposición de productos), un error de lectura puntual, no afectaría demasiado a la solución IoT desplegada. 

Protocolos de comunicación IoT sobre las capas de redes y enlace.

Protocolo LoRaWAN para transmisión datos entre dispositivos. (IoT)

Protocolo LoRaWAN – Los protocolos de comunicación LORA para IoT, conforman una red amplia con necesidad de muy bajo consumo energético. Teniendo en cuenta sus características técnicas, es recomendable el uso de LORA para soluciones donde se requieran comunicaciones y las alternativas de comunicación no sean estables. 

En Let´s Prototype hemos desarrollado varios prototipos utilizando este protocolo. Por ejemplo: en prototipos de seguridad vial, donde se requieren comunicaciones entre dispositivos y vehículos en tiempo real, a distancias de entre 1km y 2km independientemente de las condiciones climáticas y de visibilidad. También hemos utilizado el protocolo de comunicación LORA, en soluciones de agricultura inteligente, tanto para inventores de España como para startups Agrotech en Puerto Rico.

Protocolo Zigbee para inventos IoT

Protocolo Zigbee – Zigbee es un protocolo de comunicación para prototipos IoT. Este protocolo es muy eficiente en entornos bajo techo y distancias muy cortas entre los dispositivos. Realmente en Let´s Prototype no tenemos mucha experiencia utilizando este tipo de protocolo de comunicación IoT. 

Elección de protocolos BLE para dispositivos IoT

BLE – El caso de BLE como protocolo IoT, es sin duda uno de los más utilizados en el prototipado IoT. Se trata de una versión del tan conocido método Bluetooth, aunque optimizado para minimizar la necesidad de consumo de energía. 

El protocolo BLE para prototipos IoT, es sin duda uno de los más frecuentes en el diseño y desarrollo de soluciones IoT. 

La elección de protocolos de comunicación adecuados para los productos IoT, debe estudiarse en función de los requerimientos funcionales, geométricos, de autonomía, entre otros que, determinarán las posibilidades de obtener un producto estable, eficiente y competitivo. 

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