La llegada de la Industria 4.0 y el crecimiento exponencial de los dispositivos conectados han propiciado la aparición de soluciones de gestión remota de dispositivos IoT. El IoT puede considerarse un ecosistema que conecta múltiples dispositivos inteligentes mediante redes inalámbricas como Bluetooth, wifi y LoRa. Los dispositivos inteligentes como balizas, sensores y rastreadores son comunes, y cada uno tiene asignada una dirección IP única para su identificación. Tras conectarse a la gestión de dispositivos, se recopila y transmite automáticamente una gran cantidad de datos sin intervención humana, lo que facilita la monitorización y la resolución de problemas. En este artículo, profundizaremos en la definición y otros temas relacionados con la gestión remota de dispositivos IoT.
La gestión remota de dispositivos IoT consiste en supervisar, gestionar y controlar dispositivos conectados a internet desde una ubicación o plataforma central. En lugar de tener que estar físicamente cerca de los dispositivos para configurar ajustes o solucionar problemas, la gestión remota permite a los administradores gestionar de forma segura flotas completas de activos IoT distribuidos mediante herramientas en la nube.
La gestión remota de dispositivos IoT es indispensable para operar dispositivos conectados dispersos de forma eficiente y a gran escala. Los sistemas básicos proporcionan monitorización y control remoto, mientras que las plataformas avanzadas utilizan análisis de datos de telemetría para una supervisión exhaustiva. En definitiva, la capacidad de diagnosticar problemas inminentes de forma preventiva es muy valiosa.
Hay varios pasos clave para implementar una solución de gestión remota de dispositivos IoT:
Paso 1 – Aprovisionamiento: Incorporación de dispositivos
El aprovisionamiento es el primer paso en la gestión remota de dispositivos IoT. Un dispositivo inteligente debe estar conectado a Internet para funcionar correctamente. El aprovisionamiento incorpora nuevos dispositivos IoT a la red. Implica:
Puede registrar uno o varios dispositivos a la vez. Los dispositivos suelen agruparse para un control eficiente y, posteriormente, puede enviar comandos a diferentes dispositivos simultáneamente. Por ejemplo, una flota de robots de reparto podría registrarse en un solo grupo.
Esto puede implicar la conexión a plataformas de nube específicas, puertas de enlace, configuración de protocolos de comunicación, etc. La configuración inicial establece una base sobre la cual construir.
Paso 2 – Autenticación: Verificación de identidades
La autenticación confirma la identidad de los dispositivos antes de permitir el acceso remoto a IoT, lo que previene eficazmente las intrusiones y mantiene la confidencialidad de la información confidencial. Para habilitar la autenticación, los administradores deben configurar la seguridad del dispositivo y de la red para autorizar o bloquear los intentos de acceso.
Aunque el proceso de autenticación varía según el dispositivo, cada uno cuenta con un certificado o clave diferente para verificar la autenticidad de la identidad. El número de modelo y el número de serie son algunas de las credenciales utilizadas para verificar la identidad.
Paso 3 – Configuración: Personalización de la funcionalidad
Como mencionamos anteriormente, la gestión de la configuración de IoT permite personalizar la funcionalidad de los dispositivos IoT. Tras la instalación del nuevo dispositivo, la configuración adicional adapta los dispositivos conectados a sus funciones requeridas mediante:
– Integración de lógica y comportamientos personalizados mediante codificación
– Ajustes de configuración para optimizar el rendimiento
– Modificar configuraciones para admitir nuevos casos de uso
Por ejemplo, un sistema HVAC de un edificio podría reconfigurarse para ajustar automáticamente las temperaturas establecidas.
Paso 4 – Control: Operación remota de dispositivos
Debería poder controlar los dispositivos una vez aprovisionados, autenticados, configurados y conectados a la red. Gestionar remotamente el comportamiento de los dispositivos IoT tras la configuración implica:
– Establecer acciones automatizadas para que se ejecuten cuando se activan ciertos desencadenantes
– Seguimiento del estado del dispositivo y de sus estados operativos
– Emitir comandos a grupos de dispositivos desde el panel de administración
Esto permite a los administradores coordinar dispositivos sin acceso físico.
Paso 5 – Monitoreo: Generando información
Otro objetivo clave de la gestión remota de dispositivos IoT es la gestión remota de IoT a través de Internet. La monitorización de dispositivos IoT genera información valiosa como:
– Análisis del tiempo de actividad desde los paneles del sistema
– Informes de rendimiento predefinidos (por ejemplo, datos de temperatura)
– Alertas y notificaciones para problemas críticos que requieren una intervención oportuna
Estos ayudan a los administradores a optimizar y solucionar problemas de la red.
Paso 6 – Diagnóstico: Identificación de problemas
Tras completar el proceso, el administrador puede diagnosticar toda la red de dispositivos y su estado. Estos procesos permiten a los administradores realizar diagnósticos desde la plataforma de administración sin tener que visitar físicamente cada punto de instalación, lo que permite solucionar problemas de forma rápida y eficaz.
Paso 7 – Mantenimiento y actualizaciones de software: mejora de la funcionalidad
Los dispositivos IoT requieren atributos complejos definidos por software para gestionar su seguridad y funcionalidad. Los dispositivos IIoT pueden durar una década o más. Por lo tanto, para gestionar dispositivos IoT remotos, los administradores deben poder enviar actualizaciones de firmware para mejorar la funcionalidad de cualquier dispositivo de la red en cualquier momento. A continuación, se presentan varios ejemplos de actualizaciones de software:
– Instalar nuevas actualizaciones de firmware para corregir errores y mejorar las funciones
– Entrega de parches de seguridad para garantizar que la protección de seguridad esté actualizada
– Uso de Python para actualizar el código de la funcionalidad del dispositivo para adaptarse a los requisitos comerciales cambiantes
– Ajustes de configuraciones como frecuencias de informes de estado
Existen numerosos beneficios que impulsan la adopción de plataformas dedicadas a la gestión remota de dispositivos IoT, entre ellos:
Localización automática: Puede buscar rápidamente en toda una flota de dispositivos o encontrar cualquier dispositivo IoT que desee utilizar, empleando una combinación de atributos como el estado del dispositivo, la ID del dispositivo y el tipo para tomar medidas o solucionar problemas.
Gestión remota: El Internet de las Cosas conecta múltiples dispositivos, a veces cientos o miles. La gestión remota de dispositivos IoT permite administrar o actualizar dispositivos a distancia y mantener el buen funcionamiento del clúster. También se pueden realizar de forma remota operaciones en toda la flota, como reinicios, parches de seguridad y restablecimientos de fábrica.
Seguridad mejorada: Los dispositivos del Internet de las Cosas, como routers y estaciones base, corren el riesgo de ser pirateados. Por lo tanto, las actualizaciones de seguridad son fundamentales para proteger las redes. Con la monitorización continua, se detectan comportamientos anómalos en el tráfico de datos y cualquier intento de modificar la configuración, lo que activa una alarma.
Escalabilidad: La capacidad de ampliar una implementación depende de la capacidad de una organización para supervisar y administrar los dispositivos IoT de forma remota a través de una interfaz de administración central o dispositivos móviles locales.
Optimización de la red: Las organizaciones necesitan herramientas para implementar cambios de software que optimicen el uso de datos, la duración de la batería y la funcionalidad de los dispositivos en el extremo de la red.
Menor tiempo de comercialización: La plataforma de gestión de dispositivos IoT ayuda a los desarrolladores a minimizar el tiempo necesario para el desarrollo y las pruebas.
Menor coste: La gestión de dispositivos IoT detecta fallos, lo que ayuda a predecir el mantenimiento. Esto evita que incidentes menores se agraven y requieran más tiempo de mantenimiento, lo que a su vez reduce los costes operativos.
Existen algunas situaciones que exigen la implementación de una plataforma dedicada a la gestión remota de IoT, entre ellas:
Entre los dispositivos IoT más comunes se encuentran las balizas Bluetooth , los sensores y diversos objetos inteligentes conectados. Un dispositivo conectado puede incorporar docenas de sensores para identificar y reaccionar ante el entorno. El sensor emite información e intercambia datos con otros sistemas conectados antes de enviar un informe a la nube.
El sector sanitario industrial y el transporte en cadena de frío necesitan especialmente este tipo de sensores para mantener las mercancías a una temperatura específica.
Los sensores de humedad se pueden utilizar para calcular la cantidad de vapor de agua y el nivel de agua en la atmósfera y se utilizan comúnmente en sistemas de calefacción, alcantarillas de cocina, presas y aire acondicionado.
El acelerómetro se utiliza para detectar la velocidad de los objetos en relación con el tiempo. Se utiliza a menudo en podómetros inteligentes y en la monitorización de flotas. Además, se utiliza ampliamente en sistemas de protección antirrobo, que notifican cuando un objeto o persona estacionaria entra en una habitación.
Los sensores de seguimiento de energía se utilizan principalmente en medidores de agua inteligentes, lo que ahorra el tiempo y el esfuerzo de la lectura manual del medidor y mejora la precisión.
Nuestra vida cotidiana es ahora inseparable de las soluciones de localización . Existen diversos sensores de localización con tecnología IoT en el mercado que se pueden utilizar para rastrear la carga o a la persona. Cuando se implementan varios dispositivos de seguimiento, la visibilidad en tiempo real de todos ellos cobra especial importancia.
Los sistemas de monitoreo remoto de IoT requieren algunas características para brindarle un mayor nivel de control sobre los dispositivos remotos.
Alerta instantánea
Las alertas instantáneas le permiten recibir cambios importantes sobre el estado a tiempo. Sus alertas solo son relevantes si se pueden desactivar o responder correctamente. Si la notificación informa de un problema que no se puede resolver de forma remota, debe proporcionar suficiente información para que sepa qué hacer a continuación. Estas ventanas emergentes deben enviarse a las personas que puedan tomar medidas. Otra estrategia es la gestión de eventos. Al analizar la causa raíz de las alertas de fallos críticos, puede saber qué otras notificaciones se pueden configurar para evitar que el mismo problema se repita.
Recopilación de datos eficaz
Sus dispositivos IoT pueden estar implementados en ubicaciones remotas, por lo que necesita un método eficiente de recopilación de datos. Existen dos métodos importantes para obtener datos: notificaciones push o sondeo. Para los sistemas de monitoreo IoT, un enfoque basado en notificaciones push puede ser más conveniente, pero se deben considerar ciertas ventajas y desventajas. Estas ventajas suelen incluir protocolos de comunicación adecuados. Es importante asegurarse de que los protocolos compatibles con su dispositivo permitan recopilar datos de manera eficiente. No obstante, también es necesario utilizar protocolos abiertos para garantizar la interoperabilidad entre múltiples dispositivos.
Gráficos para análisis de tendencias
El sistema de monitoreo remoto de IoT puede proporcionar datos para cualquier período definido. Sin embargo, la información sin procesar en sí misma no es directamente utilizable, pero puede ayudarnos a comprenderla. Es recomendable contar con un sistema de monitoreo que permita ejecutar algún tipo de consulta en una base de datos y luego visualizar los datos. Existen muchos otros tipos de representaciones visuales de datos, y un gráfico de líneas es la mejor manera de lograr lo que se desea.
El IoT se gestiona conectando dispositivos a una red, intercambiando información y transmitiendo datos. Por lo tanto, al iniciar la estrategia de gestión remota del IoT, se deben seleccionar los métodos de comunicación adecuados. A continuación, se presentan algunos métodos de comunicación utilizados para la transmisión de datos del Internet de las Cosas.
WiFi
El wifi es una red de área local que intercambia datos con dispositivos electrónicos conectados. Su rápida transferencia de datos la hace ideal para la transferencia de archivos, pero también consume mucha energía. La tecnología wifi se basa en el estándar IEEE 802.11n y se utiliza principalmente en hogares y empresas, ofreciendo un alcance de cientos de megabits por segundo.
Bluetooth
La tecnología Bluetooth es un importante protocolo del IoT, ideal para dispositivos móviles y ampliamente utilizado en comunicaciones de corto alcance. Es ideal para enviar pequeños datos a productos personales como relojes inteligentes o sensores. Consume relativamente poca energía y tiene potencial de expansión a todos los mercados para impulsar la innovación.
LoRaWAN
LoRaWAN , acrónimo de Long Range Wide Area Network (Red de Área Amplia de Largo Alcance), es un dispositivo del Internet de las Cosas (IoT) utilizado para el control remoto de baterías inalámbricas y uno de los métodos de comunicación más populares en este ámbito, conocido por su interacción a larga distancia con un consumo energético muy bajo. Además, puede detectar señales por debajo del nivel de ruido. Es común en ciudades inteligentes que conectan millones de dispositivos.
NFC
NFC es una tecnología inalámbrica diseñada para distancias cortas, de hasta 10 centímetros. Funciona mediante inducción electromagnética entre dos antenas en espiral cerca de un campo electromagnético. Los clientes pueden usar NFC para la transferencia instantánea de archivos y pagos sin contacto. Al ser un protocolo de comunicación de corta distancia, el consumo de energía es bajo.
ZigBee
ZigBee es un protocolo de comunicación inalámbrica de corto alcance para dispositivos del Internet de las Cosas (IoT) basado en el estándar IEEE 802.15.4. Opera a una frecuencia de 2.4 GHz y una velocidad de datos de 250 kbps. Sus ventajas son el bajo consumo de energía, la seguridad, la persistencia, la escalabilidad y un gran número de nodos. ZigBee puede transmitir datos a distancias de hasta 200 metros y cuenta con hasta 1024 nodos en una red.
RFID
La tecnología RFID utiliza campos electromagnéticos para identificar y rastrear etiquetas adheridas a objetos. El dispositivo captura datos de la etiqueta y los envía a la base de datos.
onda z
Z-wave es una tecnología de comunicación RF inalámbrica de baja potencia. Ideal para productos de domótica como controladores de lámparas y sensores. Con una topología de red en malla, se pueden controlar hasta 232 dispositivos y la distancia de comunicación puede alcanzar los 40 metros.
SigFox
SigFox busca reducir el coste de la cobertura de área extensa en ámbitos de aplicación. Permite cualquier comunicación que requiera un consumo mínimo de energía, gracias a su funcionalidad bidireccional, para bienes de consumo, comercio minorista, transporte y comunicaciones relacionadas con la energía.
MQTT
MQTT es un protocolo ligero para la entrega de flujos de datos desde sensores a aplicaciones y middleware. Se ubica en la capa superior de TCP/IP y consta de tres componentes: intermediario, suscriptor y publicador. Los publicadores recopilan datos y los transmiten a los suscriptores. El intermediario realiza pruebas a los publicadores y suscriptores para verificar su autorización.
MQTT proporciona tres patrones para lograr la calidad del servicio:
AMQP
AMQP es un protocolo de suscripción y publicación de estándar abierto del sector financiero. Proporciona comunicación asíncrona de suscripción o publicación mediante mensajería. Su función de almacenamiento y reenvío garantiza la fiabilidad incluso en caso de interrupción de la red. AMQP es probablemente el único protocolo viable para aplicaciones de extremo a extremo en el Internet de las Cosas, frecuentemente utilizado en maquinaria industrial pesada o sistemas SCADA .
DDS
El protocolo del Servicio de Distribución de Datos está diseñado específicamente para la comunicación en tiempo real, el intercambio de datos fiable, escalable y de alto rendimiento entre dispositivos conectados, independientemente de las plataformas de software y hardware. Admite arquitecturas con menos multidifusión y agentes para garantizar una alta calidad de servicio (QoS) e interoperabilidad. Se puede utilizar para la implementación de IoT industrial, incluyendo servicios de alta tecnología como vehículos autónomos, gestión de redes inteligentes, control del tráfico aéreo y robótica.
LwM2M
LwM2M es un M2M ligero diseñado para satisfacer las necesidades de procesamiento de dispositivos con recursos limitados. Define numerosas funciones de gestión de dispositivos IoT, como la gestión y monitorización de conexiones de operaciones remotas, así como las actualizaciones de firmware y software.
OCPP
OCPP es un protocolo que permite que los sistemas de carga de vehículos eléctricos se comuniquen con un sistema de gestión central. Se utiliza para transmitir al operador del punto de carga un pronóstico de 24 horas sobre la capacidad local disponible.
Si bien ofrecen un valor inmenso, las implementaciones remotas de dispositivos IoT también plantean desafíos, especialmente al gestionar miles de activos distribuidos en lugar de un conjunto fijo de equipos en un solo sitio. Los problemas y desafíos comunes que se presentan al gestionar redes y equipos de dispositivos IoT remotos incluyen:
La IoT sigue siendo una industria emergente y en rápida evolución sin estándares universales en cuanto a protocolos de conectividad, formatos de datos, etc. Gestionar con éxito diferentes hardware, modelos y tipos de conectividad es esencial.
Para optimizar la duración de la batería de los activos y, al mismo tiempo, recopilar y transmitir datos adecuados, es necesario un equilibrio cuidadoso. Las frecuentes actualizaciones inalámbricas también pueden agotar rápidamente las baterías conectadas.
Los activos en ubicaciones remotas suelen tener una disponibilidad de red celular o wifi inestable. Incluso en zonas con alta conectividad, la transmisión de gran cantidad de telemetría de sensores puede sobrecargar el ancho de banda disponible. Es fundamental evaluar cuidadosamente la conectividad disponible y establecer umbrales de frecuencia de transmisión de datos.
A medida que se conectan e implementan más activos, los problemas que supone gestionar miles de dispositivos heterogéneos y el aumento del volumen de datos pueden acumularse rápidamente. Elegir soluciones diseñadas específicamente para escalar fácilmente es fundamental.
Existen plataformas en la nube para diversas soluciones de IoT en el mercado. A continuación, se presentan tres de las principales plataformas de gestión remota de dispositivos IoT para aplicaciones empresariales:
AWS IoT proporciona servicios en la nube y software para dispositivos que permiten conectar sus dispositivos IoT con otros dispositivos e integrarlos en las soluciones de AWS IoT. Se pueden proporcionar los siguientes protocolos:
LoRaWAN
MQTT
MQTT sobre WSS
HTTP
AWS IoT es una plataforma en la nube que provee servicios para múltiples mecanismos de seguridad, por ejemplo, encriptación y control de acceso de datos recolectados por dispositivos, así como servicios para monitoreo y auditoría de configuración, a través de seguridad de borde abierto y escalable para soluciones IoT en la nube.
La plataforma IoT de Google Cloud te permite acceder a información sobre la red global de dispositivos. Sus interacciones totalmente gestionadas te permiten conectar, analizar y almacenar datos en la nube o en el edge. Puedes aprovechar las ventajas de los componentes básicos de IoT de Google Cloud para obtener valor de los datos de los dispositivos, desde su ingesta hasta la inteligencia. Con esta plataforma, puedes detectar en tiempo real la necesidad de mantenimiento y optimización de su rendimiento.
Conclusión
Si está planificando un proyecto de IoT o desea actualizar la red de equipos implementada, la gestión remota de dispositivos IoT es esencial para su solución. La plataforma es clave para mantener su dispositivo en línea, actualizado y optimizado para satisfacer las necesidades específicas de su aplicación. Todos estos beneficios le brindarán el mejor retorno de la inversión.
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