En qué consiste IoT

Si recurre a Wikipedia en busca de una definición para el término "Internet de las cosas", puede ver lo siguiente:

Internet de las cosas (IoT) es el concepto de una red informática de objetos físicos ("cosas") equipada con tecnologías integradas para interactuar entre sí o con el entorno externo, considerando la organización de tales redes como un fenómeno que puede reconstruir procesos económicos y sociales, excluyendo la necesidad de participación humana de parte de acciones y operaciones.

En este artículo, me gustaría considerar cómo exactamente "cosas" se pueden realizar esta idea en nuestro mundo y cómo pueden interactuar entre sí o con el entorno externo.

Los elementos básicos se dividen en varios tipos: sensores, actuadores y compuertas.

Sensores

Quizás no tenga sentido explicar el significado y el propósito de este tipo de elemento. No es diferente de los estándares: una variedad de termómetros, micrófonos, cámaras y docenas de otros dispositivos menos comunes. Algunos de ellos se pueden ver en la imagen del Kit de inicio de sensores para Arduino:

Actuadores

Este tipo de elemento está destinado a afectar el entorno o un objeto específico en él. Este papel puede ser desempeñado por una amplia variedad de dispositivos: desde servos y parlantes hasta cerraduras (por supuesto, electrónicas) con accesorios de iluminación.

Puertas

Estos son dispositivos a los que generalmente se les asigna la lógica de un análisis de superficie de la información proveniente de los sensores conectados a ellos. En ciertas situaciones, el análisis de datos puede requerir una pequeña cantidad de recursos informáticos, por lo que las puertas son bastante capaces de tomar algunas decisiones por su cuenta. Al tomar tales decisiones, envían ciertos comandos de control a los actuadores, que, a su vez, ya llevan a cabo sus funciones.
Si el procesamiento de la información es costoso, o si esta información necesita ser recopilada, las puertas la envían al servidor, donde se realiza más trabajo con ella. Es muy probable que las microcomputadoras (arriba) o los microprocesadores (abajo) se utilicen como puertas:





Para construir un sistema de monitoreo, será suficiente usar solo sensores y algún servidor, que actuará como una puerta. Por ejemplo, gracias al sensor de movimiento y la "frambuesa" condicional, es posible organizar fácilmente el recuento del número de personas que pasan por algún tipo de pasaje.

Al agregar un actuador frente a un altavoz a un modelo construido previamente, es posible asegurar que el paso de cada enésimo paso sea escuchado por majestuosas fanfarrias.

Por lo tanto, complicar el diseño de una célula de este tipo puede llevar bastante tiempo. Sin embargo, en cierto punto inevitablemente habrá una necesidad de almacenamiento a largo plazo de las estadísticas recopiladas, su análisis, visualización y más. Aquí necesitará servidores completos en los que pueda delegar estas responsabilidades. Dichos servidores juntos forman nubes, a las cuales se conectan las puertas.

Transporte

Ahora que está más o menos claro qué dispositivos se utilizan para crear la infraestructura, puede ver cómo estos dispositivos interactúan entre sí. Como puede ver en la primera imagen, hay 2 grupos condicionales: la nube y la periferia.

Las células que consisten en los tipos de dispositivos anteriores, como puede ver, están en la periferia y utilizan protocolos de comunicación especiales para la comunicación. Los más comunes son LoRa y ZigBee. Ambas redes son muy lentas en comparación, por ejemplo, con 4G o incluso 3G, pero también tienen sus ventajas.

Uno de los principales es su eficiencia energética. El hecho es que la idea de Internet de las cosas es crear un entorno de dispositivos que se comuniquen entre sí sin intervención humana. Vale la pena señalar que en algunos casos no será posible evitar por completo la intervención humana. Por ejemplo, en el sistema para contar el número de personas que han pasado, hay un sensor de movimiento. Él, como cualquier otro dispositivo eléctrico, necesita energía. Conducir cables con potencia a cada uno de estos sensores (si hay más de 5 de ellos y están muy dispersos en el espacio) no parece ser una buena idea. En consecuencia, funcionarán con baterías o acumuladores. Si el consumo de carga es excesivo, deberán cambiar las baterías con bastante frecuencia. Y esto conducirá a lo que el Internet de las cosas está tratando de escapar: será necesario que alguien reemplace estas baterías. Pero si los sensores son energéticamente eficientes, será suficiente con insertar la batería y olvidarse de ella durante un año, dos, cinco, etc.

Otra ventaja de estas redes es su alta inmunidad al ruido. Cada bit de información en estas redes es enviado por una señal de radio separada, por lo que es bastante fácil distinguirlo del fondo del ruido de transmisión.

Una pequeña comparación de LoRa y ZigBee

Características comparativas clave
Topogy	la estrella	simple y malla
Rango de frecuencia (varía según el país)	2.4 GHz, 868/915 MHz, 433 MHz, 169 MHz	2.4 GHz, 915 MHz, 868 MHz
Nodos de red	estación base anfitrión	enrutador coordinador (uno de los enrutadores) anfitrión
Alcance en espacio abierto	10-15 km	~ 500 m (dependiendo de la potencia del transmisor)
Velocidad	0.3 - 50 kbps	5 - 250 kbps

Pero entre la periferia y la nube, así como dentro de la nube, generalmente usan el wifi familiar y familiar con Ethernet, redes celulares y satelitales, etc.

Comparación de diferentes tipos de redes en función de la velocidad y el alcance.

Conclusión

Ahora, después de examinar el dispositivo de Internet de las redes de cosas, podemos decir con certeza que en términos de hardware no hay nada misterioso y complicado. Cualquiera que pueda comprar componentes bastante baratos hoy y escribir código en un par de líneas puede crear una red IoT simple. Sin embargo, para desarrollar e implementar proyectos serios, como la implementación del concepto de una casa inteligente o incluso una ciudad inteligente, debe hacer un gran esfuerzo. Después de todo, para que todos estos dispositivos funcionen juntos, necesita una plataforma que pueda controlar todos los procesos en curso.

Además, no olvide que se pueden utilizar otras tecnologías en las nubes de Internet de las cosas para ayudar a revelar su potencial en mayor medida. Tales pueden ser BigData, BlockChain y redes neuronales de aprendizaje automático. Pero cada una de las últimas tecnologías enumeradas es una vasta área separada de ciencias de la computación (y no tan).