Resumen de Contribuciones a la interoperabilidad y a la optimización energética en el diseño de dispositivos para la Internet de las Cosas
Actualmente estamos asistiendo al desarrollo de lo que se ha dado en llamar Internet de las Cosas o IoT (Internet of Things). El escenario futuro con el que se presenta IoT imagina que las Cosas que nos rodean son capaces de interactuar entre si y con nosotros mismos, en la mayoría de las ocasiones sin que seamos conscientes de ello, para de este modo ofrecernos algún tipo de servicio. Idealmente sobre estas Cosas no se necesitará ningún tipo de acción por nuestra parte, ni en la instalación, el mantenimiento o la configuración. Como si de un anuncio comercial se tratase cabría decir que “con IoT las Cosas que nos rodean se comunicarán y actuarán entre ellas de modo autónomo para hacernos la vida mejor y más fácil”. El término de IoT es actualmente tendencia, y no son pocos los que vaticinan que cuenta con componentes para ser la próxima revolución tecnológica. Se considera que al igual que Internet revolucionó los paradigmas de interacción social, IoT puede suponer la revolución en la interacción con el entorno que nos rodea. No obstante hay posturas escépticas al respecto, unas se preguntan cuánto está tardando en llegar aquello sobre lo que se viene hablando durante estos últimos años y otras no consideran que llegará a ser la tecnología disruptiva que se promete. Sea como fuere, y discusiones de este tipo aparte, está claro que actualmente IoT es un movimiento tecnológico que despierta interés y expectación, de hecho se considera que IoT es una tendencia dentro de las previsiones tecnológicas. No obstante como cualquier tecnología que está en su fase inicial, no es suficiente con ilusionar, sino que para conseguir su desarrollo y penetración en la sociedad, el interés por ella tiene que venir acompañado por una utilidad real. IoT crecerá solo si su uso supone un beneficio, lo que en última instancia suele cuantificarse en términos económicos. Los analistas consideran que el beneficio económico en IoT provendrá de la manipulación de la información y la generación de servicios. Quizás por ello, las descripciones generalistas de IoT, su exposición mediática, sus estimaciones y análisis de negocio, etc. parecen venir dados desde la óptica de aquellos más relacionados con el ámbito de la información, de Internet. De igual modo, quizás porque el propio nombre de IoT así parece animarlo, la mayoría de desarrolladores de esta nueva concepción tecnológica provienen de áreas próximas a Internet. Esto parece validado por la percepción que pudiera tenerse de que, la creación de servicios a través de Internet, puede ser un mercado altamente rentable. No obstante, un enfoque muy centrado en Internet, puede pasar por alto la otra parte del binomio IoT, las Cosas. No hay que olvidar que es necesario interconectar todas las Cosas a través de Internet, algo que no es sencillo y para lo que no existe consenso de como se ha de llevar a cabo. Como se desarrollará posteriormente, es como si “cada Cosa hablara su idioma y todas ellas tuvieran unas necesidades para poder funcionar”. De lo que no hay duda es que para que IoT se materialice, todas la Cosas deberán incorporar una parte tecnológica, y más en concreto “una electrónica”. Una electrónica que, como algo tangible que es, tendrá sus limitaciones. Y es aquí precisamente donde surge la motivación de esta tesis, reflexionar sobre la situación actual de IoT, con un enfoque centrado en las Cosas. En el proceso se han encontrado algunas barreras y se ha pretendido realizar aportaciones que contribuyan a su superación. Como punto de partida se realizó una revisión del estado del arte. El concepto IoT es algo abstracto y complejo, y puede abordarse desde diferentes perspectivas. Por ello se consideraron el conjunto de tecnologías implicadas en IoT y los servicios que puede llegar a ofrecer. Basándose en los estándares y normas existentes, y a partir de una aproximación semántica al concepto de contexto y Cosa, se ha propuesto una especificación de protocolo, al que se ha denominado Common Things Protocol (CTP), desarrollado para facilitar la interoperabilidad entre las Cosas. El objetivo, es facilitar la compatibilidad con diferentes estándares de comunicación y permitir una implementación de modo sencillo y eficaz, en consonancia con los recursos limitados de las Cosas. Adicionalmente, la solución propuesta debe ser capaz de integrarse en la mayoría de las soluciones de IoT barajadas actualmente, por lo que para facilitar esto, se propondrá una arquitectura basada en el uso de un Gateway a modo de concentrador de protocolos y puente de interconexión con la red. Otro de los requisitos necesarios de las Cosas de IoT es la ubicuidad. Esto tiene una doble implicación tanto temporal como espacial, y ambas impactan principalmente con las características tecnológicas en materia de comunicaciones y gestión de la energía. La demanda de energía en cualquier lugar y en cualquier momento obliga a las Cosas a usar eficientemente la energía disponible. A la hora de abordar el diseño del dispositivo se deberán tomar una serie de decisiones sobre los componentes, la arquitectura electrónica y los ciclos de operación del dispositivo. Para poder cuantificar la idoneidad de esas decisiones se requerirán tanto un correcto modelo energético del dispositivo como mecanismos para caracterizar en la práctica el consumo. El objetivo de la tesis es ofrecer herramientas en los campos anteriores, y ofrecer criterios que faciliten el diseño teniendo en cuenta la eficiencia energética. Durante el desarrollo de la tesis, se tomó conciencia de la necesidad de disponer de estrategias para evaluar las diferentes propuestas, por lo que se abordó el campo de los factores de calidad de servicio (QoS) y las métricas de operación. Estos parámetros no solo resultarán útiles para cuantificar el comportamiento, sino que, si el propio sistema es capaz de ser consciente de su evolución, dispondrá de un mecanismo para ser capaz de autodiagnosticarse. Este aspecto es algo sobre lo que se tiene intención de seguir trabajando. Por último, y quizás desde el punto de vista ingenieril, uno de los aspectos más apasionante y gratificante, se ha abordado la concreción de las ideas anteriores en algo real. En el marco de la tesis, y gracias a la participación en diferentes proyectos de investigación, se han podido desarrollar sistemas reales, que operan siguiendo la arquitectura IoT, en los que plasmar los conceptos anteriores. Como dijo Theodore Von Karman “Los científicos estudian el mundo tal como es; los ingenieros crean el mundo que nunca ha sido”, siendo IoT uno de los mecanismos más prometedores de crear ese futuro mundo. El mero hecho de haber visto sus comienzos e incluso participar en ello, es objeto de orgullo para cualquier Ingeniero.
