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¿Qué es un Gateway IoT?

Cómo se comunicarían entre sí una bombilla inteligente, una camiseta inteligente, un sistema de monitorización del corazón, un televisor y un smartphone? No lo hacen. Hablan idiomas diferentes.
Aunque diferentes organizaciones ya están trabajando en los estándares del IoT, todavía es un proceso en curso. En un futuro próximo, probablemente habrá miles de normas y protocolos diferentes que guíen la comunicación en un ecosistema IoT. Además, IoT está creando cantidades inimaginables de datos. Puede que ya hayamos oído las estadísticas. Un informe de Gartner prevé que a finales de 2019 habrá un total de 14.200 millones de cosas conectadas a Internet. Y esta cifra aumentará a 25.000 millones en 2021. Imagina miles de millones de dispositivos en el borde con diferentes estándares enviando información a Internet. Este complejo entorno con cantidades masivas de datos está haciendo que la comunicación de los dispositivos IoT sea un reto y lenta. Por ahora y en el futuro, los dispositivos IoT utilizan una pasarela como eje central para dejar caer los conocimientos detectados y comunicarse con las redes externas. La pasarela IoT es uno de los elementos clave de este ecosistema. Se encarga de la comunicación con todos los sensores y las conexiones remotas, como Internet, las aplicaciones o los usuarios.
La pasarela IoT sigue el mismo principio de puente de comunicaciones para diferentes tecnologías. Crea un puente entre los sensores/actuadores IoT e Internet. La pasarela IoT agrega todos los datos, traduce los protocolos de los sensores y preprocesa los datos antes de enviarlos. Los dispositivos IoT se conectan a la pasarela IoT utilizando modos de transmisión inalámbricos de corto alcance como Bluetooth LE, Zigbee, Z-wave, o de largo alcance como LTE, LTE-M, WiFi, y luego los enlaza con Internet (nube pública) a través de Ethernet LAN o fibra óptica WAN (HDLC/PPP). Cómo funciona el gateway IoT La pasarela IoT entiende estos modos de transmisión y protocolos de datos (MQTT, CoAP, AMQP, DDS, Websocket) y puede traducirlos a otros protocolos que los sistemas de datos necesiten.

Características principales de los gateways IoT

  • Puente de comunicación y comunicación M2M.
  • Sirve como caché de datos, buffer y dispositivo de streaming.
  • Servicios offline y control de dispositivos en tiempo real.
  • Agrega datos.
  • Preprocesa, limpia y filtra los datos antes de enviarlos.
  • Inteligencia adicional para algunos dispositivos IoT.
  • Proporciona seguridad adicional.
  • Configuración de dispositivos y gestión de cambios.
La mayoría de los dispositivos IoT de las redes actuales son capaces de agregar datos. Por ejemplo, los sensores del tráfico de automóviles pueden agregar datos y enviarlos a un servicio de análisis de IA en la nube. Pero para llegar a la nube, los sensores deben enviar primero todos estos datos en bruto a la pasarela IoT. El Gateway IoT sigue este sencillo proceso.
  1. Preprocesa, limpia y filtra los datos en bruto.
  2. Traduce los protocolos de encriptación y comunicación.
  3. Envía los datos a un destino en Internet o Intranet.
  4. ¿Cuáles son las ventajas de utilizar un gateway IoT?
  5. Preprocesamiento de datos en el borde para mejorar los tiempos de respuesta (edge computing)
La pasarela IoT proporciona capacidades impulsadas por software en la red de borde, lo que se conoce como edge computing. La pasarela utiliza esta capacidad en el borde para tratar las cantidades masivas de datos que generan los sensores de IoT. Si todos estos datos tuvieran que ser transferidos por la pasarela (incluyendo datos basura e innecesarios), la latencia en la comunicación se vería afectada de forma significativa. Para reducir esta sobrecarga de datos, una pasarela IoT utiliza las capacidades de computación de borde para recoger, analizar y desordenar estos grandes volúmenes de datos. El gateway IoT puede preprocesar y filtrar los datos que no se necesitan en el punto final, de modo que haya menos datos que reenviar. Proporciona seguridad a los datos del IoT añadiendo una línea de defensa adicional Un juguete inteligente de IoT llamado "My Friend Cayla" fue prohibido en Alemania porque fue etiquetado como un dispositivo de espionaje. El juguete no tenía ninguna norma de seguridad. Una persona podía hackearlo y escuchar conversaciones enteras en torno a la muñeca, e incluso hablar a través de ella. Pero este no es el único caso; también se hackean termostatos domésticos, coches autodirigidos, videovigilancia e incluso fábricas enteras de alimentos. Un gateway IoT proporciona la primera línea de defensa. Reduce la exposición a Internet y a otras partes externas. Todos los dispositivos IoT deben estar conectados a la pasarela para comunicarse, lo que la convierte en el primer objetivo de un ataque. Sin una pasarela en medio de la comunicación, todo el ecosistema IoT está en peligro. Mejora la eficiencia energética de los dispositivos IoT IoT está haciendo que la conducción sea segura, a través de sensores desplegados en carreteras, semáforos y pasos de peatones. Pero estos sensores tienen que ser muy autónomos en términos de energía. Necesitan una conectividad de largo alcance para enviar los datos a las torres de telefonía móvil o al satélite, lo que consume grandes cantidades de energía. Aplicaciones como ésta suelen fracasar porque los sensores/actuadores tienen una duración limitada de la batería. En otros casos, incluso las tecnologías de alto consumo energético como Bluetooth y WiFi no son compatibles con la mayoría de estos sensores IoT. Pero una pasarela IoT cercana conectada a la red puede servir de puente para acortar esos rangos de señal y gestionar la comunicación de todos los sensores. Con este enfoque, los sensores sólo necesitan un rango de señal de corta distancia, por lo que utilizan radios de baja potencia y así ahorran la preciosa vida de la batería. El trabajo de los sensores IoT es recoger datos del entorno externo y enviarlos a un analizador (en la nube o en un servidor). En una aplicación como la "conducción segura", los datos detectados por una amplia gama de sensores pueden ser de movimiento, luz, cámaras de vídeo, etc. Pero el contenido de los datos es irrelevante para el mecanismo de comunicación. Todo lo que necesita un protocolo de comunicación es hacer que los dispositivos se comuniquen entre sí de forma eficiente y envíen sus datos a una plataforma central de análisis. Pero si a finales de este año habrá 25.000 millones de dispositivos IoT, es probable que exista un amplio ecosistema de protocolos, reglas y estándares de transmisión. Una pasarela IoT debe ser capaz de entender muchos de estos protocolos y traducir la comunicación del sensor a la nube. Escenarios de uso de los gateways IoT A continuación se presentan algunos ejemplos de escenarios de casos de uso reales en los que se podrían utilizar las pasarelas IoT. Cada caso viene con un ejemplo de dispositivo de pasarela IoT. Hay montones de clases y tipos diferentes de pasarelas IoT, pero las que aquí se presentan son apropiadas para cada caso. El gateway IoT puede proporcionar una comunicación segura en dominios industriales de telecomunicaciones y operaciones El IoT puede mejorar la industria de los contenedores de transporte marítimo haciendo un seguimiento de cada contenedor y mejorando su seguridad. El reto es que los contenedores de transporte marítimo suelen estar situados en zonas húmedas y con altas temperaturas. Una pasarela IoT para este tipo de industria tiene que estar diseñada para un bajo consumo de energía, un alto rendimiento de procesamiento, capacidades de seguridad y estar preparada para entornos extremos. Una pasarela IoT para manejar dispositivos de imagen dentro de la sanidad de forma segura Los dispositivos de captura de imágenes IoT dentro del sector sanitario pueden ayudar a los radiólogos a ajustar factores externos como la configuración de la luz de la sala y controlar la exposición a la radiación. Pero lo mejor es que, al tener los rayos X conectados a Internet, pueden utilizar servicios de ML e IA en la nube para analizar miles de imágenes de alta calidad. Un gateway IoT puede reenviar grandes volúmenes de datos de imágenes y proporcionar la seguridad que necesita la sanidad. Los vehículos de emergencias están en constante movimiento, a alta velocidad, en terrenos difíciles, etc., por lo que necesitan que se construyan equipos para este fin. Estos gateways de los vehículos deben ser resistentes, desde antichoque, impermeables, antipolvo, a prueba de temperatura y humedad. Estos dispositivos también necesitan una cobertura mejorada con tecnologías como LTE. Resumen En un mundo sin gateways, nuestros dispositivos no podrían comunicarse con Internet o con redes externas. Las pasarelas realizan la tarea estándar de un router, que es reenviar paquetes en entornos de varios saltos. Pero también es capaz de conectar diferentes dispositivos con distintas tecnologías. Un gateway IoT es un elemento clave en los ecosistemas IoT. Es el puente de las comunicaciones: conecta los sensores Zigbee con Internet, los dispositivos Bluetooth con una aplicación nativa de la nube, etc. Ayuda a reducir la latencia y a mejorar la capacidad en el borde mediante el preprocesamiento de la información en bruto. Por último, el gateway IoT también proporciona una línea adicional de seguridad en estos entornos vulnerables.
Estamos obcecados en acercar la tecnología a nuestros clientes y demostrarles todo lo que el IoT puede hacer.
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