Más dispositivos que nunca antes están conectados a Internet: estimaciones por Statista.com informan que habrá 30.900 millones de dispositivos IoT para 2025.
Las empresas tecnológicas ven el potencial de la tecnología de Internet de las cosas (IoT). Amazon Web Services es una de las empresas líderes que ha invertido en tecnología de nube para servicios IoT. PTC, Cisco, ARM y otras empresas de tecnología son algunas de las empresas de IoT de front-end.
La tecnología IoT permite que los dispositivos se comuniquen entre sí. Como resultado, IoT encuentra aplicación en casi todos los campos, desde industrias manufactureras hasta hogares. Por lo tanto, no está mal decir que IoT se está convirtiendo lentamente en parte de nuestra vida cotidiana.
Los hogares IoT, o hogares inteligentes, se están convirtiendo en la norma. La inversión inicial para una casa inteligente puede ser difícil de soportar para las personas; sin embargo, sus beneficios pueden ayudar a reducir sus facturas de servicios públicos a largo plazo. Las casas inteligentes promueven la eficiencia energética. Los electrodomésticos y dispositivos electrónicos, como los termostatos Nest, pueden ayudar a los hogares a ser más eficientes energéticamente. Con un termostato de este tipo, puede controlar la temperatura de forma remota porque el dispositivo está conectado a WiFi.
Un dispositivo IoT puede ser un sensor o un actuador (o ambos). Por ejemplo, un termostato es un dispositivo de detección y activación. Como sensor, el dispositivo controla la temperatura, mientras que un actuador cambia la configuración de temperatura en el termostato.
Protocolos de red para dispositivos IoT
La conectividad con Internet y entre dispositivos es una de las características esenciales de los dispositivos IoT para admitir un sistema de hogar inteligente. Se utilizan varios estándares de red que mantienen una conexión entre dispositivos IoT. Algunos estándares de red comunes que admiten dispositivos IoT incluyen WiFi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, LoRaWen.
Para que los protocolos de red alimenten dispositivos IoT para un hogar, deben consumir menos energía y tener un rango de 100 a 200 metros. Por ejemplo, Bluetooth es un protocolo de red adecuado porque ofrece un alcance de 100 metros, lo que significa que los dispositivos IoT dentro de 100 metros pueden comunicarse.
ZigBee es otro protocolo de red popular que conecta dispositivos dentro de los 200 metros. ZigBee también encuentra aplicaciones en dispositivos IoT industriales porque es un protocolo de red simple. Se puede conectar fácilmente con microcontroladores y microprocesadores.
Cada uno de estos protocolos de red es compatible con varias topologías de red. No se puede tener un hogar inteligente sin una topología de red que admita la conexión entre dispositivos.
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¿Qué es la topología de red?
Una topología de red conecta varios nodos (sensores) en una configuración de red con fines de comunicación. Por lo tanto, las topologías de red se refieren a cómo se conecta un dispositivo en una red.
Los dispositivos IoT también están conectados en una topología de red para la comunicación y el intercambio de datos. Cada una de estas topologías tiene ventajas y desventajas. También tienen diferentes aplicaciones dependiendo de las limitaciones.
Los diferentes tipos de topologías de red se encuentran en la siguiente sección:
Tipos de topologías de red
Topología punto a punto
Punto a punto es una de las topologías de red básicas. También es el más simple y ofrece una solución de bajo costo. Sin embargo, solo puede conectar dos nodos. Por lo tanto, ningún otro dispositivo puede conectarse con esta red. Un nodo en la red se conecta a Internet.
ventajas
- Es excelente para áreas pequeñas y redes.
- La red tiene una comunicación rápida entre los nodos ya que el ancho de banda solo se asigna a los dos nodos.
- Es fácil de instalar y mantener.
- También tiene baja latencia (sin retrasos en la comunicación).
Contras
- Si hay algún problema en la conexión entre los nodos, toda la red fallará.
- No puede agregar más de dos nodos a la red.
- No es práctico para el ecosistema IoT, donde varios dispositivos se comunican entre sí.
Topología de malla
La malla es una topología de red compleja; un solo nodo se conecta con otros nodos en una red. Por lo tanto, los datos deben pasar por varias rutas para llegar al nodo de puerta de enlace. A pesar de su naturaleza compleja, es una de las topologías de red más utilizadas en las redes IoT.
Por lo general, una red de malla consta de tres tipos de nodos. Estos incluyen nodos de sensores (dispositivos IoT), nodos de puerta de enlace y nodos de sensores/enrutadores. Un nodo de enrutador no solo captura datos, sino que también los comunica a otros dispositivos. A diferencia de un nodo de sensor, un nodo de enrutador no es un dispositivo de detección independiente.
Puede haber varios nodos de puerta de enlace en una red de malla. Además, un nodo de puerta de enlace no necesita conectarse a Internet. Sin embargo, para los dispositivos IoT, el nodo de puerta de enlace estará conectado a Internet. Entonces, en una red IoT cableada para hogares con múltiples puertas de enlace, necesitará al menos un adaptador USB a Ethernet.
ventajas
- Si falla un solo dispositivo, la red sigue funcionando porque redirige la conexión.
- Es robusto en comparación con otras redes.
Contras
- Estas redes son más difíciles de instalar y mantener.
- Las redes de malla son costosas para los hogares.
- La red requiere más energía para funcionar.
Topología de las estrellas
Una red en estrella consta de una sola puerta de enlace y múltiples nodos de sensores con capacidades de enrutamiento. Todos los nodos de una red están conectados a la puerta de enlace. La puerta de enlace puede conectarse o no a Internet. La red WiFi de nuestro hogar es un ejemplo de topología en estrella.
ventajas
- La red experimenta baja latencia ya que la puerta de enlace se conecta a cada dispositivo.
- La topología en estrella ofrece una red confiable. Por lo tanto, puede encontrar fácilmente un problema en la red.
- Si un nodo experimenta una falla, no afecta a toda la red.
Contras
- El alcance del dispositivo es limitado.
- La comunicación entre dispositivos lleva mucho tiempo porque todos los datos se envían primero a la puerta de enlace (hub central))
Topología del bus
Una topología de bus incluye una red troncal (llamada bus) que se conecta a los nodos de una red. La transmisión de datos ocurre en una sola dirección (del nodo al bus). Para la comunicación entre dos nodos, los datos del bus se transmiten a todos los nodos. El nodo con la dirección coincidente acepta los datos.
ventajas
- Es fácil de mantener.
- Es excelente para redes pequeñas.
Contras
- Cualquier fallo en el cable central provoca el fallo de toda la red.
- La comunicación en la red es lenta.
- Agregar más nodos a la red ralentiza la transmisión de datos.
- No es adecuado para dispositivos IoT, donde es necesaria una baja latencia.
Topología de anillo
Redes en anillo, un nodo se conecta a otros dos nodos formando un anillo. Es similar a una red punto a punto, pero los nodos en la topología de anillo forman un bucle cerrado. Por lo tanto, necesita un mínimo de tres nodos en una red en anillo.
La transmisión de datos solo ocurre en una dirección. Para la comunicación entre nodos, los datos viajan de un nodo a otro hasta llegar a su destino. La topología en anillo se usa a menudo para sincronizar varios sistemas.
ventajas
- Es fácil de instalar y mantener. Por lo tanto, es perfecto para redes pequeñas.
- La topología en anillo es más económica de instalar que la mayoría de las topologías de red.
Contras
- Si un nodo falla, toda la red deja de funcionar.
- Puede haber retrasos en la transmisión de datos.
- Agregar y eliminar nodos en una red es una tarea difícil.
Conclusión
Cada topología de red tiene algunas aplicaciones. Sin embargo, para los ecosistemas de IoT, la topología de malla es quizás la más adecuada. Por otro lado, para hogares inteligentes, la topología de malla puede ser costosa. Por lo tanto, la topología en estrella es otra topología de red que tiene sentido para los dispositivos IoT en los hogares.
Considere los pros y los contras de cada topología antes de elegir la que mejor se adapte a sus requisitos. El coste de instalación es otro aspecto que debes tener en cuenta.
