Protocolos de comunicación en IoT que deberías conocer

29 de abril de 2021, by Barbara IoT

La elección de los protocolos IoT es uno de los pasos esenciales en el despliegue de un entorno. Si el Internet of Things supone una concurrencia de dispositivos, redes de sensores y sistemas de gestión, los protocolos de comunicación IoT son los que posibilitan
que la comunicación entre todos ellos tenga lugar y sea efectiva.

Analizamos qué son los protocolos para IoT, cómo funcionan y por qué son importantes, además de explorar los principales protocolos de red que se incorporan en estos sistemas. 

¿Qué son y en qué consisten los protocolos IoT?

Las plataformas IoT proporcionan múltiples beneficios a las empresas del entorno industrial: desde potenciar la automatización y la productividad a generar nuevos modelos de gestión. No obstante, sin protocolos de red estos sistemas no se podrían ejecutar.

En el ámbito informático y de telecomunicaciones, los protocolos IoT son un conjunto de normas y reglas que permiten a dos entidades entenderse e intercambiar información, facilitando la comunicación Machine2Machine (M2M).

En otras palabras, los protocolos IoT son a la comunicación entre máquinas lo que los idiomas, los gestos, o el lenguaje corporal son a la comunicación entre humanos. Así, de igual manera que dos humanos necesitan hablar el mismo idioma para poder entenderse, los dispositivos necesitan utilizar los mismos protocolos para IoT para intercambiar información. 

Para su funcionamiento, los protocolos de datos emergentes utilizados en las redes de IoT cuentan con varios niveles:

  • Aplicación: la interfaz entre usuario y dispositivo.
  • Red: potencia la comunicación entre enrutador y cada uno de los dispositivos conectados a la red.
  • Transporte: facilita la comunicación de datos entre los diferentes niveles y garantiza su seguridad. 
  • Físico: la red de comunicación física entre dispositivos. 
  • Vínculo de datos: encargado de transportar los datos en el sistema y detectar y corregir problemas.

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¿Por qué son necesarios los protocolos IoT? 

Como hemos apuntado más arriba, los protocolos IoT son necesarios para que tenga lugar la comunicación entre los diferentes dispositivos del sistema IoT.

Así, los protocolos de comunicación IoT deberán cumplir las siguientes funciones:

  • Permiten la comunicación entre una amplia cantidad y variedad de dispositivos de forma simultánea. Deben transportar mensajes entre dispositivos con diferentes requisitos (sensores y actuadores pero también dispositivos de procesamiento y almacenamiento de datos), todo ello de forma eficiente. 
  • Evitan el acoplamiento entre dispositivos de modo que, idealmente, no exista dependencia entre ellos. 
  • Facilitan la escalabilidad, permitiendo añadir o eliminar dispositivos del entorno IoT sin afectar al despliegue general.
  • Garantizan la seguridad de las comunicaciones en entornos vulnerables como el IoT Industrial, si bien la ciberseguridad debe trabajarse también al nivel de los dispositivos.
  • Procuran el acceso a los dispositivos de forma sencilla, existan o no problemas de latencia o firewalls, entre otros obstáculos.

Tipos de protocolos IoT y los más comunes 

Debido a la variedad de dispositivos IoT existentes, han aparecido diferentes protocolos IoT para gestionar la comunicación en diferentes contextos.

El tipo de protocolo viene determinado por los dispositivos a conectar, la función que cumplen y la distancia que deberán viajar los datos para ser transmitidos. En cualquier caso, los protocolos de comunicación IoT se dividen en dos tipos:

  • Protocolos de acceso de red: supone la capa inferior, que permite la conexión entre dos máquinas. Volviendo al símil con la comunicación humana, los protocolos de acceso de red son el vehículo de comunicación elegido (comunicación oral, escrita, por gestos…). Entran aquí las redes Wifi, Ethernet, 3G, 5G…
  • Protocolos de transmisión: se utilizan para codificar la información que enviamos a través de las redes anteriores. Siguiendo la comparación con el modo en que nos comunicamos los humanos, en este caso los protocolos de transmisión serían el idioma concreto elegido para transmitir información. Dentro de estos protocolos IoT, destacan dos familias:
    • Los protocolos IT, que sirven para transmitir información a internet o a otros dispositivos IoT.
    • Los protocolos OT (Industrial) que sirven para la comunicación con los equipos industriales.

Respecto a la elección entre los diferentes protocolos IoT, no existe una estandarización. No obstante, sí que se siguen algunas pautas de forma habitual:

– En  la comunicación de dispositivos IoT con internet, los protocolos más habituales son MQTT, CoAP y HTTP. Son altamente flexibles ya que están pensados para transmitir cualquier tipo de información.

Además de los conocidos protocolos HTTP, aquí destacan:

  • MQTT (MQ Telemetry Transport). Sigue un modelo de publicación-suscripción, permitiendo la comunicación entre un gran número de dispositivos. Para su funcionamiento, un servidor central llamado broker se encarga de recibir los mensajes de los dispositivos emisores y distribuirlos entre los receptores. Los mensajes, además, se organizan por etiquetas de forma jerárquica.
  • CoAP (Constrained Application Protocol) se orienta a la comunicación entre dispositivos de baja potencia y emplea el modelo REST de HTTP, junto a otros requisitos como multicast, soporte UDP y bajo overhead.

– En la comunicación industrial y los despliegues de IoT industrial, se utilizan utilizan protocolos muy enfocados a las operaciones y no tanto en el envío de información. En otras palabras, son protocolos orientados a que un dispositivo controlador (un PLC) pueda comunicarse con otra máquina que ejecuta órdenes. 

En este caso, el protocolo más habitual es Modbus. No obstante, existen protocolos IoT muy específicos para sectores industriales concretos, como el IEC102 e IEC104 para contadores de luz o el MBUS para contadores de agua.

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En definitiva, a la hora de elegir los protocolos IoT más adecuados para un despliegue concreto, es crucial determinar primero qué necesidades presenta el sistema concreto a utilizar, para después ajustar los protocolos elegidos. 

En cualquier caso, para una mayor facilidad, plataformas IoT como Barbara buscan alcanzar un estado “agnóstico”, permitiendo la comunicación a través de cualquier interfaz de red y cualquier protocolo industrial.

Se trata así de generar una conectividad que permita a las empresas independizarse de fabricantes de dispositivos, redes y plataformas concretas y generar despliegues IoT lo más flexibles posibles.

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