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Cómo elegir una plataforma de IoT en la nube

[20/10/2021] IoT, la Internet de las Cosas, es actualmente uno de los conceptos más publicitados en el mundo de la informática. Las plataformas de IoT en la nube pueden incluso superar a IoT en la escala de exageración. Sin embargo, ambas tienen aplicaciones reales y podrían llegar a ser importantes para su negocio. En este artículo definiremos IoT y las plataformas de IoT en la nube sin demasiados detalles técnicos, y después hablaremos de lo que necesita de una plataforma de IoT en la nube y de cómo elegir una.

La explicación sencilla de IoT es que se trata de cosas físicas conectadas a Internet. Estas cosas pueden tener sensores que miden varios parámetros y envían sus datos a través de Internet, normalmente de vuelta a un servidor remoto o "de borde" situado en la misma geografía. Las cosas de Internet también pueden recibir indicaciones a través de la red y actuar en consecuencia. Lo más útil es que los objetos físicos que componen la IoT pueden tanto enviar mediciones como recibir instrucciones.

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Por ejemplo, un sensor de humedad del suelo "inteligente" conectado a Internet podría informar periódicamente de sus lecturas y, cuando el suelo de un campo estuviera demasiado seco, podría abrirse una válvula de agua conectada a Internet. Cuando la humedad del suelo fuera adecuada, la válvula se cerraría.

El sensor de humedad y la válvula de agua podrían estar conectados al mismo dispositivo o nodo de "computación de borde" que habla con Internet, o podrían estar conectados a diferentes nodos; ya que es probable que se utilicen muchos sensores de humedad del suelo para un campo grande, mientras que solo se necesitaría un sistema de riego centralizado para cada campo.

¿Cómo se relaciona la IoT con la nube?

"Internet" no es un punto final, por supuesto, sino un conjunto interconectado de redes que transmiten datos. En el caso de la IoT, los puntos finales remotos suelen estar ubicados en un servidor en la nube, en lugar de en un único servidor dentro de un centro de datos privado. El despliegue en una nube no es absolutamente necesario si todo lo que se hace es medir la humedad del suelo en un montón de lugares, pero puede ser muy útil.

Supongamos que los sensores no solo miden la humedad del suelo, sino también la temperatura del suelo, la temperatura del aire y la humedad del aire. Supongamos que el servidor toma los datos de miles de sensores y también lee una previsión del servicio meteorológico. Si se ejecuta el servidor en la nube, se pueden canalizar todos esos datos en el almacenamiento en la nube y utilizarlos para impulsar una predicción de aprendizaje automático sobre el flujo de agua óptimo a utilizar. Ese modelo puede ser tan sofisticado y escalable como se desee.

Además, la ejecución en la nube ofrece economías. Si los informes de los sensores llegan una vez cada hora, el servidor no necesita estar activo el resto de la hora. En una configuración de la nube "sin servidor", los datos entrantes harán que una función se ponga en marcha para almacenar los datos y luego liberar sus recursos. Otra función se activará después de un retraso para agregar y procesar los nuevos datos, y cambiar el punto de ajuste del flujo de agua de riego según sea necesario. Entonces, también liberará sus recursos.

Bucles de retroalimentación IoT locales y remotos

En nuestro ejemplo de riego, el sistema seguirá funcionando si el tiempo de respuesta del servidor en la nube es de una hora. Otros sistemas son mucho menos tolerantes a los retrasos.

Por ejemplo, pensemos en un auto que se conduce solo: Está constantemente viendo la carretera, identificando obstáculos y midiendo su ubicación. También puede enviar constantemente sus datos a la nube, pero no puede depender de un servidor remoto para ajustar el acelerador, los frenos o la dirección. Todo eso debe hacerse localmente.

Esta es una de las lecciones esenciales de un curso de introducción a la ingeniería de sistemas de control: Empujar los bucles de retroalimentación de control hasta el nivel más bajo posible. Sí, un supervisor remoto puede cambiar la consigna de destino o el plan de ruta, pero el propio auto debe encargarse de todas las acciones sensibles al tiempo.

Funciones esenciales de la IoT en la nube

Una plataforma de IoT en la nube debe supervisar los puntos finales de IoT y los flujos de eventos, analizar los datos en el borde y en la nube, y permitir el desarrollo y la implantación de aplicaciones. Estas son las funciones esenciales necesarias para prácticamente cualquier implementación de IoT.

Para permitir el análisis de datos en la nube y el desarrollo de aplicaciones, la plataforma IoT necesita acceso al almacenamiento en la nube. En el caso de los dispositivos y vehículos del IoT industrial, puede haber muchos datos que almacenar, aunque pueden filtrarse o agregarse para fines de análisis a largo plazo. La IoT industrial también puede suponer un reto en cuanto a las conversiones de redes y protocolos. Los anticuados controladores industriales programables no están hechos para Ethernet y TCP/IP.

Otra pieza del rompecabezas es el transporte de los datos desde los dispositivos de borde hasta la plataforma en la nube. Para las aplicaciones de interior se suele utilizar Ethernet por cable o Wi-Fi. Para las aplicaciones de exterior, como el escenario agrícola, es habitual utilizar datos celulares, con planes M2M (máquina a máquina) celulares, en lugar de planes de telefonía móvil mucho más caros.

Los servicios de conectividad IoT gestionados pueden ayudar con esta pieza. Algunos de estos servicios consisten principalmente en la gestión de las tarjetas SIM y los datos relacionados. Las plataformas de conectividad IoT más amplias también se ocupan de los sistemas operativos y los agentes de los dispositivos de borde. Cuidado: Algunos servicios M2M maduros han añadido "IoT" a su marca sin añadir ninguna capacidad real de IoT.

Principales proveedores y productos de IoT en la nube

Los siguientes siete proveedores ofrecen plataformas de IoT que merecen la pena evaluar. Esta no es en absoluto una lista completa, ni su inclusión en ella es una recomendación. Si tiene una inversión existente en sistemas de control industrial o controladores lógicos programables (PLC), considere la posibilidad de buscar plataformas de IoT industrial (IIoT).

  • AWS IoT: Amazon ofrece un amplio y profundo surtido de servicios de IoT. Para los dispositivos, considere FreeRTOS o IoT Greengrass. Para la conectividad y el control, considere IoT Core, IoT Device Defender y IoT Device Management. Para el análisis, considere IoT Analytics, IoT SiteWise, IoT Events o IoT Things Graph. AWS también le permite crear modelos de aprendizaje automático en la nube, compactarlos e implementarlos en los dispositivos.
  • Ayla Agile IoT Platform: Ayla diseñó su plataforma IoT para proporcionar una base que permita a cualquier fabricante de dispositivos desarrollar no solo productos inteligentes, sino también servicios IoT para sus usuarios finales. Ayla suministra tres componentes principales: agentes integrados, servicios en la nube y bibliotecas de aplicaciones.
  • Google Cloud IoT: Google Cloud proporciona una plataforma integral para IoT. Incluye soporte y gestión de dispositivos y gateways a través de IoT Core (incluyendo MQTT para la ingesta), Cloud Logging, Cloud Dataflow para el análisis de streaming y batch, y Cloud Pub/Sub para la conexión y gestión de la ingesta. En cuanto al almacenamiento y análisis de datos, Google Cloud ofrece BigQuery para el almacenamiento de datos, Bigtable para datos de alto rendimiento, y Cloud ML Engine para el aprendizaje automático y la IA.
  • IBM Cloud IoT: IBM tiene tres productos de IoT: IBM Watson IoT Platform, IBM Maximo e IBM TRIRIGA. IBM Watson IoT Platform permite conectar dispositivos, redes y gateways de IoT; gestionar el riesgo y la seguridad; gestionar e integrar los datos de IoT; y realizar análisis predictivos en tiempo real y de borde de los datos de usuarios, máquinas y del entorno, incluyendo el aprendizaje automático y las API cognitivas. IBM Maximo Application Suite proporciona gestión inteligente de activos, monitorización, mantenimiento predictivo, visión por computadora, seguridad y fiabilidad. IBM TRIRIGA es una solución integrada de gestión del lugar de trabajo.
  • Microsoft Azure IoT: Azure ofrece ocho servicios de IoT, cuatro para la conectividad y el análisis, y cuatro para el borde y el soporte de dispositivos. Azure IoT Hub proporciona una solución alojada en la nube para conectar prácticamente cualquier dispositivo. IoT Central es una plataforma de aplicaciones de IoT que puede combinar la información de los dispositivos con la toma de decisiones mediante conectores a aplicaciones empresariales y API de extensibilidad pública. Time Series Insights le ayuda a analizar, almacenar y gestionar sus datos de IoT recopilados. Azure Digital Twins le permite crear una representación digital de cosas, lugares, procesos empresariales y personas del mundo real. Azure IoT Edge es un servicio totalmente gestionado construido sobre Azure IoT Hub que le permite desplegar sus cargas de trabajo en la nube -incluyendo inteligencia artificial, servicios de Azure y servicios de terceros, o su propia lógica de negocio- para ejecutarlas en dispositivos IoT Edge a través de contenedores estándar. Azure Sphere le permite conectar de forma segura dispositivos alimentados por microcontroladores desde el silicio hasta la nube. Windows 10 IoT Enterprise le permite utilizar Windows para crear aplicaciones IoT con conectividad Azure. Azure RTOS es una suite de desarrollo embebido que incluye un pequeño pero potente sistema operativo que proporciona un rendimiento rápido y fiable para los dispositivos alimentados por microcontroladores.
  • Oracle IoT Cloud Service: La nube de aplicaciones inteligentes IoT de Oracle puede proporcionar visibilidad, conocimientos y eficiencia para aplicaciones de fabricación inteligente, activos conectados, logística conectada, seguridad en el lugar de trabajo, y experiencia del cliente conectada mediante la captura de datos de sensores de dispositivos conectados.
  • OSIsoft PI System: OSIsoft PI System proporciona una gestión de datos de borde a nube para las operaciones industriales. PI Core recopila, almacena, mejora y entrega datos de sensores basados en el tiempo de operaciones críticas a personas, plataformas y aplicaciones en las instalaciones. PI Edge amplía la recopilación de datos a ubicaciones remotas y equipos con sensores fuera de su sistema de control local. PI Cloud amplía el almacenamiento de datos y permite un acceso más amplio a los mismos mediante servicios de gestión de datos de operaciones basados en la nube.

Consideraciones sobre la plataforma IoT

En lugar de lanzarse simplemente a una plataforma de IoT en la nube que suene atractiva, primero debe identificar sus propios requisitos y esbozar algunas arquitecturas de supervisión, análisis, control y aplicación que puedan satisfacerlos. Averigüe la experiencia del usuario, los datos y las decisiones empresariales del diseño antes de lanzarse a la tecnología.

Intente evitar diseñar para un dispositivo específico, un sistema operativo de dispositivo, un gateway, una plataforma de borde, una red, un protocolo de comunicaciones, una plataforma en la nube o una marca en la nube. En su lugar, diseñe primero en términos genéricos. Averigüe qué características son las más importantes para su aplicación, y utilice esa lista para informar de su selección de plataforma. En otras palabras, es un proceso.

Los costos de la IoT en la nube pueden ser difíciles de predecir y fáciles de subestimar. Parte del problema es que el precio de la nube es intrínsecamente complicado. (A menudo, la única manera de saber realmente lo que cuesta una aplicación en la nube es ejecutarla durante un mes y mirar la factura). Otra parte del problema es que las plataformas de IoT en la nube suelen ofrecer un descuento introductorio. Si se confía en el precio introductorio, puede llevarse una sorpresa desagradable cuando los precios suban. Por último, es fácil descuidar el costo del almacenamiento de los datos, y es difícil aplicar una estrategia a largo plazo para descartar los datos antiguos que no son esenciales.

Otra parte difícil del proceso es evaluar sus propias capacidades. ¿Tiene experiencia en la gestión de dispositivos y sensores? ¿En protocolos y redes de comunicación? ¿En arquitectura, operaciones y gestión de aplicaciones en la nube? ¿Su personal podrá dedicarse a la creación de su aplicación de IoT, o tiene importantes responsabilidades en curso? ¿Necesitará nuevas contrataciones? ¿Hay nuevas contrataciones con las habilidades adecuadas disponibles?

Estas evaluaciones le ayudarán a elegir entre plataformas de IoT en la nube completas o básicas. Algunos proveedores ofrecen plataformas robustas y casi completas que se pueden adaptar fácilmente a las necesidades de su aplicación. Otros proveedores suministran algunas de las piezas que necesitará, pero le exigen que haga mucha más integración y personalización, ya sea internamente o mediante consultores.

No puedo dejar de insistir en el valor de realizar una prueba de concepto para su primera implementación de IoT en la nube. Al igual que cualquier otro proyecto de desarrollo de software, es necesario planificar el fracaso del primer esfuerzo para poder aprender de los errores y construirlo bien la próxima vez. Solo después de que su prueba de concepto tenga éxito, podrá empezar a ampliarla.

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