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Conectividad, es una de las principales cosas a tener en cuenta al desarrollar cualquier proyecto de Internet de Thiongs (IoT).
Las primeras preguntas que aparecen en mi cabeza cuando me embarco en un nuevo proyecto de IoT son:
- ¿Cuáles son los consejos de navegación segura?
- ¿Habrá alguna diferencia en la velocidad en un programa de red basado en diferentes idiomas?
- ¿Crees que Internet y las redes sociales han degradado la calidad de las noticias y han llevado a que se notifiquen cosas sin importancia en las noticias?
- ¿Cuál es la diferencia entre compartir un libro con alguien y descargarlo de Internet?
- ¿Cómo mide comScore la audiencia web y las páginas vistas?
- ¿Cómo quiero que esté conectado?
- ¿Tengo alguna limitación de potencia o alcance?
- ¿Cuál sería mi tasa de datos?
- ¿Qué infraestructuras de red están disponibles actualmente?
Estoy seguro de que muchos de ustedes tendrían las mismas preguntas al comenzar cualquier proyecto de IoT. A veces tiene una idea sobre qué protocolo de comunicación desea usar, pero no está de más hacer su investigación y asegurarse de que sea el más adecuado para su aplicación.
Afortunadamente, hay un montón de infraestructuras de red y protocolos de comunicación disponibles. Desafortunadamente, hay tantos que pueden confundirte.
En este tutorial, discutiremos todos (bueno, la mayoría) de los protocolos de comunicación populares y cómo elegir el más adecuado para su proyecto. También entraremos en detalles sobre los pros y los contras de cada uno:
- Wifi
- Hilo
- ZigBee
- Bluetooth
- RFID y NFC
Esta no es la lista completa de tipos de conexión, pero estos lo ayudarán a comenzar con la mayoría de los proyectos de IoT.
Topología de la red
Es importante comprender los diversos protocolos de red que mencionaremos.
La topología de red es la forma en que se organizan varios elementos en cualquier red. Define física o lógicamente la estructura de la red. Me gusta verlo como una representación gráfica de los elementos de la red y cómo se mueven los datos a través de ellos.
Una vez más, hay un montón de posibles topologías de red, pero mantendremos nuestro alcance limitado a las que verá con más frecuencia cuando se trate de protocolos de comunicación basados en IoT:
- Punto a punto (P2P)
- Estrella
- Malla
- Híbrido
Punto a punto
P2P es la topología más simple y tiene un enlace permanente entre dos puntos finales. El ejemplo más simple de P2P sería la conexión en los teléfonos de papel con los que podría haberse divertido de niños, donde dos nodos (o puntos finales) tienen un canal dedicado para la comunicación. Usando tecnologías de conmutación, P2P se puede configurar dinámicamente. La topología P2P conmutada fue la base de la telefonía temprana.
Estrella
En la configuración de red en estrella, cada nodo (punto final) se conecta a un único dispositivo central. Los nodos no pueden comunicarse directamente entre sí; se comunican a través del dispositivo central. El dispositivo central actúa como un servidor, mientras que los nodos actúan como los clientes. Esta es una de las configuraciones más comunes y una de las más fáciles de configurar. Es simple agregar y quitar dispositivos sin interrumpir la red. El mayor desafío con este tipo de red es que tiene un único punto de falla (es decir, la computadora central); Si la computadora central falla, la red falla.
Malla
La malla es el tipo de red donde cada nodo está conectado a todos los demás. Una red de malla proporciona una gran cantidad de redundancia cuando se trata de enlaces de red. Incluso si un enlace falla, los nodos pueden comunicarse usando otro enlace. Esta no es la topología de red más utilizada por razones obvias de mayores costos para establecer los enlaces redundantes y la naturaleza complicada de la red.
Híbrido
Las redes híbridas, como su nombre lo indica, son combinaciones de dos o más topologías de red básicas. Podría ser una red de malla estelar o una red de anillo estelar. Las redes híbridas demuestran ser más flexibles y confiables, ya que vienen con lo mejor de ambos mundos. Pero al mismo tiempo, han aumentado la complejidad, lo que los hace caros de configurar y difíciles de administrar. Sin embargo, los híbridos tienen sus beneficios cuando requerimos una red con las capacidades de más de una topología de red.
Infraestructura y redes ad-hoc
Dado que hoy vamos a hablar sobre redes inalámbricas, necesitamos analizar los dos modos básicos (también denominados topologías) en los que operan las redes inalámbricas.
Infraestructura y redes ad-hoc
El modo de infraestructura es cuando la red inalámbrica requiere una estructura física para soportarla. Esto significa esencialmente que debe haber un medio que maneje las funciones de la red, creando una infraestructura alrededor de la cual se sostenga la red.
Realiza estas funciones típicas:
- Proporcionar acceso a otras redes.
- Reenvío
- Control de acceso medio
En las redes inalámbricas basadas en infraestructura, la comunicación se lleva a cabo entre los nodos inalámbricos (es decir, los puntos finales de la red, como su computadora, su teléfono, etc.) y los puntos de acceso (es decir, el enrutador) solamente.
Puede haber más de un punto de acceso en la misma red que maneja diferentes nodos inalámbricos.
Un ejemplo típico de una red de infraestructura serían las redes de telefonía celular. Deben tener una infraestructura establecida (es decir, torres de red) para funcionar.
Cuándo usar una red de infraestructura :
- Si puede agregar fácilmente más puntos de acceso para aumentar el alcance
- Si desea configurar una red más permanente
- Si necesita conectarse a otros tipos de redes (por ejemplo, puede conectarse a una red cableada si es necesario)
La principal desventaja de las redes de infraestructura es que su configuración es costosa y lenta. Por lo tanto, si necesita que su dispositivo funcione en áreas remotas donde la infraestructura es débil o inexistente, no puede confiar en las redes de infraestructura.
Las redes inalámbricas ad-hoc, por otro lado, no requieren una infraestructura establecida para funcionar. En redes ad-hoc, cada nodo puede comunicarse con otros nodos, por lo que no se requiere ningún punto de acceso que proporcione control de acceso.
Mientras que el enrutamiento en las redes de infraestructura se encarga del punto de acceso, en las redes ad-hoc los nodos de la red se encargan del enrutamiento .
El enrutamiento es encontrar la mejor ruta posible entre los nodos de origen y destino para transferir datos.
Todos los nodos individuales en una red ad-hoc mantienen una tabla de enrutamiento, que contiene la información sobre los otros nodos. Como la naturaleza de la red ad-hoc es dinámica, esto da como resultado tablas de enrutadores en constante cambio. Una cosa importante a tener en cuenta es que una red ad-hoc es asimétrica por naturaleza, lo que significa que la ruta de carga y descarga de datos entre dos nodos en la red puede ser diferente.
Un ejemplo típico de una red ad-hoc es conectar dos o más computadoras portátiles (u otros dispositivos compatibles) entre sí directamente sin ningún punto de acceso central, ya sea de forma inalámbrica o mediante un cable.
Cuándo usar una red ad-hoc :
- Si desea configurar rápidamente una red punto a punto (P2P) entre dos dispositivos
- Al crear una red temporal rápida
- Si no hay una infraestructura de red configurada en el área (ad-hoc es el único modo de red que se puede usar en áreas como esta)
Como el enrutamiento es manejado por cada nodo en la red, esto usa más recursos; A medida que aumenta el número de dispositivos conectados en una red ad-hoc, aumenta la interferencia de la red, lo que puede conducir a redes más lentas.
Wifi
WiFi es uno de los protocolos de comunicación más comunes. Probablemente no podrías imaginar tu vida sin ella. Desde la comodidad de nuestros hogares hasta aulas, cafeterías y aeropuertos, vemos WiFi en todas partes. ¡El alcance de la influencia de WiFi en nuestras vidas ha sido tan grande que ahora alberga una fuente de buenos juegos de palabras SSID como este! ( A veces , en su mayoría son malas).
WiFi utiliza esencialmente una red de infraestructura, que además admite redes ad-hoc en modo infraestructura.
El modo de infraestructura de comunicación inalámbrica proporciona un puente a otras redes, control de acceso medio y reenvío. Las funciones de manejo de red se colocan en el punto de acceso (enrutador), y los clientes pueden seguir siendo simples (en el contexto de la red).
Además, WiFi es una red basada en estrellas. La comunicación va desde nodos inalámbricos (dispositivos) a un punto de acceso inalámbrico (enrutador o controlador de red).
El estándar actual que se usa es 802.11ac, que se lanzó en 2013, aunque la versión 802.11n, que se lanzó en 2009, todavía prevalece. El 802.11ac ofrece velocidades de hasta 800Mbit / s, mientras que 802.11n ofrece hasta 150Mbits / s.
Es posible que también haya visto dispositivos que tienen estándares aún más antiguos de 802.11a / b / g, que ahora se llaman dispositivos heredados. Sin embargo, dado que WiFi tiene compatibilidad con versiones anteriores, los dispositivos antiguos continúan funcionando con dispositivos que tienen nuevos estándares.
El alcance del WiFi de su dispositivo depende de algunos factores:
- Qué estándar WiFi está ejecutando el dispositivo. Los últimos estándares obviamente ofrecen más alcance que las versiones anteriores.
- Las obstrucciones físicas como las paredes también juegan un papel crítico en la determinación del rango. Por lo tanto, en espacios abiertos, el alcance de la red WiFi sería mayor que en espacios cerrados con paredes y otros objetos que interfieren.
Para abordar la debilidad de WiFi sobre otras tecnologías de baja potencia, se inició una actividad para estandarizar WiFi de baja potencia (IEEE 802.11ah). Se está trabajando en el desarrollo de este protocolo, pero su adaptación mundial es dudosa. Una de las razones principales es que esto no es compatible con las redes 802.11bgn existentes.
Ventajas de WiFi:
- WiFi tiene una cobertura de rango decente y puede penetrar paredes y otros obstáculos en el camino.
- Agregar y quitar dispositivos en una red WiFi es pan comido.
Desventajas de WiFi:
- Obviamente, la falta de cables conlleva un menor ancho de banda. Las ondas de radio de la red pueden interferir con otros equipos.
- Lo más importante, la seguridad de WiFi es más débil que sus contrapartes cableadas
Ahora que estamos pensando en su proyecto, WiFi es ideal cuando queremos establecer una conexión rápida entre nuestro dispositivo (debe ser compatible con WiFi) e Internet. WiFi está diseñado con el objetivo de mantener su consumo de energía limitado, para que pueda ejecutar su proyecto también con una batería dedicada. WiFi debe usarse cuando no le importa mucho cómo y cuándo exactamente su dispositivo debe conectarse y comunicarse con su servidor y todo lo que está buscando es una conexión a Internet sin problemas.
SparkFun tiene muchas placas de desarrollo basadas en WiFi disponibles para explorar.
