¿Cuáles son los estándares y protocolos técnicos clave para Internet de las cosas (IoT)?

Para mí está claro que el autor de otra publicación aquí es un experto, pero lanzar una sopa de estándares con el alfabeto no ayudará a las personas a comprender lo que se necesita, especialmente si se vincula a un sitio genérico como World Wide Web Consortium (W3C) o The XMPP Fundación de normas.

Hay muchos niveles para que funcionen los estándares de IoT. Muchos de ellos están bien establecidos en el mercado. La mayoría de los relevantes fueron mencionados en algunas de las publicaciones aquí, pero sin explicación. Diferentes grupos y protocolos intentan resolver diferentes problemas. Algunos de los grupos tienen un enfoque muy limitado y especializado. Otros intentan “hacerlo todo”. Comprender la noción de una “pila de protocolos” también es importante. Muchas de las palabras de moda que escuchas en realidad se refieren a una colección de protocolos.

Solo tenga en cuenta que IoT no es nuevo . Es una evolución de lo que vino antes. Algunos puntos rápidos, trabajando desde un dispositivo “IoT” hacia arriba.


(1) El dispositivo tiene que conectarse a una red cercana.

Wifi está ampliamente disponible en la mayoría de las ubicaciones, por lo que si un dispositivo no está demasiado preocupado por el consumo de energía, esa es probablemente la forma más fácil de conectarse.

Sin embargo, algunos dispositivos tienen muy poca potencia y muy poca capacidad de procesador. Wifi no es absolutamente una opción. Los “protocolos de RF” de IoT se han centrado en eso. 802.15.4 es el protocolo RF de bajo nivel que permite la comunicación de sensores conectados de muy baja potencia. Es un protocolo de malla. Hay muchas pilas de protocolos de malla que utilizan alguna versión de 802.15.4. :

Onda Z
ZigBee (la parte central de todos modos)
Hilo (nuevo pero usado por Nest / Google y tienen un gran trabajo yendo allí).

Por cierto, Z-Wave y Zigbee no usan direcciones IP. Hay un protocolo que trata con esto llamado 6LoWPAN (IPV6 para PAN inalámbricos de baja potencia). Thread usa 6LoWPAN y también algunos otros protocolos de malla que a la mayoría de las personas enfocadas en productos de consumo no les importan. Si desea que un dispositivo de baja potencia tenga una dirección IP, su pila de red es mejor para 6LoWPAN.

Entonces tienes Bluetooth Smart (anteriormente llamado BLE – Bluetooth Low Energy). Nuevamente, este no es UN protocolo, sino una colección completa de ellos, y no asigna una dirección IP a un dispositivo. Es más nuevo, pero estará en casi cualquier producto de consumo conectado que quiera interactuar directamente con un teléfono inteligente u otro dispositivo de computación personal. Tiene alto rendimiento y bajo consumo de energía. Definitivamente es una opción de conectividad “imprescindible” para la mayoría de los mercados.


(2) Una vez que el dispositivo está conectado, debe hacer algo útil. Existen los protocolos de “capa superior”, también llamados protocolos de sesión y capa de aplicación. Hacen las cosas realmente “geniales” desde el punto de vista de las aplicaciones, DESPUÉS de que haya cubierto la conectividad básica. Algunos ejemplos rápidos de grupos y estándares centrados en las cosas de la capa de aplicación:

AllSeen Alliance está produciendo los protocolos AllJoyn.
CoAP es como HTTP pero para dispositivos “restringidos” (capacidad limitada).
HAP es propiedad y forma parte de Apple HomeKit.
GATT es parte de BLE (y se usa en otros lugares). Es muy importante hacer que varios dispositivos trabajen juntos. Si sabe qué son uPNP y Zeroconf / Bonjour, GATT tiene una funcionalidad similar.

Algunos de los trabajos de comunicación de IoT más emocionantes que se están llevando a cabo en este momento son a este nivel. Aquí hay algo realmente importante que comprender: cada una de las diversas alianzas de red de IoT tiene sus propias formas específicas de hacer cosas de capa de aplicación. Mientras un dispositivo Z-Wave esté hablando con otro dispositivo Z-Wave, pueden usar cualquier esquema de capa de aplicación que la alianza Z-Wave haya definido para hacer “cosas útiles”. Ditto ZigBee y cualquier otro grupo que tenga su propia “pila completa” para la comunicación.

Sin embargo, si desea trabajar en un mundo de “múltiples alianzas”, debe admitir estos protocolos de aplicación estándar. La mayoría de las soluciones ponen esta funcionalidad en un puente, puerta de enlace o enrutador de IoT. Algunas compañías como SmartThings (ahora parte de Samsung) y Revolv (ahora parte de Nest) se centraron en este aspecto desde el principio, porque todas las casas de consumo real son probablemente casas de múltiples proveedores y consorcios.

Esto debería proporcionar una visión general decente de los protocolos de conectividad de dispositivos y puertas de enlace. Hay mucho más en una solución de IoT en el lado web de las cosas, incluida la capa de procesamiento de eventos en tiempo real, API de nube a nube (utilizada para “Works with Nest” y otras), etc.

Un comentario más: las API de nube a nube son la forma más rápida y fácil de interconectar múltiples grupos de dispositivos que son incompatibles pero que al menos tienen conectividad a Internet a través de un puente. Eso es exactamente lo que está haciendo “Works with Nest” en este momento.

IoT es un tema muy emocionante hoy en día, pero usó muchos protocolos y varía de un dispositivo a otro. Aquí les voy a informar un protocolo que se utiliza con el 90% de los dispositivos IoT.

para más detalles también puede consultar ¿Qué es el Internet de las cosas (IoT) y cómo funciona? – Yantra

Arquitectura de Internet de las cosas (IoT)

La arquitectura IoT es similar a la arquitectura dirigida por eventos (EDA). Event Driven Architecture (EDA) se utiliza en el desarrollo de software. Para entender EDA, el mejor ejemplo es una aplicación de compras en línea. Considere lo mismo con IoT, cuando en las compras en línea cualquier usuario compra cualquier material, el estado de ese material cambia de “en venta” a “vendido” y se actualizará a todos los usuarios conectados. También se llama “enfoque de abajo hacia arriba” significa que la compra de material no es más que un evento para el sistema y genera un mensaje para todos los usuarios conectados.

Red de Internet de las cosas (IoT)

Piense en la red de 100 mil millones de dispositivos. Realmente será la explosión de datos en internet. Por lo tanto, está claro que IoT tiene más escalabilidad en la red. IPv6 desempeñará un papel importante para IoT porque IPv6 es capaz de escalar el espacio de la red sobre su capa de aplicación. Pero funcionará solo en la capa superior del sistema IoT o puede decir que funcionará en la “red de cosas”. En el nivel del dispositivo, hay muchos otros protocolos de red que trabajarán juntos para la comunicación.

Protocolos de dispositivos de Internet de las cosas (IoT)

El protocolo es importante para la comunicación de dispositivo a dispositivo. Son ladrillos básicos de Internet de las cosas (IoT). Algunos protocolos conocidos como wifi, Zig-Bee, celular e incluso más se usan con frecuencia para desarrollar estos dispositivos. Aquí compartiré algunos protocolos conocidos que se utilizan en muchos dispositivos IoT.

Protocolo Bluetooth Smart o BLE

Todos están familiarizados con Bluetooth. Se utiliza como una parte esencial de comunicación de los teléfonos móviles. Hoy en día es común en dispositivos portátiles. Pero Bluetooth Smart o BLE es una nueva versión de este conocido protocolo. Está especialmente desarrollado para dispositivos IoT. Es un protocolo y diseño de bajo consumo de energía para pequeñas transferencias de datos.

  • Estándar: especificación central de Bluetooth 4.2
  • Frecuencia: 2.4GHz (ISM)
  • Rango: 50-150 m (inteligente / BLE)
  • Tasas de datos: 1 Mbps (Smart / BLE)

Protocolo ZigBee PRO

ZigBee también es un protocolo conocido y su módulo está instalado en muchos dispositivos IoT. Me basé en el estándar IEEE802.15.4. ZigBee PRO o ZigBee / RF4CE es una variante de bajo consumo y diseño para dispositivos IoT. Se utiliza en la industria para la comunicación de máquina a máquina (m2m).

  • Estándar: ZigBee 3.0 basado en IEEE802.15.4
  • Frecuencia: 2.4 GHz
  • Alcance: 10-100 m
  • Tasas de datos: 250 kbps

Protocolo Z-Wave

El protocolo Z-Wave está diseñado principalmente para pequeños electrodomésticos o puede decirse que fue diseñado para la automatización del hogar, pero también se usa para dispositivos IoT. Es un protocolo de transferencia de datos de corto alcance y baja potencia.

  • Estándar: Z-Wave Alliance ZAD12837 / ITU-T G.9959
  • Frecuencia: 900MHz (ISM)
  • Alcance: 30 m
  • Tasas de datos: 9.6 / 40 / 100kbit / s

Artículo relacionado: ¿Qué es el protocolo Z-Wave?

Protocolo 6LoWPAN

6LoWPAN significa Red de área personal de baja potencia IPv6. Es un protocolo de red. Se utiliza para la encapsulación de datos a través de la red en la capa de aplicación.

  • Estándar: RFC6282
  • Frecuencia: (adaptado y utilizado en una variedad de otros medios de red, incluido Bluetooth Smart (2.4GHz) o ZigBee o RF de baja potencia (sub-1GHz)
  • Rango: N / A
  • Tasas de datos: N / A

Protocolo de subprocesos

Es un protocolo libre de regalías lanzado en mayo de 2014. Básicamente es una variante del Protocolo IPv6. Está diseñado principalmente para dispositivos IoT.

  • Estándar: hilo, basado en IEEE802.15.4 y 6LowPAN
  • Frecuencia: 2.4GHz (ISM)
  • Rango: N / A
  • Tasas de datos: N / A

Protocolo WiFi

Wifi se usa en muchos dispositivos, pero consume mucha energía. Esa es la razón por la que no es adecuado para dispositivos IoT que funcionan con batería. Es bueno para la transferencia de archivos. Básicamente fue diseñado para corto alcance y transferencia de datos de gran tamaño. Pero se usa en dispositivos portátiles y teléfonos móviles.

  • Estándar: basado en 802.11n (uso más común en hogares hoy en día)
  • Frecuencias: bandas de 2.4GHz y 5GHz
  • Alcance: aproximadamente 50 m
  • Velocidades de datos: 600 Mbps máximo, pero 150-200Mbps es más típico, dependiendo de la frecuencia del canal utilizado y el número de antenas (el último estándar 802.11-ac debería ofrecer 500Mbps a 1Gbps)

Protocolo celular

El protocolo celular se usa cuando el dispositivo IoT necesita enviar datos a través de una red GSM / 3G o 4G. Ayuda a comunicarse a larga distancia. Cellular Protocol no está diseñado para dispositivos IoT, fue diseñado para comunicación móvil, pero es compatible con dispositivos IoT.

  • Estándar: GSM / GPRS / EDGE (2G), UMTS / HSPA (3G), LTE (4G)
  • Frecuencias: 900/1800/1900 / 2100MHz
  • Alcance: 35 km máximo para GSM; 200 km máximo para HSPA
  • Velocidades de datos (descarga típica): 35-170kps (GPRS), 120-384kbps (EDGE), 384Kbps-2Mbps (UMTS), 600kbps-10Mbps (HSPA), 3-10Mbps (LTE)

Protocolo NFC (Near Field Communication)

Near Field Communication (NFC) es un protocolo que se utiliza para comunicarse entre dispositivos digitales a un teléfono inteligente o cualquier otro dispositivo. Es un protocolo de muy corto alcance (distancia de comunicación <10 cm). Fue diseñado para el contacto sin comunicación. También se llama tecnología de tarjeta sin contacto.

  • Estándar: ISO / IEC 18000-3
  • Frecuencia: 13.56MHz (ISM)
  • Alcance: 10 cm
  • Tasas de datos: 100–420 kbps

Protocolo SigFox

Sigfox es la solución entre WiFi y el protocolo celular. Se utiliza para comunicar datos entre máquina a máquina (m2m). Funciona en bandas ISM y para esta banda no es necesario adquirir una licencia. Sigfox usó la tecnología Ultra Narrow Band (UNB). Está diseñado para manejar una velocidad de transferencia de datos muy baja (máximo 1000 bits por segundo) y para un consumo de energía muy menor (50 microvatios).

  • Estándar: Sigfox
  • Frecuencia: 900MHz
  • Alcance: 30-50 km (entornos rurales), 3-10 km (entornos urbanos)
  • Tasas de datos: 10-1000bps

Protocolo Neul

Neul Protocol está diseñado como un reemplazo de GSM / 3G / 4G para dispositivos IoT. Su criterio principal era el largo alcance y el bajo consumo de energía, por lo que puede usarse en dispositivos IoT. Su concepto es similar al de Sigfox, pero se utiliza una tecnología llamada “Weightless”. Esta tecnología “sin peso” es nueva en la red de área inalámbrica.

  • Estándar: Neul
  • Frecuencia: 900MHz (ISM), 458MHz (Reino Unido), 470-790MHz (Espacio en blanco)
  • Alcance: 10 km
  • Tasas de datos: pocos bps hasta 100 kbps

Protocolo LoRaWAN

También es similar a Sigfox y Neul, pero fue diseñado con un Factor de bajo costo y seguridad en la transferencia de datos bidireccional.

  • Estándar: LoRaWAN
  • Frecuencia: varios
  • Alcance: 2-5 km (entorno urbano), 15 km (entorno suburbano)
  • Tasas de datos: 0.3-50 kbps.

La distinción clara sobre IOT de otras tecnologías de Internet es que, con mayor frecuencia, las aplicaciones están alejadas de la infraestructura de control y los medios de conexión son un sistema de comunicación inalámbrico.

Hay otro aspecto que puede considerarse, que la expectativa es de gran cantidad de dispositivos. Hay implicaciones de esto, pero lo pondré a un lado para esta respuesta.

Por lo tanto, consideraría que es el método de proporcionar comunicaciones lo que es relevante para considerar la pregunta.

La tecnología inalámbrica ha estado en uso para sistemas remotos durante décadas, pero solo recientemente se ha fusionado con los sistemas de Internet. Al seleccionar un protocolo inalámbrico para un sistema en particular, los factores decisivos son un compromiso de rendimiento y costo. Al igual que muchas otras decisiones de diseño de ingeniería, el diseñador debe proporcionar un rendimiento a un costo razonable. La ingeniería excesiva de un sistema para proporcionar capacidad o rendimiento adicional que no es necesario puede tener un costo creciente que no es soportable.

El uso de IP a través de redes inalámbricas para aplicaciones remotas agrega una carga de protocolo que no es necesaria y se puede cambiar de posición a otra parte del sistema. Nosotros, como consumidores, estamos familiarizados con IP a través de conexión inalámbrica para Wifi, Bluetooth, etc., porque esas tecnologías están utilizando espectro inalámbrico gratuito.

¿Pero qué hay de celular? Tenga en cuenta que el costo y el rendimiento de estos son significativamente diferentes de una conexión ADSL o de fibra. Los transportistas del Reino Unido gastan GBP2.3b en licencias, ese es el costo de la licencia, no el equipo o su instalación. Por lo tanto, sufre cuando usa datos móviles en comparación con el wifi doméstico porque cuesta más.

Hay un montón de sistemas inalámbricos que se posicionan como adecuados para IOT.

Bluetooth, BLE, ANT, Zigbee, Z-wave, Sigfox, LoRaWAN, 3G, 4G / LTE, celular NB-IOT, wifi y wifi de largo alcance, Ingenu. También hay otros sistemas privados y propietarios.

¿Porqué tantos? Cada uno tiene características ligeramente diferentes, esto lo hace adecuado para un cierto tipo de aplicación. Muy a menudo, los factores clave que se ven comprometidos o intercambiados son la velocidad y el alcance, con los efectos secundarios de la penetración del edificio y la inmunidad a las interferencias,

Comparemos dos: wifi tiene corto alcance, alto ancho de banda, sufre interferencias y requiere potencia moderada. Está bien dentro de su hogar, pero no es adecuado para rastrear, por ejemplo, animales de granja. LoRaWAN tiene un alcance mucho más largo, un ancho de banda bastante bajo, una necesidad de energía mucho menor, es más inmune a las interferencias y, en algunos casos, puede penetrar en los edificios. Eso podría ser bueno para un sistema, por ejemplo, monitoreando de forma remota los sensores en una granja.

He evitado deliberadamente el término protocolo hasta ahora.

Los sistemas inalámbricos son innovadores y evolucionan con el tiempo a medida que se desarrollan nuevos sistemas para resolver nuevos problemas. La trayectoria de desarrollo puede permanecer privada y patentada, por lo que el desarrollador mantiene una ventaja competitiva o puede estandarizarse para fomentar un mayor uso y una adopción más rápida.

Por lo tanto, para algunos de estos sistemas inalámbricos es posible buscar los estándares para los que han sido desarrollados. Hoy en día, es bastante típico encontrar chips listos para usar que implementan el sistema inalámbrico para el desarrollador. En estos casos, el desarrollador original ha colaborado con los fabricantes de chips para que los componentes de bajo costo y fácilmente disponibles puedan integrarse en los sistemas. Reconocen que la conexión inalámbrica es una tarea especializada y costosa, y es mejor si los desarrolladores de aplicaciones pueden aprovechar el trabajo ya completado.

Esto a menudo significa que los protocolos que se ejecutan en el sistema inalámbrico están algo ocultos para el desarrollador de la aplicación. Proporcionan una interfaz o API de programación para interactuar con el sistema inalámbrico y los dispositivos finales para que pueda controlarlos. Esta API se puede integrar con protocolos de Internet para que pueda tratar el dispositivo remoto como un elemento conectado por IP, incluso si la IP no está presente de forma remota.

¿Por qué no usar IP a través de la red inalámbrica y en el otro extremo? Llevar paquetes de Ethernet y encabezados IP agrega una carga de protocolo de enrutamiento que no siempre es necesario. El sistema inalámbrico necesita un medio para direccionar y autenticar dispositivos antes de realizar la conexión IP, y debe minimizar la sobrecarga del protocolo. Si la tarea de identificar el punto final ya se ha realizado por otros medios, entonces repetir esto nuevamente con encabezados MAC o IP es redundante. El sistema central o API puede proporcionar la traducción para aplicaciones IP.

Además, la IP en sí misma no proporciona seguridad ni privacidad. En lugar de utilizar una capa adicional de protocolo, el sistema inalámbrico puede incluir la capacidad de garantizar esto como parte del diseño subyacente. Este es un punto clave de la evaluación al seleccionar un tipo de sistema para usar.

Existen muchos estándares, protocolos y marcos de Internet de las cosas:
– 6LowPAN por IETF
– AllJoyn por AllSeen Alliance *
– AMQP por OASIS
– CoAP por IP para Smart Objects Alliance
– Contiki por Thingsquare *
– DDS por grupo de gestión de objetos
– HomeKit de Apple *
– HTTP por W3C
– Plataforma IoT de Intel *
– Mbed por ARM *
– MQTT por IBM
– IoTivity por Open Interconnect Consortium *
– Stomp por Stomp Spec Group
– Tema por grupo de temas
– WAMP por Tavendo
– XMPP por la Fundación de Estándares XMPP
– ZeroMQ por iMatix *
– ZigBee por ZigBee Alliance
– Z-Wave por Z-Wave Alliance

* – plataforma en lugar de protocolo

IoT tendrá una gran demanda y se utilizará como un modelo clave para las organizaciones en varios sectores verticales en los años venideros debido a la alta eficiencia operativa que proporciona. Además de esto, IoT permite un ahorro de costos, que es un requisito clave para la mayoría de las organizaciones.

Obtenga más información sobre el protocolo IoT [correo electrónico protegido] Transparencia Investigación de mercado

Algunos de los factores que impulsan el protocolo de comunicación global de IoT son la mayor adopción de sensores inalámbricos y la creciente popularidad de la computación en la nube. Otro factor que ayuda al crecimiento del mercado global de protocolos de comunicación IoT es el apoyo del gobierno. En todo el mundo, los gobiernos han financiado cada vez más la investigación y el desarrollo del campo de IoT. Este apoyo del gobierno ha sido un factor clave para ampliar el alcance del mercado de protocolos de comunicación IoT.

Un área aún por nombrar es el concepto de Google de la Web física. Permite que cualquier dispositivo difunda su URL pública para ofrecer servicios de contenido e interacción. Usar el poder de la Web es una evolución natural para IoT.

Puedes dar un vistazo aqui:

Si usa un CMS web físico como Beeem, ¡incluso puede usar balizas sin ninguna aplicación que utilice nuevas funciones en Android y Google Chrome!

  • Un enfoque definido por software para redes de IoT de extremo a extremo
  • Problema y desafíos Problemas con las redes IP de extremo a extremo para dispositivos IoT con recursos limitados. (p. ej., CoAP / UDP frente a HTTP / TCP)
  • Variedad de protocolos de IoT Varias capas físicas
  • BLE
  • LiFi
  • Wifi
  • Ethrnet
  • NFC
  • iBeacons
  • Zigbee
  • Funciones 6Lo IPv6 sobre redes
  • SDIoT
  • Las puertas de enlace tienen disposiciones para interfaces cableadas como SPI, I2C, USB, X-LINE o interfaces inalámbricas como ZigBee, SA100.11, WirelessHART, IrDA, USB inalámbrico, Bluetooth, Red de área corporal, MiWi, Wi-Fi Direct, NFC , Z-Wave, EnOcean, KNX, XRF, Bluetooth, Wi-Fi, RFID, RFM12B, IEEE 802.15.4.

    Puertas de enlace de IoT: el camino hacia las redes de IoT

    Hemos estado hablando de los estándares de IoT durante tres años, pero no estamos cerca de un estándar de IoT universal claro. Además, la industria no espera pautas cuando se trata de desarrollo. Por lo tanto, las guerras estándar se pueden ganar y perder antes de que algo se escriba en piedra.

    Entre los estándares y protocolos clave de IoT mencionaría: W3C, The Thread Group, AllSeen Alliance / AllJoyn, IEEE P2413, ITU-T SG20, Industrial Internet Consortium, Open Interconnect Consortium / IoTivity

    Lea más en esta publicación del blog Descripción general de los estándares y marcos de desarrollo de IoT

    Puede comenzar mirando Z-Wave, Zigbee.

    Intel tiene algunas soluciones futuras.

    Busque Google Nest.

    Mucho por investigar …