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UNIVERSO IoT: Sensores, dispositivos, redes y protocolos de comunicación en el internet de las cosas
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UNIVERSO IoT: Sensores, dispositivos, redes y protocolos de comunicación en el internet de las cosas.
UNIVERSO IoT
A nivel mundial, el internet de las Cosas (IoT) ha surgido como una tecnología que impulsa a la innovación y transformación digital, integrando objetos cotidianos en una red interconectada que facilita una interacción más eficiente y efectiva con el entorno. Desde hogares inteligentes hasta ciudades enteras optimizadas para el bienestar de los habitantes, el IoT está transformando la manera en que vivimos, trabajamos y nos relacionamos con el mundo que nos rodea. La proyección de crecimiento de esta tecnología es exponencial, el IoT promete revolucionar industrias, mejorar ser- vicios y generar nuevas oportunidades económicas y sociales a nivel global. En este universo interconectado, cada objeto, desde los más pequeños sensores hasta los complejos sistemas industriales, convergen en una red universal que transforma la manera en que interactuamos con el mundo que nos rodea. En Ecuador, el desarrollo y la adopción del IoT se encuentran en etapas iniciales. Aunque existen iniciativas puntuales y proyectos innova- dores en áreas como la agricultura, industria y la gestión de recursos, la inserción del IoT aún no ha alcanzado su máximo potencial. Las barreras tecnológicas y la falta de infraestructura e incluso la preparación académica en las personas son desafíos que el país enfrenta para aprovechar plena- mente los beneficios del IoT. Sin embargo, el interés en esta tecnología está creciendo, y cada vez más instituciones académicas y empresas comienzan a explorar las posibilidades que ofrece el IoT para impulsar el desarrollo económico y mejorar la calidad de vida de los ecuatorianos. En la provincia de Chimborazo, el conocimiento y la aplicación del IoT son todavía más limitados. A pesar de su potencial para transformar sectores clave como la agricultura, ganadería, turismo y la gestión de re- cursos naturales con los que cuenta esta provincia, la implementación de soluciones IoT en esta región ha sido escasa. La falta de información y formación en esta área tecnológica es un obstáculo que de cierta manera impide a la provincia aprovechar plenamente las ventajas del IoT. La creación del libro "Universo IoT" responde a la necesidad de aportar al conocimiento en el ámbito del Internet de las Cosas en la provin- cia de Chimborazo y el Ecuador. Este libro tiene como objetivo proporcionar un enfoque general en cuanto a esta tecnología emergente, desde sus fundamentos hasta sus aplicaciones prácticas. Al hacerlo, se espera capacitar a estudiantes profesionales y empresarios locales para que puedan considerar de mejor manera el implementar y aprovechar las tecnologías del IoT en sus respectivos campos. De esta manera, "Universo IoT" no solo busca educar, sino también inspirar y fomentar el desarrollo tecnológico en una región que tiene gran potencial para beneficiarse de la revolución del Internet de las Cosas. En el Capítulo I, denominado: Fundamentos Capas y Componentes del IoT, se presentan los principios básicos, además, se explora que, el Internet de las Cosas (IoT), es una amalgama de objetos cotidianos conectados a la red, que ha irrumpido en nuestras vidas de forma casi imperceptible. Esta evolución tecnológica, lejos de ser un mero añadido, transforma la esencia misma de los objetos que nos rodean dotándolos de una nueva vida digital. En un mundo cada vez más interconectado, Internet se erige como el canal de comunicación por excelencia, con cerca de 4 mil millones de usuarios. El IoT se suma a este panorama expandiendo las posibilidades de interacción y comunicación más allá del ámbito humano. Esta simbiosis entre objetos y red abre un sinfín de posibilidades, desde hogares inteligentes que se adaptan a nuestras necesidades hasta ciudades que optimizan recursos y servicios, el IoT tiene el potencial de transformar radicalmente nuestro modo de vida. Finalmente se presentan los cimientos sobre los cuales se erige este vasto ecosistema tecnológico. Desde la arquitectura básica hasta los principios subyacentes, este capítulo sienta las bases para comprender la complejidad y la amplitud del IoT. El Capítulo II, denominado: Hardware en el IoT, se da a conocer que, los dispositivos, en conjunto con los sensores, la conectividad y las plataformas, constituyen uno de los fundamentos del IoT. Estos dispositivos suelen estar integrados o vinculados a diversos objetos convirtiéndolos en "cosas" dentro del ecosistema IoT. Su función principal radica en emplear sensores y actuadores para recopilar información sobre el entorno y tomar acciones en función de dichos datos. Es fundamental que estos dispositivos puedan transmitir esta información a un servidor o realizar algún tipo de procesamiento interno para intervenir en el entorno de manera efectiva. Durante el desarrollo de un dispositivo o la implementación de una aplicación IoT, es importante interactuar con el entorno cercano para recopilar datos o ajustar el entorno según nuestras necesidades. Un sensor se encarga de convertir un fenómeno físico, como la temperatura o la presión, en una señal eléctrica. Tres cualidades básicas definen un sensor de calidad: debe ser sensible al fenómeno que está midiendo, no debe verse afectado por otros fenómenos físicos y no debe alterar el fenómeno que está midiendo durante el proceso de medición. De esta forma nos ofrece un panorama claro de esta red global de interconexión. Desde los sensores que capturan datos del mundo físico hasta los actuadores que ejecutan acciones en respuesta, pasando por los controladores, microprocesadores, software de control y sus características. En el Capítulo III, Protocolos y Redes de Comunicación, se muestra que, los sensores y otros dispositivos se integran en redes que emplean una variedad de dispositivos de red, como hubs, gateways, routers, puentes de red y conmutadores, según lo requiera la aplicación específica. En el contexto del Internet de las Cosas, la conectividad presenta una amplia gama de alternativas: desde conexiones móviles, satelitales, Wi-Fi, Bluetooth, RFID y NFC hasta redes de baja energía y Ethernet, entre otras. El Internet de las cosas se basa principalmente en tecnologías de redes inalámbricas, siendo el 5G la opción destacada en la actualidad. Esta nueva generación de tecnología móvil promete incrementar la velocidad de conexión y minimizar la latencia, lo que resultará en una proliferación exponencial de dispositivos conectados.. Dicho de otro modo, el 5G habilitará una conectividad constante y veloz entre dispositivos, permitiendo una interacción fluida. Además del 5G, también se emplean otras tecnologías inalámbricas como las LPWAN, diseñadas para transmitir pequeñas cantidades de datos a grandes distancias con un consumo energético mínimo. Además, se describen también otras redes de comunicación utilizadas en el IoT como, LoRa, RFID, DASH7, NFC y varias más. Todo esto teniendo en cuenta las redes por las cuales fluye la información en este universo digital. Desde los protocolos de comunicación más comunes hasta las redes especializadas que sustentan esta infraestructura de la conectividad en el IoT. Finalmente, Capítulo IV, que tiene por título: Tratamiento y estudio de datos en las verticales del IoT se presenta un enfoque hacia las aplica- ciones concretas y los sectores verticales que se benefician de esta revolución tecnológica. Evidenciando que la evolución de nuevos casos de aplicación en el ámbito del IoT continúa impulsando el progreso tecnológico y la adopción de nuevos enfoques para superar los desafíos existentes. Los sistemas IoT generan una gran cantidad de datos, que provienen de diversas fuentes, tales como: datos públicos proporcionados por entidades gubernamentales organizaciones estatales y comunidades. Estos datos se pueden emplear para ofrecer servicios tanto a organismos públicos como privados. Ejemplos de estos datos incluyen información meteorológica y datos demográficos. Además, se obtienen datos de dispositivos físicos como dispositivos móviles (como smartphones, tablets y smartwatches), vehículos equipados con sistemas de posicionamiento GPS y sensores que recopilan información sobre diversos parámetros como el nivel de llenado de contenedores, la concentración de partículas contaminantes en el aire y el nivel de luminosidad en las calles. También se accede a datos comunitarios, los cuales son extraídos de fuentes no estructuradas en entornos sociales en línea, como redes sociales y sitios web donde se comparten opiniones sobre productos o se realizan encuestas. Este capítulo además ofrece una visión de las diversas aplicaciones dentro del ámbito del Internet de las Cosas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que estas muestras siempre serán parciales dado que constantemente surgen nuevas áreas de aplicación y casos de uso en este campo. Algunas de estas aplicaciones, actualmente en implementación en diversos entornos, incluyen la automatización y control remoto de edificios, sistemas de seguridad, gestión de energía inteligente, atención médica, domótica, así como servicios en sectores como ventas y turismo. Es evidente que los entornos industriales representan el próximo gran avance para el Internet de las Cosas, impulsando lo que se conoce como la próxima revolución industrial, enfocada en la captura de datos, el mantenimiento predictivo, y la optimización de procesos, entre otros aspectos clave.