Aprovechando el poder de la IoT

BRIEF
Internet de la Cosas para un gobierno federal
(Internet of Things, IoT)
Aprovechando el poder de la IoT
(Internet of Things, Internet de las Cosas)
Componentes de una solución de diseño
Los Gateways –como el Intel®
DK300 Series– ayudan a los clientes
a computar, agregar y compartir datos
de manera segura.
“El mundo está en medio de una
transformación dramática de sistemas aislados
a dispositivos habilitados mediante Internet
que pueden trabajar en red y comunicarse
entre sí y con la nube. Comúnmente
mencionado como Internet of Things (IoT o
Internet de los Cosas), esta nueva realidad está
siendo impulsada por la convergencia de
dispositivos cada vez más conectados,
economía de datos y computacional, y la
proliferación y aceleración del análisis de Big
Data y de la nube. Este cambio en tecnología
está generando oportunidades sin
precedentes para los sectores públicos y
privados en los EE.UU. para desarrollar nuevos
servicios, mejorar la productividad y la
eficiencia, mejorar la toma de decisiones en
tiempo real, solucionar problemas críticos de
colaboración, y desarrollar nuevas e
innovadoras experiencias para los usuarios.”
Para las agencias federales de gobierno, la
implementación de una solución IoT ofrece
muchos beneficios:
• Reducción de tiempo para la información.
• Reducción del costo de sistemas de
....información (transmisión y almacenamiento
....de datos).
• Reducción de inversiones en infraestructura.
• Mejora en la calidad de la información.
• Mejora en la seguridad de la información.
• Nuevos abordajes para la transmisión de
d.datos con un ancho de banda de red limitado.
Dentro del ambiente del gobierno federal,
los beneficios significativos de IoT pueden
ser notados a través de soluciones
innovadoras de diseño que abarcan desde
sistemas simples hasta complejos. La nueva
tecnología, como la de Intel® Gateway que
se muestra a la izquierda, está en el centro
de estos sistemas IoT. Como ejemplo de un
sistema simple, tomemos un monitor de
ritmo cardiaco vestible que ejecuta un
monitoreo basado en una cierta condición y
utiliza un sensor único para capturar un tipo
de dato único antes de transmitir anomalías
de datos con un gateway para alertar a la
oficina del doctor. Como ejemplo de
sistema complejo, las alertas de mantenimiento predictivas que se trasmiten a través
de streaming de datos de múltiples tipos de
sensores desde múltiples sistemas a
algoritmos computacionales en un gateway
que poblará los tableros de control para
respaldar la construcción inteligente de
toma de decisiones gerenciales.
El enfoque de Intel a una
solución IoT
El enfoque de Intel para IoT, ilustrado en la
Figura 1 en la próxima página, es crear una
solución que comprenda múltiples
componentes que provean a los usuarios
finales capacidades de análisis que
conduzcan a decisiones informadas. Una
base de IoT comienza con conectividad,
capacidad de administración y seguridad.
Los componentes físicos de la solución
son dispositivos en el límite de la red,
gateways, redes, y nubes públicas y
privadas. Un modelo de interoperabilidad
de datos soporta la transferencia de datos
entre componentes de la IoT, mientras
que las capacidades analíticas, integradas
tanto con el límite de la red y la nube,
transforman datos en información.
Brief
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Aprovechando el poder de la IoT
“La interoperabilidad de datos es
uno de los desafíos principales
que necesitan ser tratados cuando
se diseñan soluciones IoT”.
Tiffany Sargent
Arquitecta de Soluciones Senior de IoT,
Intel Federal LLC
Los enfoques exitosos para diseños de
soluciones IoT dan como resultado información que puede ser compartida con usuarios
finales que usan datos calculados en el
límite de la red, en la nube o en ambos. Los
enfoques de diseño requieren que la
información se vea y se interactúe con ella a
través de múltiples plataformas como
teléfonos, dispositivos “handheld”, tabletas,
tableros de máquinas y centros de control.
Los requerimientos de interacción pueden
incluir tanto comunicaciones persona a
máquina como máquina a máquina. Para
asegurar que los recursos del sistema IoT
sean optimizados para las operaciones
deseadas y los modelos de uso, los modelos
de cálculo y flujo de datos son creados e
integrados con componentes físicos para
maximizar el desempeño general de límite
de red-a-nube.
Conectividad, capacidad de
administración y seguridad
La solución IoT de Intel está fundamentada
en los elementos base de la conectividad, la
capacidad de administración y la seguridad
que fijan los componentes físicos. Estos
elementos se logran usando productos de
McAfee y de Wind River. Usando mensajería
de alto desempeño, la conectividad abarca
múltiples dispositivos y protocolos de datos
a través de diferentes redes. La capacidad de
administración soporta tanto dispositivos
como APIs (Interfaz de Programación de
Aplicaciones). La seguridad es el pilar de la
IoT, que abarca dispositivos, clientes,
servidores, nubes, datos y APIs. Un modelo
de seguridad debe ser capaz de ser robusto
y adaptable para soportar múltiples tipos de
casos y modelos de uso a través de una
variedad de infraestructuras. Combinar un
modelo de seguridad con puntos finales que
pueden ser administrados y comunicaciones
seguras accionadas por una política provee
una solución robusta que ayuda a habilitar la
autonomía en los puntos finales y la toma de
decisiones en el límite de la red.
Cómo la solución IoT se potencia
mediante gateways en el límite de la red
Desde una perspectiva física, el primer
punto de la recolección de datos es un
dispositivo en “límite de la red” o una
“cosa”. Las cosas sienten, calculan y
responden a los requerimientos de datos
en el límite de la red. Los gateways pueden
estar físicamente ubicados entre el dispositivo en el límite de la red y la nube.
NUBES
Privado
REDES
SEGURIDAD
CAPACIDAD DE ADMINISTRACIÓN
CONECTIVIDAD
Público
Centro de control
GATEWAYS
Tabletas
Smartphone
DISPOSITIVOS
EN EL LÍMITE
DE LA RED
INFORMACIÓN GENERADA
POR ANÁLISIS, FUSIÓN
DE DATOS Y CONTROLES
Análisis
Modelo de interoperabilidad de datos
Figura 1. Una solución IoT está compuesta de componentes físicos (dispositivos en el límite de la red,
gateways, redes y nubes), un modelo de interoperabilidad de datos y capacidades de cómputo (análisis).
Brief
Agregan, computan y controlan datos en el
límite de red. La red dinámicamente escala y
conecta la solución de IoT comenzando
desde el límite de la red hacia un servidor o
una nube. Dentro de un ambiente de nube,
ya sea privada o pública, la nube opera el
software, administra tanto la plataforma
como la infraestructura y computa. Mientras
los sistemas IoT maduran, la industria puede
esperar ver cómputos distribuidos y compartidos a través de los componentes físicos que
comenzarán a reconocer dispositivos
inteligentes en el límite de la red, gateways y
servidores como nodos interoperables.
Las soluciones IoT vuelen más inteligentes a
los dispositivos existentes porque los datos
pueden ser computados y administrados
localmente en el límite de la red, donde los
datos son primero recolectados y absorbidos
por el sistema. Conforme los datos se
mueven a través de una solución IoT, pueden
integrarse sin problema con otros (fusión de
datos), sistemas e infraestructura. Los
beneficios significativos se dan cuando los
cómputos comienzan en el límite de la red y
sólo los datos deseados son movidos para
un procesamiento adicional en la nube o
compartidos en tiempo real con un usuario
final. Estos beneficios incluyen costos más
bajos para mover y almacenar datos y una
velocidad de cómputo más alta durante el
procesamiento de datos post-límite de red.
La ubicación de los cómputos y el movimiento
de datos se apoya en la base de seguridad
diseñada para soportar el sistema IoT límite
de red-a-nube.
Mientras Intel crea su solución IoT, compuesta
de silicio, hardware y software, las soluciones
deben interoperar a través de múltiples
segmentos de agencias del gobierno y
dominios de tecnología. La arquitectura
deseada se basa en un conjunto de plataformas
flexibles y modulares. Estos nuevos bloques
modulares interoperables pueden soportar
múltiples tipos de flujos de datos tanto a
través de dispositivos en el límite de la red
como bidireccionalmente entre el límite de la
red y la nube. Debido a que la interoperabilidad
es un pilar de un ecosistema IoT, algunos
diseños clave y consideraciones de
implementación se exploran en más detalle
en la próxima sección.
La interoperabilidad es clave
para soluciones IoT exitosas
Es necesario un determinado nivel de
interoperabilidad para lograr un ecosistema
IoT exitoso. Una diferencia significativa en el
ecosistema IoT, comparado con anteriores
ecosistemas de tecnología, es que el
intercambio de datos o fusión de datos sea
deseado a través de dominios o verticales
cuando previamente los datos eran manejados
bajo estándares específicos dentro de un
único dominio. Imagine integrar todos los
datos de varios sensores y sistemas de una
Ciudad Inteligente como medioambiente,
transporte, infraestructura, energía e
industria. Un enfoque de solución de
interoperabilidad necesita abarcar muchos
aspectos de la solución IoT que van desde
los sistemas hasta el software, los datos, las
comunicaciones, las redes y más allá.
Aunque las acciones positivas a través de
modelos de comunidad vertical individual y
estándar han hecho grandes adelantos, el
ecosistema IoT requerirá convergencia y
propiedades compartidas que sean
aplicables a través de dominios y verticales.
Interoperabilidad para sistemas
antiguos (o legacy)
Desarrollar e implementar una solución IoT
requiere la integración tanto de la nueva
tecnología como de los sistemas antiguos
existentes. Es poco realista creer que la
implementación de IoT se llevará a cabo
como un adelanto sistémico, será más bien
como una implementación con etapas de
nuevas tecnologías IoT, como un gataway, que
soportaría beneficios progresivos. El enfoque
de implementación en fases creará beneficios
significativos, pero introducirá nuevas
complejidades con la interoperabilidad.
Para encarar un ambiente con sistemas
antiguos, los sensores embebidos existentes
y las máquinas instrumentadas en el límite
de la red requerirán una estrategia de
ingreso de datos con una configuración
simple y escalable para poder soportar la
implementación a gran escala de la IoT.
Además del ambiente heredado, implementar nuevos sensores requiere interacción con
un gateway o un servidor de una manera
específica para soportar la extensibilidad.
| Aprovechando el poder de la IoT
La relación entre los sistemas
ciber-físicos y la IoT
En el gobierno federal, los sistemas
ciber-físicos (CPS) se discuten a
menudo al mismo tiempo con los
sistemas IoT y a veces, los términos
son usados indistintamente. La
investigación, los programas y las
iniciativas colaborativas CPS son
financiados y respaldados a través del
gobierno federal. Hay muchas
superposiciones entre la IoT y CPS.
Existen definiciones múltiples pero
similares de CPS.
El Laboratorio de Ingeniería del
Instituto Nacional de Estándares y
Tecnología (NIST), a través de su
programa “Cyber-Physical Systems
and Smart Grid”, está conduciendo
NIST, un amplio programa para
fomentar CPS. NIST define CPS o
sistemas “inteligentes” como “redes
interactivas codiseñadas con componentes físicos y computacionales”.2
El programa Networking and
Information Technology Research
and Development (NITRD) incluye un
Grupo Directivo Senior de Sistemas
ciber-físicos que define CPS como
“una generación de sistemas con
capacidades computacionales y
físicas que pueden interactuar con
humanos a través de muchas
modalidades nuevas. La habilidad de
interactuar y expandir las capacidades
del mundo físico a través de la
computación, la comunicación y el
control es un capacitador clave para
futuros desarrollos tecnológicos”.3
Hay una fuerte relación entre CPS y
IoT, de hecho, CPS es una manifestación física de IoT; por lo tanto, los
beneficios y desafíos asociados con
IoT se aplican por igual a CPS.
Brief
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Aprovechando el poder de la IoT
El desarrollo de estrategias de interoperabilidad
requerirá colaboraciones y estándares
abiertos para facilitar la interoperabilidad en
la IoT y proveer un camino de evolución
tecnológica coordinado.
Interoperabilidad de datos
La interoperabilidad de los datos es el aspecto
más significativo de la interoperabilidad de la
IoT, porque mucho del esfuerzo y del costo se
asocian con reconciliar formatos de datos
dentro y a través de sistemas. Adicionalmente,
desde una perspectiva operativa, administrar
conexiones y modificaciones de datos de
sistemas cruzados como se hace hoy no será
sustentable en el futuro ecosistema IoT. Por
ejemplo, cómo administrar el ritmo y la
sincronización se volverá una problemática
aún más compleja dentro y a través de los
sistemas. Es más, el riesgo de la calidad de
datos comprometida aumenta con los cambios
de datos de múltiples sistemas cruzados. Se
requiere la formación de un modelo de
interoperabilidad de datos IoT dominante para
permitir que los datos se muevan a través de
un ecosistema IoT y para soportar una calidad
robusta; manejar la gestión de datos, seguridad
y política; y tener un mínimo de estructuras de
datos o metadatos acordados.
Conclusión
El ecosistema IoT posee gran potencial para
crear oportunidades para la innovación y la
colaboración. Los nuevos modelos de uso de
la IoT para gobiernos federales están
emergiendo todos los días dentro del sector
público, muchos como el resultado de
discusiones colaborativas con tecnólogos
para explorar el arte de lo posible. Con la
disponibilidad de nueva tecnología,
liderazgo de pensamiento y establecimiento
de políticas IoT consistentes y estándares
globales que apoyen la interoperabilidad,
tanto los sectores públicos como los
privados pueden continuar explorando
nuevas maneras de emplear el poder de las
tecnologías IoT, como por ejemplo, cómputo
en el límite de la red, creando un mundo más
eficiente y productivo.
Autor
Tiffany Sargent
Arquitecta de soluciones senior de IoT
Intel Federal LLC
Contribuyentes
Marjorie Dickman
Directora global de Políticas de IoT
Intel Corporation
Chris Hunt
Arquitecto de Soluciones IoT
Centro de Excelencia de IoT
Para más información visite
www.intel.com/federal
Para más información en su
idioma, visite
DialogoTI.intel.com
Un modelo de interoperabilidad de datos
disminuirá las barreras para que éstos se
muevan constantemente dentro del ecosistema
IoT y puedan ser utilizados, por ejemplo, en la
administración de infraestructura crítica
compuesta de sistemas de dominios cruzados.
Siga la conversación en: #intelfederal
Marjorie J. Dickman, “Policy Framework for the Internet of Things,” Intel Corporation – Global Public Policy (2014).
Para más información sobre CPS visite www.nist.gov/cps/cpspwg.cfm
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El programa de Networking and Information Technology Research and Development (NITRD) investiga y desarrolla
las capacidades de tecnología de la información para fortalecer misiones federales; respaldar el liderazgo en la ciencia,
ingeniería y tecnología en los EE.UU.; y reafirmar la competitividad económica de los EE.UU.
www.nitrd.gov/nitrdgroups/index.php?title=Cyber_Physical_ Systems_%28CPS_SSG%29#title
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