Máquinas expendedoras. Cajeros remotos y TPVs. Control

Hablando se entienden las máquinas. Servicios M2M en redes móviles.
José Antonio Rodríguez Fernández y José Luis Martín Peinado
Tecnologías
¿Por qué el futuro es invisible? ¿Qué son las tecnologías M2M? Este artículo le abrirá las puertas de unas revolucionarias tecnologías que apenas percibimos pero
cuyos beneficios disfrutamos cada día más.
Las tecnologías inalámbricas locales resultan un complemento fundamental a la red móvil en entornos en los que existan grupos de máquinas o equipos próximos entre sí,
permitiendo un ahorro en los costes de implantación y explotación. En este sentido, conviene analizar tanto los servicios ofrecidos por las redes móviles como las
tecnologías inalámbricas locales existentes en la actualidad para elegir las más adecuadas para cada caso. Hoy en día es relativamente frecuente que un gran número de
servicios públicos e industriales esté controlado por máquinas y sistemas automatizados. Aunque algunas de estas máquinas tienen un funcionamiento autónomo o
programado, la comunicación entre ellas permite la automatización de los procesos de recogida de datos, la monitorización, la vigilancia y el control remoto de las
mismas.
Algunos ejemplos son:
Máquinas expendedoras.
Cajeros remotos y TPVs.
Control de acceso a recintos y aparcamientos.
Paneles publicitarios o informativos.
Sistemas de telemetría (estaciones meteorológicas, de medida de calidad del agua, etc.)
Sistemas de seguridad (televigilancia/alarmas en oficinas, almacenes, carreteras, etc.)
Control de flotas: (telemetría/ localización/arranque de camión/alarmas, etc.)
Otros
Así pues, el objetivo de los servicios M2M en lo que a redes móviles se refiere consiste en facilitar la
comunicación entre máquinas, adaptando y configurando la red móvil de acuerdo a las necesidades de
este tipo de servicios e incluso proporcionando las plataformas adecuadas para la explotación de dichos
servicios. Todo ello con costes de implantación y mantenimiento más bajos que sus equivalentes en caso
de utilizar redes fijas. De esta forma, el término M2M puede entenderse como machine to machine,
mobile to machine o machine to mobile.
Elementos en las soluciones M2M A continuación se definen algunos conceptos básicos. En una gran
parte de los casos, y con las adaptaciones necesarias, podemos distinguir varios elementos en las
soluciones M2M:
El centro de control. Constituye el centro neurálgico de las comunicaciones M2M. Desde él se
controlan las máquinas y se recoge la información que éstas proporcionan. Los usuarios y
administradores de los servicios tienen acceso a la información necesaria desde este centro de
control.
Los módulos de control. Son los módulos electrónicos instalados en las máquinas remotas que
implementan principalmente las tareas de comunicación. Estos módulos podrían estar
completamente integrados en la máquina remota, o ser un elemento de interconexión auxiliar que
dotaría a las máquinas de conectividad con la red móvil. Pueden ser módulos independientes
GSM/GPRS o routers UMTS con alimentación y antena externa, etc. o bien integrados en un
terminal específico (TPVs, sensores,...)
Las herramientas de desarrollo de servicios M2M. En un entorno tan novedoso como los servicios
M2M y con plataformas de reciente creación, resulta de utilidad contar con un entorno de desarrollo
que facilite a los usuarios la programación y gestión de los módulos de control, así como la
configuración adecuada del centro de control. Estas herramientas permitirán que los usuarios se
familiaricen rápidamente con los conceptos relacionados con M2M y puedan disponer de sus
soluciones con rapidez.
Los sistemas de gestión de las empresas. Son los sistemas de información preexistentes en las
empresas cuya integración con la plataforma M2M permite la automatización de los procesos
productivos.
Aunque el campo de aplicación de las soluciones M2M es muy variado, generalmente presentan una serie
de características básicas comunes en la comunicación entre el centro de control y las máquinas remotas.
Algunos de estos modelos de tráfico básicos y las principales aplicaciones asociadas son:
La recolección de datos (tráfico a ráfagas y periódico): este tipo de tráfico caracteriza aplicaciones
de telemedicina (medición de constantes vitales), telemetría, vigilancia de infraestructuras remota
(imágenes remotas periódicas), control de aforos, control de stocks, etc.
El control remoto (tráfico ocasional de pequeñas unidades de información): es el tipo de tráfico
generado por aplicaciones de control de acceso a recintos, operación remota de máquinas e
instalaciones, etc.
La configuración remota (tráfico ocasional de gran tamaño): se utiliza por aplicaciones de descarga
de programas a sistemas de control en ubicaciones remotas fundamentalmente.
La supervisión remota (tráfico variable en cuanto a periodicidad y volumen): es el tipo de tráfico
que caracteriza las aplicaciones vigilancia y transmisión de alarmas remotas.
La presentación de datos (tráfico a ráfagas con gran latencia y grandes cantidades de información):
presente en aplicaciones de configuración de paneles digitales o señalización remota.
El papel de la red móvil y proveedores de soluciones en los servicios M2M Aunque en ocasiones sea
necesario establecer comunicaciones locales entre máquinas, el verdadero valor de los servicios M2M
consiste en la posibilidad de establecer comunicaciones de datos remotas entre máquinas apoyándose en
la red móvil. Existen diversas posibilidades tecnológicas que permiten este tipo de servicios sobre redes
móviles GSM/GPRS:
CSD/HSCSD (Circuit Switched Data, High Speed Switched Data, extensión GSM que permite
soportar velocidades de transmisión superiores a las estándares GSM)
SMS (Short Messaging System, mensajes de texto sobre redes GSM)
USSD (Unstructured Supplementary Service Data, capacidad sobre las redes GSM para transmitir
información sobre canales de señalización soportando el establecimiento de sesiones)
GPRS (General Packet Radio Service, extensión GSM que permite soportar transmisión de datos
en modo paquete y por tanto velocidades de transmisión de datos mayores que las anteriores)
También es posible ofrecer servicios M2M sobre las redes UMTS de nueva generación con unas
posibilidades de transmisión de información a unas velocidades superiores a las anteriores.
Cada una de estas formas de transmisión presenta ventajas e inconvenientes por su efectividad para
transportar información, aunque el objetivo ideal es conseguir, de manera transparente a los usuarios de
servicios M2M, un transporte de datos fiable y eficaz.
Por otro lado la cadena de
valor de los servicios M2M cambia y entran en juego además del operador móvil, los fabricantes de los
equipos específicos y los proveedores de servicio y aplicaciones. Además, el integrador tiene aquí un
papel preponderante ya que junto con el operador ha de ser capaz de proporcionar una solución completa
al cliente.
Por su parte, los proveedores
de soluciones M2M buscarán de forma general soluciones tecnológicas que minimicen el coste de las
comunicaciones optimizando el uso de recursos de la red móvil, y racionalizando la utilización de los
equipos de mayor coste como los de comunicaciones GSM/GPRS, incluyendo si cabe la utilización de
tecnologías inalámbricas locales en sus soluciones M2M, y promoviendo el procesamiento de datos local
en las propias instalaciones remotas de forma que sólo se transmita información con valor añadido a la
sede central de la empresa cliente (ejemplo: el envío de alarmas de falta de stock en lugar de informes
periódicos de stock de productos). En general, los operadores definirán su posicionamiento en el mercado
ofreciendo esquemas tarifarios y paquetes atractivos para el cliente. Además, el operador puede optar por
una estrategia de segmentación en que comercialice adicionalmente unos tipos de tarjeta SIM específicos
que ofrezcan únicamente los servicios imprescindibles para cada solución M2M, pudiendo aplicar
modelos de facturación que le permitan maximizar los ingresos de cada tipo de clientes (por ejemplo:
favorecer la utilización de tramos horarios de bajo nivel de utilización de la red móvil para aquellos
servicios M2M que no requieran alta interactividad). Otras tecnologías inalámbricas locales aplicadas
a los Servicios M2M Existen casos en los que la comunicación M2M tendrá lugar entre máquinas
ubicadas en localizaciones cuya proximidad nos permite cubrir parte de las comunicaciones mediante el
uso de portadoras de datos distintas de la red móvil. Estos escenarios pueden cubrirse con tecnologías
inalámbricas locales como Bluetooth o WLAN, ya que ambas permiten una comunicación inalámbrica de
corto alcance con anchos de banda suficientes. Además, el grado de estandarización y penetración de
estas tecnologías es tal que actualmente existe en el mercado un gran número de dispositivos que las
implementan:
Wireless LANs (WLANs). Este tipo de redes aportan un ancho de banda mayor comparado con
GSM/GPRS y el coste de la solución completa es relativamente bajo. Sus inconvenientes frente a la
red móvil serían por un lado la limitación en las distancias que cubre y por otro que el desembolso
inicial para una solución de este tipo es mayor que con la red móvil ya que implicaría implementar
una red WLAN con sus dispositivos asociados, lo cual no sería necesario en el caso de una red
GSM/UMTS ya que ésta la aportaría el operador, pero por el contrario el coste de mantenimiento
de la red WLAN y de servicio sería mucho más efectivo que la red móvil. La posibilidad de
combinar ambas soluciones supondría un ahorro de costes en determinados casos.
Con respecto a la seguridad de las redes WLAN, las primeras versiones del estándar incorporaban
mecanismos (WEP) que no permitían garantizar los niveles de seguridad que requieren este tipo de
aplicaciones. Tanto desde la WiFi Alliance como desde IEEE se han definido nuevos mecanismos
(WPA, WPA2, 802.11i) que permiten ofrecer niveles similares a los de las redes cableadas. No
obstante, la práctica diaria nos indica que no son raras las redes WLAN que, por no estar activados
estos mecanismos (por una configuración o mantenimiento deficientes), resultan fácilmente
atacables.
Como ejemplo de este tipo de aplicaciones, cada vez es más extendido su uso para el control de
producciones vitivinícolas en todo el mundo. La red WiFi recoge los datos de los sensores
instalados en la tierra que monitorizan las condiciones de temperatura y humedad del suelo,
permitiendo que los propietarios de las plantaciones sepan más sobre la salud de sus viñas y puedan
aplicar agua o productos químicos solamente cuando las plantas realmente lo necesiten, así como
también ayudando a conocer las distintas variedades de uva en las diferentes partes de la propiedad.
Una vez que los sensores han recogido los datos, éstos son enviados a un servidor central para su
tratamiento final.
Bluetooth. Bluetooth es una solución inalámbrica de bajo coste pero sólamente permitiría la
comunicación entre máquinas separadas como máximo 10 metros entre sí (superiores para los
dispositivos de clase 1, con mayor potencia de transmisión).
Entre las ventajas podríamos destacar: bajo coste, bajo consumo, pila de protocolos sencilla y que
es una tecnología cada vez más extendida en dispositivos de usuario. Bluetooth, al contrario que
WLAN, está orientado a comunicaciones discontinuas entre distintos dispositivos, frente al acceso a
un medio compartido de las redes de área local tradicionales. Esto dificulta a su vez el modelo de
comunidades de módulos de control, obligando a simular estas características de la red a nivel de
aplicación. No obstante, tanto la definición de protocolos como de perfiles Bluetooth tienden a
ofrecer soluciones PAN que permitan la comunicación entre dispositivos Bluetooth emulando una
red.
Con respecto a la seguridad, si bien el estándar Bluetooth cubre determinados aspectos relativos a la
seguridad de las comunicaciones entre dispositivos, puede haber aplicaciones que requieran niveles
de seguridad más altos y que deban implementarse a nivel de aplicación. En cualquier caso, este
tipo de comunicaciones en bandas sin licencia puede ser objeto de ataques de denegación de
servicio.
Uno de los ejemplos en los que se está utilizando esta tecnología es en aplicaciones de salud para,
por ejemplo, transmitir datos sobre un paciente desde un dispositivo médico (ECG, análisis, ...) vía
Bluetooth a un dispositivo móvil (tipo PDA) para que éste a su vez, y ya utilizando la red
GSM/GPRS/UMTS, transmita los datos completos a un hospital o centro de salud para el
diagnóstico temprano de la enfermedad.
RFID (radio frequency identification). RFID utiliza una frecuencia radio muy baja y su alcance no
supera los 1,5 metros. Es una tecnología similar al código de barras que permite la identificación
automática inalámbrica de ciertos datos (que están marcados en el producto o dispositivo mediante
una etiqueta electrónica que contiene una pequeña antena) y el envío de los mismos a otros
dispositivos de control. Es una tecnología que también requiere un desembolso inicial importante
en dispositivos y que tiene una gran limitación de distancia.
La apuesta M2M de algunos operadores móviles El mercado de las aplicaciones M2M está en
crecimiento, según OVUM, en el 2006 el 5% de los ingresos de los operadores provendrá de este tipo de
servicios, llegando al 20% en el 2010. Según esta misma fuente el total de ingresos de los operadores
móviles mundiales será de 24.800 millones de dólares, una cantidad nada despreciable teniendo en cuenta
que los operadores móviles de países que han llegado a la madurez de los servicios móviles de voz buscan
nuevas fuentes de ingresos. NTT Docomo, uno de los operadores del mundo pioneros este tipo de
aplicaciones, espera que 2/3 de las conexiones móviles en Japón serán M2M en el 2010. Este tipo de
servicios forma parte de una de las apuestas estratégicas de futuro del operador nipón, de hecho
proclaman que han ayudado a incrementar los beneficios de proveedores de máquinas de vending más de
un 70% gracias a sus sistemas de pago electrónico. Además, a través de iMode, dan soporte y contenidos
a aplicaciones para automoción, telemetría, etc. Otros operadores europeos, como el francés Orange o el
español TME, también han lanzado sus servicios en este campo. Así, Orange tiene disponible para todos
los países donde está presente la plataforma M2M Connect para cubrir la demanda creciente de este tipo
de servicios. En 2002 el operador se asoció con el fabricante de trenes Bombardier para instalar
gradualmente su solución en la flota de trenes del fabricante. De las 1.000 unidades que soportan servicios
de telemetría, Bombardier ya ha migrado un 20% de los mismos a la solución de Orange. Telefónica
Móviles en España por su parte tiene multitud de aplicaciones en este
campo, desde telemetría, alarmas, servicios de gestión de flotas
desde 1995, gestión de sistemas de control y vigilancia de
instalaciones hidráulicas; redes de riego, estaciones de bombeo,
sistemas de abastecimiento a ciudades, sistemas de saneamiento,
estaciones depuradoras o de tratamiento, así como desde el año 2003
proporciona líneas a TPVs GPRS prestando servicio en la actualidad
a 56.000 terminales con acuerdos con Sermepa, 4B y Euro 6000.
Prueba de la seguridad, eficiencia y estabilidad del servicio es el
lanzamiento de 'El Combo', nuevo juego de la ONCE, que se
comercializa de forma exclusiva en TPVs GPRS conectados a la red
de Telefónica Móviles. Estas aplicaciones se basan en el envío de la
información a través de la red UMTS/GPRS y el backup de los
mismos por datos GSM. Además, se utilizan otras portadoras (voz,
USSD, SMS) para el desarrollo de funcionalidades determinadas de valor añadido. La conexión entre el
cliente y Telefónica Móviles se realiza a través del producto MoviStar Intranet TPV y existen tarifas
específicas y acordes a las necesidades del mercado M2M.
Conclusión: M2M, un mercado en expansión Con todo lo dicho
queda claro que las tecnologías M2M están en plena evolución. Como prueba de ello podemos fijarnos en
la evolución en la demanda de equipos y electrónica Algunos ejemplos: el crecimiento del 167% en la
venta de módems inalámbricos entre 2003 y 2004 (fuente: In-Stat/MDR); los crecimientos medios anuales
del 18% en el mercado global de CPUs para sistemas embebidos; o el hecho de que en 2004 el porcentaje
de CPUs para sistemas embebidos sea un 16% del total de CPUs compatibles x86 vendidas (fuente:
VDC). En definitiva, el creciente interés de las empresas por comunicar sus máquinas, junto con la
adaptación que los operadores empiezan a aplicar a sus tarifas y servicios orientándolos hacia las
comunicaciones M2M, auguran un futuro muy relevante en este sector. Es de esperar que en un futuro
próximo las comunicaciones M2M sean tan comunes como actualmente las comunicaciones de datos
genéricas, gracias, principalmente, a la labor de las operadoras por diferenciar este tipo de tráfico y
facilitar a las empresas el desarrollo de aplicaciones, eximiéndolas de poseer grandes conocimientos
técnicos sobre las redes móviles. Estos y otros datos resultan esclarecedores y muestran como el mercado
de los servicios M2M crece al abrigo de las tecnologías de red móvil e inalámbricas locales siendo cada
día una fuente de ingresos más importante para el sector de las TIC y para la evolución de la Sociedad de
la Información. Autores: José Antonio Rodríguez Fernández, José Luis Martín Peinado. Telefónica
I+D.