Internet de las Cosas (IoT): Todo lo que necesitas saber

¿Qué es Internet de las Cosas? ¿Cuáles son los beneficios, los desafíos y las tendencias de IoT? En este contenido resolvemos estas y otras preguntas sobre esta tecnología exponencial.

Invisible para la mayoría de los usuarios, existe otro Internet, uno que conecta miles de millones de dispositivos haciendo posible la vida y los negocios como los conocemos. Desde cámaras de videovigilancia inteligentes y sensores de calor en grandes fábricas, hasta los relojes inteligentes de los transeúntes, ese Internet de las Cosas, también conocido como IoT por sus siglas en inglés, es una de las grandes tendencias tecnológicas de nuestro tiempo.

¿Pero en qué consiste exactamente y cuáles son sus tendencias?

Con más de 15.400 millones de dispositivos conectados a la red en 2023, Internet de las Cosas es un gigante escondido, y no solo por la cantidad de equipos conectados, sino también por la cantidad de datos que estos consumen, que se espera llegarán a los 79,4 Zettabytes en 2025. Y es que la cantidad de datos aumenta a medida que evolucionan las redes móviles.

A pesar de que Internet de las Cosas pareciera ser un término reciente, su origen se remonta a 1999, cuando el científico computacional inglés Kevin Ashton propuso a su empleador, Procter & Gamble (P&G), el uso de etiquetas de identificación de radiofrecuencia (RFID) en los productos de la cadena de suministro. Desde aquel entonces, este término, IoT, empezaría a crecer.

Sin embargo, para los puristas, el verdadero origen de esta tecnología vendría de un estudiante universitario de la Carnegie Mellon University, en los 80, y de una máquina de Coca-Cola. Porque David Nichols era un verdadero amante de esta bebida, pero la máquina dispensadora se encontraba lejos de su oficina, así que, para no perder su viaje, decidió conectar esta máquina a Arpanet, la red precursora de Internet, para saber de antemano si había bebidas disponibles. Así nació el primer dispositivo IoT.

¿Qué es Internet de las cosas?

Con pequeñas variaciones, existen varias definiciones, como son:

Para Gartner, Internet de las Cosas (IoT) es la red de objetos físicos que contienen tecnología incorporada que puede comunicarse, percibir o interactuar con otros sistemas, ya sean internos o externos.

Según McKinsey, Internet de las Cosas (IoT) describe objetos físicos dotados de sensores y activadores que se comunican con sistemas informáticos a través de redes cableadas o inalámbricas, lo que permite supervisar o incluso controlar el mundo físico.

Para Deloitte, es la agrupación e interconexión de dispositivos y objetos a través de una red (bien sea privada o Internet), en la que pueden ser visibles e interactuar. Además, pueden ser cualquier tipo de objeto, desde sensores y dispositivos mecánicos hasta objetos cotidianos como el frigorífico o la ropa.

Como vemos en estas definiciones, a pesar de sus diferencias, tienen varias cosas en común: por una parte, se trata de una red compuesta por todo tipo de objetos; segundo, estos dispositivos están conectados a Internet; y tercero, no necesitan la interacción humana para funcionar. Además, al saltar el elemento humano, pueden ser usados todos los días del año (24/7) de manera ininterrumpida.

¿Qué sectores aprovechan las ventajas de IoT?

Dada la flexibilidad y variedad de los dispositivos que conforman Internet de las Cosas, su potencial es gigantesco en todos los sectores e industrias. Proyecciones de McKinsey estiman que IoT podría generar entre 5,5 y 12,6 billones de dólares para 2030, con especial penetración en industrias y nichos del mercado como los siguientes:

• Ciudades Inteligentes: Los centros urbanos se encuentran en un proceso de Transformación Digital global que incluye la modernización y coordinación de muchos sectores como el transporte público, la salud, la energía eléctrica, el agua, el manejo de basuras y la seguridad. En esta estrategia, el uso de dispositivos inteligentes que va desde cámaras de seguridad hasta semáforos inteligentes es una necesidad y una tendencia de nuestros días.
• Domótica (hogar): Las casas inteligentes son cada vez más comunes, con equipos que van desde aires acondicionados hasta refrigeradores, luces y puertas inteligentes. Los hogares comenzaron una carrera por modernizarse que se acelerará en el futuro. De hecho, este mercado se proyecta que moverá más de 581 mil millones de dólares para 2032.

• Agricultura: La tecnología también está llegando al campo formando otra tendencia, la de Agricultura Inteligente, en la que innumerables sensores y drones vigilan los cultivos y el uso de recursos (como agua y fertilizantes) no solo para crear mejores productos, sino también para mejorar eficiencias operativas.
• Monitores ‘fitness’ y de salud: Algunos de los primeros dispositivos que ayudaron a la popularización de los ‘wearables’ fueron los monitores de actividades deportivas. Con origen en el atletismo de alto desempeño, estos equipos empezaron a llegar a los aficionados en forma de pulseras, relojes y bandas, entre otras opciones.
• Fábricas inteligentes (manufactura): Se trata de una división tan grande que ha creado su propia categoría, también conocida como Internet Industrial de las Cosas (IIoT). En esencia, es un conjunto de dispositivos autónomos y sensores conectados a la red a través de aplicaciones industriales que buscan mejorar la eficiencia de los procesos de una organización.
• Vehículos autónomos: Los coches inteligentes autónomos son uno de las revoluciones del mercado más anunciadas de los últimos años y crece a pasos agigantados, tanto que para 2022 el mercado global ya generaba más de 126.190 millones de dólares.
• Redes eléctricas inteligentes: La siguiente generación de redes eléctricas también conocidas como smart grids no solo es más sostenible, también permite reducir costos y administrar mejor los recursos.
• Retail: Los almacenes de retail son un gran laboratorio de múltiples dispositivos inteligentes que interactúan entre si, permitiendo ofrecer mejores ofertas a los usuarios (personalizadas) y reducir costos a las empresas.

Beneficios y desafíos de IoT

Al igual que todos los procesos de Transformación Digital, al introducir tecnología en sistemas anteriormente analógicos se producen resultados inmediatos que van desde una mejor visibilidad de los procesos hasta mejoras en eficiencias operativas. Esto se basa en 2 de los principios básicos de IoT, como son la conectividad y la automatización de operaciones que, al independizarse del factor humano, trabajan en forma continua recopilando datos que pueden ser aprovechados para tomar mejores decisiones. Esto es apenas la punta de lanza de numerosos beneficios, tales como los siguientes:

• Reducción de costos: IoT permite conocer lo que está pasando realmente dentro de las empresas, no solo optimizando los procesos, sino también conociendo el estado real de los equipos para programar mantenimientos de forma preventiva y, de paso, asegurándose de que la operación nunca se detenga.
• Mejoramiento de la experiencia de los clientes: Al tener equipos que generan información en forma constante, es posible detectar patrones que van desde la forma misma de usar los productos hasta la detección de anomalías y fallas en el diseño. Mejor aún, la información IoT puede ayudar a generar ofertas personalizadas, lo cual también mejora la experiencia de cada cliente.
• Incremento en la seguridad y bienestar de los empleados: Los equipos y dispositivos inteligentes son capaces de detectar anomalías en ambientes que pueden ser incómodos o incluso peligrosos para el ser humano ayudando a generar políticas que cuiden su bienestar y rendimiento.
• Mejoramiento en el manejo de inventarios: Al tener una bodega organizada con sensores inteligentes, es posible conocer qué productos se tienen y su patrón de consumo, anticipándose a los agotados y permitiendo que las empresas no desaprovechen ninguna oportunidad de negocios.
• Más seguridad en las operaciones: Los equipos conectados permiten una vigilancia permanente potenciada por soluciones de software para la detección de movimientos, control de entradas y reporte de anomalías.
• Impacto ambiental: Al optimizarse las operaciones, mediante el análisis de los datos obtenidos por los dispositivos es posible reducir el consumo de energía y administrar de mejor forma los recursos naturales.
• Innovación: La penetración cada vez mayor de dispositivos inteligentes traerá consigo una ola de innovación buscando aprovechar el potencial de estos equipos, generando nuevos modelos de uso y modelos de negocio.

Como toda tendencia tecnológica y los cambios que representa, IoT enfrenta desafíos en múltiples campos que van desde la regulación hasta la economía. Más exactamente se pueden destacar:

• Seguridad y privacidad: Más dispositivos conectados a la red representan más objetivos potenciales para los criminales, especialmente considerando las políticas cada vez más estrictas de protección de datos.

Fuente: https://www.mdpi.com/1424-8220/20/22/6420

• Almacenamiento y nube: No solo es la cantidad de equipos, también la información que transmiten. Las nuevas tecnologías de redes móviles representan un mar de información que debe ser procesado, en tiempo real, por una infraestructura elástica como la provista por la nube.
• Energía: Aunque diseñados individualmente para ser eficientes, los equipos IoT demandan energía para poder funcionar, un reto cuando consideramos que algunos están situados en regiones lejanas o en condiciones extremas.
• Comunicación: Para cumplir con sus objetivos, los equipos IoT deben ser capaces de comunicarse en forma eficiente con sus pares impidiendo la formación de silos aislados que entorpezcan la visibilidad de las organizaciones.
• Compatibilidad y estandarización: A la complejidad de los dispositivos IoT y las diferentes tecnologías que los integran se suma un reto adicional y es la ausencia de un solo estándar (universal) que facilite su interoperabilidad y eficiencia.

Infraestructura y tecnologías de IoT

Los dispositivos de IoT son diversos y trabajan en muchos campos, tanto dentro como fuera de las oficinas, las fábricas y los hogares, e incluso a la intemperie y en condiciones extremas, consumiendo muy poca energía y comunicándose entre sí constantemente. Cada una de estas condiciones determina el uso de un protocolo para garantizar su confiabilidad.

Para cumplir con todos estos requisitos, Internet de las Cosas se divide en modelos de capas. Aunque existen varias propuestas, algunas de las más comunes son un sistema de 3 grandes capas y otro de 5. El primero de ellos trabaja sobre las capas de percepción, redes y aplicaciones, mientras que el modelo de 5 capas incluye percepción, transporte, procesamiento, aplicaciones y negocios.

Fuente: Researchgate

Otra propuesta de capas particularmente conocida es el modelo OSI (Open Systems Interconnection), que consta de 7 capas: física, enlace de datos, red, transporte, sesión, presentación y aplicación. El modelo OSI fue diseñado para conectar sistemas de distintos fabricantes.

También está el modelo TCP/IP (Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet), que simplifica la propuesta OSI y trabaja con 4 capas: física o de acceso a la red, capa de internet, capa de transporte y capa de aplicaciones.

Más allá de la variedad de propuestas, es clave recordar los elementos comunes, como son la captura de datos, su procesamiento y transporte, además de un nivel de aplicaciones para trabajar con esta información e integrarla con los procedimientos y reportes de cada empresa. Encima de todo, algunos expertos incluyen la seguridad como una capa adicional.

Estándares y protocolos de IoT

Como vemos, la diversidad de componentes en cada elemento IoT implica trabajar con diferentes tecnologías dependiendo de su funcionalidad. Por ejemplo, en el caso de la conectividad, tenemos algunos como:

• Bluetooth Smart: También conocido como BLE o Bluetooth Low Energy, se trata de una tecnología de interconexión inalámbrica que prioriza el bajo consumo de energía.
• ZigBee: Otro estándar global de comunicación, lanzado al mercado en 2004 y administrado por la ZigBee Alliance, entidad que cambió su nombre en 2021 a Connectivity Standards Alliance (CSA).
• LPWAN: También conocidas como Low Power Wide Area Networks, permiten transmitir datos entre un dispositivo y una estación base a larga distancia y usando muy poca energía.
• Wi-Fi: Uno de los protocolos de red inalámbrica más populares del planeta, el Wi-Fi es una tecnología basada en la familia de normas IEEE 802.11, que se utilizan habitualmente para redes de área local.
• NFC: El Near Field Communication (NFC) es un conjunto de tecnologías inalámbricas de corto alcance popularizado por los teléfonos inteligentes y las pasarelas de pago. Usualmente requiere de una distancia de 4 cm o menos para conectarse.
• RFID: Llamado así por las iniciales de Radio Frequency Identification, esta tecnología permite usar señales de radio para almacenar y recuperar datos permitiendo su identificación en forma remota.
• Ethernet: Originado en los 80, el ethernet es un estándar de tecnologías usadas para la conexión cableada de dispositivos. Aparte de ser confiable para la transmisión de datos permite enviar energía a los equipos en la forma de Power over Ethernet (POE).
• 5G: La quinta generación de redes móviles, famosas por su uso en redes de telefonía celular, también pueden ser usada por toda clase de equipos. Dentro de las ventajas de esta generación es que permitiría navegar hasta a 10 GBps (gigabytes por segundo).
• Sigfox: Es una solución de conectividad dedicada para IoT que proporciona comunicaciones de largo alcance y bajo consumo energético.

En el nivel de capa de Internet, aquella donde se identifican y transportan datos, se utilizan otros estándares como son:

• IPv6: Este es el protocolo de Internet de última generación, que proporciona una gran cantidad de direcciones IP necesarias para la conectividad IoT.
• 6LoWPAN: Es un estándar de comunicación con bajo consumo de energía. También referido como “IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Network” permite a los equipos integrarse a redes IP más amplias.
• RPL: Corresponde a las siglas de Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks (Protocolo de encaminamiento para redes de baja potencia y con pérdidas), es un sistema creada para crear rutas eficientes y confiables entre los dispositivos de una red.
• LoRaWAN: (Long Range Wide Area Network: Red de Area Extensa de Largo Alcance) Es un protocolo de comunicación de largo alcance y baja potencia diseñado para redes de IoT a gran escala.

Por otra parte, en la capa de aplicaciones se soportan estándares de mensajería, entre otros protocolos como son:

• MQTT: (Message Queue Telemetry Transport: Cola de Mensajes Transporte de Telemetría) Es un protocolo de mensajería ligero diseñado para dispositivos con recursos limitados, ideal para aplicaciones de IoT.
• CoAP: (Constrained Application Protocol: Protocolo de Aplicación Restringida) Es un protocolo de transferencia de documentos diseñado para dispositivos de IoT con capacidad limitada.
• HTTP/HTTPS: Protocolos de transferencia de hipertexto, utilizados comúnmente para la comunicación en la Web y también aplicables a algunos dispositivos IoT.
• Z-Wave: Es un protocolo inalámbrico optimizado para la automatización del hogar y la comunicación entre dispositivos IoT domésticos.

Como lo mencionamos anteriormente, uno de los desafíos de IoT ha sido la ausencia de un estándar común, pero con el paso de los años han surgido algunas propuestas para simplificar este escenario, especialmente en el campo de la domótica. En este sentido, una de las iniciativas de conectividad más llamativas es Matter, un protocolo de código abierto que ha ganado fuerza gracias al apoyo de empresas como Google, Amazon, Samsung y Apple, todas ellas participantes del Connectivity Standards Alliance (CSA).

Gracias a esta alianza, cualquier producto de estos fabricantes interactuará sin problemas con otras marcas adscritas a esta tecnología. Aunque aún es pronto para decirlo, esta tecnología ya ha ganado distinciones, como el premio al mejor producto del Consumer Electronic Show (CES) del 2023, y promete sentar las bases para una interconectividad más sencilla en el hogar.

Big Data y análisis de IoT

Big Data, IoT y la Computación en la Nube son términos usualmente ligados entre sí. Por una parte, IoT captura y genera una inmensa cantidad de datos de forma continua, los cuales son llevados a la nube debido a su elasticidad para agrupar grandes volúmenes de información.

Si ponemos cifras a esta alianza, veremos que Big Data+IoT tiene un mercado proyectado de 72.200 millones de dólares para 2028. Además, aparte de las ventajas de flexibilidad y costos asociados que ofrecen las soluciones en la nube existe un componente extra: la seguridad. Porque las plataformas de este tipo suelen estar respaldadas por grandes soluciones informáticas.

Por otra parte, la información capturada por IoT y centralizada en la nube es inútil por sí misma y necesita de una plataforma de análisis de información. Es allí cuando hablamos de Big Data y Analítica como una forma de convertir estos datos en una herramienta para la toma de decisiones más efectiva.

Privacidad de datos

El crecimiento de los dispositivos IoT y su uso masivo tiene responsabilidades morales y legales. Al transmitir datos de forma continúa sobre hábitos de consumo, salud y localización, de los usuarios se puede en caer en modelos empresariales conocidos como de capitalismo de la vigilancia, cuyo objetivo es predecir y modificar el comportamiento humano como medio para producir ingresos y controlar el mercado.

Por ello, el uso de dispositivos IoT debe darse dentro de un marco de consentimiento, con recopilación y almacenamiento limitado de información, con anónimos o anonimizados, y almacenados de forma segura. Además, esta información debe seguir lineamientos legales nacionales e internacionales.

Entre los ejemplos regulatorios, 2 destacados son el Reglamento General de Protección de Datos (GDPR) y la ePrivacy Regulation (ePR), cuyos lineamientos abarcan desde el compromiso de los fabricantes de los equipos, los desarrolladores de soluciones que corren sobre los mismos y, por supuesto, sobre la naturaleza misma de la información que es transmitida.

Tendencias, futuro e impacto en la sociedad

El crecimiento de los dispositivos IoT, sumado a una mayor penetración de Internet y nuevas redes móviles con mayor capacidad de transmisión de datos, abre la puerta a nuevas posibilidades. Además, su crecimiento implica también una disminución de costos al acceder a los beneficios de las economías de escala. Más específicamente, algunas tendencias claras son:

• Seguridad desde el diseño. Existen varios casos tristemente célebres, como el de la Mirai Botnet, porque la inmensa variedad de dispositivos IoT son un blanco grande para ser ignorado por los ciberdelincuentes. Por ello, uno de los primeros desafíos es cómo proteger estas redes desde su mismo diseño.
• Salud. Es tan grande este campo, que tiene su propia distinción: Internet of Medical Things (IoMT) or Healthcare IoT, una vertical que ha venido ganando relevancia en los últimos años y que fue estimulada por la pandemia del Cóvid-19.
• Metaverso. Con millones de dólares impulsando el Metaverso, el uso de dispositivos de Realidad Aumentada y Virtual (AR/VR) seguirá creciendo para tener acceso a estas nuevas plataformas.
• Artificial Intelligence of Things (AIoT). Como era de esperarse, representa la convergencia con la Inteligencia Artificial para la captura, el análisis y el uso de los datos en una forma más acertada gracias al uso de tecnologías como Machine Learning y Deep Learning.

Por supuesto, estas son apenas algunas de las grandes tendencias, aunque existen muchas otras en la optimización de cadenas de suministro o para mejorar el almacenamiento y la entrega de productos.

Otro aspecto por tener en cuenta es que IoT es una convergencia de otras tecnologías como la Computación en el Borde (Edge Computing) –como alternativa a la Computación en la Nube–.

Una verdad es inocultable: IoT no es el futuro, es el presente. Con el liderazgo de países como China, Estados Unidos, Alemania y Corea del Sur, esta tendencia tecnológica es transversal y afecta innumerables industrias, entre ellas los gobiernos. Y por esta misma circunstancia, sirve no solo como una herramienta para optimizar viejos procesos de negocios, sino también para generar nuevas ideas y servicios en cada vez más industrias y sectores.

Dicho de otra forma, IoT es un requisito actual para la competitividad empresarial y, si bien la inversión en estas plataformas pueden representar un ‘sacrificio’ en términos económicos, a la larga es para el bien de todas las empresas.