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En este capitulo te presentamos los sistemas de comunicación inalámbricas que tan necesarias se están haciendo para la comunicación entre dispositivos y la necesidad de enviar la información a Internet para que esta pueda ser procesada ya sea por otro dispositivo o por cualquier software de gestión.
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Antes de empezar en materia nos es grato comunicarte las fechas de lanzamiento de nuestro primer curso para aprender a programar. A partir del 8 de febrero los suscriptores podrán reservar plaza y ya el 7 de Marzo el curso estará disponible. En este curso aprenderás a programar con Scracth y Snap! de una forma muy divertida y entretenida e iremos viendo como utilizar Arduino y sus componentes y programarlos con estas plataformas. Pero esto solo es el principio, ya estamos pensando en el curso de continuación.
Y vamos a la materia que nos toca hoy, la expansión de las redes inalámbricas se debe, como hemos dicho al principio, a la necesidad de comunicación entre los dispositivos y enviar esta información a internet. Como consecuencia, los dispositivos (las cosas) deben integrar un sistema de comunicación y la tendencia es que esta sea una red inalámbrica. En el artículo del viernes vimos muchas de las tecnologías que hoy vamos a ver enfocado pero ahí lo enfocamos a Arduino y hoy lo veremos de forma genérica.
En este capitulo describiremos un poco mejor estas tecnologías y también hablaremos de otros dispositivos que se caracterizan porque sus interfaces permiten conexiones directas a los microcontroladores y especialmente a la plataforma Arduino.
Antes de empezar con la tecnología tenemos que tener claro el concepto de electromagnetismo:
- Fundamentos asentados por Faraday
- Y formulados bajo las cuatro ecuaciones de Maxwell
Tecnlogías inalámbricas:
- Radio Frequency Identification (RFID)
- Esta tecnología se introdujo inicialmente para la identificación y seguimiento de objetos a través de pequeños chips electrónicos denominados etiquetas. Por ejemplo el pago automático en los peajes o el SATE, el Sistema Atuomático de Tratamiento de Equipajes
- Se componen de un circuito integrado (almacenar y procesar información), un transductor radio y una antena.
- Existen tres tipos:
- Pasiva: No tienen fuente de alimentación (batería) y por lo tanto no pueden transmitir información. Se activan a través del lector RFID y transmiten solo una pequeña información como el identificador del objeto.
- Activa: Tiene su propia batería y pueden transmitir información de forma continua.
- Híbrida (BAP): Lleva batería, pero solo transmite información en presencia de un lector RFIP. La batería ayuda a transmitir la información en distancias más largas que la del tipo pasiva.
- Al final este dispositivo la información que nos envia es un identificador único para cada objeto.
- Debido a su bajo coste, alta movilidad y la eficiencia en los dispositivos es una tecnología a tener en cuenta para el IoT
- Como inconvenientes para el IoT no podemos comunicar con Internet directamente, no puede establecer conexión a través de una puerta de enlace. Y la proximidad del dispositivo de lectura también es otro inconveniente.
- Podemos conectar un dispositivo RFID con Arduino a través del puerto serie.
- Bluetooth
- Todos utilizamos esta tecnología sobre todo con nuestro movil: manos libres, auriculares inalámbricos, transferencia de archivos…
- Bluetooth es una tecnología estándar para el intercambio de datos a través de distancias cortas creando redes de área personal.
- Utilizar transmisiones de radio de onda corta en la banda 2400 hasta 2480 MHz
- Curiosidad: El nombre proviene de la traducción al inglés de un rey Danés
- Se suele utilizar para la conexión entre pares de dispositivos
- Este dispositivo es eficaz para el IoT, debido a que ha sido una de los primeros protocolos de comunicación inalámbricas con un consumo de energía bajo
- Sin embargo no se puede no se puede conectar directamente a Internet, necesitamos un intermediario, un PC por ejemplo, que actuará como conexión a Internet
- Arduino:
- Modulos de Bluetooth
- Arduino 101
- ZigBee
- Se basa en el estándar IEEE 802.15.4
- Estandar abierto para abordar las necesidades únicas de bajo costo, redes inalámbricas de bajo consumo para la comunicación entre dispositivos (maquina a maquina o redes M2M)
- Es muy similar al Bluetooth aunque se diferencia:
- Admite más nodos (más dispositivos en una red)
- Mejor eficiencia energetica (Menor consumo)
- Mayor alcance (300m)
- Permite la red de pares de dispositivos (Igual)
- Menor velocidad Bluetooth 3000 Kbs ZigBee 250 kbs. Por eso este sistema no se ha llevado a los móviles y se utiliza en la comunicación entre dispositivos (por ej. Domótica)
- Al igual que Bluetooth requiere un dispositivo con accesso a Internet (un PC)
- Arduino: Módulos XBee
- WiFi
- La más conocida de todas y seguramente la más usual en vuestras casas. Seguramente ahora mismo estas conectados a una red de este tipo
- Estándar IEEE 802.11x
- Los módulos WiFi disponibles comercialmente se pueden integrar directamente en los dispositivos del IoT y proporcionan conectividad inmediata.
- La principal ventaja sobre las otras tecnologías a parte de conectar directamente con Internet es que esta conexión es muy fácil de establecer.
- Inconveniente, esta tecnología no se pensó para las redes IoT por lo que consume demasiado.
- Arduino:
- Shield o módulo wifi
- ESP8266
- Arduino Yun
- Arduino MKR1000
- Enlaces de radiofrecuencia (RF Links )
- Otra opción es conectar dispositivos mediante interfaces de radio frecuencia simple.
- Es ideal cuando el tamaño importa, es pequeño y barato
- Proporciona un alcance de comunicaciones entre 100m y 1km dependiendo de la potencia de transmisión y de la antena que se utilice.
- Alcanza una velocidad de datos hasta 1 Mbps
- Estos módulos se pueden conectar a microcontroladores a través del puerto serie pero no proporcionan ninguna aplicación del protocolo de comunicación TCP/IP. De nuevo tenemos problemas para conectarlos a Internet
- Redes móviles
- Con estas redes hablamos de acceder a Internet desde un dispositivo móvil, como un smartphone, tablet, portátil, … a través de una red de banda ancha.
- Tenemos muchos estándares con esta tecnología:
- GPRS (80 Kbps)
- 3G
- 4G
- Proporcionan conectividad directa a Internet a diferentes velocidades según la tecnología. Desde 80 Kbps de la GPRS a unos pocos Mbps de la 3G y 4G
- Debido a la complejidad del protocolo, la codificación de la información y los requisitos de señal alta de recepción esta tecnología tiene un alto consumo de batería.
- Es una buena opción para el IoT ya que conectamos directamente con Internet.
- En Arduino tenemos varios módulos con GPRS
¿Cual es la mejor par mi red IoT?
- Depende de varios factores:
- Movilidad
- Alcance de la red
- Consumo de energía
- Tamaño
- Coste
- Si el dispositivo está fijo:
El cableado sería la mejor opción (Ethernet)
- Si carecemos de la infraestructura o el dispositivo esta en movimiento:
WiFi, movil o ZigBee. La RFID requiere mucho esfuerzo en la creación de un protocolo de comunicación. ZigBee, requiere una puerta de enlace para proporcionar conexión a Internet, pero tiene un bajo consumo y buen alcance. La WiFi proporciona acceso directo a internet (si hay WiFi disponible) pero consume mucha energía y cuando la única infraestructura disponible es la móvil, es la uncia opción que nos queda.
El Recurso del día
Hoy os hablamos de un podcast dirigido por Cesar García (@elsatch) donde trata la actualidad del mundo Maker. Cesar comparte su experiencia como miembro del Internet Society, organización global dedicada a que Internet siga siendo libre y co-fundador del Markespace Madrid, espacio dedicado a la fabricación digital. Combina entrevistas con gente del movimiento Maker y DIY, con ifnormación de eventos y lanzamientos. Si quieres ser un verdadero Maker debes escucharlo. Desde aquí le ofrecemos que un día venga a contarnos cosas interesantes del mundo Maker.
Muchas gracias a todos por los comentarios y valoraciones que nos hacéis en iVoox, iTunes y en Spreaker, nos dan mucho ánimo para seguir con este proyecto.