Retos Tecnológicos en la IoT en el ámbito de las redes de sensores

Abstract

[SPA] Internet de las Cosas es la visión de un conjunto de tecnologías, sistemas y principios de diseño para conectar cosas, basadas en el entorno físico, a través de Internet. Un componente esencial de Internet de las Cosas son las redes de sensores inalámbricas. Este tipo de redes son utilizadas en muchos ámbitos, siendo la agricultura de precisión uno de ellos. El grupo de investigación División de Sistemas e Ingeniería Electrónica (DSIE), en el que el autor ha desarrollado este trabajo de tesis, tiene una experiencia considerable en la aplicación de redes de sensores inalámbricas experimentales a explotaciones hortícolas del sureste de España. Debido a los enormes avances en el campo de la electrónica, durante los próximos años se espera un incremento significativo en el despliegue de redes de sensores in situ que provocará numerosos desafíos técnicos. Diferentes middleware de Internet de las Cosas ayudarán a superar dichos desafíos. Este trabajo comprueba si una de estas soluciones middleware, FIWARE, podrá escalar en la misma medida en la que lo harán las aplicaciones agrícolas. La respuesta es importante porque el uso de una plataforma determinada supone una apuesta a largo plazo. Para superar dicha meta, se ha diseñado e implementado un banco de pruebas. El banco de pruebas desarrollado es una aplicación típica FIWARE, completa, pero lo suficientemente simple y comprensible para mostrar las principales características y componentes de FIWARE, así como la complejidad de la utilización de esta tecnología. Aunque el banco de pruebas ha sido desplegado en un entorno de laboratorio, su diseño está basado en el análisis de un escenario de caso de uso de Internet de las Cosas en el ámbito de la agricultura de precisión. Así, este banco de pruebas permite simular diferentes despliegues y condiciones de carga, obteniéndose a partir de cada simulación, un conjunto de medidas acerca del rendimiento de FIWARE. Esta información es tratada y representada gráficamente para el posterior estudio y análisis del rendimiento de la plataforma evaluada. Los resultados y conclusiones de este trabajo de investigación son válidos para el análisis de otras aplicaciones inteligentes que integren, haciendo uso de otras plataformas, los patrones y componentes arquitectónicos del paradigma de Internet de las Cosas según la visión de la plataforma FIWARE, siempre que tengan los mismos requisitos que las aplicaciones agrícolas.

[ENG] Internet of Things is the vision of a set of technologies, systems and design principles to connect things, based on the physical environment, through Internet. An essential component of Internet of Things is wireless sensor network. This kind of network is used in many fields, being precision farming one of them. The author's research group, Electronics Engineering and Systems Division (DSIE), has considerable experience in applying such networks to horticultural farms in south-eastern Spain, most of which are experimental. Due to the enormous advances in the electronics field, over the next few years a significant increase is expected in the deployment in situ of sensor networks, which will lead to numerous technical challenges. Different Internet of Things middleware will help overcome these challenges. This paper checks whether one of these middleware solutions, FIWARE, can be scaled to the same extent as agricultural applications. The answer is important because the selection of a particular platform implies a long-term commitment. We have created a testbed to achieve this goal. The testbed is a typical FIWARE application, complete, yet simple and comprehensible enough to show the main features and components of FIWARE, as well as the complexity of using this technology. Although the testbed has been deployed in a laboratory environment, its design is based on the analysis of an Internet of Things use case scenario in the domain of precision agriculture. Thus, this testbed allows to simulate different deployments and load conditions. A set of measures about the performance of FIWARE is obtained from each simulation. This information is treated and graphically represented for the subsequent performance study and analysis of the platform evaluated. The results and conclusions of this research work are valid for the analysis of other smart applications that integrate, using other platforms, the architectural patterns and components of the Internet of Things paradigm according to the vision of the FIWARE platform, provided they have the same requirements as agricultural applications.