Prototipo Gateway multiprotocolo para aplicaciones IoT
Autor:
Director: Ing. Sergio F. Hernandez Velazquez
Fecha: 23/09/2022
Resumen:
En la actualidad la comunicación entre dispositivos es cada vez mayor y mas aún con el surgimiento de Internet de las Cosas (IoT). Con esto entran en juego nuevos requerimientos y una gran cantidad de tecnologías con diferentes características para satisfacerlos. Con ellas también surgen variados protocolos que permiten recolectar la información. En el presente proyecto se desarrolló un protocolo que busca integrar algunas de estas tecnologías e implementarlas sobre un Gateway Multiprotocolo (GM) que permita canalizar la información, procesarla y redirigirla a su destino donde la misma pueda ser accedida, como así también, proveer comunicación entre ellas.
El GM surge como solución al problema de trabajar con redes heterogéneas. Para lograr esto se propone el estudio de diferentes tecnologías IoT, para integrarlas bajo el protocolo anteriormente mencionado, realizando un prototipo de GM que permita cursar datos entre dos redes cuya tecnología sea diferente. Para la elección de las tecnologías, en un caso se prioriza el alcance utilizando la tecnología Long Range (LoRa), lo cual se verá reflejado en una disminución en la tasa de datos máxima y en el otro caso se prioriza la tasa de datos utilizando la tecnología Zigbee, con la contraparte de obtener menores rangos de alcance.
El GM es implementado sobre una placa de desarrollo Raspberry Pi 3 Modelo B, con un sistema operativo (OS) basado en Linux capaz de soportar una pila de protocolos que posibilite cumplir con los objetivos planteados. Para su puesta en funcionamiento se utiliza el lenguaje de programación Python, aprovechando el amplio desarrollo de librerías para el control de transceptores y comunicaciones seriales existentes.
La pila de protocolos debe permitir interconexión de dispositivos en una red de comunicación de datos jerárquica y heterogénea. La misma se basa en el modelo de de interconexión de sistemas abiertos (OSI, por sus siglas en inglés) y el modelo TCP/IP. Además, se realizan modelos básicos de nodos que funcionan utilizando el protocolo sobre placas de desarrollo de bajo costo, con el fin de corroborar el correcto funcionamiento del GM.
La conectividad en el la red se puede dividir en dos áreas: la conectividad exterior (red pública) y la interior (red privada). La primera se refiere a la vinculación de la red con Internet, a través de la cual se accede a las bases de datos y servicios de red que proveen el almacenamiento, recuperación, procesamiento, análisis y visualización de la información. Se propone la implementación de esta área a través de servicios en la nube tales como SensorCloud. La conectividad interior se realizará mediante una red jerárquica de sensores inalámbricos de tecnologías heterogéneas. El vínculo entre ambas redes es el GM. Internet a los servidores anteriormente mencionados. Además se podrá acceder al GM a través de la interfaz HDMI o VNC de manera local para configurar diferentes parámetros del mismo.
