IoT en Telecomunicaciones en las IES

A las telecomunicaciones se les considera como pilares de los programas universitarios relacionados con IoT [7]- [8]. Las asignaturas impartidas hacen referencia a las capas del modelo OSI [9], que incluyen las físicas, de enlace, de red y de aplicación. La capa física se encarga de enviar las señales desde un transmisor hasta un receptor. Por otra parte, la de enlace se encarga de controlar la transmisión entre dispositivos conectados directamente. La de red vincula los dispositivos, es decir, se conectan a través de otros dispositivos intermedios. Finalmente, la capa de aplicación se encarga de proveer servicios para utilizar los datos generados en el sistema IoT.

Las tecnologías más utilizadas para la enseñanza de IoT son ZigBee [2,] - [3] y WiFi [1], [4]- [5]. Sin embargo, otras tecnologías menos aplicadas también cumplen con los requerimientos para las aulas. Como ejemplo, un chip de la marca Heltec que soporte LoRa, WiFi y BLE, puede tener un precio de entre 13 y 18 dólares. Uno de los motivos por los que WiFi y ZigBee han tenido tan buena aceptación en este entorno es el bajo costo y la fácil accesibilidad al producto. Un módulo WiFi compatible con Arduino puede valer menos de 5 dólares.

Algunas de las tecnologías mencionadas requieren de una infraestructura onerosa para funcionar adecuadamente, es el caso de WiFi HaLow y Z-Wave, que requieren de un punto de acceso para poder ejecutarse. De forma similar, a pesar de que las etiquetas de RFID son muy económicas, requiere de un lector que suele ser costoso debido a que incorpora elementos muy especializados y de alta potencia. Por otra parte, algunas de las tecnologías de comunicaciones para IoT requieren un contrato especial y pago de servicios, como es el caso de las comunicaciones celulares y NB-IoT. Si se desea que cada estudiante tenga un dispositivo para poder realizar experimentos, las tecnologías antes mencionadas se vuelven difíciles de utilizar.

En el área de telecomunicaciones, estos dispositivos de IoT pueden ayudar ampliamente a comprender mejor los conceptos esenciales para cada capa del modelo OSI. En la capa física, los dispositivos pueden ayudar a conocer los esquemas de modulación, codificación y corrección de errores propios de cada tecnología, así como introducir a los estudiantes a conceptos como el ancho de banda, la frecuencia de transmisión, etcétera. Apoyados de alguna instrumentación, los estudiantes podrían incluso ver parte de las señales en forma gráfica.

En la capa de enlace es posible comprobar experimentalmente el comportamiento de los protocolos correspondientes a cada tecnología y compararlo con las ecuaciones teóricas. Además, algunas tecnologías que carecen de capa de enlace (como LoRa o RFID) aceptan que el estudiante implemente los algoritmos de acceso al medio (MAC) de esta capa. En temas más avanzados, los estudiantes tienen la posibilidad de probar algoritmos de enrutamiento en la capa de red. Para que esto pueda realizarse, es necesario que la tecnología seleccionada permita la conexión punto a punto (es decir, que no se requiere un punto de acceso). Por otro lado, utilizando la capa de transporte, los estudiantes podrán realizar múltiples conexiones simultáneas en un mismo dispositivo haciendo uso de diferentes puertos; además, podrán ejecutar protocolos orientados a conexión, como TCP, o no orientados a conexión, como UDP. Por último, la capa de aplicación permitiría que el estudiante interconecte su sistema con otros sistemas externos (por ejemplo, la nube) y que muestre los datos o los utilice para alguna acción.

La tabla I presenta un resumen de las características de las diferentes tecnologías para IoT revisadas con la finalidad de que el estudiante pueda seleccionar la que mejor se adapte a sus necesidades.