Cola de mensajes Transporte de telemetría

El protocolo MQTT será una de las tecnologías más importantes en el sector del IoT en 2022. Además de la multitud de tipos de sensores diferentes, existen numerosos protocolos para transmitir la información y esta heterogeneidad aumenta enormemente la complejidad de la integración de los sensores. Una forma de facilitar la conexión es utilizar MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) con una especificación uniforme de la carga útil.

MQTT es uno de los protocolos más utilizados en el contexto de las aplicaciones IoT, si no el estándar de facto. Las ventajas residen en su eficiencia energética, velocidad, escalabilidad y usabilidad con conexiones inseguras. Además, con la especificación Sparkplug de Eclipse, existe un estándar que define un esquema de datos uniforme. Dado que todos los sensores reciben el mismo tratamiento si se cumple la especificación, es posible una conexión plug-and-play de los sensores. Dos brokers MQTT establecidos son Eclipse Mosquitto y HiveMQ. El broker que se utilice dependerá del caso de uso y del número de sensores conectados.

Mosquitto y HiveMQ

Mosquitto Broker también ha sido desarrollado por la Fundación Eclipse. Se trata de una implementación ligera que puede ejecutarse tanto en servidores como en dispositivos periféricos sin mucha potencia informática. Mosquitto Broker también suele integrarse en plataformas IoT para recibir datos a través de MQTT.

HiveMQ ofrece una versión empresarial de un broker MQTT. A diferencia de Mosquitto, HiveMQ puede escalarse y utilizarse también en clúster. Con HiveMQ Cloud, también existe una variante gestionada y nativa de la nube para simplificar al máximo la instalación y el escalado de la solución. Además, HiveMQ puede ampliarse con extensiones, por ejemplo para transferir datos a Apache Kafka. Las plataformas de flujo de eventos son otra tecnología importante. Actúan como concentrador central de datos para recopilar datos de una amplia variedad de fuentes y gestionar flujos. Esto incluye datos de sensores, así como otros datos relevantes para el negocio, por ejemplo de sistemas operativos como ERP o CRM. El software/solución de streaming de eventos más popular es Apache Kafka, que, al igual que MQTT, es software de código abierto.  

Kafka Cluster y Confluent

Un clúster Kafka se compone de varios brokers y puede escalarse fácilmente a medida que crecen los volúmenes de datos. Los datos persisten en el almacenamiento del disco duro y pueden conservarse indefinidamente si se desea. De este modo, Kafka puede funcionar como almacenamiento a largo plazo, por ejemplo para reenviar datos a sistemas posteriores. Los datos se replican para que los fallos de los nodos corredores individuales del clúster puedan compensarse y no provoquen la pérdida de datos. Especialmente la combinación de Kafka con MQTT ha demostrado su eficacia en la práctica, ya que ambas tecnologías se complementan muy bien en el contexto de IoT. 

Confluent es una plataforma Kafka que acelera la gestión y el escalado de un clúster Kafka (on-prem o en la nube). Integra una interfaz de gestión, varios conectores y plug-ins. Esto facilita la conexión de diferentes fuentes de datos y API. Los flujos de Kafka permiten combinar datos de varios flujos o realizar agregaciones. Con KSQL, una capa de abstracción, se pueden definir lógicas de procesamiento en una sintaxis similar a SQL. Otra característica interesante es el llamado registro de esquemas, que puede utilizarse para almacenar esquemas para mensajes, de modo que sólo se acepten datos con un esquema válido. 

La plataforma IoT es el núcleo de toda arquitectura IoT porque se encarga de la gestión de activos y dispositivos. Además, los datos pueden visualizarse en cuadros de mando casi en tiempo real para facilitar la supervisión a técnicos y clientes finales. La propia supervisión puede ampliarse con lógicas de alarma proactivas, de modo que puedan definirse valores umbral u otros criterios y comprobarse continuamente. Si se produce una situación de alarma, se notifica automáticamente a los grupos de personas responsables. La plataforma también regula los derechos de acceso y la seguridad de los datos, de modo que no es posible el acceso de terceros y cada usuario sólo puede ver sus propios sensores/dispositivos.

La plataforma abierta ThingsBoard permite cumplir todos estos requisitos para una plataforma IoT y es, por tanto, una de las tecnologías más importantes en 2022. ThingsBoard puede utilizarse tanto en las instalaciones como en la nube. Además, está disponible una arquitectura de microservicios para ejecutar los servicios individuales como contenedores dentro de un clúster Kubernetes. Además, la plataforma no se limita a casos de uso de IoT individuales, como la fabricación inteligente o la ciudad inteligente, sino que puede utilizarse de forma flexible en diversos casos de uso. La plataforma también se puede complementar como se desee con conectores o visualizaciones personalizados. Además de la interfaz web, también existe una aplicación para teléfonos inteligentes iOS y Android. 

Otra tecnología importante son las pasarelas Rest API, que ponen los datos a disposición de los usuarios finales de forma fácil e intuitiva. Un ejemplo clásico son los servicios públicos de datos abiertos en el contexto de las ciudades inteligentes, en su mayoría proporcionados por municipios y ciudades. Estos datos abiertos pueden utilizarse para proyectos de datos que van desde aplicaciones para teléfonos inteligentes hasta soluciones analíticas avanzadas. Para que esta prestación sea lo más sencilla posible para el usuario, las API Rest son una buena opción. Los puntos finales Rest son independientes del lenguaje de programación y, por tanto, pueden utilizarse con flexibilidad en distintos entornos.