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27 julio 2015

Internet de las cosas y computación de la niebla

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Internet de las cosas (IC) representa una extraordinaria transformación de la manera en que nuestro mundo interactuará muy pronto. Así como la World Wide Web conectó los ordenadores a la red, y la siguiente evolución conectó a las personas a Internet y a otras personas, Internet de las cosas parece estar preparado para interconectar dispositivos, personas, entornos, objetos virtuales y máquinas, de un modo que solo los escritores de ciencia ficción podrían haber imaginado.

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Modelo de madurez de Internet de las Cosas

En pocas palabras, Internet de las cosas representa la convergencia de la conexión de personas, objetos, datos y procesos y está transformando nuestras vidas, negocios y demás.

Hay algunas cifras que confirman esta tendencia. Cisco ha pronosticado de manera optimista un mercado con unos beneficios de 19 billones de dólares para IC, y prevé que habrá 50.000 millones de objetos inteligentes conectados a Internet en el año 2020. Evidentemente, son suficientes razones para que las empresas dirijan su atención hacia lo que será el próximo tsunami de la informática.

¿Qué es la computación en la niebla?

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Crecimiento estimado de Internet de las Cosas para 2020 / Créditos: Cisco

El término computación o informática en la niebla también se conoce como computación Edge,  que esencialmente significa que en lugar de alojar y trabajar desde una nube centralizada, los sistemas en la niebla funcionan en los extremos de las redes. Esa concentración significa que los datos se pueden procesar localmente en dispositivos inteligentes, en lugar de enviarse a la nube para su tratamiento. Es uno de los posibles enfoques de Internet de las cosas (IC).

La computación en la niebla, al igual que numerosos desarrollos informáticos, surgió de la necesidad de abordar dos cuestiones: ser capaz de actuar en tiempo real con los datos entrantes, y trabajar dentro de los límites del ancho de banda disponible. Los actuales sensores generan 2 exabytes de datos. Demasiados datos para enviarlos a la nube. No hay suficiente ancho de banda, y cuesta demasiado dinero. La informática en la niebla sitúa algunas de las transacciones y recursos en el borde de la nube; en lugar de establecer canales para el almacenamiento y utilización en la nube, reduce la necesidad de ancho de banda al no enviar cada bit de información a través de canales en la nube, y en cambio lo agrega en determinados puntos de acceso. Al utilizar este tipo de estrategia distribuida, podemos reducir los costes y aumentar la eficiencia.

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La computación en la niebla extiende el paradigma de la computación en la nube hasta el borde de la red, para abordar aplicaciones y servicios que no encajan en el paradigma de la nube, como:

  • Aplicaciones que requieren una latencia muy baja y previsible.
  • Aplicaciones distribuidas geográficamente.
  • Aplicaciones móviles rápidas.
  • Sistemas de control distribuido a gran escala (redes inteligentes, redes ferroviarias conectadas, sistemas de semáforos inteligentes).

¿Cómo es la niebla? Características principales:

  • Baja latencia y reconocimiento de la ubicación.
  • Amplia distribución geográfica.
  • Movilidad.
  • Muy elevado número de nodos.
  • Papel predominante del acceso inalámbrico.
  • Fuerte presencia del streaming.
  • Aplicaciones en tiempo real.
  • Heterogeneidad.

Las anteriores características convierten a la computación en la niebla en una plataforma apropiada para una serie de servicios y aplicaciones críticos de Internet de las cosas (IC), a saber, vehículos conectados, redes inteligentes, ciudades inteligentes y, en general, redes inalámbricas de sensores y actuadores (WSANs).

Otra manera de plantear la computación en la niebla es considerarla una plataforma virtualizada que por regla general se sitúa entre los dispositivos de los usuarios finales y los centros de datos en la nube alojados en Internet. Así, la computación en la niebla puede proporcionar mayor calidad de servicio en términos de retrasos, consumo energético, tráfico de datos reducido en Internet, etc. La característica principal de la computación en la niebla es su capacidad para admitir aplicaciones que requieren baja latencia, reconocimiento de la ubicación y movilidad. Esta capacidad es posible gracias al hecho de que los sistemas informáticos en la niebla se despliegan muy cerca de los usuarios finales de manera ampliamente distribuida. En la computación en la niebla, los nodos alojados deben poseer suficiente potencia informática y capacidad de almacenamiento para manejar las peticiones de los usuarios que hacen un uso intensivo de los recursos.

La computación en la niebla en acción

¿Cómo funciona todo esto en el mundo real? Consideremos este ejemplo: un sistema de semáforos en Chicago está equipado con sensores inteligentes. Es el martes por la mañana, el día del gran desfile después de que los Chicago Cubs hayan ganado su primer campeonato de la Serie Mundial en más de 100 años. Se espera una oleada de tráfico en la ciudad cuando los aficionados acudan para celebrar la victoria de su equipo. A medida que se va acumulando el tráfico, se van recogiendo los datos de los semáforos individuales.

La aplicación de código abierto desarrollada por la ciudad para ajustar los intervalos y la sincronización de los semáforos se ejecuta en cada dispositivo en el borde. La aplicación ajusta automáticamente los intervalos de los semáforos en tiempo real, en el borde, resolviendo los obstáculos del tráfico a media que surgen y disminuyen. Los retrasos de tráfico se reducen al mínimo y los aficionados pasan menos tiempo en sus coches y disponen de más tiempo para disfrutar de su día grande.

En el ejemplo de los semáforos no tiene mucho sentido enviar una corriente de datos del tráfico cotidiano a la nube para su almacenamiento y análisis. Los ingenieros tienen un buen control de los patrones de tráfico normales. La información pertinente son los datos de los sensores que se apartan de la norma, como los datos del día del desfile. Esos datos se enviarían a la nube y se analizarían, proporcionando un análisis predictivo y permitiendo a la ciudad mejorar y adaptar la respuesta de su aplicación de tráfico a las futuras anomalías de tráfico.

Combinación de niebla, nube e Internet de las cosas

Internet de las cosas promete llevar las ventajas de la computación en la nube a un nivel cotidiano, penetrando en cada hogar, vehículo y lugar de trabajo con dispositivos inteligentes conectados a Internet. Pero a medida que la dependencia respecto de nuestros dispositivos recién conectados aumenta junto con los beneficios y usos de una tecnología en fase de maduración, la fiabilidad de las pasarelas que hacen de Internet de las cosas una realidad funcional debe aumentar y hacer que el tiempo de disponibilidad sea prácticamente una garantía.

El uso de pasarelas robustas en el borde podría fortalecer toda la infraestructura de Internet de las cosas, absorbiendo la mayor parte del trabajo de procesamiento antes de pasarlo a la nube. La computación en la niebla puede satisfacer los requisitos de respuestas de baja latencia fiables procesando los datos en el borde y puede hacer frente a un elevado volumen de tráfico utilizando un filtrado inteligente y una transmisión selectiva. De esta manera, las pasarelas inteligentes en el borde pueden manejar o redireccionar de modo inteligente los millones de tareas procedentes de la infinidad de sensores y monitores de Internet de las cosas, transmitiendo únicamente datos resumidos y de excepciones a la nube propiamente dicha.

El éxito de la informática en la niebla depende directamente de la resistencia y flexibilidad de esas pasarelas inteligentes que dirigen innumerables tareas a una Internet atestada de dispositivos IC.La resistencia informática será una necesidad para la continuidad de negocio de las operaciones de Internet de las cosas, con redundancia, seguridad, monitorización de alimentación y refrigeración, y soluciones de tolerancia a fallos para asegurar el máximo tiempo de disponibilidad. Según Gartner, cada hora de inactividad puede costar a una empresa hasta 300.000 dólares. La rapidez de despliegue, una escalabilidad económica y la facilidad de gestión con recursos limitados también son consideraciones importantes.

Este cambio evolutivo de la nube a la niebla tiene mucho sentido. El auge original de la nube comenzó cuando dispositivos como los smartphones y las tabletas hacían furor. Por aquél entonces, estos dispositivos poseían poca potencia informática y las redes móviles eran tanto lentas como poco fiables. Por tanto, tenía mucho sentido utilizar una arquitectura radial en la nube para todas las comunicaciones.

Pero ahora que proliferan las tecnologías 4G fiables y los dispositivos móviles rivalizan con los ordenadores personales en términos de capacidad informática, tiene sentido pasar de un modelo radial a otro que se asemeje a una malla o arquitectura de informática Edge. Ello eliminaría los cuellos de botella del ancho de banda y los problemas de latencia que sin duda alguna paralizarán el movimiento de Internet de las cosas a largo plazo.

Por tanto, si pensaba que la informática en la nube sería lo último en diseños de infraestructuras en un futuro previsible, piense de nuevo. Si estamos hablando de miles de millones de dispositivos y comunicación instantánea, los actuales modelos de informática en la nube no podrán manejar la carga. Afortunadamente, los avances en potencia de procesamiento móvil y ancho de banda inalámbrico han permitido a muchos diseñar una arquitectura mucho más capaz que nos saca de la nube y nos lleva a la niebla.

Ahmed Banafa

Faculty | Autor | Conferenciante| 5-time instructor of the year

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