ES2957938T3 - Arquitectura de internet de las cosas con una plataforma de integración basada en la nube - Google Patents

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Abstract

Una arquitectura de Internet de las cosas incluye una puerta de enlace, un primer dongle, un primer dispositivo inalámbrico y una plataforma en la nube. La puerta de enlace incluye un primer puerto serie. El primer dispositivo de seguridad es recibido por el primer puerto serie y está configurado para comunicarse utilizando una primera tecnología de comunicación. El primer dispositivo inalámbrico está configurado para comunicar un primer mensaje codificado al primer dispositivo de seguridad usando la primera tecnología de comunicación. La plataforma en la nube incluye una capa de abstracción de red que incluye un primer módulo de tecnología de comunicación configurado para recibir el primer mensaje codificado asociado con la primera tecnología de comunicación y generar un primer mensaje decodificado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Arquitectura de internet de las cosas con una plataforma de integración basada en la nube
Antecedentes
La presente descripción se refiere a una arquitectura de Internet de las Cosas (loT), y más particularmente, a una arquitectura IoT con una plataforma de integración basada en la nube.
La integración conocida de diferentes tecnologías y estándares de comunicación para permitir la interoperabilidad con el ecosistema IoT puede requerir cambios hasta en los niveles de hardware/firmware del sensor. Por ejemplo, una variedad de sensores, o dispositivos inalámbricos, como parte de una sola red o sistema de comunicación, pueden cada uno funcionar bajo diferentes protocolos de red que, si no se contradicen, restringirán la integración de los dispositivos como parte de un sistema singular. Hacer cambios de integración a nivel de hardware/firmware del sensor puede dificultar la integración de dispositivos ya desplegados. Además, anticipar tecnologías de comunicación que puedan adoptarse ampliamente también es un desafío. Es deseable un mayor desarrollo de técnicas y procesos de integración de dispositivos inalámbricos.
El documento US 2012/182939 A1 describe métodos y dispositivos para proporcionar un dispositivo concentrador de comunicaciones inalámbricas y servicios, que permiten el acceso remoto a dispositivos médicos electrónicos o de acondicionamiento físico de una manera que simplifica la conexión en red del dispositivo.
Compendio
La invención está definida por la reivindicación independiente 1. Las realizaciones preferidas se exponen en las reivindicaciones dependientes.
Según la invención, se proporciona una arquitectura de Internet de las Cosas, que comprende: una puerta de enlace que incluye un primer puerto serie; un primer dongle recibido por el primer puerto serie y configurado para comunicarse con una primera tecnología de comunicación; un primer dispositivo inalámbrico configurado para comunicar un primer mensaje codificado al primer dongle utilizando la primera tecnología de comunicación; y una plataforma en la nube que incluye una capa de abstracción de red que incluye un primer módulo de la tecnología de comunicación configurado para recibir el primer mensaje codificado asociado con la primera tecnología de comunicación y emitir un primer mensaje decodificado; un segundo dongle recibido por un segundo puerto serie de la puerta de enlace, y configurado para comunicarse con una segunda tecnología de comunicación diferente de la primera tecnología de comunicación; y un segundo dispositivo inalámbrico configurado para comunicar un segundo mensaje codificado al segundo dongle utilizando la segunda tecnología de comunicación, en donde un agente identificador de la tecnología de comunicación de la capa de abstracción de red está configurado para diferenciar entre la primera y la segunda tecnología de comunicación y enviar el primer mensaje codificado al primer módulo de la tecnología de comunicación, y enviar el segundo mensaje codificado a un segundo módulo de la tecnología de comunicación de la capa de abstracción de red para la salida de un segundo mensaje decodificado; en donde la puerta de enlace incluye un módulo de agente y un módulo de base de datos, estando configurado el módulo de agente para buscar en el módulo de base de datos una transmisión del mensaje codificado asociada a una acción automatizada cuando la puerta de enlace pierde la conectividad a la nube, o buscar una respuesta en el módulo de base de datos asociada con un mensaje entrante recibido del primer dispositivo inalámbrico cuando la puerta de enlace pierde la conectividad a la nube.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, la plataforma en la nube incluye una capa de integración de datos configurada para recibir el primer y el segundo mensaje decodificado para la integración de datos.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, la puerta de enlace incluye un módulo de tunelización IP configurado para tunelizar mensajes codificados hacia y desde la plataforma en la nube.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, la puerta de enlace incluye un módulo de tunelización IP configurado para tunelizar mensajes codificados hacia y desde la plataforma en la nube.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, la arquitectura de Internet de las Cosas incluye un router dispuesto, operativamente, entre la puerta de enlace y la plataforma en la nube para transferir el primer y el segundo mensaje codificado.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, la puerta de enlace es un router.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, el router admite el protocolo de Almacenamiento Conectado en Red (NAS) para obtener potencia y acceso a mensajes codificados.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, el módulo de agente está configurado para enviar el mensaje codificado, asociado a una acción automatizada, o responder en el primer puerto serie.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, la respuesta es una de una pluralidad de respuestas y el mensaje entrante es uno de una pluralidad de mensajes, correspondiendo cada mensaje a una respuesta respectiva de la pluralidad de respuestas.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, la pluralidad de respuestas y la pluralidad de mensajes y acciones automatizadas en un formato del mensaje codificado se descargan de la plataforma en la nube durante un proceso de inicialización.
Con carácter alternativo o adicional, en la realización anterior, la plataforma en la nube incluye una capa de análisis configurada para recibir una salida de la capa de integración de datos, y una capa de aplicación configurada para recibir una salida de la capa de análisis.
Las características y elementos anteriores pueden combinarse de diversas formas sin exclusividad, a menos que se indique expresamente lo contrario, sin salirse del alcance de las reivindicaciones. Estas características y elementos, así como su funcionamiento, se harán más evidentes a la luz de la siguiente descripción y de los dibujos adjuntos. Sin embargo, debe entenderse que la siguiente descripción y los dibujos pretenden ser de naturaleza ejemplar y no limitante, y el alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
Diversas características se harán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones no limitantes descritas. Los dibujos que acompañan la descripción detallada pueden describirse brevemente de la siguiente manera.
La FIG. 1 es un esquema de una arquitectura de Internet de las Cosas (IoT);
La FIG. 2 es un esquema de un dongle de la arquitectura IoT;
La FIG. 3 es un diagrama de flujo que ilustra un método de funcionamiento de la arquitectura IoT cuando se establece la conectividad a la nube; y
La FIG. 4 es un diagrama de flujo que ilustra un método de funcionamiento de la arquitectura IoT cuando se pierde la conectividad a la nube.
Descripción detallada
Haciendo referencia a la FIG. 1, se ilustra una arquitectura IoT, o sistema de comunicación inalámbrica, 20 ejemplar. La arquitectura IoT 20 puede incluir una pluralidad de dispositivos inalámbricos (es decir, tres ilustrados como 22, 24, 26), una pluralidad de dongles (es decir, tres ilustrados como 28, 30, 32), una puerta 34 de enlace, un router 36, una plataforma 38 en la nube, y una aplicación 40 de usuario que puede ser una aplicación móvil. La pluralidad de dispositivos inalámbricos 22, 24, 26 puede cada uno funcionar bajo una tecnología de comunicación diferente (p. ej., protocolo de red). Por ejemplo, el dispositivo inalámbrico 22 puede funcionar con un protocolo de 433 MHz, y puede ser, por ejemplo, un sensor de puerta. El dispositivo inalámbrico 24 puede funcionar con un protocolo IEEE 802.15.4, o ZigBee, y puede ser, por ejemplo, un sensor de humedad, un sensor de temperatura, y/o un termostato. Y, el dispositivo inalámbrico 26 puede funcionar bajo cualquier variedad de otros protocolos de red.
Al igual que los dispositivos inalámbricos 22, 24, 26, los dongles 28, 30, 32 pueden configurarse para funcionar bajo diferentes protocolos de red. En una realización, cada dongle 28, 30, 32 está asociado y se comunica con un respectivo dispositivo inalámbrico 22, 24, 26 bajo el protocolo apropiado. Por ejemplo, el dongle 28 puede funcionar con un protocolo de 433 MHz, el dongle 30 puede funcionar con un protocolo IEEE 802.15.4, o ZigBee, y el dongle 32 puede funcionar bajo otro protocolo que coincida con el protocolo del dispositivo inalámbrico 26. Haciendo referencia a las FIGS. 1 y 2, cada dongle 28, 30, 32 generalmente puede ser, o incluye, un transceptor 42 para la comunicación inalámbrica con el respectivo dispositivo inalámbrico 22, 24, 26.
La puerta 34 de enlace puede ser una puerta de enlace sencilla, y puede incluir una pluralidad de puertos serie 44 (p. ej., puertos del Bus Serie Universal (USB)) configurados para recibir los dongles 28, 30, 32, un controlador 46 de serie, y un módulo 48 de tunelización del Protocolo de Internet (IP). La puerta 34 de enlace incluye un módulo 50 de agente y un módulo 52 de base de datos (DB). En un ejemplo, la puerta 34 de enlace puede configurarse para comunicarse con el router 36 de forma inalámbrica o por cable (p. ej., Wi-Fi o Ethernet). En otro ejemplo, la puerta 34 de enlace puede, generalmente, ser parte del router 36, y/o el hardware de la puerta de enlace se comunica directamente con el router 36. En otra realización, el hardware de la puerta de enlace puede conectarse directamente a los puertos USB del router que admiten el protocolo de Almacenamiento Conectado en Red (NAS) para obtener potencia y/o proporcionar acceso a datos. El módulo 48 de tunelización IP establece comunicación con un servidor a un alto nivel. El controlador 46 de serie, el módulo 48 de tunelización IP, el módulo 50 de agente y el módulo DB 52 pueden ser parte de, o admitidos por, un procesador informático (p. ej., un microprocesador) y un medio de almacenamiento legible y grabable por ordenador de la puerta 34 de enlace.
La plataforma 38 en la nube puede incluir una capa 54 de abstracción de red, una capa 56 de integración de datos, una capa 58 de análisis, y una capa 60 de aplicación. La capa 54 de abstracción de red puede incluir un agente identificador 62 de la tecnología de comunicación, y una pluralidad de módulos de la tecnología de comunicación (es decir, cuatro ilustrados como 64, 66, 68, 70). La capa 60 de aplicación puede configurarse para comunicarse con la(s) aplicación(es) 40 de usuario, y puede incluir un módulo 72 de intrusión, un módulo 74 de automatización, un 76 módulo de interacción con el usuario, y/u otros módulos 78.
Durante el funcionamiento normal, los dispositivos 22, 24, 26 pueden enviar mensajes codificados (es decir, mensajes encapsulados dentro de formatos de trama y compuestos como se especifica en un protocolo particular), de forma inalámbrica a los respectivos dongles 28, 30, 32 que reenvían los mensajes codificados al módulo 48 de tunelización IP a través del controlador 46 de serie. El módulo 48 de tunelización IP puede adjuntar información relevante para estos mensajes (es decir, como un identificador de la tecnología de comunicación, un identificador de la puerta de enlace, y otros) y enviar el mensaje codificado final encapsulado en la puerta de enlace (ver flecha 80) al agente identificador 62 de la tecnología de comunicación de la capa 54 de abstracción de red a través del router 36. El agente identificador 62 de la tecnología de comunicación está configurado para identificar el protocolo de un mensaje codificado dentro del mensaje codificado 80 encapsulado en la puerta de enlace, y luego transfiere el mensaje codificado 80 al módulo 64, 66, 68, 70 de la tecnología de comunicación apropiada. El módulo 64, 66, 68, 70 puede entonces decodificar el mensaje codificado en un mensaje decodificado, o genérico. La identificación del protocolo puede lograrse a través de un identificador del mensaje codificado 80 encapsulado en la puerta de enlace, o mediante la implementación de una lógica capaz de identificar formatos de trama a partir de mensajes codificados.
El mensaje decodificado se transfiere desde el módulo 64, 66, 68, 70 correspondiente a la capa 56 de integración de datos que procesa los datos heterogéneos recibidos dentro de mensajes de formato genérico, y combina conjuntos de datos para almacenarlos y presentarlos en una vista unificada. Por ejemplo, la capa de integración de datos puede recibir información de un sensor de temperatura (es decir, un mensaje genérico) de diferentes dispositivos. La capa 56 de integración procesa los mensajes del sensor de temperatura y extrae el propietario de los sensores de temperatura asociados, las ubicaciones de los sensores de temperatura, y los valores. Toda esta información puede combinarse en una estructura de datos unificada (p. ej., una tabla en una base de datos, un objeto virtual, y otros) para permitir un fácil acceso y uso de los datos por parte de aplicaciones y servicios superiores.
La capa 58 de análisis está compuesta por servicios y procesos que hacen uso de los datos recibidos y unificados de la capa 56 de integración de datos. Los servicios y procesos facilitan el examen de conjuntos de datos para extraer el significado de los datos sin procesar y sacar conclusiones sobre la información que contienen los datos sin procesar. Esto puede lograrse mediante sistemas especializados y software que transforma, organiza, y modela los datos para identificar patrones. Esto puede denominarse "aplicaciones de big data".
Después de analizar los datos integrados, la capa 58 de análisis puede proporcionar servicios y funcionalidades más inteligentes y más complejas a la(s) capa(s) 60 de aplicación. Las aplicaciones 72, 74, 76, 78 (es decir, las aplicaciones superiores) pueden hacer uso de los servicios de la capa 58 de análisis y de los datos sin procesar de la capa 56 de integración de datos para proporcionar funcionalidades especializadas al(los) usuario(s), que pueden interactuar con la aplicación superior a través de aplicaciones 40 de usuario.
Haciendo referencia a la FIG. 3 y durante el funcionamiento normal mientras se mantiene la conectividad a la nube, en el bloque 100, puede enviarse una pluralidad de mensajes codificados 80 desde los respectivos dispositivos inalámbricos 22, 24, 26 a la puerta 34 de enlace. En el bloque 102, la puerta 34 de enlace puede tunelizar la pluralidad de mensajes codificados. En el bloque 104, la pluralidad de mensajes codificados puede ser recibida por una capa 54 de abstracción de red de la plataforma 38 en la nube. En el bloque 106, el agente identificador 62 de la tecnología de comunicación de la capa 38 de abstracción de red identifica el protocolo de cada uno de la pluralidad de mensajes codificados. En el bloque 108, varios módulos 64, 66, 68, 70 de la tecnología de comunicación de la capa 38 de abstracción de red decodifican mensajes codificados asociados de la pluralidad de mensajes codificados.
Haciendo referencia a la FIG. 4 y durante el funcionamiento mientras se pierde la conectividad a la nube; en el bloque 200 y como parte de la inicialización de la red, el módulo DB 52 de la puerta 34 de enlace puede precargarse con una pluralidad de mensajes codificados y respuestas que corresponden a una pluralidad de acciones automatizadas a tomar si se pierde la conectividad con la nube. En el bloque 202, el módulo 48 de tunelización IP puede tunelizar/transferir una pluralidad de mensajes codificados 80 (es decir, que pueden incluir respuestas) al módulo DB 52 de la puerta 34 de enlace. En el bloque 204, el módulo 50 de agente puede emparejar cada uno de la pluralidad de mensajes codificados 80 recibidos de los dispositivos inalámbricos 22, 24, 26 con uno respectivo de la pluralidad de mensajes codificados y respuestas precargadas en el módulo DB 52.
Las ventajas y beneficios de la presente descripción incluyen la abstracción del controlador de red a nivel de la nube que permite la actualización o integración de nuevos protocolos de comunicación en la plataforma sin lanzar una nueva versión del firmware de la puerta de enlace, ahorrando así costos de ingeniería no recurrentes. Además, la presente descripción facilita el uso de una puerta de enlace genérica que puede servir a cualquier combinación de protocolos y aplicaciones, limitada únicamente por la funcionalidad del software en la nube. Aún más, debido a que la puerta de enlace incluye módulos de agente y de DB, la funcionalidad básica generalmente se mantiene incluso tras la pérdida de la conectividad a la nube. La presente descripción da como resultado la integración de nueva tecnología que es transparente para el usuario (es decir, puede que solo requiera la conexión de un dongle USB) y puede ser menos costosa porque la lógica de abstracción del protocolo se despliega en la nube y no en cada sensor desplegado.
Las diversas funciones descritas anteriormente pueden ser implementadas o admitidas por un programa informático que se forma a partir de códigos de programa legibles por ordenador y que está incorporado en un medio legible por ordenador. Los códigos de programa legibles por ordenador pueden incluir códigos fuente, códigos objeto, códigos ejecutables, y otros. Los medios legibles por ordenador pueden ser cualquier tipo de medio al que pueda acceder un ordenador, y pueden incluir Memoria de Solo Lectura (ROM), Memoria de Acceso Aleatorio (RAM), una unidad de disco duro, un disco compacto (CD), un disco de video digital (DVD), u otras formas.
Los términos utilizados en la presente memoria como componente, módulo, sistema, y similares pretenden hacer referencia a una entidad relacionada con un ordenador, ya sea hardware, una combinación de hardware y software, o ejecución de software. A modo de ejemplo, un componente puede ser, pero no se limita a, un proceso que se ejecuta en un procesador, un procesador, un objeto, un ejecutable, un hilo de ejecución, un programa, y/o un ordenador. Se entiende que una aplicación que se ejecuta en un servidor y el servidor pueden ser un componente. Uno o más componentes pueden residir dentro de un proceso y/o hilo de ejecución y un componente puede localizarse en un ordenador y/o distribuirse entre dos o más ordenadores.
Por lo tanto, la presente invención no se limita a los ejemplos en particular descritos en la presente memoria, sino que incluye todas las realizaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Una arquitectura (20) de Internet de las Cosas que comprende:
una puerta (34) de enlace que incluye un primer puerto serie (44);
un primer dongle (28; 30; 32) recibido por el primer puerto serie y configurado para comunicarse con una primera tecnología de comunicación inalámbrica;
un primer dispositivo inalámbrico (22; 24; 26) configurado para comunicar un primer mensaje codificado al primer dongle utilizando la primera tecnología de comunicación inalámbrica; y
una plataforma (38) en la nube que incluye una capa (54) de abstracción de red que incluye un primer módulo (64; 66; 68; 70) de la tecnología de comunicación configurado para recibir el primer mensaje codificado asociado con la primera tecnología de comunicación inalámbrica y emitir un primer mensaje decodificado; un segundo dongle (28; 30; 32) recibido por un segundo puerto serie (44) de la puerta (34) de enlace, y configurado para comunicarse con una segunda tecnología de comunicación inalámbrica diferente de la primera tecnología de comunicación inalámbrica; y
un segundo dispositivo inalámbrico (22; 24; 26) configurado para comunicar un segundo mensaje codificado al segundo dongle utilizando la segunda tecnología de comunicación inalámbrica, en donde un agente identificador (62) de la tecnología de comunicación de la capa (54) de abstracción de red está configurado para diferenciar entre la primera y la segunda tecnología de comunicación inalámbrica y enviar el primer mensaje codificado al primer módulo (64; 66; 68; 70) de la tecnología de comunicación, y enviar el segundo mensaje codificado a un segundo módulo (64; 66; 68; 70 ) de la tecnología de comunicación de la capa de abstracción de red para la salida de un segundo mensaje decodificado; caracterizado por que la puerta (34) de enlace incluye un módulo (50) de agente y un módulo (52) de base de datos, estando configurado el módulo de agente para buscar en el módulo de base de datos una transmisión del mensaje codificado asociada a una acción automatizada cuando la puerta de enlace pierde la conectividad a la nube, o buscar una respuesta en el módulo de base de datos asociada con un mensaje entrante recibido del primer dispositivo inalámbrico (22; 24; 26) cuando la puerta de enlace pierde la conectividad a la nube.
2. La arquitectura (20) de Internet de las Cosas expuesta en la reivindicación 1, en donde el módulo (50) de agente está configurado para enviar el mensaje codificado, asociado a una acción automatizada, o responder en el primer puerto serie (44).
3. La arquitectura (20) de Internet de las Cosas expuesta en la reivindicación 1, en donde la respuesta es una de una pluralidad de respuestas y el mensaje entrante es uno de una pluralidad de mensajes, correspondiendo cada mensaje a una respuesta respectiva de la pluralidad de respuestas.
4. La arquitectura (20) de Internet de las Cosas expuesta en la reivindicación 3, en donde la pluralidad de respuestas y la pluralidad de mensajes y acciones automatizadas en un formato del mensaje codificado se descargan de la plataforma (38) en la nube durante un proceso de inicialización.
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