Ejercicios: Elementos y protocolos de comunicación

Explicá con tus palabras qué es el internet de las cosas y describí dos ejemplos de objetos conectados que conozcás, indicando qué datos envían o reciben.

Todo sistema IoT combina cuatro elementos: sensores, actuadores, conectividad y aplicación. Explicá qué aporta cada uno al sistema y poné un ejemplo concreto de cada elemento dentro de una casa inteligente.

La figura muestra la arquitectura de un sistema IoT que vigila la humedad de una planta: el sensor envía los datos por wifi hasta la red y la persona los consulta en una aplicación del celular, pero uno de los elementos está tapado con un signo de interrogación, como se muestra en la figura.

Indicá qué elemento falta en la cadena y qué funciones cumple (almacenar y procesar los datos, estar accesible desde cualquier lugar...). Después, describí el recorrido completo de un dato desde la planta hasta la pantalla del celular.

Explicá qué es un sensor y describí tres sensores habituales en dispositivos IoT (temperatura, humedad, luz, movimiento, distancia...), indicando qué mide cada uno.

Explicá qué es un actuador y describí tres actuadores de una casa inteligente (relé de tomacorriente, cerradura motorizada, válvula de riego), indicando qué acción realiza cada uno.

Explicá con tus palabras qué es una dirección IP y por qué cada dispositivo conectado a una red necesita una dirección única (funciona como la dirección postal del dispositivo dentro de la red).

¿Qué es el emparejamiento (pairing) bluetooth? Describí una situación en la que lo hayas usado y qué seguridad aporta que dos dispositivos deban emparejarse antes de comunicarse.

En una app de jardín inteligente, el dato «humedad 38 %» y el mensaje «regá esta tarde» no son lo mismo. Explicá la diferencia entre dato e información, y qué parte del sistema convierte lo primero en lo segundo.

Compará wifi y bluetooth como protocolos para un dispositivo IoT (alcance, consumo de energía, velocidad, necesidad de red) y razoná cuál elegirías para: (a) una pulsera de actividad que se sincroniza con el celular y (b) una cámara de seguridad que envía video en tiempo real.

Analizá un termostato inteligente: identificá qué datos captura, dónde se procesan (en el propio aparato o en la nube), qué decisiones toma de forma automática y qué ve y qué puede ordenar la persona usuaria desde la aplicación.

Un agricultor quiere instalar veinte sensores de humedad de suelo repartidos por un terreno donde no hay cobertura wifi. Proponé una solución de conectividad razonable (red de largo alcance y bajo consumo, pasarela intermedia...) y justificá tu elección frente a usar simplemente wifi o bluetooth.

Elegí y justificá la conectividad (wifi, bluetooth o datos móviles) para: (a) un reloj deportivo que se sincroniza con el celular, (b) un timbre con video que envía imagen en directo y (c) un localizador de bicicleta que puede estar lejos de casa. Valorá el alcance, el consumo de batería y el costo de datos en cada caso.

Un sensor alimentado con pilas no puede transmitir continuamente sin agotarlas. Explicá dos estrategias de ahorro energético en IoT (dormir el dispositivo entre medidas, enviar resúmenes por intervalos en vez de cada lectura) y qué se pierde con cada una (inmediatez, nivel de detalle).

Algunos sensores no se conectan directamente a internet, sino a una pasarela (gateway) que habla por ellos. Explicá qué es una pasarela IoT, cuándo hace falta (sensores con protocolos de bajo consumo sin IP propia, instalaciones con muchos sensores) y qué ventaja de gestión aporta.

Analizá un altavoz con asistente de voz: qué procesamiento ocurre en el propio aparato (detectar la palabra de activación) y cuál en la nube (entender la petición y responder), y qué funciones dejan de estar disponibles cuando se cae la conexión a internet.

Una cámara IP viene con la contraseña de fábrica «admin/admin». Analizá el riesgo concreto de no cambiarla (las listas de contraseñas por defecto circulan por internet y los dispositivos se localizan con buscadores especializados) y describí dos medidas básicas de seguridad para cualquier dispositivo IoT doméstico.

En un invernadero escolar automatizado se detecta que las plantas sufren hongos porque el sistema riega indiscriminadamente cada vez que la humedad del suelo baja del 30 %, incluso de noche o con alta humedad ambiental, y además una caída puntual del Wi-Fi provocó una inundación al quedar la válvula abierta. Rediseñá el sistema IoT: 1) Seleccioná y justificá qué sensores adicionales tenés que incorporar además del de humedad del suelo. 2) Diseñá un algoritmo de control lógico con condiciones compuestas (humedad del suelo, humedad ambiental, temperatura y franja horaria) para optimizar el riego y evitar enfermedades vegetales. 3) Justificá razonadamente si la decisión de abrir o cerrar la electroválvula debe ejecutarse en el microcontrolador local (Edge Computing) o en un servidor en la nube para garantizar la seguridad de la instalación ante cortes de red.

Una empresa propone instalar en un colegio un sistema de alarma contra incendios y control ambiental 100 % dependiente de la nube: los sensores de humo y CO2 envían lecturas por Wi-Fi a un servidor remoto, el cual procesa los datos y devuelve a los actuadores la orden de hacer sonar las sirenas y abrir compuertas. Rebatí técnicamente esta propuesta evaluando los riesgos de latencia, disponibilidad de red y puntos únicos de fallo en una emergencia. A continuación, diseñá una arquitectura híbrida (Edge Computing y Cloud Computing) detallando qué funciones específicas deben ejecutarse obligatoriamente en local en tiempo real y cuáles deben delegarse en la nube, justificando la partición de tareas.

El contrato de un nuevo asistente de voz IoT indica que el dispositivo graba y sube al servidor fragmentos de audio de forma periódica para «entrenar algoritmos de reconocimiento acústico y mejorar la experiencia de usuario». Como responsable de privacidad y diseño tecnológico: 1) Analizá la diferencia técnica entre el procesamiento local de la palabra de activación (wakeword) en el chip del dispositivo y el envío directo del flujo de audio a la nube, evaluando los riesgos de filtración de conversaciones privadas o datos de menores. 2) Diseñá tres requisitos técnicos rigurosos (a nivel de hardware, cifrado y políticas de retención de datos) que impondrías al fabricante para evitar la monitorización pasiva sin consentimiento antes de autorizar su compra.