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 conozcas, 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 vivienda 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 vivienda inteligente (relé de enchufe, 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 campo 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.

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 le impondrías al fabricante para evitar la monitorización pasiva sin consentimiento antes de autorizar su compra.

Reto del tema. ¿Cómo optimizarías el confort térmico de tu vivienda mediante IoT sin disparar el consumo eléctrico? Diseñá una propuesta domótica conectada basada en datos reales.

1. Toma de datos reales: Consultá en la web de INUMET o ADME y registrá en LibreOffice Calc la temperatura exterior o el costo horario de la luz en tu zona durante un día representativo (mínimo 6 tomas, ej. $0,16$ pesos/kWh).

2. Elementos del sistema: Definí la arquitectura IoT identificando sensores (temperatura/humedad), actuadores (relés para caldera o válvulas termostáticas) y el nodo de procesamiento (ej. ESP32 o micro:bit simulada en MakeCode).

3. Protocolos de comunicación: Justificá razonadamente los protocolos elegidos para la capa física/enlace (Zigbee frente a Wi-Fi) y de aplicación (MQTT frente a HTTP), analizando latencia, cobertura y eficiencia energética.

4. Propuesta técnica: Elaborá un informe breve (dos páginas) con el diagrama de bloques del flujo de datos y la lógica de control activada según tus datos reales (ej. encender si $T < 19,5\text{ }^\circ\text{C}$ y tarifa reducida).

Se valorará:

• Identificación precisa y coherente de elementos de captura, control y actuación.

• Justificación técnica y comparativa rigurosa de los protocolos de comunicación.

• Aplicación lógica y argumentada de los datos reales a las reglas de control.

• Calidad formal, estructuración y claridad del informe técnico final.