El Internet de las Cosas nos prometió una nueva era. uno con conectividad omnipresente eso conduciría a una gran cantidad de datos, lo que nos permitiría tomar decisiones más inteligentes. Hoy, la realidad se puso al día con esta promesa. Las redes inalámbricas están ampliamente disponibles, la conectividad es relativamente barata de usar y el hardware estándar está disponible. Sin embargo, en lugar de centrarnos en obtener información significativa a partir de datos enriquecidos, estamos atrapados en debates interminables sobre qué tecnología inalámbrica utilizar, qué protocolo de comunicación utilizar o qué estándar de seguridad implementar.
Esto a menudo da como resultado que las empresas implementen diferentes dispositivos de diferentes proveedores, cada uno usando una tecnología inalámbrica diferente y un formato de datos y protocolo de mensajería diferente. Una vez que los datos terminan en la nube, no están estructurados y es difícil entenderlos. La administración de dispositivos es un desafío ya que los diferentes dispositivos se adhieren a diferentes estándares que deben abordarse de manera diferente, y el proceso de actualización del firmware debe rediseñarse para cada dispositivo. Administrar una flota heterogénea de dispositivos e integrar los datos en una plataforma es una carga pesada.
Encontrando nuestra salida de un laberinto de tecnologías inalámbricas
A partir de 2017, un grupo de ingenieros prometió una salida fácil de este laberinto de tecnologías inalámbricas, protocolos de mensajería y formatos de datos. Propusieron un estándar simplificado de comunicación y administración de dispositivos para implementarlo en toda la industria. Se lanzó un nuevo protocolo de capa de aplicación para dispositivos con recursos limitados llamado Máquina a máquina ligera, or LwM2M. Este protocolo novedoso dicta una forma estandarizada de formatear los datos de la aplicación y organiza la administración de dispositivos y los mecanismos de actualización de firmware que deberían terminar para siempre con la necesidad de reinventar la rueda.
Conceptos básicos de LwM2M
LwM2M es un protocolo de comunicación de capa de aplicación desarrollado por SpecWorks de OMA para simplificar la gestión de mensajes y dispositivos de dispositivos IoT.
LwM2M es la respuesta a la necesidad cada vez mayor de comunicaciones más rápidas, sencillas y eficientes desde el punto de vista energético. La semántica de mensajes estandarizados permite a los desarrolladores integrados centrarse en la funcionalidad en lugar de reinventar los protocolos de comunicación. El formato de datos eficiente hace que este estándar sea adecuado para dispositivos IoT con recursos limitados. Ideal para microcontroladores que usan conexiones celulares costosas o ejecutan aplicaciones de bajo consumo que requieren dispositivos para optimizar su comunicación.
LwM2M simplifica el diseño y desarrollo de soluciones IoT al estandarizar el formato de datos y encargarse de los complicados procesos de autenticación segura de dispositivos. La norma también define el proceso de datos del sensor recopilación, monitoreo de conectividad y actualizaciones de firmware.
Arquitectura LwM2M
La arquitectura de una aplicación LwM2M consta de 3 componentes: el cliente LwM2M ejecutándose en el dispositivo final, el Servidor LwM2M que gestiona el dispositivo, sus datos y el firmware en la nube, y el Servidor de arranque LwM2M un servicio en la nube para autenticar y aprovisionar el Cliente LwM2M.
Cliente
El cliente LwM2M se comunica con el servidor LwM2M y el servidor Bootstrap LwM2M. Garantiza una conexión segura (es decir, autenticada y cifrada) con estos servidores y envía los datos en el formato correcto según lo dicta el estándar.
Varios clientes de código abierto están disponibles y listos para usarse con la plataforma de hardware que elija. Incluido:
- anjay – mantenido por AVSystem
- Zephyr Cliente LwM2M – mantenido por el Proyecto Zephyr
- Leshan – mantenido por la Fundación Eclipsen
- Wakaama – mantenido por la Fundación Eclipse
- IOWA – mantenido por Ioterop (versión limitada de código abierto disponible)
Servidor
El Servidor LwM2M mantiene las conexiones con los clientes. Los servidores a menudo vienen con una interfaz de usuario que permite al usuario final monitorear los dispositivos, enviar comandos a uno o varios dispositivos y programar actualizaciones de firmware.
Las operaciones específicas, comparables a los métodos API RESTful, se definen en el protocolo LwM2M. Las operaciones de gestión de dispositivos enviadas por el servidor LwM2M son DESCUBRIR, CREAR, LEER, ESCRIBIR, ELIMINAR y EJECUTAR. Las operaciones para gestionar la recogida de datos de los sensores son OBSERVAR y CANCELAR OBSERVACIÓN. En el lado del cliente, un dispositivo envía datos mediante las operaciones NOTIFY y SEND.
Desde el servidor LwM2M, se pueden iniciar integraciones de datos a plataformas de terceros. Como las integraciones de datos no están definidas en el protocolo LwM2M, los servidores LwM2M implementan su conector de datos de manera diferente. Dependiendo de la implementación del servidor, las API se pueden usar para recuperar datos de sensores. Algunos conectores prediseñados se pueden usar para enviar datos a plataformas de IoT populares, como AWS IoT Core o Azure IoT Hub.
Los servidores LwM2M populares son:
Servidor de arranque
LwM2M Bootstrap Server es un servicio en la nube al que se puede conectar el cliente LwM2M y, a menudo, se ejecuta en la misma instancia que el servidor LwM2M. Los clientes LwM2M generalmente se conectan al servidor Bootstrap durante su primer arranque, después de un comando explícito del servidor LwM2M o después de un restablecimiento de fábrica.
El servidor Bootstrap proporciona a los clientes las credenciales necesarias para conectarse a un servidor LwM2M. Además, inicializa el modelo de datos y escribe nuevas configuraciones en el dispositivo. Una vez que se aprovisiona el dispositivo mediante los comandos enviados desde el servidor Bootstrap, el cliente está listo para comenzar a comunicarse con el servidor LwM2M.
El uso del servidor Bootstrap es opcional, toda la información necesaria también se puede codificar en el dispositivo. Sin embargo, esto no se recomienda, ya que presenta complicaciones con la actualización de las configuraciones a lo largo del tiempo, como la renovación de las credenciales de seguridad o la migración a diferentes servidores LwM2M.
Modelo de datos LwM2M
Cada mensaje de datos se envía utilizando un formato de datos que identifica estandarizado objetos, instancias de objetoy digitales, todo definido por la OMA en el Registro LwM2M.
Los dispositivos contienen diferentes bloques de construcción, cada uno de estos bloques está representado por un Objeto e identificado por un ID de objeto. Un objeto describe una parte particular de un dispositivo. Por ejemplo, los objetos de actualización de firmware se utilizan para invocar y rastrear el estado del proceso de actualización de firmware. Los objetos también pueden describir la tecnología de conectividad (por ejemplo, celular o WiFi), información del dispositivo (número de serie, fabricante, versión de firmware), sensores (temperatura, calidad del aire) o periféricos (GPS, LED, zumbadores). Todos los objetos combinados se pueden usar para construir un gemelo digital; una representación virtual del dispositivo final.
Cada objeto puede tener diferentes Instancias, por ejemplo, múltiples sensores de temperatura integrados en un dispositivo.
Las instancias de objeto tienen una o varias Recursos. Por ejemplo, el objeto "dispositivo" tiene varios recursos, como el el fabricante, número de seriey versión de firmware. El objeto de "ubicación" tiene el recurso latitud y longitud.
Los datos enviados utilizando el estándar LwM2M siguen el formato:
/ / =
Como ejemplo, para enviar los datos de temperatura de 23.5, el formato de datos se convierte en:
3303/0/5700 = 23.5
Primeros pasos con LwM2M
Este artículo le permitió comprender la necesidad del estándar LwM2M. En mi opinión, la mejor manera de aprender realmente cómo funciona LwM2M es a través de la experiencia práctica.
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- Fuente: https://www.iotforall.com/whats-this-lwm2m-standard-and-why-should-you-care
