Para simplificar, describiré esto usando una configuración típica de hogar inteligente como referencia, pero aquí nada está realmente solucionado por la aplicación. La topología de alto nivel es igualmente adecuada para una aplicación de monitoreo de granja que cubre varios kilómetros con miles o sensores, rastreando espacios de estacionamiento en una ciudad o gestión de iluminación en un edificio de oficinas.
Trataré el problema aproximadamente en capas de la jerarquía de dispositivos, lo que podría corresponder a la creciente complejidad de una instalación, o en situaciones de casos de uso específicos. Aquí está mi diagrama generalizado que cubre toda la red.
Nivel de nodo
El nodo individual en mi diagrama es una lámpara conectada a WiFi con un interruptor de anulación física local. El nodo a menudo tiene funciones de sensor y control, y una pequeña cantidad de cómputo / almacenamiento local. Idealmente, el nodo puede actuar de forma autónoma. El nodo puede tomar el control de los conmutadores locales, directamente a través de la LAN (si tiene WiFi / Bluetooth), o desde el concentrador local o la nube. Un nodo mantendrá con frecuencia una conexión TCP persistente con el concentrador o la nube.
Una ubicación generalmente contiene varios nodos, con diferentes funciones, que utilizan varias opciones de conectividad. Una casa inteligente puede recopilar datos de temperatura, actividad y video en interiores / exteriores. Los sensores remotos pueden usar conexiones dispares a internet. Los nodos suelen utilizar microcontroladores , a menudo a bajas frecuencias de reloj.
Nivel de concentrador En una casa inteligente, puede haber varios concentradores (uno para cada proveedor de dispositivos), agregación o jerarquía. El concentrador se puede combinar en el enrutador o de forma independiente. El concentrador ni siquiera necesita estar activo en la red (excepto para reenviar paquetes). Sin embargo, el concentrador podría ser responsable de transmitir comandos a un nodo, comandos que se originan desde otros nodos conectados localmente o desde un servidor remoto. El concentrador podría implementar almacenamiento de datos, compresión o filtrado de datos. Realmente, el centro es solo un facilitador. Hoy, el concentrador es la primera parte de la red que tiene la capacidad de proporcionar DNS público, lo que le permite publicar información de estructura de red en todo el sistema. Como se describe en esta preguntaA menudo es necesario un hub para conectar el TCP-IP alámbrico / WiFi a un protocolo de radio de baja potencia, como zigbee o bluetooth-low-energy . Los hubs generalmente se construyen alrededor de microprocesadores y tienen menos potencia que los nodos.
Terminales de roaming También conocido como su teléfono inteligente. Estos son a menudo el punto principal de interacción del usuario. Un nodo simple puede presentar su interfaz de usuario completa a través de un teléfono inteligente, una vez que el nodo puede establecer un enlace directo o mediado con un dispositivo específico. Lograr esto requiere fundamentalmente un mecanismo para establecer confianza / propiedad / emparejamiento. Un terminal puede establecer si su propio hub está en la red local, si necesita realizar todas las comunicaciones a través de un servidor externo, o si puede buscar la dirección IP que permite el enrutamiento directo a su hub 'hogar'. El último escenario generalmente requiere que el enrutador esté configurado para el reenvío de puertos.
Servicio de almacenamiento en la nubeEs común que el servicio en la nube realice la mayoría del trabajo en la pila, aunque esto no siempre es necesario (y no todas las implementaciones requerirán ninguna función en la nube). La característica más útil que puede proporcionar un servidor externo (dirigido públicamente) es la orquestación. Cada nodo y elemento intermedio de la red generalmente puede comunicarse a través de un canal directo a este servidor, y el servidor puede pasar fácilmente mensajes de un dispositivo a los otros. El servidor puede agregar datos y presentar visualizaciones al usuario. Según la configuración del usuario, también puede reenviar información a otros usuarios (el control de acceso y calefacción se puede otorgar a los huéspedes, por ejemplo, las advertencias de inundación / incendio / intrusión podrían usar otras opciones de red para generar alertas). La nube también está bien ubicada para recibir otras fuentes de datos