Estado del arte de estandarización en IoT
Varios Organizaciones de Desarrollo de Estándares (SDO) y alianzas se están centrando en mantener las operaciones sin problemas de los sistemas de IoT. En particular, la Organización Internacional de Estandarización (ISO[1]), la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC[2]) y la colaboración conjunta entre ellas (ISO/IEC JTC 1[3]) , el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI[4]), el Sector de Estandarización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU-T[5]), etc. son SDO muy conocidas. Están elaborando estándares, directrices y especificaciones para apoyar a sus interesados en el despliegue de las TIC. Las SDO pueden clasificarse para grandes rasgos en dos clases desde el punto de vista de la oferta tecnológica: genéricas y específicas para cada aplicación. Las organizaciones de la primera categoría desempeñan un papel fundamental en la definición de estándares de tecnología para abarcar el espacio problemático general. Las organizaciones de la segunda categoría, en cambio, se crean en interés de la estandarización de las tecnologías para algún dominio específico de aplicaciones. El presente documento tiene por objeto ofrecer una visión general de las organizaciones y alianzas de estandarización que proporcionan estándares genéricas. En el contexto de la IoT, la ISO/IEC JTC 1, el ETSI y el ITU-T, etc., abarcan la mayoría de las esferas de la estandarización técnica de los estándares genéricas. En este artículo se ofrece un resumen de las iniciativas de estas organizaciones y otras alianzas relacionadas con los estándares de IoT.
- ISO/IEC JTC 1
Este es un comité técnico conjunto de la ISO y la IEC. Se crea para desarrollar, mantener y promover estándares en los campos de la tecnología de la información (TI) y la tecnología de la información y las comunicaciones (TIC). Un subcomité bajo el JTC 1, SC 41[6], sirve como el foco y proponente para el programa de estandarización del JTC 1 en la IoT y tecnologías relacionadas, incluyendo Redes de Sensores y Tecnologías de Uso. Este subcomité se ocupa de la mayoría de las cuestiones enumeradas en la Tabla 1. En particular, cuenta con tres Grupos de Trabajo (Working Group) para diferentes áreas de Estandarización de IoT para abordar estas cuestiones:
[1] https://www.iso.org/home.html
[2] https://www.iec.ch/homepage
[3] https://www.iso.org/isoiec-jtc-1.html
[5] https://www.itu.int/en/ITU-T/Pages/default.aspx
[6] https://www.iso.org/committee/6483279.html
| Desafíos de IoT | Necesidades de estándares |
| Lenguaje común (vocabulario.) | Debería haber un entendimiento común sobre la tecnología y una arquitectura de referencia común aceptable para sus interesados en la aplicación. Dado que IoT es amplia y aplicable a la mayoría de los sectores de la sociedad, es necesario que haya un entendimiento común sobre la tecnología, así como una arquitectura de referencia bien definida y aceptable desde diferentes perspectivas en todos los sectores. |
| Interoperabilidad (interop.) | IoT está creciendo en todos los sectores. La interoperabilidad sin fisuras con diferentes dispositivos que operan en diferentes tecnologías es un gran desafío. Además, la interoperación de las pilas de protocolos de red en las capas superiores que implican la operación de dominios específicos, y el nivel semántico es otro desafío. |
| Conectividad (conect.) | La conexión de miles de millones de dispositivos es un gran desafío en IoT. Aparte de esto, varias tecnologías de comunicación: Wi-Fi, Zigbee[1], LoRa[2], Low-Power Wide Aera Network (LPWAN), Long Term Evolution (LTE), LTE-advanced, 5G, etc. están gobernando el paradigma actual de IoT y otras tecnologías por venir. La conectividad perfecta entre los dispositivos de conexión de todos los sectores y las tecnologías de la comunicación es un gran desafío. |
| Seguridad y privacidad (sec. & priv.) | Hoy en día, la seguridad y la privacidad son las principales preocupaciones para el despliegue de IoT. La mayoría de sus despliegues son propensos a la seguridad y la privacidad a nivel de plataforma de dispositivos, Edge y Cloud. Es necesario considerar una arquitectura de despliegue apropiada para superar todos los problemas relacionados. |
| Confiabilidad (confiab.) | La fiabilidad refleja el grado de confianza que se tiene en que el sistema funcione como se espera en lo que respecta a características como la seguridad, la protección, la privacidad, la fiabilidad y la resistencia, etc.[3].. La fiabilidad de los sistemas de IoT requerirá una gestión activa de los riesgos para todas estas características. |
| Fiabilidad (fiabi.) | La fiabilidad de los servicios es también otra preocupación importante en sectores específicos, como en la atención de la salud, los vehículos conectados. Estos sectores requieren la máxima fiabilidad (99,9999% o más) para obtener el servicio adecuado. |
| Escalabilidad y agilidad (escal.) | IoT se conoce como una red de redes. Las futuras aplicaciones o redes deben ser escalables y ágiles para las demandas de los usuarios. El sistema debe ser escalado dinámicamente hacia arriba y hacia abajo sin sacrificar los requisitos básicos, como la calidad del servicio (QoS), la seguridad/privacidad, la fiabilidad, etc. IoT es más heterogénea que Internet. En el contexto de los enormes desafíos que plantea el crecimiento sin límites, no planificado y no regulado de las redes en la Internet, también se producen mejoras significativas en la tecnología de IoT. |
| Inteligencia y análisis (intel.) | Por naturaleza, IoT es para recoger información y reaccionar en base a ella. La información se recoge en los dispositivos y se comunica a la Cloud con o sin el apoyo de edge. Los factores: retraso, fluctuación, costo, cuestiones de reglamentación, etc., desempeñan un papel importante para colocar la plataforma analítica apropiada; es decir, ya sea en el borde(edge) / niebla(fog) o en la nube(Cloud). El análisis impreciso debido a fallas en la fuente de datos, la capacidad limitada para analizar y manejar datos no estructurados y en tiempo real, la falta de directrices para la extracción de datos, etc. son cuestiones críticas en el contexto actual. |
| Requisitos específicos del sector (sector.) | La decisión de despliegue puede afectar a los mercados verticales, horizontales o de clientes finales de IoT. En particular, pueden ser IoT de consumo, industriales y comerciales. En este contexto, son muy importantes las directrices específicas para sectores concretos de despliegue, lo que falta en el contexto actual para la mayoría de los sectores. |
| Societal (socie.) | Los servicios de IoT deben satisfacer a los consumidores, los promotores, los reguladores, etc., como partes interesadas de la sociedad. Este desafío social incluye el modo de utilización, el consumo de energía, el impacto ambiental y otras repercusiones sociales conexas, que desempeñan un papel fundamental en el despliegue de IoT. |
Tabla 1 Desafíos y Necesidades de estándares técnicos de IoT
[1] Zigbee Alliance. Disponible en: https://www.zigbee.org/
[2] Lora Alliance. Disponible en: https://lora-alliance.org/
[3] IIC definition: The Industrial Internet of Things, Volume G8: Vocabulary Industrial Internet Consortium, 2017. Disponible en: http://www.iiconsortium.org/pdf/IICVocabTechnicalReport2.0.pdf
ISO/IEC JTC 1/SC 41/WG 3 ‘Arquitectura de la IoT’ proporciona la estandarización en el área del lenguaje común – Vocabulario, arquitectura y Marcos IoT. Una norma internacional ISO/IEC 20924:2018[1] (IoT-Vocabulario) desarrollada por este grupo de trabajo WG3 proporciona una definición de IoT para un entendimiento común sobre la IoT dentro de sus interesados, junto con un conjunto de términos y definiciones que forman una base terminológica para la IoT. De manera similar, otra norma internacional ISO/IEC 30141:2018[2] (Arquitectura de referencia de la IoT) proporciona una arquitectura de referencia normalizada para la IoT que utiliza un vocabulario común, diseños reutilizables y las buenas prácticas de la industria. Ha utilizado un enfoque de arriba abajo, derivando una referencia de alto nivel basada en el sistema con la subsiguiente disección de ese modelo.
Ha utilizado un enfoque descendente, derivando una referencia de alto nivel basada en el sistema con la subsiguiente disección de ese modelo en cinco vistas de la arquitectura desde diferentes perspectivas, comenzando con la recopilación de las características más importantes de la IoT. Este grupo de trabajo WG3 también se ocupa de la necesidad de seguridad, privacidad y requisito de Marco y metodologías de fiabilidad en el despliegue de la IoT, formando diferentes grupos ad-hoc y grupos de coordinación de enlace;
ISO/IEC JTC 1/SC 41/WG 4 ‘Interoperabilidad de la IoT’ proporciona actividades de estandarización en el área de la interoperabilidad, la conectividad, la plataforma, el material intermedio, la conformidad y las pruebas. Este grupo de trabajo WG4 publicó recientemente una norma internacional ISO/IEC 21823-1:2019 (Interoperabilidad para sistemas de IoT – Parte 1: El Marco[3]) ofrece una visión general del Marco de interoperabilidad para los sistemas de IoT. Facilita que los interesados en la IoT se construyan de manera que las entidades del sistema de IoT puedan intercambiar información y utilizarla mutuamente de manera eficiente. Además, también se está trabajando para definir la interoperabilidad de transporte y semántica para los sistemas de IoT;
ISO/IEC JTC 1/SC 41/WG 5 ‘Aplicaciones de la IoT’ se ocupa de la Estandarización en el área de las aplicaciones de la IoT, los casos de uso, las herramientas y la guía para la implementación. En un informe técnico ISO/IEC TR 22417:2017[4], publicado por este grupo de trabajo, se identifican los escenarios de la IoT y los casos de uso basados en aplicaciones y requisitos del mundo real. Estos casos de uso proporcionan un contexto práctico para las consideraciones sobre la interoperabilidad y los estándares basadas en la experiencia de los usuarios. Además, se aclara dónde pueden aplicarse los estándares existentes y se destacan los casos en que es necesaria la labor de Estandarización.
[1] https://www.iso.org/standard/69470.html
[2] https://www.iso.org/standard/65695.html
[3] https://webstore.iec.ch/publication/60604.
[4] https://webstore.iec.ch/publication/60605
Además, este subcomité también está examinando los aspectos sociales de la IoT, la relación de la IoT con las nuevas tecnologías, como Blockchain, la inteligencia artificial (IA), la tecnología Cloud/Edge Computing a través de diversos grupos ad-hoc y grupos de coordinación de enlace. Además, la ISO/IEC JTC 1/SC 41 también trabaja juntamente con la ISO/IEC JTC 1/SC 27[1] ‘Seguridad de la información, Ciberseguridad y Protección de la Privacidad’, para los estándares relacionados con la seguridad y la privacidad de la IoT. Por ejemplo, se está elaborando una norma internacional ISO/IEC 27030 (Directrices para la seguridad y la privacidad en la IoT) para proporcionar directrices de seguridad y privacidad en la IoT en el Marco de la norma ISO/IEC JTC 1/SC 27.
- ITU-T
La ITU es el organismo especializado de las Naciones Unidas en materia de tecnologías de la información y las comunicaciones. Las Comisiones de Estudio del Sector de Estandarización de las Telecomunicaciones de la ITU (ITU-T) reúnen a expertos de todo el mundo para elaborar estándares internacionales conocidas como Recomendaciones del ITU-T, que actúan como elementos definitorios de la infraestructura mundial de las TIC. El ITU-T presentó una visión de la IoT en el histórico informe «Internet de los objetos», publicado en 2005 como parte de una serie de informes de la ITU sobre la Internet. En la Recomendación ITU-T Y.2060 (06/2012) se definió como una infraestructura mundial para la sociedad de la información, que permite prestar servicios avanzados mediante la interconexión de objetos (físicos y virtuales) basados en las tecnologías de la información y las comunicaciones interoperables existentes y en evolución. A continuación se destacan algunas de las comisiones de estudio pertinentes del ITU-T relacionadas con la IoT:
SG 20 ‘IoT y Ciudades y Comunidades Inteligentes’ (SC&C) está trabajando para abordar los requisitos de Estandarización con un enfoque inicial en las aplicaciones de IoT en las Ciudades y Comunidades Inteligentes. Esta Comisión de Estudio se encarga, desde el ITU-T, de presentar la visión de la IoT definida en la Recomendación ITU-T Y.2060 (06/2012). Una parte central de este estudio es la Estandarización de las arquitecturas de extremo a extremo para la IoT, y los mecanismos para el Inter funcionamiento de la IoT aplicaciones y conjuntos de datos empleados por diversos sectores industriales verticales. Este grupo de estudio también ha abordado la cuestión de la definición de la arquitectura de referencia específica de las aplicaciones, por ejemplo en la fabricación inteligente y la IoT industrial, la CiberSalud y la CiberAgricultura, los dispositivos y servicios vestibles y las aplicaciones cooperativas y los servicios de seguridad del transporte;
SG 17 ‘Seguridad’ coordina el trabajo relacionado con la seguridad en todos los SG del ITU-T junto con una amplia gama de cuestiones de Estandarización. En particular, en lo que respecta a la IoT, trabaja por la seguridad de las aplicaciones y servicios para la IoT y la red inteligente.
- ETSI
El Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI) es una organización de estandarización de sector de TIC que satisface las necesidades de los mercados europeos y mundiales. Desde hace mucho tiempo se dedica a la estandarización técnica relacionada con la IoT. Desarrolla varios estándares (especificaciones, informes técnicos) en el ámbito de la interoperabilidad y los casos de uso. En particular, los estándares relacionados con Máquina a Máquina (M2M), IoT, Ciudades Inteligentes, Medidores Inteligentes, Sistemas de Transporte Inteligente, Fuentes de alimentación de baja potencia, Espectro Radioeléctrico, etc. y cuestiones de seguridad relacionadas son el principal objetivo de esta organización. A continuación se destacan algunos comités técnicos más relevantes para la IoT:
[1] https://www.iso.org/committee/45306.html
ETSI/TC Smart M2M es responsable de proporcionar especificaciones a las aplicaciones relacionadas con la IoT y las Ciudades Inteligentes. En un principio, el grupo especial de tareas 505 del ETSI – Panorama de estándares para la IoT y análisis de las lagunas de los pilotos europeos de gran escala (LSP) de IoT, proporcionó dos informes técnicos, ETSI TR 103 375 y ETSI TR 103 376 para proporcionar las hojas de ruta de los estándares de IoT, y el análisis de las lagunas en la Estandarización técnica de IoT. En particular, ETSI TR 103 375 (Panorama de estándares para la IoT y evaluaciones futuras) es proporcionar el panorama de estándares para la IoT y la identificación de posibles Marcos para la interoperabilidad, y ETSI TR 103 376 (Casos de uso de la IoT y Gaps en los estándares) es identificar las lagunas en la Estandarización y propuestas sobre cómo abordarlas en la Estandarización, respectivamente. En cuanto a las directrices de ciberseguridad relacionadas con la IoT, el comité técnico del ETSI sobre ciberseguridad –TC Cyber ha publicado recientemente una norma, ETSI TS 103 645, (Ciberseguridad para IoT), que tiene por objeto establecer una directriz de seguridad para los productos de consumo conectados a Internet y proporcionar una base para futuros planes de certificación de la IoT;
El ETSI/TC Earth Station and Systems (SES) se encarga de la Estandarización relativa a todos los tipos de sistemas, servicios y aplicaciones de comunicaciones por satélite, pero todavía hay que descubrir muchas cuestiones, por ejemplo, la aplicabilidad del actual escenario de comunicaciones por satélite para la IoT, los protocolos eficientes M2M/IoT adecuados para los servicios futuros, etc.
- Otros SDO y alianzas
Además de la lista anterior de SDOs, varios otros SDOs y alianzas están trabajando para mantener las operaciones sin problemas de la IoT. oneM2M[1] es una alianza conjunta de ocho SDOs activos en la estandarización de las TIC, incluyendo el ETSI. Esta alianza está jugando un papel importante en el desarrollo de estándares y especificaciones relacionadas con la interoperabilidad dentro y fuera del sistema de IoT. Básicamente, las especificaciones desarrolladas por oneM2M abordan la necesidad de una Capa de Servicio M2M común que pueda ser fácilmente incorporada dentro de varios hardware y software y en la que se pueda confiar para conectar la miríada de dispositivos en el campo con los servidores de aplicación M2M. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE[2]) ha estado produciendo estándares para la conectividad del área local/personal, que juegan un papel vital en la formación de una capa física y de Control de Acceso Medio (MAC) relacionada con los estándares. El proyecto P2413[3] tiene por objeto desarrollar un Marco arquitectónico para cubrir las necesidades de las diferentes aplicaciones. Del mismo modo, teniendo en cuenta el crecimiento del mercado de la IoT, el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP[4]) está trabajando en un conjunto de especificaciones para la evolución a largo plazo (LTE), la IoT de banda estrecha (NB-IoT) y las especificaciones y estándares de radio relacionadas con la IoT de 5G, y ya las ha proporcionado. El Grupo de Tareas de Ingeniería de Internet (IETF[5]) es otra organización líder en la Estandarización de protocolos para Internet en diferentes capas de la pila de redes. También está trabajando para optimizar las ofertas de protocolos de la IETF para el nivel inferior en LPWAN de SigFox, LoRA Alliance, 3GPP, etc., así como para definir los intercambios de la capa superior y la señalización de las ofertas de protocolos existentes. Asimismo, el Transporte de Telemetría de Colas de Mensajes (MQTT[6]), una norma ISO, presentada por la Organización para el Avance de la Normativa de Información Estructurada (OASIS[7]) proporciona un mecanismo normalizado para conectar dispositivos. Ayuda a que las arquitecturas basadas en Cloud se desarrollen con una semántica de protocolo común para la interconectividad. Aparte de esto, hay una enorme lista de alianzas que están trabajando activamente en la Estandarización técnica para mantener el funcionamiento sin problemas de la IoT, a saber, la Alianza para la Innovación de la Internet de las Cosas (AIOTI[8]), la Asociación para la Identificación Automática y la Movilidad (AIM[9]), el Consorcio Industrial de Internet (CII)[10], Global Standards One (GS1[11]), la Fundación para la Conectividad Abierta (OCF[12]), el Consorcio de la World Wide Web (W3C[13]), el Consorcio Geoespacial Abierto (OGC[14]), etc.
En resumen, en esta artículo se ha presentado el estado del arte de la estandarización en IoT de distintas Organizaciones de Desarrollo de Estándares (SDO) y alianzas, desde el punto de vista de determinados problemas o desafíos identificados en la
[3] https://sagroups.ieee.org/2413/
[7] https://www.oasis-open.org/
[9] https://www.aimglobal.org/
[10] https://www.iiconsortium.org/
[12] https://openconnectivity.org/
[14] https://www.ogc.org/standards#
Responsable del Grupo de Expertos itsm4IoT
Comité de Estándares de itSMF España