Máquina a máquina - Machine to machine

Máquina a máquina ( M2M ) es una comunicación directa entre dispositivos que utilizan cualquier canal de comunicación , incluidos los cableados e inalámbricos . La comunicación máquina a máquina puede incluir instrumentación industrial, lo que permite que un sensor o medidor comunique la información que registra (como temperatura, nivel de inventario, etc.) al software de aplicación que puede usarlo (por ejemplo, ajustar un proceso industrial en función de la temperatura o realizar pedidos para reponer el inventario). Dicha comunicación se logró originalmente al tener una red remota de máquinas que transmiten información a un concentrador central para su análisis, que luego se redirige a un sistema como una computadora personal .

La comunicación más reciente de máquina a máquina se ha convertido en un sistema de redes que transmite datos a dispositivos personales. La expansión de las redes IP en todo el mundo ha hecho que la comunicación de máquina a máquina sea más rápida y sencilla con menos energía. Estas redes también permiten nuevas oportunidades comerciales para consumidores y proveedores.

Historia

Las máquinas de comunicación por cable utilizan la señalización para intercambiar información desde principios del siglo XX. Máquina a máquina ha adoptado formas más sofisticadas desde el advenimiento de la automatización de redes de computadoras y es anterior a la comunicación celular . Se ha utilizado en aplicaciones como telemetría , industrial , automatización y SCADA .

Los dispositivos de máquina a máquina que combinaban telefonía y computación fueron conceptualizados por primera vez por Theodore Paraskevakos mientras trabajaba en su sistema de identificación de llamadas en 1968, posteriormente patentado en los EE. UU. En 1973. Este sistema, similar pero distinto del indicador de llamada del panel de la década de 1920 y el número automático La identificación de la década de 1940, que comunicaba números de teléfono a las máquinas, fue la predecesora de lo que ahora es el identificador de llamadas , que comunica los números a las personas.

El primer receptor de identificación de llamadas
Procesamiento de chips

Después de varios intentos y experimentos, se dio cuenta de que para que el teléfono pudiera leer el número de teléfono de la persona que llama, debe poseer inteligencia, por lo que desarrolló el método en el que el número de la persona que llama se transmite al dispositivo del receptor llamado. Su transmisor y receptor portátiles se redujeron a la práctica en 1971 en una instalación de Boeing en Huntsville, Alabama , representando los primeros prototipos en funcionamiento de dispositivos de identificación de llamadas (que se muestran a la derecha). Fueron instalados en Peoples 'Telephone Company en Leesburg, Alabama y en Athens, Grecia, donde fueron demostrados a varias compañías telefónicas con gran éxito. Este método fue la base de la tecnología de identificación de llamadas de hoy en día . También fue el primero en introducir los conceptos de inteligencia, procesamiento de datos y pantallas de visualización visual en los teléfonos que dieron origen al teléfono inteligente .

En 1977, Paraskevakos fundó Metretek, Inc. en Melbourne, Florida, para llevar a cabo la lectura automática de contadores comerciales y la gestión de carga para los servicios eléctricos, lo que condujo a la " red inteligente " y al " contador inteligente ". Para lograr un atractivo masivo, Paraskevakos buscó reducir el tamaño del transmisor y el tiempo de transmisión a través de las líneas telefónicas mediante la creación de un método de procesamiento y transmisión de un solo chip. Motorola fue contratada en 1978 para desarrollar y producir un solo chip, pero el chip era demasiado grande para las capacidades de Motorola en ese momento. Como resultado, se convirtió en dos chips separados (que se muestran a la derecha).

Si bien la telefonía celular se está volviendo más común, muchas máquinas todavía usan teléfonos fijos (POTS, DSL, cable) para conectarse a la red IP. La industria de las comunicaciones celulares M2M surgió en 1995 cuando Siemens estableció un departamento dentro de su unidad de negocios de teléfonos móviles para desarrollar y lanzar un módulo de datos GSM llamado "M1" basado en el teléfono móvil Siemens S6 para aplicaciones industriales M2M, lo que permite que las máquinas se comuniquen de forma inalámbrica. redes. En octubre de 2000, el departamento de módulos formó una unidad de negocio separada dentro de Siemens llamada "Módulos inalámbricos" que en junio de 2008 se convirtió en una empresa independiente llamada Cinterion Wireless Modules . El primer módulo M1 se utilizó para terminales de punto de venta temprano (POS), en telemática de vehículos , monitoreo remoto y aplicaciones de rastreo y rastreo. La tecnología de máquina a máquina fue adoptada por primera vez por implementadores tempranos como GM y Hughes Electronics Corporation, quienes se dieron cuenta de los beneficios y el potencial futuro de la tecnología. En 1997, la tecnología inalámbrica de máquina a máquina se volvió más frecuente y sofisticada a medida que se desarrollaron y lanzaron módulos robustos para las necesidades específicas de diferentes mercados verticales, como la telemática automotriz.

Los módulos de datos de máquina a máquina del siglo XXI tienen características y capacidades más nuevas, como tecnología de posicionamiento global a bordo (GPS), montaje en superficie de matriz de red terrestre flexible, tarjetas inteligentes optimizadas de máquina a máquina integradas (como SIM de teléfono ) conocidas como MIM o módulos de identificación de máquina a máquina y Java integrado , una importante tecnología habilitadora para acelerar el Internet de las cosas (IOT). Otro ejemplo de un uso temprano es el sistema de comunicación de OnStar .

Los componentes de hardware de una red de máquina a máquina son fabricados por unos pocos actores clave. En 1998, Quake Global comenzó a diseñar y fabricar máquinas para mecanizar módems terrestres y satelitales. Inicialmente confiando en gran medida en la red Orbcomm para sus servicios de comunicaciones por satélite, Quake Global expandió su oferta de productos de telecomunicaciones al involucrar redes tanto terrestres como satelitales, lo que le dio a Quake Global una ventaja en la oferta de productos neutrales a la red.

En la década de 2000

En 2004, Digi International comenzó a producir puertas de enlace y enrutadores inalámbricos. Poco después, en 2006, Digi compró Max Stream, el fabricante de radios XBee . Estos componentes de hardware permitieron a los usuarios conectar máquinas sin importar cuán remota sea su ubicación. Desde entonces, Digi se ha asociado con varias empresas para conectar cientos de miles de dispositivos en todo el mundo.

En 2004, Christopher Lowery, un empresario de telecomunicaciones del Reino Unido, fundó Wyless Group, uno de los primeros operadores de redes virtuales móviles (MVNO) en el espacio M2M. Las operaciones comenzaron en el Reino Unido y Lowery publicó varias patentes que introducen nuevas funciones en la protección y administración de datos, incluido el direccionamiento IP fijo combinado con la conectividad administrada por plataforma a través de VPN. La compañía se expandió a los EE. UU. En 2008 y se convirtió en el socio más grande de T-Mobile en ambos lados del Atlántico.

En 2006, Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp comenzó a trabajar con la NASA para desarrollar inteligencia de máquina a máquina automatizada. La inteligencia automatizada de máquina a máquina permite una amplia variedad de mecanismos que incluyen herramientas con cable o inalámbricas, sensores, dispositivos, servidores, robots, naves espaciales y sistemas de red para comunicarse e intercambiar información de manera eficiente.

En 2009, AT&T y Jasper Technologies, Inc. celebraron un acuerdo para respaldar la creación de dispositivos de máquina a máquina de forma conjunta. Han declarado que intentarán impulsar una mayor conectividad entre la electrónica de consumo y las redes inalámbricas de máquina a máquina, lo que crearía un aumento en la velocidad y la potencia general de dichos dispositivos. En 2009 también se introdujo la gestión en tiempo real de los servicios de red GSM y CDMA para aplicaciones de máquina a máquina con el lanzamiento de la plataforma PRiSMPro ™ del proveedor de red de máquina a máquina KORE Telematics . La plataforma se centró en hacer de la administración de múltiples redes un componente crítico para mejorar la eficiencia y ahorrar costos en el uso de la red y el dispositivo de máquina a máquina.

También en 2009, Wyless Group presentó PORTHOS ™, su plataforma de gestión de datos abiertos de múltiples operadores, aplicaciones y dispositivos independientes. La empresa introdujo una nueva definición de la industria, Global Network Enabler, que comprende la gestión de redes, dispositivos y aplicaciones de la plataforma de cara al cliente.

También en 2009, el titular noruego Telenor concluyó diez años de investigación máquina a máquina mediante la creación de dos entidades que prestan servicios a las partes superior (servicios) e inferior (conectividad) de la cadena de valor. Telenor Connexion en Suecia se basa en las antiguas capacidades de investigación de Vodafone en la subsidiaria Europolitan y está en el mercado europeo de servicios en mercados tan típicos como logística, gestión de flotas , seguridad de automóviles, atención médica y medición inteligente del consumo de electricidad. Telenor Objects tiene un papel similar en el suministro de conectividad de máquina a redes de máquinas en toda Europa. En el Reino Unido, negocio OMV Abica , los ensayos comenzaron con Telesalud aplicaciones de teleasistencia y que requerían el tránsito seguro de datos a través de la APN privado y HSPA + / 4G LTE conectividad con la dirección IP estática.

En la década de 2010

A principios de 2010 en los EE. UU., AT&T , KPN , Rogers , Telcel / America Movil y Jasper Technologies, Inc. comenzaron a trabajar juntos en la creación de un sitio de máquina a máquina, que servirá como un centro para los desarrolladores en el campo de la máquina. a la electrónica de comunicación de la máquina. En enero de 2011, Aeris Communications, Inc. anunció que está proporcionando servicios telemáticos de máquina a máquina para Hyundai Motor Corporation. Asociaciones como estas hacen que sea más fácil, rápido y rentable para las empresas utilizar máquina a máquina. En junio de 2010, el operador de mensajería móvil Tyntec anunció la disponibilidad de sus servicios SMS de alta confiabilidad para aplicaciones M2M.

En marzo de 2011, el proveedor de servicios de red máquina a máquina KORE Wireless se asoció con Vodafone Group e Iridium Communications Inc., respectivamente, para hacer que los servicios de red KORE Global Connect estén disponibles a través de conectividad celular y satelital en más de 180 países, con un solo punto de facturación. soporte, logística y gestión de relaciones. Más tarde ese año, KORE adquirió Mach Communications Pty Ltd., con sede en Australia, en respuesta al aumento de la demanda de M2M en los mercados de Asia y el Pacífico.

En abril de 2011, Ericsson adquirió la plataforma máquina a máquina de Telenor Connexion, en un esfuerzo por obtener más tecnología y conocimientos en el sector en crecimiento.

En agosto de 2011, Ericsson anunció que habían completado con éxito el acuerdo de compra de activos para adquirir la plataforma tecnológica (máquina a máquina) de Telenor Connexion.

Según la firma independiente de analistas inalámbricos Berg Insight , el número de conexiones de red celular en todo el mundo utilizadas para la comunicación de máquina a máquina fue de 47,7 millones en 2008. La compañía pronostica que el número de conexiones de máquina a máquina aumentará a 187 millones en 2014.

Un estudio de investigación del Grupo E-Plus muestra que en 2010, 2,3 millones de tarjetas inteligentes máquina a máquina estarán en el mercado alemán. Según el estudio, esta cifra aumentará en 2013 a más de 5 millones de tarjetas inteligentes. El principal motor de crecimiento es el "seguimiento y rastreo" del segmento con una tasa de crecimiento promedio esperada del 30 por ciento. El segmento M2M de más rápido crecimiento en Alemania, con un crecimiento anual promedio del 47 por ciento, será el segmento de electrónica de consumo.

En abril de 2013, se forma el grupo de estándares OASIS MQTT con el objetivo de trabajar en un protocolo ligero de transporte de mensajería confiable de publicación / suscripción adecuado para la comunicación en contextos M2M / IoT. IBM y StormMQ presiden este grupo de estándares y Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp es el secretario. En mayo de 2014, el comité publicó la nota del comité MQTT y NIST Cybersecurity Framework Versión 1.0 para proporcionar orientación a las organizaciones que deseen implementar MQTT de una manera consistente con el NIST Framework para mejorar la ciberseguridad de la infraestructura crítica.

En mayo de 2013, los proveedores de servicios de red máquina a máquina KORE Telematics, Oracle, Deutsche Telekom , Digi International , Orbcomm y Telit formaron el International Machine to Machine Council (IMC). La primera organización comercial en dar servicio a todo el ecosistema máquina a máquina, el IMC tiene como objetivo hacer que una máquina sea ubicua ayudando a las empresas a instalar y administrar la comunicación entre máquinas.

Aplicaciones

Aplicación de consumidor común

Las redes inalámbricas que están todas interconectadas pueden servir para mejorar la producción y la eficiencia en varias áreas, incluida la maquinaria que funciona en la construcción de automóviles y para informar a los desarrolladores de productos cuándo es necesario llevar ciertos productos para su mantenimiento y por qué motivo. Dicha información sirve para optimizar los productos que compran los consumidores y trabaja para que todos sigan funcionando con la máxima eficiencia.

Otra aplicación es usar tecnología inalámbrica para monitorear sistemas, como contadores de servicios públicos . Esto permitiría al propietario del medidor saber si se han manipulado ciertos elementos, lo que sirve como un método de calidad para detener el fraude. En Quebec, Rogers conectará el sistema central de Hydro Quebec con hasta 600 recolectores de medidores inteligentes, que agregan datos transmitidos desde los 3.8 millones de medidores inteligentes de la provincia. En el Reino Unido, Telefónica ganó un contrato de medidores inteligentes por valor de 1.780 millones de euros (2.400 millones de dólares) para proporcionar servicios de conectividad durante un período de 15 años en las regiones central y sur del país. El contrato es el mayor acuerdo de la industria hasta el momento. Algunas empresas, como M-kopa en Kenia, están utilizando M2M para hacer cumplir un plan de pago, pero apagan los dispositivos solares de sus clientes de forma remota por falta de pago. “Nuestro oficial de préstamos es esa tarjeta SIM en el dispositivo que puede apagarlo de forma remota”, dice Chad Larson, director de finanzas de M-Kopa y su tercer cofundador, al describir la tecnología.

Una tercera aplicación es utilizar redes inalámbricas para actualizar vallas publicitarias digitales. Esto permite a los anunciantes mostrar diferentes mensajes según la hora del día o el día de la semana, y permite cambios globales rápidos para los mensajes, como cambios en el precio de la gasolina.

El mercado de máquina a máquina industrial está experimentando una rápida transformación a medida que las empresas se dan cuenta cada vez más del valor de conectar personas, dispositivos, sensores y máquinas geográficamente dispersas a las redes corporativas. En la actualidad, industrias como las de petróleo y gas, agricultura de precisión , militar , gubernamental, ciudades / municipios inteligentes , fabricación y servicios públicos , entre otras, utilizan tecnologías de máquina a máquina para una gran variedad de aplicaciones. Muchas empresas han habilitado tecnologías de redes de datos complejas y eficientes para proporcionar capacidades tales como transmisión de datos de alta velocidad , redes de malla móvil y backhaul celular 3G / 4G .

La telemática y el entretenimiento en el vehículo es un área de enfoque para los desarrolladores de máquina a máquina. Ejemplos recientes incluyen Ford Motor Company , que se ha asociado con AT&T para conectar Ford Focus Electric de forma inalámbrica con una conexión inalámbrica incorporada y una aplicación dedicada que incluye la capacidad para que el propietario supervise y controle la configuración de carga del vehículo, planifique viajes de una o varias paradas, Ubique las estaciones de carga, precaliente o enfríe el automóvil. En 2011, Audi se asoció con T-Mobile y RACO Wireless para ofrecer Audi Connect. Audi Connect permite a los usuarios acceder a noticias, información meteorológica y precios del combustible mientras convierte el vehículo en un punto de acceso Wi-Fi móvil seguro, lo que permite a los pasajeros acceder a Internet.

Redes de pronóstico y gestión sanitaria

Las redes inalámbricas máquina a máquina pueden servir para mejorar la producción y la eficiencia de las máquinas, mejorar la confiabilidad y seguridad de sistemas complejos y promover la gestión del ciclo de vida de activos y productos clave. Al aplicar técnicas de pronóstico y gestión de la salud (PHM) en redes de máquinas, se pueden lograr o mejorar los siguientes objetivos:

  • Rendimiento de tiempo de inactividad casi nulo de las máquinas y el sistema;
  • Gestión sanitaria de una flota de máquinas similares.

La aplicación de herramientas de análisis inteligentes y la plataforma informática Device-to-Business (D2B) TM forman la base de la red de máquinas de mantenimiento electrónico que puede conducir a un rendimiento de tiempo de inactividad de máquinas y sistemas casi nulo. La red de máquinas de mantenimiento electrónico proporciona integración entre el sistema de la planta de producción y el sistema de comercio electrónico y, por lo tanto, permite la toma de decisiones en tiempo real en términos de tiempo de inactividad casi nulo, lo que reduce las incertidumbres y mejora el rendimiento del sistema. Además, con la ayuda de redes de máquinas altamente interconectadas y herramientas avanzadas de análisis inteligente, hoy en día se hacen posibles varios tipos de mantenimiento novedosos. Por ejemplo, el mantenimiento a distancia sin enviar ingenieros en el lugar, el mantenimiento en línea sin apagar las máquinas o sistemas operativos y el mantenimiento predictivo antes de que una falla de la máquina se vuelva catastrófica. Todos estos beneficios de la red de máquinas de mantenimiento electrónico mejoran significativamente la eficiencia y la transparencia del mantenimiento.

Como se describe en, El marco de la red de máquinas de mantenimiento electrónico consta de sensores, sistema de adquisición de datos, red de comunicación, agentes analíticos, base de conocimientos de apoyo a la toma de decisiones, interfaz de sincronización de información y sistema de comercio electrónico para la toma de decisiones. Inicialmente, los sensores, controladores y operadores con adquisición de datos se utilizan para recopilar los datos sin procesar del equipo y enviarlos a la capa de transformación de datos automáticamente a través de Internet o intranet. La capa de transformación de datos luego emplea herramientas de procesamiento de señales y métodos de extracción de características para convertir los datos sin procesar en información útil. Esta información convertida a menudo contiene información rica sobre la confiabilidad y disponibilidad de las máquinas o el sistema y es más agradable para que las herramientas de análisis inteligente realicen procesos posteriores. El módulo de sincronización y las herramientas inteligentes comprenden la mayor potencia de procesamiento de la red de máquinas de mantenimiento electrónico y proporcionan optimización, predicción, agrupación, clasificación, evaluación comparativa, etc. Los resultados de este módulo se pueden sincronizar y compartir con el sistema de comercio electrónico para la toma de decisiones. En la aplicación real, el módulo de sincronización proporcionará conexión con otros departamentos a nivel de toma de decisiones, como Enterprise Resource Planning (ERP), Customer Relation Management (CRM) y Supply Chain Management (SCM).

Otra aplicación de la red de máquina a máquina es la gestión del estado de una flota de máquinas similares que utilizan un enfoque de agrupación. Este método se introdujo para abordar el desafío de desarrollar modelos de detección de fallas para aplicaciones con regímenes operativos no estacionarios o con datos incompletos. La metodología general consta de dos etapas: 1) Agrupación de flotas para agrupar máquinas similares para la comparación de sonido; 2) Detección de fallas de clúster local para evaluar la similitud de las máquinas individuales con las características de la flota. El propósito de la agrupación de flotas es agregar unidades de trabajo con configuraciones o condiciones de trabajo similares en un grupo para realizar una comparación sólida y, posteriormente, crear modelos de detección de fallas locales cuando no se puedan establecer modelos globales. En el marco de la metodología de comparación de igual a igual, la red de máquina a máquina es crucial para garantizar el intercambio de información instantánea entre diferentes unidades de trabajo y, por lo tanto, formar la base de la tecnología de gestión de la salud a nivel de flota.

La gestión de la salud a nivel de flota mediante el enfoque de agrupación fue patentada para su aplicación en el monitoreo del estado de las turbinas eólicas después de validada en una flota de turbinas eólicas de tres parques eólicos distribuidos. A diferencia de otros dispositivos industriales con regímenes fijos o estáticos, la condición de funcionamiento de la turbina eólica depende en gran medida de la velocidad del viento y otros factores ambientales. Aunque la metodología de modelos múltiples puede ser aplicable en este escenario, el número de aerogeneradores en un parque eólico es casi infinito y puede que no se presente como una solución práctica. En cambio, al aprovechar los datos generados por otras turbinas similares en la red, este problema se puede resolver adecuadamente y se pueden construir modelos de detección de fallas locales de manera efectiva. Los resultados de la gestión del estado de la flota de aerogeneradores reportados en demostraron la efectividad de aplicar una metodología de detección de fallas basada en clústeres en las redes de aerogeneradores.

La detección de fallas para una horda de robots industriales experimenta dificultades similares a la falta de modelos de detección de fallas y condiciones de funcionamiento dinámicas. Los robots industriales son cruciales en la fabricación de automóviles y realizan diferentes tareas como soldadura, manipulación de materiales, pintura, etc. En este escenario, el mantenimiento robótico se vuelve fundamental para garantizar la producción continua y evitar tiempos de inactividad. Históricamente, los modelos de detección de fallas para todos los robots industriales se entrenan de manera similar. Los parámetros críticos del modelo, como las muestras de entrenamiento, los componentes y los límites de alarma, se establecen de la misma manera para todas las unidades, independientemente de sus diferentes funcionalidades. Aunque estos modelos idénticos de detección de fallas pueden identificar fallas de manera efectiva a veces, numerosas falsas alarmas desalientan a los usuarios de confiar en la confiabilidad del sistema. Sin embargo, dentro de una red de máquinas, los robots industriales con tareas o regímenes de trabajo similares pueden agruparse; Las unidades anormales en un grupo pueden entonces priorizarse para su mantenimiento a través de una comparación instantánea o basada en el entrenamiento. Esta metodología de comparación de igual a igual dentro de una red de máquinas podría mejorar significativamente la precisión de detección de fallas.

Iniciativas abiertas

  • Grupo de trabajo de la industria de máquina a máquina de Eclipse (protocolos de comunicación abiertos, herramientas y marcos), el paraguas de varios proyectos, incluidos Koneki , Eclipse SCADA
  • Grupo Temático ITU-T M2M (iniciativa de estandarización global para una capa de servicio M2M común )
  • 3GPP estudia aspectos de seguridad para equipos de máquina a máquina (M2M), en particular la activación automática de SIM que cubre el aprovisionamiento remoto y el cambio de suscripción.
  • Weightless : grupo estándar que se centra en el uso de "espacios en blanco" de TV para M2M
  • Protocolo XMPP (Jabber)
  • OASIS MQTT : grupo de estándares que trabaja en un protocolo ligero de transporte de mensajería confiable de publicación / suscripción adecuado para la comunicación en contextos M2M / IoT.
  • Protocolo Open Mobile Alliance (OMA_LWM2M)
  • RPMA (Ingenu)
  • Consorcio de Internet Industrial

Ver también

Referencias

Otras lecturas