Puesta en servicio inalámbrica en hogares inteligentes

Debe pensar en desempaquetar, configurar, conectar y aprovisionar al realizar la puesta en marcha inalámbrica en una casa inteligente.

La puesta en servicio es uno de los primeros pasos en el ciclo de vida de un dispositivo de IoT; se hace en los primeros minutos que pasa con su dispositivo doméstico inteligente recién comprado. El primer paso es desempacar el dispositivo y el segundo es vincularlo con su red doméstica. Este paso de emparejamiento a menudo se mantiene muy simple desde el punto de vista del consumidor.

La peor experiencia de usuario sería un dispositivo de emparejamiento complicado. Ningún consumidor quiere leer catálogos o profundizar en los aspectos técnicos del emparejamiento del producto para el hogar inteligente. Todo lo que quieren es abrir la caja, presionar uno o dos botones, deslizar dos o tres veces y hacer que el dispositivo funcione.

Figura 1:Los consumidores de hogares inteligentes esperan un proceso de puesta en servicio sencillo. Fuente:Silicon Labs

Pero lo que realmente sucede a lo largo del proceso de emparejamiento tiene un peso significativo para la confiabilidad del ciclo de vida del dispositivo. El emparejamiento implica configurar el dispositivo inalámbrico a su entorno (para parámetros como ajustar los niveles de potencia y la sincronización) y aprovisionar el dispositivo.

El aprovisionamiento o la autenticación es el proceso de acreditar la identidad del dispositivo. El aprovisionamiento es fundamental para proteger a los usuarios contra dispositivos falsificados, sin mencionar que cada red debe tener un protocolo de aprovisionamiento sólido para protegerse contra intrusos y piratas informáticos que podrían intentar emparejarse con la red para obtener acceso a información confidencial.

Por lo tanto, cuando piensa en la puesta en servicio, debe pensar en desempaquetar, configurar, conectar y aprovisionar. Estos cuatro pasos deben realizarse de forma segura, fluida y rápida. Sin embargo, los consumidores buscan un proceso simple e intuitivo. Entonces, ¿cuáles son las tecnologías disponibles en la actualidad para realizar la puesta en marcha inalámbrica y cómo funcionan?

La tecnología de puesta en servicio más intuitiva disponible en la actualidad es la comunicación de campo cercano (NFC).

Aprovisionamiento con NFC

Uno de mis héroes de la ingeniería siempre decía:"Puedes hacer mucho con solo lo básico". Su sabiduría se aplica a cómo NFC utiliza un mecanismo de inducción simple para "escanear" la identidad de un dispositivo. Cuando un lector NFC se acerca a una etiqueta NFC, los inductores de ambos dispositivos forman un canal de inducción mutuo en el que tiene lugar un intercambio de información (Figura 2).

Figura 2:NFC es la tecnología más comúnmente disponible para la puesta en servicio inalámbrica en hogares inteligentes. Fuente:Silicon Labs

La identidad de una etiqueta NFC se puede confirmar deslizándola con un lector NFC. Para un consumidor de hogares inteligentes, esto significaría deslizar la bombilla recién comprada por el teléfono para dar fe de su identidad. Las cosas no se vuelven más intuitivas que eso. A los seres humanos les gusta la sensación de afirmación que obtienen al deslizar objetos como se ve comúnmente en las transacciones con tarjetas de crédito.

Tan intuitivo como es, el aprovisionamiento NFC tiene una desventaja:costo y espacio adicionales. Los circuitos NFC no consumen mucha área y son componentes relativamente baratos. Sin embargo, se supone que los circuitos NFC deben usarse solo una vez durante todo el ciclo de vida del dispositivo y solo para una misión:aprovisionar el dispositivo. Entonces, incluso con un costo tan bajo como 10 centavos, los circuitos NFC demuestran ser una carga que los OEM generalmente no quieren absorber.

Otro inconveniente es la funcionalidad limitada de NFC. La puesta en servicio es una operación de varios pasos y una NFC puede manejar bien el aprovisionamiento; sin embargo, eso no incluye configurar y conectar el dispositivo a la red. Las etiquetas NFC son almacenamientos de datos pasivos que se pueden leer y, en algunas circunstancias, escribir en un dispositivo NFC. Por lo general, contienen pequeñas cantidades de datos (miles de bytes) y son de solo lectura en uso normal. No se puede lograr mucho más con una cantidad tan pequeña de datos.

Además, las etiquetas NFC no escalan muy bien con recuentos de nodos más grandes. Es posible que esto no sea un gran problema en el escenario del hogar inteligente, pero lo es más en los entornos de edificios inteligentes, donde los instaladores buscan poner en marcha miles de nodos a la vez. Deslizar cada nodo con un teléfono inteligente puede llevar un par de días. También supondría una gran diferencia poner en marcha productos para el hogar inteligente que se colocan en lugares de difícil acceso, como una red de sensores de mantenimiento conectada a una unidad de aire acondicionado. Los usuarios estarían encantados de ver una forma de poner en marcha dichos nodos de forma remota y segura.

Figura 3:Varias tecnologías inalámbricas ofrecen funciones de puesta en marcha remota para configuraciones de hogares inteligentes. Fuente:Silicon Labs

Tecnologías de puesta en servicio remota

¿Existe, entonces, una tecnología que sea remota, escalable y no agregue costos adicionales? Si bien la puesta en servicio remota aún se encuentra en sus primeras fases, en realidad existe una gama de tecnologías que existen y están en fase de desarrollo. Eso incluye autenticación y emparejamiento Bluetooth, inicio inteligente Z-wave y Zigbee Direct. El hilo común entre los tres es que permiten a los usuarios poner en servicio dispositivos de forma remota sin costo adicional, ya que todos utilizan la misma tecnología de radio subyacente para poner en servicio sus dispositivos finales.

Por lo tanto, los fabricantes de dispositivos inteligentes pueden evitar la integración de radios o circuitos adicionales solo para permitir la puesta en servicio remota. Las tecnologías de puesta en servicio remota también pueden permitir la certificación continua de los dispositivos en uso. Debido a que el aprovisionamiento se realiza de forma remota, se puede repetir durante el ciclo de vida del dispositivo para confirmar su identidad y verificar su estado. Por último, pero no menos importante, la puesta en servicio remota hace posible la escalabilidad. Con las tecnologías de puesta en marcha remota, existe un futuro potencial en el que la puesta en marcha de miles de nodos no requiere tiempo ni esfuerzo.

Figura 4:Zigbee Direct, una función actualmente en desarrollo, permite a los usuarios interactuar sin problemas con sus redes Zigbee utilizando teléfonos inteligentes, tabletas y otros dispositivos habilitados para Bluetooth. Eso, a su vez, simplifica y agiliza el proceso de puesta en servicio. Fuente:Silicon Labs

Entonces, ¿qué ofrecen estas tecnologías? Exploremos uno de los mecanismos de conectividad más utilizados:Bluetooth. La forma más básica de emparejamiento de Bluetooth se llama Just Works, que ofrece la ruta más sencilla para emparejar dos dispositivos Bluetooth. Sin embargo, no ofrece una forma de verificar que los dispositivos se conviertan en parte de la conexión y hagan que la red sea vulnerable a ataques.

Por ejemplo, los ataques de intermediario ocurren cuando un tercer dispositivo, el dispositivo malicioso, se hace pasar por uno o ambos de los dos dispositivos legítimos. Aquí, el dispositivo malicioso enruta la comunicación entre los otros dos dispositivos, dando a los dispositivos legítimos la ilusión de que están conectados directamente entre sí cuando su conexión se ha visto comprometida. Esta configuración no solo permite que el dispositivo malintencionado intercepte todos los datos que se envían, sino que también le permite inyectar datos falsos en la comunicación o eliminar datos antes de que lleguen al destinatario previsto.

Para contrarrestar esta amenaza, el emparejamiento de comparación numérico se puede utilizar para mejorar Just Works, pero agrega otro paso al final, anulando el propósito de un emparejamiento fácil de Bluetooth. El mercado necesita un proceso automático y sencillo para la puesta en servicio remota, pero lamentablemente todavía no lo hemos logrado. No vemos un protocolo que agilice la puesta en marcha y la lleve a una experiencia sin intervención. Sin embargo, estamos cerca de solucionar este problema. Con la visión correcta, los desarrollos que están ocurriendo hoy nos llevarán al santo grial de la puesta en servicio inalámbrica.

—Asem Elshimi es gerente de marketing de productos en Silicon Labs.

>> Este artículo se publicó originalmente en nuestro sitio hermano, EDN.