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Revista entorno, Universidad Tecnológica de El Salvador, www.utec.edu.sv, enero 2025, número 79, pp. 25-35, ISSN: 2071-8748,
E-ISSN: 2218-3345, ISNI 0000 0001 2113 0101 https://isni.org/isni/0000000121130101
Propuesta de metodología de diseño
estraticado para sistemas IoT: Un marco
para proyectos de investigación académica
DOI: https://doi.org/10.5377/entorno.v1i78.19713
URI: http://hdl.handle.net/11298/1381
A Layered Design Methodology Proposal for IoT Systems: A Framework for
Academic Research Projects
Artículo cientíco
Omar Otoniel Flores Cortez
Universidad Tecnológica de El Salvador
Investigador
omar.flores@utec.edu.sv
orcid.org/0000-0003-1754-4090
Fernando Arévalo
Ruhr-Universitat Bochum, Alemania
Investigador
Fernando.ArevaloNavas@ruhr-uni-bochum.de
orcid.org/0000-0001-8664-2626
Carlos Osmín Pocasangre Jiménez
Universidad de El Salvador
Investigador
carlos.pocasangre@ues.edu.sv
orcid.org/0000-0002-7463-9873
Recibido: 23 de abril de 2024
Aprobado: 17 de agosto de 2024
Resumen
Este artículo presenta una nueva metodología
de diseño para sistemas de internet de las cosas
(IoT). La metodología de nueve pasos se desarrolló
a partir de la experiencia de sus autores en el
diseño de sistemas IoT en entornos académicos,
y ha demostrado su ecacia en varios proyectos
de investigación. La metodología propuesta se
caracteriza por su simplicidad, lo que la hace
Abstract
This paper presents an innovative design
methodology for IoT systems. The nine-step
methodology was developed from the authors’
experience in designing IoT systems in academic
contexts and has proven effective in several
research projects. The proposed methodology is
characterized by its simplicity, making it accessible
to students and researchers with no prior experience
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accesible a estudiantes e investigadores sin
experiencia previa en el diseño de estos sistemas.
Además, su enfoque por capas divide el proceso
de diseño en etapas bien denidas, lo que
facilita la gestión y el seguimiento del proyecto.
Este artículo describe en detalle cada una de
las etapas de la metodología, acompañadas de
ejemplos concretos de su aplicación en proyectos
anteriores. Esta propuesta pretende ser un recurso
útil para estudiantes e investigadores que deseen
desarrollar sistemas IoT de manera eciente para
proyectos de investigación académica.
Palabras clave
Internet de las cosas, innovaciones tecnológicas,
productividad cientíca e investigación, diseño de
sistemas, investigación y desarrollo, investigación
cientíca: teoría, métodos, etc.
in IoT system design. Moreover, the layered
approach of this methodology divides the design
process into well-defined stages, facilitating
project management and monitoring. This paper
describes each stage of the methodology in
detail, accompanied by concrete examples of its
application in previous projects. This proposal
aims to provide a useful resource for students
and researchers who wish to efficiently develop
IoT systems for academic research projects.
Keywords
Internet of the Things, technological innovations,
scientic productivity and research, system design,
research and development, scientic research:
theory, methods.
Introducción
El IoT hace referencia a la interconexión de
dispositivos físicos, como electrodomésticos,
vehículos, sensores, cámaras y otros objetos, a
través de internet. Estos dispositivos están equipados
con sensores, actuadores y tecnología de conexión,
lo que les permite recoger y compartir datos con otros
dispositivos y sistemas, facilitando la automatización,
la monitorización remota y la toma de decisiones
inteligentes (Cecilio Núñez y Moreno, 2021).
Un sistema de IoT está formado por dispositivos
físicos (cosas o nodos) que recogen datos a través de
sensores y efectúan acciones a través de actuadores,
conectándose a través de diferentes tecnologías de
comunicación. Estos datos son gestionados por una
plataforma IoT que proporciona seguridad, análisis de
datos y una interfaz de usuario para interactuar con el
sistema (Yacchirema Vargas, 2019).
El diseño de sistemas IoT ha surgido como un campo
de investigación y desarrollo crucial en la era digital. La
proliferación de dispositivos conectados y la creciente
demanda de soluciones inteligentes han puesto
de relieve la importancia de metodologías ecaces
para guiar el proceso de diseño de estos sistemas
complejos. En este contexto, la elección y aplicación
de una metodología especíca desempeñan un
papel clave en el éxito de un proyecto de IoT, ya que
proporcionan un marco estructurado para abordar los
retos inherentes a este campo multidisciplinario.
Al iniciar cualquier proyecto de IoT, es fundamental elegir
la metodología adecuada. Esta decisión no solo inuye en
la eciencia y ecacia del proceso de diseño, sino también
en la calidad y viabilidad del producto nal. Sin embargo,
este proceso puede presentar desafíos únicos para los
estudiantes e investigadores en entornos latinoamericanos.
La diversidad de contextos socioeconómicos,
infraestructuras tecnológicas y recursos disponibles en
la región requiere enfoques exibles y adaptados que a
menudo abordan las metodologías convencionales.
En respuesta a esta necesidad, este artículo presenta
una nueva metodología de diseño por capas para
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sistemas IoT, especícamente desarrollada, teniendo
en cuenta las particularidades de los entornos
académicos y de investigación latinoamericanos.
Esta metodología se propone como una herramienta
versátil y adaptable que facilita el proceso de diseño,
desarrollo y evaluación de sistemas IoT en este
contexto especíco. Este artículo busca contribuir al
avance del campo de los sistemas IoT en entornos
latinoamericanos, proporcionando una metodología
de diseño adaptada a las necesidades y realidades
de los estudiantes e investigadores de la región.
La metodología propuesta se basa en la experiencia
acumulada en el diseño y desarrollo de sistemas
IoT en entornos latinoamericanos, así como en las
mejores prácticas identicadas a nivel internacional.
Destaca por su enfoque modular y adaptable, que
permite ajustar el proceso de diseño en función de las
necesidades especícas de cada proyecto y de las
características del entorno local.
Para respaldar la viabilidad y ecacia de esta nueva
metodología, se presentarán ejemplos de aplicación
y casos de uso en los que se ha implantado con éxito
en proyectos de investigación y desarrollo. Estos
ejemplos ilustrarán cómo la metodología propuesta
se puede aplicar en diferentes escenarios y ámbitos
de aplicación, y destacarán su exibilidad y capacidad
para hacer frente a una variedad de desafíos en el
diseño de sistemas IoT.
Al presentar esta nueva metodología y su aplicación
práctica, se espera fomentar la innovación y el
desarrollo de soluciones inteligentes que impulsen el
progreso socioeconómico y tecnológico de la región.
Figura 1: Arquitectura básica de un sistema de IoT
Nota: La imagen muestra los bloques funcionales que componen la arquitectura básica de un sistema de IoT, así
como algunas opciones de implementación para cada capa. Fuente: Gélvez-Rodríguez y Santos-Jaimes (2020).
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Estado de la técnica
El diseño de sistemas IoT ha sido objeto de investigación
y desarrollo en todo el mundo, con una amplia gama
de metodologías propuestas para guiar este complejo
proceso (Merzouk et al., 2020). En esta sección, se
revisará el estado actual de las metodologías de diseño
de sistemas IoT, haciendo hincapié tanto en los enfoques
convencionales como en las tendencias emergentes en
este campo.
Las metodologías tradicionales para el diseño de
sistemas IoT suelen basarse en enfoques tradicionales de
ingeniería de software y sistemas, adaptados para abordar
los desafíos únicos de la interconexión de dispositivos y
la gestión de datos en entornos IoT (Fortino et al., 2021).
Un ejemplo de estas metodologías es el Modelo Espiral,
que se centra en la iteración y la mitigación de riesgos
a lo largo del ciclo de vida del proyecto, lo que lo hace
especialmente adecuado para proyectos de IoT en los
que la complejidad y la incertidumbre son habituales (ASP
Gems, 2019).
La metodología de Ingeniería de Requisitos se centra en
la identicación y documentación de los requisitos del
sistema, lo cual es fundamental en el diseño de sistemas
IoT, donde la interoperabilidad y la escalabilidad son
aspectos críticos a tener en cuenta (Carrizo y Rojas,
2018). La metodología del Ciclo de Desarrollo de Software
proporciona un enfoque general para el desarrollo de
software, incluyendo etapas como la planicación, el
diseño, la implementación, las pruebas y el mantenimiento.
Es fácilmente adaptable al desarrollo de sistemas IoT de
cualquier tamaño y complejidad (Alfawair, 2022).
Ante la necesidad de enfoques más exibles y adaptables,
han surgido tendencias en el diseño de sistemas IoT. Estas
tendencias incluyen metodologías ágiles, como Scrum y
Kanban, que se centran en la colaboración interfuncional,
la iteración continua y la entrega incremental. Son
especialmente adecuadas para proyectos de IoT en los
que se requiere exibilidad y adaptabilidad para responder
a los rápidos cambios de los requisitos del cliente o del
mercado (Ochante-Huamaccto et al., 2022; Alshammari,
2022; Guerrero-Ulloa et al., 2023).
Investigaciones anteriores también han demostrado
la ecacia de la metodología de diseño centrado
en el usuario, que prioriza la comprensión de las
necesidades y expectativas de los usuarios nales
a lo largo de todo el proceso de diseño (Bordegoni
et al., 2023).
Por otro lado, la metodología Model Driven
Development, que utiliza el modelado para especicar,
diseñar y desarrollar sistemas IoT, también es común
en la literatura consultada. Permite una mayor
abstracción y reutilización de componentes, lo que
puede acelerar el proceso de desarrollo y mejorar
la calidad del software resultante (Nast y Sandkuhl,
2023; Figueira Gonçalves et al., 2022).
La metodología de desarrollo basado en prototipos
es un enfoque iterativo que consiste en crear
rápidamente versiones preliminares del producto
nal con el objetivo de validar conceptos, obtener
retroalimentación temprana de los usuarios y
reducir el riesgo de desarrollo. Esta metodología
es especialmente relevante en el contexto del IoT
debido a la complejidad y diversidad de los sistemas
y dispositivos implicados (Meyliana et al., 2023).
A pesar de los avances en este campo, el diseño de
sistemas de IoT en entornos latinoamericanos sigue
planteando importantes desafíos. Estos retos se deben
a la falta de recursos y de formación especializada,
así como a la necesidad de adaptar las metodologías
existentes a las particularidades locales. Sin embargo,
también existen oportunidades para la innovación
y la colaboración en el desarrollo de metodologías
especícas para la región que puedan abordar las
necesidades únicas de los estudiantes e investigadores
latinoamericanos en el diseño de sistemas IoT. Tras
revisar la literatura existente, nuestro enfoque diere de
las contribuciones actuales al proponer una metodología
sencilla y práctica con un enfoque didáctico. Nuestra
propuesta pretende apoyar a estudiantes, investigadores,
académicos e incluso a profesionales de la industria en
el diseño e implementación de sistemas IoT.
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Metodología de diseño por capas para sistemas IoT
Las metodologías de diseño para sistemas IoT combinan
enfoques convencionales y tendencias emergentes, y
enfrentan retos y oportunidades. En la siguiente sección,
se presentará una nueva metodología de diseño por
capas para sistemas IoT, diseñada para tener en cuenta
las necesidades particulares de los desarrollos de estos
sistemas en entornos académicos y de investigación.
Esta propuesta metodológica pretende ser una opción
de diseño que fomente la colaboración entre estudiantes,
investigadores y profesionales de la industria, y cree
oportunidades para la transferencia de conocimiento y
la generación de soluciones innovadoras.
Presentamos una metodología innovadora para
el desarrollo de sistemas IoT, meticulosamente
diseñada en nueve etapas que abarcan todos los
aspectos del proceso. Cada etapa tiene un objetivo
claro y se describe de forma concisa, lo que facilita
su comprensión y aplicación. Su objetivo es ser una
herramienta práctica para cualquiera que desee
desarrollar una aplicación IoT, desde principiantes
hasta expertos en la materia. La metodología
propuesta abarca desde la fase conceptual inicial,
en la que se denen los requisitos y objetivos del
sistema, hasta el despliegue nal y el mantenimiento
posterior. La metodología por capas consta de nueve
etapas, como se ilustra en la Figura 1. A continuación,
se ofrece una descripción detallada de cada una de
ellas para comprender mejor su desarrollo.
Figura 2: Secuencia de la Metodología en Capas para el diseño de sistemas IoT.
Nota: la gura muestra la secuencia de etapas que componen la metodología propuesta. Fuente: Diseño propio.
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1. Denición de los requisitos y comportamiento
del sistema
En esta fase se deben denir los requerimientos
en términos de funcionalidad general del sistema;
es decir, se establecen las bases sobre las que
se construirá el sistema, deniendo su propósito,
características y comportamiento. Los puntos clave
que hay que denir en esta etapa son: Función
principal: se establece la tarea principal del sistema:
¿qué problema pretende resolver?, ¿qué necesidad
concreta satisface? Nivel de IoT: se determina el nivel
de complejidad del sistema dentro del paradigma IoT:
¿Se trata de un sistema de monitorización básico, un
sistema de control sencillo o un sistema complejo con
capacidades de autogestión e inteligencia articial?
2. Requisitos relacionados con la capa física
En esta fase se deben denir las necesidades de
sensores o de interfaz con el mundo real en el que
estará inmerso el sistema de IoT que se va a diseñar.
Los puntos clave que hay que denir son:
- Número de nodos: se especica el número de sensores
y actuadores necesarios para cumplir la función principal
del sistema. En esta fase también se considera la
ubicación y distribución de los nodos. Alimentación
eléctrica: se establecen los requisitos de voltaje para cada
nodo, teniendo en cuenta las restricciones energéticas y
la disponibilidad de fuentes de alimentación en el entorno
donde se implementará el sistema. Nodos e interfaces:
Se denen los tipos de sensores y actuadores necesarios
y sus interfaces digitales o analógicas, asegurando
la compatibilidad entre los diferentes componentes
del sistema. Potencia computacional: se determina la
capacidad de procesamiento necesaria en cada nodo,
teniendo en cuenta la complejidad de las tareas que
se van a ejecutar y la necesidad de procesamiento en
tiempo real o diferido.
3. Requisitos de la capa de red
Esta es una etapa fundamental para garantizar una
comunicación ecaz y segura entre los distintos
componentes del sistema IoT. En esta etapa se
establecen las características y protocolos que
regirán el intercambio de datos. Los aspectos clave
que hay que denir en esta etapa son: Tipología de
comunicación: hay que denir cuál será la topología
de red más adecuada para el sistema, teniendo
en cuenta factores como el número de nodos, la
distancia entre ellos, la necesidad de redundancia y
la escalabilidad. Las opciones incluyen topologías en
estrella, en bus, en anillo o en malla. Comunicación por
cable o inalámbrica: se determina si la comunicación
entre nodos será por cable (Ethernet, RS-485) o
inalámbrica (Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, LoRaWAN). La
elección dependerá del entorno operativo, la distancia
entre nodos, la necesidad de movilidad y el consumo
de energía. Retardo de transmisión: se dene si el
sistema requiere la transmisión de datos en tiempo
real (para aplicaciones como el control industrial) o si
puede tolerar un retraso en la entrega de la información
(para aplicaciones de monitorización medioambiental).
Distancia entre nodos: se establecen las distancias
mínimas y máximas entre los nodos y el concentrador,
teniendo en cuenta el alcance de la tecnología de
comunicación seleccionada y la topología de la red.
Potencia de transmisión: se denen límites de potencia
de transmisión para cada nodo, teniendo en cuenta la
normativa local, el consumo de energía y la necesidad
de minimizar las interferencias entre redes. Criptografía
de los datos: se selecciona el tipo de criptografía que
se va a utilizar para proteger la información durante
la transmisión, garantizando la condencialidad, la
integridad y la autenticidad de los datos.
4. Requisitos de la capa de aplicación
Esta etapa se centra en la gestión y el procesamiento
de los datos recogidos por los sensores del
sistema IoT. Los puntos clave que hay que denir
son: Tipos de usuarios nales: se denen los
diferentes tipos de usuarios que interactuarán con
el sistema y se categorizan por su rol (público en
general, especialistas, directivos) y necesidades de
información. Acceso a la información: se determina el
tipo de información al que tendrá acceso cada tipo
de usuario, teniendo en cuenta la sensibilidad de los
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datos, su rol en el sistema y las tareas que necesitan
hacer. Esta etapa se centra en la interacción entre
el sistema y los usuarios finales. Interfaces de
usuario: se definen las interfaces que el sistema
ofrecerá a los usuarios, como aplicaciones web,
aplicaciones móviles, interfaces de voz o interfaces
táctiles. Se tienen en cuenta factores como la
usabilidad, la accesibilidad y la experiencia del
usuario. Complejidad del procesamiento y el
análisis: se determina la complejidad necesaria en
las interfaces de usuario para el procesamiento y
el análisis. Esto incluye la capacidad de visualizar
datos, hacer análisis en tiempo real, generar alertas
y tomar decisiones. Dispositivos de usuario final: se
definen los tipos de dispositivos que los usuarios
finales utilizarán para acceder al sistema, como
teléfonos inteligentes, tabletas, ordenadores o
dispositivos IoT específicos.
5. Selección de los componentes de hardware del
nodo IoT
En esta fase se seleccionan los componentes
físicos que conformarán cada nodo, como sensores,
actuadores, controladores y transceptores de radio.
Los puntos que hay que denir en esta fase de
diseño son: Sensores y actuadores: se seleccionan
sensores y actuadores especícos que cumplan los
requisitos denidos en etapas anteriores. Se tendrán
en cuenta características como el tipo de magnitud
que se va a medir o controlar, el rango de medida,
la precisión, el consumo y la compatibilidad con el
resto del hardware. Controlador, microcontrolador
o microprocesador: se elige el «cerebro» del
nodo, ya sea un controlador, un microcontrolador
o un microprocesador. La elección dependerá de
la potencia de cálculo necesaria, la cantidad de
memoria, el número de entradas y salidas disponibles
para conectar sensores y actuadores, y el consumo
de energía. Transceptor de radio: se selecciona el
transceptor de radio adecuado para la comunicación
inalámbrica entre los nodos y el concentrador.
Se tienen en cuenta factores como la frecuencia
de funcionamiento, la potencia de transmisión, el
alcance, la sensibilidad y el consumo de energía.
6. Deniciones de los algoritmos de procesamiento
de datos
En esta fase se determina cómo se procesará y
analizará la información recogida por el sistema
IoT. Esta etapa dene la lógica y los métodos que
se utilizarán para convertir los datos brutos en
información útil y procesable. Los aspectos clave que
deben denirse son los siguientes:
- Firmware del nodo IoT: se dene la estructura y las
funciones principales del rmware que se ejecutará
en cada nodo. Esto incluye la lógica de adquisición
de datos, el procesamiento básico, la comunicación
con otros nodos y la gestión de la energía.
Procesamiento en la plataforma IoT: se dene la
lógica de los procedimientos de procesamiento
que se implementarán en dicha plataforma. Esto
incluye la integración de datos de diferentes nodos,
el análisis avanzado, la generación de alertas,
la visualización de datos y la toma de decisiones.
Pseudocódigo o diagramas de ujo: se pueden utilizar
herramientas como el pseudocódigo o los diagramas
de ujo para describir la lógica de los algoritmos de
procesamiento de forma clara y concisa. Lenguaje
de programación: se selecciona el lenguaje de
programación adecuado para desarrollar el rmware
del nodo IoT y la plataforma IoT. A la hora de elegir,
hay que tener en cuenta factores como la facilidad
de uso, la eciencia, la compatibilidad del hardware
y la disponibilidad de bibliotecas.
7. Selección de componentes de la plataforma IoT
En esta fase se seleccionan los servicios,
herramientas y componentes tecnológicos que
conformarán el marco del sistema IoT que se va a
implantar. Los puntos clave que hay que denir en
esta etapa son: Servicio en la nube: la elección del
tipo de servicio en la nube (SaaS, PaaS o IaaS) es
un hito fundamental para la arquitectura del sistema.
Cada tipo tiene ventajas e inconvenientes únicos que
deben evaluarse meticulosamente. Factores como el
coste, la escalabilidad, la seguridad y la compatibilidad
son determinantes en esta elección. Protocolos
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de comunicación: seleccionar los protocolos de
comunicación adecuados es esencial para facilitar una
interacción uida entre los nodos y la plataforma IoT.
Debe elegirse un protocolo que sea implementable
tanto por los controladores de los nodos como por el
servicio en la nube seleccionado, garantizando así una
comunicación eciente. Interfaz API: las interfaces de
programación (API) permiten la interacción entre los
nodos del sistema y la plataforma. Elegir la interfaz
API adecuada contribuirá a una integración uida y a
una comunicación ecaz entre los componentes del
sistema. Almacenamiento: la selección del tipo de
base de datos y del servicio de almacenamiento para
los datos generados por los nodos es importante. A
la hora de seleccionar el servicio y la estructura de la
base de datos, hay que tener en cuenta la capacidad
de almacenamiento, la velocidad de acceso, la
redundancia y la disponibilidad. Presentación: La
elección del servicio web para gestionar las interfaces
de usuario remotas es crucial para garantizar una
experiencia de usuario satisfactoria. Este servicio
web proporcionará el entorno en el que los usuarios
interactuarán con el sistema, accediendo a los datos
y controlando los dispositivos IoT de forma remota.
8. Requisitos de despliegue
En esta fase del proceso de implantación del sistema
IoT diseñado, se deben detallar los requisitos
necesarios para llevar a cabo un despliegue ecaz y
seguro del sistema en el entorno operativo previsto.
Estos requisitos abarcan diversos aspectos críticos
para garantizar el funcionamiento óptimo y la
integridad del sistema en el lugar de despliegue. A
continuación, se describen los principales aspectos
que deben tenerse en cuenta. Requisitos de la red
eléctrica: hay que indicar los requisitos de la instalación
eléctrica necesarios para satisfacer las demandas de
energía del sistema IoT en el lugar de despliegue, así
como la capacidad eléctrica disponible, la provisión
de tomas de corriente adecuadas y la consideración
de sistemas de alimentación de reserva en caso de
cortes de energía.
Requisitos de comunicación: deben especicarse los
requisitos de cobertura de los enlaces de comunicación
necesarios para garantizar una conectividad able
entre los dispositivos IoT y la infraestructura de red, así
como la calidad de la señal y la conguración de redes
cableadas o inalámbricas. Requisitos de protección
ambiental: deben establecerse los requisitos relativos
a la protección del punto de instalación frente a
condiciones climáticas adversas, como la lluvia, la
humedad, el polvo o las temperaturas extremas,
y debe garantizarse el uso de carcasas o armarios
resistentes a la intemperie y la aplicación de medidas
de sellado y protección adecuadas. Requisitos
de seguridad: deben denirse las necesidades de
seguridad física del punto de instalación para proteger
los dispositivos IoT frente a posibles actos vandálicos
o robos, y para garantizar la seguridad del personal
que instala y mantiene el sistema.
9. Requisitos de mantenimiento
En esta etapa se detallan todos los aspectos necesarios
para mantener la integridad y ecacia del sistema a
largo plazo. A continuación, se describen los principales
requisitos que deben tenerse en cuenta. Periodicidad
del mantenimiento: se establece la periodicidad de
las inspecciones preventivas, actualizaciones de
software y hardware, ajustes y reparaciones que
sean necesarias. Procedimientos de limpieza: se
denen los procedimientos necesarios para garantizar
el funcionamiento continuo y able de los nodos y
sensores del sistema, como la limpieza de supercies,
la eliminación de obstrucciones y la inspección visual
para detectar signos de desgaste o deterioro. Personal
de mantenimiento: se especica el número y la
especialización del personal encargado de las tareas
de mantenimiento. Herramientas y equipos: se denen
las herramientas manuales, los equipos de medición
y diagnóstico, así como los dispositivos de protección
personal y los sistemas de seguridad necesarios para
llevar a cabo los trabajos de mantenimiento.
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Tabla 1. Resumen de los puntos clave que deben denirse en cada etapa de la metodología de
diseño propuesta
Etapa Descripción Puntos clave
Requisitos de com-
portamiento del
sistema
Denir la funcionalidad
general del sistema
· Necesidad por satisfacer
· Función principal
· Nivel de IoT
Requisitos de la capa
física
Denir las necesidades
de interacción del
sistema con el entorno
· Tipo y cantidad de sensores/ actuadores
· Voltaje de nodos
· Poder computacional del nodo
· Entorno de instalación de los nodos
Requisitos relativos a
la capa de red
Denir las necesidades
de comunicación entre
nodos y plataforma
· Topología de la red
· Red alámbrica o inalámbrica
· Tipo de capa de transporte
· Latencia de transmisión
· Protocolo de transmisión
Requisitos relativos a
la capa de aplicación
Denir las necesidades
de gestión y present-
ación
· Tipo de usuarios
· Tipo de interfaz con el usuario
· Tipo de procesamiento y necesidad de
poder computacional
Selección hardware
del nodo
Denir los componentes
electrónicos del nodo
· Número de parte de sensores y/o actua-
dores
· Número de parte del CPU (microcontrola-
dor o microprocesador)
· Transceptor de radio a utilizar
Algoritmos de proc-
esamiento a imple-
mentar
Denir el procesamiento
de los datos en nodos y
plataforma
· Algoritmo de funcionamiento CPU nodo
· Tareas de procesamiento en la plataforma
· Lenguajes de programación
Selección de compo-
nentes de plataforma
Denir las herramien-
tas de software para la
plataforma de IoT
· API de conexión con el nodo
· Servicio de almacenamiento
· Servicio de procesamiento
· Servicio de presentación
Requisitos de des-
pliegue
Denir las necesidades
para la implementación
en campo del sistema
· Red de alimentación de voltaje
· Cobertura de red de comunicaciones
· Protección ambiental
· Seguridad
Requisitos de man-
tenimiento
Denir las necesidades
de mantenimiento pre-
ventivo y correctivo del
sistema
· Acciones de limpieza de sensores y nodo
· Periodicidad de revisión
· Personal a cargo
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Propuesta de metodología de diseño estratificado para sistemas IoT: Un marco para proyectos de investigación académica.
Omar Otoniel Flores Cortez. pp 25-35, Revista entorno, enero 2025, número 79, ISSN: 2071-8748
E-ISSN: 2218-3345, ISNI 0000 0001 2113 0101 https://isni.org/isni/0000000121130101
Discusión
La metodología presentada pretende ser una
herramienta de apoyo para el desarrollo de sistemas
IoT. Está dirigida a estudiantes, investigadores
académicos y expertos industriales que busquen
una metodología sencilla y ecaz con pasos bien
denidos. La metodología se basa en un enfoque
holístico que abarca todas las etapas del desarrollo de
sistemas IoT, desde la denición de requisitos hasta la
implementación y evaluación.
La metodología propuesta es exible, se puede adaptar
a las necesidades especícas de cada proyecto,
escalable, ya que se puede aplicar a proyectos de
pequeña y gran escala, y reproducible, ya que los pasos
están denidos y permiten reproducir los resultados de
los proyectos. Esta metodología se ha utilizado con
éxito en varios trabajos, como el sistema IoT móvil
para la medición de la calidad del aire (Flores-Cortez
et al., 2023), el sistema IoT para el monitoreo de gas
CO2 en volcanes (Pocasangre et al., 2023), el sistema
de localización de camiones (Flores-Cortez y Gonzales
Crespín, 2023) y el sistema IoT para el monitoreo de
gas GLP (Flores-Cortez et al., 2021).
A pesar de las ventajas que ofrece nuestra nueva
metodología para el diseño de sistemas IoT, es crucial
reconocer y abordar los retos que podrían dicultar su
éxito. Para que sea ecaz, es fundamental difundirla
y adoptarla, lo que requiere un esfuerzo sostenido
de promoción mediante la publicación de artículos, la
celebración de conferencias y la creación de materiales
educativos. Además, el constante avance del campo
del IoT requiere la actualización y evolución continuas
de la metodología para integrar los últimos avances
tecnológicos. La formación y la educación en su uso
son esenciales para su adopción generalizada, así
como para su adaptación a proyectos especícos con el
n de garantizar su pertinencia y ecacia. Sin embargo,
nos enfrentamos a la resistencia al cambio de quienes
están familiarizados con metodologías anteriores,
lo que pone de relieve la necesidad de comunicar
ecazmente las ventajas de nuestro enfoque.
Conclusión
Para garantizar el éxito de su desarrollo y aplicación, es
fundamental obtener nanciación para la investigación
y fomentar la colaboración entre las distintas partes
interesadas. Además, es esencial tener en cuenta
las necesidades de los usuarios nales en su diseño
y efectuar evaluaciones continuas para mejorar y
adaptar la metodología a las exigencias de un contexto
en constante cambio.
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Propuesta de metodología de diseño estratificado para sistemas IoT: Un marco para proyectos de investigación académica.
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