Recolección de datos de sensores en la IoT con Arduino y su gestión mediante un protocolo de mensajes basado en el patrón publicación y subscripción

Hoy día, vivimos en un mundo “conectado” en el que necesitamos estar al tanto de lo que ocurre a nuestro alrededor, o incluso en lugares no tan cercanos. El Internet de las Cosas (IoT) es un concepto que define a objetos interconectados a través de internet permitiendo la gestión de los mismos. Hay tipos de información fácilmente accesibles para cualquiera que desee obtener alguna actualización, pero existe la necesidad de realizar una búsqueda para estar al corriente y, una vez llegados al dato, puede que ya haya cambiado su valor. El modelo de publicación/subscripción intenta hacer desaparecer este tipo de problemas, gracias a que el usuario tiene la posibilidad de subscribirse a los temas que considere de interés y recibir los datos actualizados una vez que cualquier otro usuario ha modificado su valor. De esta forma, el usuario subscrito obtiene la información actualizada en el mismo instante, sin necesidad de realizar ninguna petición. Este modelo asíncrono de envío de mensajes se basa en dos elementos: cliente y broker. El cliente se subscribe al broker con un topic específico, en el cual puede publicar mensajes o recibirlos si otro cliente publica en el mismo topic. El broker es un servidor en la nube encargado de manejar los mensajes recibidos de los clientes. Es por esto que se considera un intermediario entre clientes, ya que nunca habrá conexión directa entre ambos. A partir de este modelo, se ha desarrollado el proyecto que se presenta a continuación. En él, se expone la elección del protocolo de publicación/subscripción adecuado para la comunicación entre dos clientes finales: un Arduino y una aplicación. Los protocolos más comunes para la gestión de dispositivos de IoT a través del modelo de publicación/subscripción son XMPP, AMQP, MQTT y ZeroMQ; aunque, como se discute en la memoria, MQTT es el más adecuado para este proyecto. Este protocolo facilita la comunicación con el servidor para que, de esta forma, la aplicación pueda obtener los datos de los
Nowadays, we live in a “connected” world in which we need to be aware of what is happening around us, or even in places not so close. The Internet of Things (IoT) is a concept which defines interconnected devices through the Internet allowing its management. There are some easily accessible types of information for whoever that wants to get some updates, but there is a need to perform a search to keep up to date and, once we get to the data, it may have already changed its value. The publish/subscribe model tries to resolve these kinds of problems, thanks to the fact the user has the possibility to be subscribed to the topics of interest and to receive the updated data once any other user has modified its value. This way, the subscribed user obtains the updated information at the precise instant it has been changed, without the need of making any request. This asynchronous message sending model is based on two elements: client and broker. The client subscribes to the broker in a specific topic, in which the client is able to publish messages o receive them if another client publishes in the same topic. The broker is a cloud server in charge of managing messages from clients. This is why it is considered as an intermediary between clients, since there will never be a direct connection between them. From this model, the project presented below has been developed. It describes the selection of the appropriate publish/subscribe protocol for communication between two clients: an Arduino and an application. The most common protocols for managing IoT devices through publish/subscribe model are XMPP, AMQP, MQTT y ZeroMQ, although, as it is discussed in the thesis, MQTT is the most suitable for this project. This protocol facilitates communication with the server so that, in this way, the application can obtain data from the sensors connected to the Arduino, and perform an easy management of them.