SISTEMAS INTEGRADOS Y HOGAR DIGITAL. Unidad de Trabajo 1

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1 SISTEMAS INTEGRADOS Y HOGAR DIGITAL Unidad de Trabajo 1

2 TEMA 4 La PASARELA RESIDENCIAL en la infraestructura básica del hogar digital

3 PASARELAS RESIDENCIALES Una Pasarela Residencial (PR) es un dispositivo que conecta las infraestructuras de telecomunicaciones (datos, control, automatización,...) del hogar digital a una red pública de datos, como por ejemplo Internet.

4 La Pasarela Residencial normalmente combina las funciones de un router, de un hub, de un modem con acceso a Internet para varios PCs, de cortafuegos e incluso de servidor de aplicaciones de entretenimiento, como Vídeo/Audio bajo demanda, de comunicaciones, como VoIP (telefonía sobre Internet) o de telecontrol como la domótica. Nos permite interactuar de manera bidireccional, es decir enviando información, por ejemplo: enviando la avería de un electrodoméstico al servicio técnico (e-services) o cambiando determinada programación de la red de domótica como: conectar la alarma en remoto a través del móvil o PDA, por SMS o por reconocimiento de voz,... y recibiendo información, por ejemplo: estado de un evento que se haya programado previamente en cada una las tres redes (si ha saltado la alarma, si se ha grabado el partido de fútbol o si ha encontrado la mejor oferta para el viaje de vacaciones,...).

5 Es el producto que permite la conectividad total de los hogares con el mundo exterior para poder telecontrolar electrodomésticos, sistemas de seguridad, de domótica, de gestión energética, equipos de electrónica de consumo como vídeos y TVs, ordenadores personales y muchos más.

6 Aplicaciones Las aplicaciones de la Pasarela Residencial son numerosas. Quizás la que más interés presenta a corto plazo es la compartir, de forma simultánea, el acceso a Internet entre varios PCs o equipos de entretenimiento de la vivienda. Las aplicaciones no están limitadas por el acceso de banda ancha a Internet sino que, gracias a la aparición de nuevos operadores y proveedores, surgirán nuevos servicios de valor añadido (eservices) más útiles que el simple acceso a Internet, destacan: Comunicaciones: , acceso compartido a Internet, Voz sobre IP (VoIP), cortafuegos (firewall), gestión de direcciones IP y otras. Telecontrol y Telemetría: con aplicaciones domóticas al frente. Destacan la telegestión energética, el control remoto de electrodomésticos y equipos, el diagnóstico de los mismos y el uso de Webcams que permitan observar lo que está ocurriendo en ciertas zonas o habitaciones de la vivienda.

7 Seguridad: custodia y vigilancia de hogares e instalaciones, alarmas de intrusión, de incendio, médicas etc. e-commerce: venta de productos y servicios usando la pasarela como método de acceso y, por lo tanto, escaparate de los mismos, además de proporcionar autenticación de los usuarios y interfaces para métodos de pago con smartcards. Entretenimiento: puede servir como plataforma para Vídeo/Audio bajo demanda, juegos en red, charlas (chat rooms), etc.

8 Características Las Pasarelas Residenciales debería tener las siguientes características: Instalación sencilla. La instalación debe ser sencilla y la configuración rápida y asequible (mejor si es Plug&Play). Una vez conectada a la roseta telefónica o a alguna de las bocas del modem de cable o del router ADSL, la configuración debe ser inmediata. Igualmente, la asignación y especificación de las funciones que puede hacer cada dispositivo domótico o electrodoméstico debería ser automática. Telecarga de software. El proveedor de servicios, o directamente el usuario, bajo supervisión del proveedor, deberían ser capaces de actualizar o telecargar nuevos servicios, además de configurarlos remotamente. Soporte para redes. Las Pasarelas Residenciales deberían tener interfaces que permitan conectar redes de datos de banda ancha (>10Mbps) con tecnologías como la tradicional Ethernet o con las nuevas tecnologías "sin cables" como HomePlug, HomePNA, HomeRF o b.

9 Por otro lado sería interesante que tuvieran interfaces para redes de control de banda estrecha (red domótica) que permitan implementar funciones de telecontrol y ahorro energético. Cortafuegos y capacidad de construir VPNs. Deben ofrecer servicios de protección de los datos y seguridad contra los ataques de los hackers, impidiendo el acceso de estos a los ordenadores o equipos en red de la vivienda (cortafuegos). Deberían ser capaces de formar redes privadas virtuales entre estos equipos (Virtual Private Network, VPN).

10 Capacidad para soportar múltiples servicios. Con suficiente memoria, capacidad de procesamiento y un sistema operativo embarcado robusto y multitarea, las pasarelas residenciales deberán ser capaces de ejecutar múltiples aplicaciones concurrentemente, donde cada una de ellas se corresponderá a un e-service diferente. La conexión de banda ancha será compartida entre todos estos servicios con la multiplexación de datos, ya sea a nivel IP o nivel de aplicaciones. Monitorización usando páginas Web. Ya sea de forma local, como de forma remota, el usuario podrá acceder a las tripas de la Pasarela Residencial para cambiar su configuración, borrar aplicaciones (servicios) o supervisar su estado. Para ello las pasarelas tendrán que tener embarcados pequeños servidores HTTP o WAP.

11 Implementación y arquitectura Hay que destacar que la funcionalidad de una pasarela residencial puede ser implementada de diversas formas. Basta con un simple PC de sobremesa, algunas tarjetas específicas y una aplicación software (SW) construida para tal fin. Hay funciones básicas de las pasarelas que pueden ser implementadas con un pequeño software embarcado dentro de las set-top boxes de TV por cable o por satélite, de las consolas de videojuegos, de las centralitas telefónicas, de los routers ADSL.

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13 Tipos Al tratarse de unas funciones muy heterogéneas, o diversas, no hay ninguna forma clara de clasificar a las Pasarelas Residenciales. Algunos se limitan a clasificarlas dentro de uno de estos dos tipos: Pasarelas Residenciales de Banda Ancha: son routers/hubs o modems ADSL o de Cable que actúan como pasarelas en sí mismas, adaptando entre los datos de la red interna de la vivienda y la conexión de banda ancha de Internet. Suelen tener interfaces para cable Ethernet categoría 5 o bocas USB, aunque ahora ya empiezan a aparecer modelos con acceso inalámbrico con b o aprovechando la instalación telefónica de la vivienda (HomePNA). Este tipo de pasarelas está en auge gracias a el aumento del teletrabajo y las pequeñas oficinas de profesionales liberales. En el sentido estricto no se pueden considerar a este tipo de equipos como una Pasarela Residencial, pero si bien son una primera generación de Pasarelas Residenciales. Pasarelas Residenciales Multiservicios: proporcionan varios interfaces para redes de datos y control con diferentes tecnologías, además de ser más complejas y potentes. Son capaces de ejecutar diferentes aplicaciones (servicios) con requisitos de tiempo real (para VoIP o streaming de vídeo para Pay-per-View).

14 La versión en la que confían la mayoría de los fabricantes y proveedores de servicios es la Pasarela Residencial Multiservicios en sí misma y que se ha construido explícitamente con las características mencionadas en el apartado anterior. El aspecto de una pasarela de este tipo es el de una caja cerrada, sin interfaces visuales, ni teclados ni discos duros. Está construida con electrónica probada y fiable, y no necesita administración por parte del usuario. También se podrán encontrar pasarelas residenciales insertadas dentro del frigorífico y con una pantalla en la puerta de este. Hay especialistas que auguran que las cocinas serán el centro neurálgico para la entrada de nuevos servicios. En esta residen la mayoría de los electrodomésticos susceptibles de telecontrolarse. Además un frigorífico es un electrodoméstico que siempre está encendido y que tiene un coste y un tamaño que lo hacen ideal para empotrar los circuitos de una potente pasarela.

15 Las Pasarelas Residenciales tendrán interfaces que les permitirán intercambiar información con cualquier equipo, dispositivo o electrodoméstico que tenga conectividad para redes de datos o de control. A continuación se muestra un listado de estos equipos: Ordenadores de sobremesa y portátiles Reproductores MP3 (portátiles o fijos dentro del equipo HiFi), sintonizadores de emisoras de radio Internet DVDs y Televisores Pizarras portátiles o Web Pads Agendas personales o PDAs Videoconsolas con juegos en red Teléfonos móviles Electrodomésticos

16 Equipos de supervisión médica y alarmas de pánico Centralitas de custodia y alarmas técnicas Instalaciones domóticas y los contadores de luz, agua y gas Incluso con los automóviles aparcados en el garaje de la vivienda Las posibilidades dependen de la imaginación de los desarrolladores de nuevos servicios y de la utilidad aportada a los usuarios finales por cada uno, ya que las tecnologías de interconexión para estos equipos ya están disponibles. La Pasarela Residencial será programada para distribuir apropiadamente los paquetes entrantes de datos hacia cada equipo dentro de la vivienda. Igualmente empaquetará la información generada por cada uno para distribuirla internamente o enviarla al proveedor de servicios correspondiente.

17 Modelo de Negocio El modelo de negocio que se puede usar en el mercado de las Pasarelas Residenciales es muy amplio. Un proveedor puede instalar gratuitamente las pasarelas en las viviendas de los clientes a cambio de una cuota mensual que es proporcional a los servicios contratados. La ventaja para el cliente es que disfruta de una factura única por múltiples servicios, algo que los expertos consideran en sí misma una killer application.

18 Por otro lado, un propietario de una vivienda puede directamente comprar una pasarela "liberada" en unos grandes almacenes e instalarla por su cuenta, el decidirá que empresas o proveedores pondrán instalar sus servicios en su pasarela a cambio de una cuota mensual más baja que el caso anterior. Entre estos dos extremos, hay modelos de negocio para todos lo gustos. Desde el cliente que paga una fianza por los equipos instalados, al cliente que paga los costes de estos y la instalación.

19 Lo que si está claro, es que la cuota mensual o trimestral que pagará el cliente a los proveedores será función del modelo escogido. Por desgracia, actualmente el coste de las Pasarelas Residenciales no baja de los 600 euros, lo cual es un gran impedimento para su implantación masiva. Quizás el modelo de negocio que triunfe será aquel similar al que se ha usado en la telefonía móvil GSM, regalar o subvencionar fuertemente la Pasarela al principio, para ir retirando las ayudas poco a poco. Quizás dentro de unos años, tener instalada en la vivienda una buena red de datos y una red de control (domótica), junto con una buena pasarela y una conexión a Internet de banda ancha, aumentarán sustancialmente la memoria de calidades de la vivienda en cuestión, aumentando así el valor económico de la misma.

20 El estándar OSGI OSGI (Open Services Gateway Initiative), podríamos definirlo como un sistema (o framework) modular para Java que establece las formas de crear módulos y la manera en que estos interactuaran entre sí en tiempo de ejecución. La arquitectura OSGI se divide en capas.

21 OSGI fue creado en Marzo de 1999, su objetivo es definir las especificaciones abiertas de software que permitan diseñar plataformas compatibles que puedan proporcionar múltiples servicios. Fue pensado principalmente para su aplicación en redes domésticas, con clara orientación a ser introducido en pequeños y grandes dispositivos. La OSGi Alliance es un consorcio de empresas tecnológicas a nivel mundial que trata de asegurar la interoperabilidad de las aplicaciones y servicios basados en esta plataforma. Entre las empresas que componen este consorcio, podemos encontrar compañías de diversa índole: automoción, aeronáutica, fabricantes de electrodomésticos, telecomunicaciones, fabricantes de teléfonos... Algunos ejemplos de miembros: Motorola, Nokia, Mitsubishi, Electric Corporation, Vodafone Group Services, LinkedIn, LG Electronics, Union Fenosa,...

22 OSGi pretende ofrecer una arquitectura completa y extremo a extremo, que cubra todas las necesidades del proveedor de servicios, del cliente y de cualquier dispositivo instalado en las viviendas. A esta plataforma le han puesto el nombre de "Pasarela de Servicios" en su modalidad genérica, pero en el ámbito de las viviendas, se la conoce con el nombre de Pasarela Residencial.

23 Las áreas en que se vuelcan todos los esfuerzos del OSGi son: Servicios, se pretende crear una plataforma que sea capaz de procesar y tratar de forma correcta toda la información necesaria para proporcionar servicios de comunicaciones, de entretenimiento, de telecontrol o teledomótica, y de seguridad. Por lo tanto, la especificación OSGI debe tener los interfaces adecuados para soportar todos estos servicios sin incompatibilidades además de permitir gestionarlos de forma adecuada. Métodos de acceso, la idea es que la pasarela OSGi sea capaz de acceder al mundo exterior (redes de datos tipo Internet) usando cualquiera de las tecnologías disponibles actualmente.

24 Redes de datos y control de las viviendas, teniendo en cuenta la variedad de hogares y edificios en donde este tipo de pasarelas debe ser instaladas, esta iniciativa no se escoge una única tecnología de conexión en red los múltiples electrodomésticos o dispositivos de las viviendas. Su objetivo es definir un interfaz común para todas ellas, dejando la responsabilidad a los fabricantes de construir los controladores adecuados para cada una de ellas. Teniendo en cuenta esto, la pasarelas OSGi podrán usar tecnologías conexión inalámbricas (IrDa, HomeRF, IEEE x, Bluetooth), sobre cables telefónicos (HomePNA), sobre la red de baja tensión (HomePlug, Lonworks, EIB/KNX, etc), sobre conexiones como Ethernet, USB, etc, y protocolos como el HAVi, el VESA, el Jini, etc. Por lo tanto, la especificación OSGi será la "pasarela" que transforme los paquetes de información procedentes del mundo exterior a un paquete de datos de cualquiera de estas tecnologías y viceversa.

25 La Pasarela Residencial OSGi actuará como servidor de aplicaciones fuertemente ligadas con el mercado de las comunicaciones. Podrá gestionar llamadas telefónicas de Voz sobre IP (VoIP), hacer de hub/router de múltiples equipos para el acceso a Internet, correr aplicaciones multimedia distribuidas (video/audio streaming). Por otro lado, también funcionará como servidor de aplicaciones relacionadas con la gestión energética, el telecontrol y la seguridad y custodia, además de aplicaciones de telemedicina, comercio electrónico o mantenimiento remoto de electrodomésticos.

26 Con las Pasarelas Residenciales cualquier equipo o electrodoméstico instalado en la vivienda podrá avisar directamente al servicio técnico autorizado de esa marca del fallo de alguno de sus componentes o, simplemente del estado actual. El servicio técnico se pondrá en contacto con el propietario para indicarle las acciones correctoras o acordar la visita de alguno de sus técnicos. Resumiendo, la Pasarela Residencial OSGi será el puerta de acceso de multitud de empresas en el día a día de las viviendas, ya sea con servicios de comunicaciones y entretenimiento de última generación como con servicios, quizás menos tangibles, pero que nos pueden facilitar mucho la vida y ahorrar dinero en la factura eléctrica o en el mantenimiento de los electrodomésticos.

27 Especificaciones OSGI La especificación del OSGi define un núcleo de APIs (Application Program Interfaces) que son el principal soporte de los e-services. Las características principales de la especificación son las siguientes: Estandarizada. Para que los fabricantes de equipos y los proveedores de servicios tengan una plataforma común sobre la que ofrecer sus servicios e impedir que un único fabricante monopolice el mercado. Independiente del hardware. La tecnología tiene que ser independiente de la plataforma hardware de forma que pueda funcionar con soluciones múltiples en el ámbito de los procesadores, las comunicaciones, los electrodomésticos, las soluciones domóticas, etc.

28 Abierta. No define ninguna arquitectura de red domótica ni obliga al uso de una tecnología concreta, ni ningún protocolo. Cualquier empresa puede apostar por introducir sus propia tecnología al producto final guardándose que sea compatible con las APIs predefinidas. Segura. Se define una arquitectura software que proporciona una alta seguridad e integridad para que los proveedores puedan ofrecer múltiples servicios sobre la misma plataforma sin interferirse unos con otros. Fiable. La pasarela debe funcionar 24 horas al día, sin caídas del sistema por descuidos o provocadas malintencionadamente. Escalable. La administración y operación del parque de pasarelas, que podría llegar a millones de abonados, debe ser flexible, personalizable y escalable acorde a las nuevas necesidades del proveedor del sistema.

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31 La siguiente tabla muestra un resumen de las principales características de algunas pasarelas residenciales disponibles actualmente en el mercado. (Oasis de Amper, e-box de Ericcson)

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