La difícil comunicación entre dispositivos en Internet con IP's dinámicas.

Para comunicar  dos dispositivos en una red con protocolo TCP/IP es necesario conocer sus  IP's. Si las IP's con estáticas el problema es sencillo, incluso si son dinámicas dentro de una  misma red no es demasiado complejo hacer un escan de todas las direcciones o mediante el uso de mensajes en modo difusión.

Pero el mundo real es mucho más complejo. Por ejemplo  un dispositivo como puede ser una cámara de vigilancia tiene una dirección IP en la red  Wi-Fi donde se instala, y una dirección externa que es la de Internet. Estas dos direcciones IP en principio son dinámicas por lo que pueden variar con el tiempo. Por su parte el dispositivo móvil en el que instalamos la app con la que monitorizamos la cámara le pasa algo similar.

El problema que se plantea es ¿cómo conoce la cámara de vigilancia  la IP de nuestro móvil para enviarnos una notificación? ¿cómo conoce nuestro móvil la IP de la cámara de vigilancia para visualizar un video en tiempo real?  Pues tenemos que hacerlo haciendo uso de un servidor al cual se conectan ambos dispositivos para actualizar en todo momento la información de la IP. En el servidor los dispositivos se identificarán por el nombre lógico que le demos y por su dirección MAC que es una referencia única. 

Resumiendo, cuando adquiera un dispositivos que quiere controlar con su teléfono móvil o tableta es tan importante las características del dispositivo como la de los servidores que le va a dar soporte, y así debemos comprobar su compatibilidad:

• Conexión dentro de la misma red Wi-Fi
• Conexión desde  distintas redes Wi-Fi
• Conexión desde 5G/4G
  

Por otra parte no todos los dispositivos son soportados por todas las redes (Mi Home Xiomi, Hey Google, Alexa de Apple, etc.), incluso un  dispositivo puede funcionar o no en una red dependiendo del servidor al cual se conecta y eso está embebido en la app que usamos.  Por ejemplo Xiaomi usa servidores distintos para China y el resto del mundo, y podemos comprara un dispositivo Xiaomi en China que no funcione en Europa.

Como se ha podido dar cuenta usar servidores para la comunicación de dos dispositivos que están en la misma red Wi-Fi es una sobrecarga que hay que evitar si se puede, por ello muchos dispositivos disponen también del protocolo BLE lo que permite la conexión directa sin utilizar los servidores , pero seimpre que estemos cerca.

BLE – Bluetooth Low Energy (4.0)

Posted on 2 febrero, 2018

Bluetooth es un protocolo de transmisión de datos via radio (inalámbrico) que opera en la banda de 2,4 GHz (También usada por los hornos de microondas y Wi-Fi) diseñado para la transmisión de datos a corta distancia, pues para coberturas más extensas se usa Wi-Fi o 3G/4G y con modulación GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying GFSK). Usa un sistema de salto de canal para combatir las interferencias.

En la versión Bluetooth 4.0 además del modo clásico se incluyó el modo BLE – Bluetooth Low Energy (Bluetooth de Baja Energía) que fue un desarrollo original de Nokia Research Centre llamado «Wibree».

La Raspberry Pi 3 model B incluye BLE.

EL BLE se caracteriza por un consumo reducido, un pequeño tamaño  y un bajo coste de los dispositivos, un sistema de pareado o enlace más rápido y una gran  interoperabilidad, lo que hace de esta tecnología especialmente indicada para dispositivos móviles y para Internet de las Cosas (IoT Internet of Things), aunque hay otras como ZigBee y  Z-Wave.

En la actualidad se está trabajando en la versión Bluetooth 5 que permite usando una menor velocidad (Entre 125kbps a 500 kbps en lugar de 1 Mbps) de transmisión señales de mayor energía (20 dBM frente a 10 dBm) que permite un área de cobertura mayor.

BLE usa el protocolo GAP (Generic Access Profile) para definir dos tipos de redes que pueden configurarse con dispositivos que  publicitan su presencia y los dispositivos que los buscan (Broarcasters/Observers si no establecen conexión y Peripherals/Centrals si la establecen). El funcionamiento de la red BLE es sencillo, existen unos  dispositivos periféricos o difusores que transmiten datos de anuncio de su existencia (beacons o Advertising Data) de forma indiscriminada (Como por ejemplo la  pulsera de ejercicio, el pulsómetro, el reloj digital, los llaveros localizadores,   etc.)  a intervalos de entre 20ms y 2s y otros dispositivos llamados centrales u observadores (Como un teléfono móvil, o un ordenador personal, etc)  que están en una espera activa,  y según el tipo de red el Observador recibe la información del Difusor o el central establece   conexión con el periférico para el intercambio de datos.  Observe que también un teléfono móvil podría ser un dispositivo periférico de un ordenador portátil que actuar como un dispositivo central, o una Raspberry Pi puede ser tanto un dispositivo periférico como un dispositivo central según la red o la aplicación.

Por otra parte  GATT (Generic Attribute profile) es el protocolo que permite el intercambio de datos: leer, escribir y notificar, una vez establecida la conexión.