Central MQTT: soluciones de GPS y telemática para el futuro

Para el Internet de las cosas, MQTT se ha convertido en el protocolo de datos principal. Para conectar dispositivos y aplicaciones en la nube, esta implementación liviana de método Publicar/Suscribir con calidad de servicio (QoS) ha resultado la mejor opción. La telemática para transporte, que forma parte del mundo de IoT, también empieza a migrar activamente a MQTT.

En esta publicación, explicaremos por qué el protocolo MQTT se está haciendo más y más importante para los integradores de soluciones GPS, qué dificultades técnicas puede esperar durante su implementación y cómo Navixy ayuda a evitarlas.

Los proyectos complejos y grandes comienzan a migrar a MQTT

Hoy en día, en la telemática de transporte, MQTT se utiliza principalmente en los sistemas grandes y multifuncionales. Precisamente en ellos hay que combinar equipos y aplicaciones de proveedores diferentes y de diferentes grados de novedad. Para los proyectos escalables, es importante que estos componentes sean fáciles de integrar y mantener por equipos de desarrolladores independientes. Por lo tanto, si está creando tales sistemas, probablemente ya se haya encontrado con MQTT o esto sucederá pronto.

Si echamos una mirada a los proyectos realizados por los socios de Navixy utilizando MQTT, vemos que hoy en día la mayoría de ellos se encuentran en las siguientes áreas:

• Gestión de cadenas de suministros
  Las grandes cadenas comerciales e industriales requieren que sus proveedores cumplan estrictamente con el calendario de suministros y las condiciones de transporte, por ejemplo, la temperatura de la carga. Dado que las flotas de proveedores están equipadas con varios sistemas de gran cantidad de proveedores de GPS, los datos de ellos deben ser acumulados de fuentes diferentes.
• Aplicaciones Gig y economía compartida
  En los servicios de taxi, alquiler de coches, carsharing, movilidad urbana, es necesario procesar grandes cantidades de datos formados por los datos de máquina y solicitudes de usuarios. Con esto, la información a menudo debe ser procesada con la rapidez de un rayo y los servidores pueden ubicarse en regiones diferentes.
• Telemática de seguros
  El cálculo de las primas de seguros y la investigación de las circunstancias de los accidentes de tráfico son dos aspectos en los que las compañías de seguros cuentan cada vez más con los datos recopilados de dispositivos especiales de automóviles. Mientras tanto, el análisis de la cantidad de uso, la puntuación de las habilidades de conducción, la reconstrucción de accidentes, el análisis estadístico y predictivo son tareas separadas que implican algoritmos de procesamiento complejos. Por lo tanto, el intercambio de datos IoT entre dispositivos y aplicaciones juega un papel clave aquí.
• Ciudades inteligentes, regulación fiscal y estatal
  Resolver cuestiones de seguridad vial, el tráfico y el estado del medio ambiente en las ciudades modernas está asociado con el uso de señales de millones de sensores instalados en vehículos y otro tipo de infraestructura. Estos datos se tratan en conjunto y forman un contexto único para la gestión en todos los niveles. Por lo tanto, se requiere un intercambio efectivo de datos, que cumple al mismo tiempo con la legislación sobre el lugar de su almacenamiento y procesamiento.

Muchos de estos proyectos se implementan en la base de Navixy Cloud y IaaS en la nube, incluidas las plataformas de IOT especializadas AWS IOT platform, Google Cloud IoT, IBM Watson IOT platform, Microsoft Azure IOT, etc.

El soporte de MQTT por parte de los fabricantes de hardware GPS es un factor que les proporciona una ventaja competitiva

Los fabricantes de dispositivos para la telemática del transporte, por supuesto, quieren que los integradores utilicen precisamente sus productos en los proyectos más grandes. Por lo tanto, el protocolo MQTT puede encontrarse cada vez más en las nuevas generaciones de equipos. Estos modelos ahora son producidos en masa por DCT, Xirgo, Globalmatix, Teltonika, TOPFLYtech y otras empresas.

Dado que en general los proyectos con MQTT resultan ser bastante específicos, los dispositivos con configuración flexible se convierten en dispositivos pilotos para los fabricantes. Por ejemplo, son puertas de enlace 4G con la capacidad de conectar una variedad de sensores, trabajar con CAN bus y configurar lógica de software. Pero poco a poco, el protocolo MQTT aparece al menos como una opción en otros modelos, incluso los modelos con funcionalidad más simple. Al mismo tiempo, los fabricantes utilizan de manera muy racional las ventajas del protocolo MQTT, incluidos los patrones de suscripciones (topics) y los tres niveles de servicio (QoS).

Dificultades prácticas en la construcción de sistemas telemáticos de transporte basados en MQTT

A pesar de que MQTT es un protocolo fácil de usar y común para crear soluciones de IoT, su implementación en varios dispositivos de automóviles y las características de la telemática de transporte requieren atención adicional por parte de integradores, fabricantes y desarrolladores.

Es decir, en la práctica, hay que tener en cuenta dos factores:

1. Los datos procedentes de los dispositivos son heterogéneos. Debido a la variedad de modelos de rastreadores GPS, sensores conectados y los propios automóviles, los datos vienen en diferentes formatos, unidades de medida, requieren cálculos adicionales, etc. Incluso sucede que en un protocolo MQTT se contiene un protocolo propio del fabricante de dispositivos. Por lo tanto, si no se realizan previamente las manipulaciones necesarias con los datos para hacerlos uniformes, los desarrolladores de aplicaciones de IoT tendrán que resolver estos problemas para cada módulo funcional por separado, y esto elimina los beneficios principales de MQTT como un protocolo universal y simple.
2. Los dispositivos de IOT de automóviles no solo transmiten datos a las aplicaciones, sino que también reciben sus comandos de manera regular. Para esto, los dispositivos implementan no sólo los mecanismos MQTT de publicación, sino también los mecanismos de suscripción. La semántica y la sintaxis de los comandos están determinadas en gran medida por las capacidades del hardware de los dispositivos y el propósito para el que se utilizan en los automóviles. Es más rentable para los desarrolladores de aplicaciones abstraerse de estas diferencias para reducir el tiempo de desarrollo y hacer el sistema más escalable.

Para ayudar a los integradores a superar estas dificultades de manera efectiva, el módulo Central MQTT puede ser incluido en Navixy. Ayuda a unificar la comunicación entre los dispositivos de IoT y aplicaciones.

Central MQTT como un "terminal" para el transporte entre los componentes IoT del sistema

La Central MQTT de Navixy es un módulo de plataforma opcional que permite a los integradores y desarrolladores organizar fácilmente el intercambio entre dispositivos de IoT y aplicaciones utilizando un protocolo MQTT en común.

Con esto, una ventaja importante de Central MQTT es que los datos y comandos transmitidos pueden ser unificados al mismo tiempo, es decir, estandarizados y normalizados. Esto permite a los desarrolladores abstraerse de las características que no son esenciales para la lógica empresarial, como el "zoológico" de los dispositivos GPS usados ​​o las diferencias en los controladores CAN de los automóviles.

Gracias a la Central MQTT, la creación, personalización e integración de sistemas telemáticos pueden ser realizados en un período de tiempo más corto, las soluciones tendrán alta tolerancia a fallas y escalabilidad excelente, y también serán compatibles con las plataformas IoT modernas.

Entre las ventajas adicionales de la Central MQTT de Navixy, derivadas de la arquitectura interna, cabe destacar:

• JSON o XML: salida de datos en el protocolo seleccionado con baja latencia
• REST API y ETL: descarga de datos en sistemas ERP y BI
• On-Premise o Cloud con disponibilidad del 99,9%

Dos casos de uso ayudarán a presentar las posibilidades de este enfoque desde diferentes ángulos:

Ejemplo A. Servicio de grúas y asistencia en carretera

Como un primer ejemplo más simple, citamos el sistema que un socio de Navixy ha construido para un servicio importante nacional de asistencia en carretera. La flota del cliente, que consistía en grúas y camiones de asistencia técnica, ya estaba equipada con dispositivos Skypatrol, Concox y TOPTFLYtech. El socio necesitaba desarrollar para el cliente una solución de monitoreo situacional personalizada con visualización de información en pantallas en cuatro centros de despacho regionales. El sistema utilizó parámetros del vehículo, incluyendo la ubicación y la velocidad, así como el estado de disponibilidad del vehículo para una llamada nueva.

Por lo tanto, tenían que recopilar los datos en tiempo real de una gran cantidad de dispositivos diferentes que operaban tanto con el protocolo MQTT como con los protocolos propietarios, y procesarlos ​​de forma independiente en cuatro ubicaciones. Al principio, se planeó utilizar la retransmisión de datos entre servidores (Reenvío de datos), que permitiría intercambiar los datos al instante y resolvería el problema de un protocolo unificado que no dependiera de los dispositivos. Sin embargo, el uso de Navixy Central MQTT y, en consecuencia, el protocolo MQTT para la comunicación entre aplicaciones, hizo posible acelerar el desarrollo de la aplicación, hacer el sistema más escalable (se planeó introducir centros de despacho adicionales) y tolerante a fallas gracias al modelo de suscripción con QoS 1 y QoS 2.

Ejemplo B. Servicio de autos compartidos y alquiler de coches

El segundo ejemplo demuestra la ventaja de los llamados topics en MQTT, cuando los componentes individuales de sistemas de software complejos pueden suscribirse al conjunto de datos requerido. Es decir, utilizando topics, se puede determinar un subconjunto de datos que recibe alguna aplicación particular de un gran complejo de software.

En este ejemplo, una empresa que opera en los segmentos de Car Sharing y Rent-a-Car se dedica de forma independiente al desarrollo de software de aplicaciones clave para el negocio. Con esto, diferentes equipos de desarrollo crean y dan mantenimiento a módulos funcionales particulares. Esta división se debe, en parte, a razones de rendimiento y por aspectos organizacionales, ya que la compañía estaba creciendo activamente como consecuencia del avance de sus competidores.

La flota de la compañía, que en ese momento contaba con más de 1,500 automóviles, fue equipada principalmente con gateways de telemática especialmente diseñadas. Disponen de navegación GPS, funcionamiento con CAN bus y otros sensores, así como videovigilancia móvil MDVR.

La parte operativa del negocio se lleva a cabo sobre la base de su propia plataforma de software, y con esto un equipo separado se encarga de cada una de sus funciones:

• Aplicaciones móviles con recomendación de los coches disponibles más cercanos, pedidos y pagos y otros aspectos de interacción con el usuario;
• Mantenimiento de coches con la ayuda de un equipo de conductores y técnicos de preparación de automóviles basado en la información sobre el combustible restante, kilometraje, señales de errores del sistema de autodiagnóstico DTC, etc;
• Respuesta a situaciones de emergencia incluyendo el uso no autorizado, accidentes de tráfico, daños y robos;
• Cálculo del costo de los viajes incluyendo la puntuación de los conductores por maniobras bruscas y violación de las normas de tráfico.

Cada uno de estos módulos es una tarea independiente y compleja a su manera, sin embargo, a menudo se utilizan en ellos los datos comunes de GPS, acelerómetro, CAN bus y sensores, videovigilancia, etcétera. Por lo tanto, era importante que los programadores pudieran obtener fácilmente los datos necesarios y enviar comandos a los dispositivos. Por ejemplo, para el mantenimiento oportuno es importante recibir el estatus MIL y códigos de error del CAN bus, VIN, lecturas de odómetro, así como información sobre la velocidad, el cinturón de seguridad, la posición del pedal del acelerador, la velocidad del motor para la puntuación de manejo de los conductores.

El uso de la Central MQTT de Navixy ha permitido realizar estas tareas de manera más eficiente. Los equipos de desarrolladores pudieron configurar sus aplicaciones para la recepción de los datos y enviar comandos a los dispositivos. Al mismo tiempo, ahorraron tiempo al combinar sistemas antiguos y el sistema actual en un espacio común, dejaron de trabajar con dispositivos a un bajo nivel, y pudieron concentrarse en el desarrollo de funcionalidades comerciales. Las ventajas de MQTT también aseguraron alta confiabilidad de comunicación entre los servidores distribuidos geográficamente y escalabilidad posterior del sistema.

La importancia de MQTT para la construcción de sistemas de telemática de transporte y sistemas modernos de IoT

Tanto las capacidades incorporadas en MQTT, como la popularidad creciente de este protocolo están empujando a los fabricantes, desarrolladores e integradores a empezar a usarlo activamente. Los proyectos implementados recientemente para monitorear el transporte y los objetos móviles lo confirman claramente. Con el tiempo, se crearán más sistemas GPS basados ​​en MQTT, y serán no sólo funcionalmente complejos, sino también masivos.

El desarrollo de productos y la implementación de soluciones basadas en MQTT son más baratos. Su implementación y personalización son más rápidas, mientras que el desarrollo y el soporte se simplifican. Al mismo tiempo, siempre hay aspectos relacionados con las peculiaridades de la implementación de MQTT en los dispositivos GPS y casos de uso específicos. La Central MQTT de Navixy permite eliminar estas peculiaridades y concentrarse en la parte sustantiva de la creación de soluciones escalables y confiables. La funcionalidad de Central MQTT está disponible en todas las tres opciones de suministro de Navixy y se integra fácilmente con las plataformas principales de IOT en la nube.