Estudio comparativo de tres protocolos de comunicación en IoT: implementación y análisis en entornos de laboratorio

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

The Internet of Things (IoT) has revolutionized the way devices collect, process and share information, from environmental sensors to automation systems in homes and industry, increasing the number of connected devices every day. However, efficient communication between these devices becomes a major challenge that often goes unnoticed: choosing the right protocol at the application layer level. Choosing the wrong protocol can lead to performance, power consumption or security problems, especially when it comes to projects that require high efficiency or operate with limited resources. This study focuses on the comparison of three of the most widely used communication protocols in IoT environments: HTTP, MQTT and CoAP, with the objective of analyzing their advantages and limitations in laboratory environments, evaluating variables such as latency, energy consumption, bandwidth usage and security. To this end, three versions of an air quality monitoring station were implemented, each using one of these protocols. The tests were carried out with the ESP32 microcontroller, where temperature, humidity and carbon dioxide concentration (PPM) parameters were measured.

Descripción

El Internet de las Cosas (IoT) ha revolucionado la forma en que los dispositivos recopilan, procesan y comparten información, desde sensores ambientales hasta sistemas de automatización en los hogares y la industria, incrementando día a día la cantidad de dispositivos conectados. Sin embargo, la comunicación eficiente entre estos dispositivos se convierte en un reto importante que muchas veces pasa desapercibido: la elección del protocolo adecuado a nivel de capa de aplicación. Elegir el protocolo inapropiado puede traer consigo problemas de rendimiento, consumo de energía o seguridad, especialmente cuando se trata de proyectos que requieren una alta eficiencia o que funcionan con recursos limitados. Este estudio se centra en la comparación de tres de los protocolos de comunicación más utilizados en entornos de IoT: HTTP, MQTT y CoAP, con el objetivo de analizar sus ventajas y limitaciones en entornos de laboratorio, evaluando variables como latencia, consumo de energía, uso de ancho de banda y seguridad. Para ello, se implementaron tres versiones de una estación de monitoreo de calidad del aire, cada una utilizando uno de estos protocolos. Las pruebas se llevaron a cabo con el microcontrolador ESP32, donde se midieron parámetros de temperatura, humedad y concentración de dióxido de carbono (PPM).

Palabras clave

IoT, Protocolos, HTTP, CoAP, MQTT, Internet, ESP32, Ancho de banda, Consumo de energía, Latencia, Seguridad

Materias

Ingeniería Electrónica -- Tesis y disertaciones académicas , Internet de las cosas , Comunicación -- Protocolos , Redes inalambricas , Sensores remotos

Citación