Notas
 
Instituto Mexicano del Transporte
Publicación bimestral de divulgación externa

NOTAS núm. 135, MARZO-ABRIL 2012, artículo 2
Identificación del potencial de uso de la "NUBE" o cloud computing para el proceso de gestión de información geoespacial y toma de decisiones enfocada a la Red Federal de Carreteras
VÁZQUEZ Juan Carlos, BACKHOFF Miguel Ángel, MORALES Elsa y GONZÁLEZ Jonatan

Introducción

A continuación se presenta la concepción de uno de los proyectos en desarrollo durante 2012 por parte del personal de la USIG, esto con el propósito de dar a conocer sus alcances y productos esperados,  a fin de contribuir a la inserción organizacional de este paradigma computacional hacia el interior de las distintas áreas operativas, administrativas y de investigación en la Secretaría de Comunicaciones y Transportes.

Hoy en día, Internet ha supuesto una revolución sin precedentes en el mundo de la informática y de las comunicaciones. Los inventos del telégrafo, teléfono, radio y computadora sentaron las bases para esta integración de capacidades nunca antes vistas. Es así como Internet es a la vez una oportunidad de difusión mundial, un mecanismo de propagación de la información y un medio de colaboración e interacción entre los individuos y sus computadoras independientemente de su localización geográfica.  

Mucho se habla de los beneficios que los medios de comunicación y el uso de la Informática han aportado a la sociedad actual, muchos son los campos en donde la aportación se realiza día con día, tales como la salud, la educación, la investigación aplicada a las ciencias naturales, la ingeniería, etc.; en este sentido,  los distintos modos de transporte así como las principales actividades que las afectan ya sea el diseño, construcción, operación, mantenimiento, administración de infraestructura y personal, las telecomunicaciones, también se han visto beneficiadas por el uso de dicha tecnología.

El uso de las computadoras ha sido constante al interior de la SCT, desde la administración del personal, los trabajos en campo, el diseño de carreteras, puentes, aeropuertos, vías férreas, el levantamiento de información estadística y geográfica, los inventarios de infraestructura, las comunicaciones satelitales, el correo electrónico, la educación presencial y a distancia, etc. Es debido a esta importancia que se hace necesario avanzar al mismo paso con que avanza la tecnología y los paradigmas. Al interior de la SCT se requiere analizar, adaptar y ampliar  los beneficios que ofrece el “Cloud Computing” o computación en la nube en cuanto a servicios, conexión, seguridad y estado del arte para poder brindar a la SCT una solución alterna a las que ya existen en la actualidad en su interior.

Marco Conceptual

Internet es una enorme red de comunicaciones de ámbito mundial que permite la interconexión de sistemas informáticos, independientemente de su tipo y situación. Está físicamente compuesta por ordenadores de diversos tipos, marcas y sistemas operativos y ruteadores que están distribuidos por todo el mundo y unidos a través de enlaces de comunicaciones muy diversos. Sobre estos ordenadores, y aprovechando los servicios de comunicaciones de la red, se ejecutan diversos tipos de aplicaciones, que permiten realizar intercambios muy sofisticados de información. [1]

Podemos definir a Internet como una ‘red de redes’, es decir, una red que no sólo interconecta computadoras, sino que interconecta redes de computadoras entre sí. Una red de computadoras es un conjunto de máquinas que se comunican a través de algún medio (cable coaxial, fibra óptica, radiofrecuencia, líneas telefónicas, etc.) con el objeto de compartir recursos.[2]

A finales de 2010, había 255 millones de páginas Web en la Red, en el mundo hay aproximadamente 2029 millones de internautas, un tercio de la población mundial, con un crecimiento del 14% anual. De esta cifra el 43% se encuentra en Asia, seguido por Europa con el 23%, América del Norte con 13% y Latinoamérica con el 10%.

De aquí se puede identificar la importancia que Internet y su uso tiene en cada región del mundo, y a su vez dentro de cada país, es por esto que es conveniente el entendimiento de  las diversas opciones que se están construyendo actualmente para la administración de datos, capacitación a distancia, diseño de sistemas y captura de datos.

2010 Estadísticas mundiales de Internet

Región

Población

Usuarios de Internet

% Usuarios

Asia

3,834,792,852

872,526,978

43.00%

Europa

813,319,511

475,123,735

23.40%

América del Norte

344,124,450

271,330,900

13.40%

Latinoamérica/ Caribe

592,556,972

209,874,973

10.30%

África

1,013,779,050

115,631,340

5.70%

Medio Oriente

212,336,924

63,708,386

3.10%

Oceanía y Australia

34,700,201

21,272,470

1.10%

TOTAL

6,845,609,960

2,029,468,782

100.00%

Fuente: Internet World Stats,  http://www.internetworldstats.com/ 

·         México se incluye en América Latina. 

Servicios de Internet

Las posibilidades que ofrece Internet se denominan servicios. Cada servicio tiene que ver con las funciones de información, comunicación e interacción que tiene cada uno. Hoy en día, los servicios más usados en Internet son: correo electrónico (e-mail), World Wide Web (WWW), FTP, grupos de noticias, conversaciones en línea (Chat), foros de debate  y servicios de telefonía.

El “Cloud Computing”,  la “Nube” o la “computación en la nube” es el último avance o paradigma de una trayectoria que involucra informática, información y usuarios. [3]

El "Cloud computing" es un nuevo modelo de prestación de servicios de negocio y tecnología, que permite al usuario acceder a un catálogo de servicios estandarizados y responder a sus propias necesidades, de forma flexible y adaptativa, sobretodo cuando hay cargas de trabajo excesivas y en este caso, pagando únicamente por el consumo efectuado.

Diagrama Computacion en la Nube.jpg

Figura 1. Componentes de la Computación en la Nube. Adaptación propia tomando como base http://www.windows7news.com/2011/04/22/microsoft-cloud-high-expectations/

El cambio paradigmático que ofrece la computación en nube es que permite aumentar el número de servicios basados en la red. Esto genera beneficios tanto para los proveedores, que pueden ofrecer, de forma más rápida y eficiente, un mayor número de servicios, como para los usuarios que tienen la posibilidad de acceder a ellos, disfrutando de la ‘transparencia’ e inmediatez del sistema y de un modelo de pago por consumo.

La computación en nube consigue aportar estas ventajas, apoyándose sobre una infraestructura tecnológica dinámica que se caracteriza, entre otros factores, por un alto grado de automatización, una rápida movilización de los recursos, una elevada capacidad de adaptación para atender a una demanda variable, así como virtualización avanzada y un precio flexible en función del consumo realizado evitando además el uso fraudulento del software y la piratería.

El concepto de la computación en la nube empezó en proveedores de servicio de Internet a gran escala, como Google, Amazon AWS, Microsoft y otros que construyeron su propia infraestructura. Durante la primera revolución del Internet se vio surgir el modelo de tres capas (o capas n) como una arquitectura general, estas capas son:

        Clientes que interactúan con los usuarios finales.

        Servidores de aplicación que procesan los datos para los clientes.

        Servidores de la base de datos que almacenan los datos para los servidores de aplicación.

Ahora, el uso de la virtualización en la nube ha creado un nuevo conjunto de capas:

         Aplicaciones                       (Software como servicio – SaaS)

         Servicios                  (Plataforma como un servicio – PaaS)

         Infraestructura         (Infraestructura como un servicio – IaaS)

Cloud Computing Infraestructura

Figura 2. Fases de la  Computación en la Nube. Elaboración propia tomando como base Empresas en la Nube, Jordi Torres Viñals, Editorial Libros de Cabecera, 2011, España

 


Infraestructura como un Servicio (Infrastructure as a Service – IaaS por sus siglas en inglés)

         Es el nivel inferior donde se encuentran las capacidades de cómputo (CPU) y almacenamiento básico (disco) como servicios estandarizados de red. Se incluyen los servicios de almacenamiento no relacionado (solo disco) y también los servicios de almacenamiento relacionado (bases de datos).

         Esta parte del cloud computing da la posibilidad de acceder a máquinas y a almacenamiento a través de Internet en cuestión de minutos.

         Consumidores: desarrolladores, usuarios con conocimientos avanzados de informática.


Ejemplos
Amazon Web ServiceGoGridRackSpace.

 

Plataforma como un Servicio (Plataform as a Service - PaaS por sus siglas en inglés)

         La idea es que no queremos poseer una máquina simplemente por tenerla, queremos tener acceso los servicios que nos pueda ofrecer esa máquina. No es importante que esos servicios vengan de un servidor Intel Xeon de último modelo o de Pentium´s.

         Este servicio, que abstrae del Hardware físico al cliente, es interesante para cualquier desarrollador web o empresa que quiera desarrollar para la web, y viene a reemplazar a las empresas de hosting tradicionales. Quizás, también a los administradores de sistemas, ya que no hay sistema que controlar ni optimización posible más allá del código y sus algoritmos, todo esto debido a que el proveedor se encarga del mantenimiento, sustitución y escalabilidad del equipo.

         Consumidores: desarrolladores, usuarios con conocimientos avanzados de informática

EjemplosGoogle App EngineForceBungeeConnect Velneo PaasRadmaker, Azure de Microsoft, Amazon S3 o EC2

Software como un Servicio (Softwate as a Service - SaaS, por sus siglas en inglés)

         El SaaS se encuentra en la capa más alta y significa dejar de comprar licencias de software instalable, migrando a aplicaciones web equivalentes que normalmente tendrían un costo relacionado a la demanda (ya sea por periodos, por numero de usuarios, por funcionalidades activas, etc.), de este modo se deja de poseer una copia del software que corre en la infraestructura del proveedor y sirve a múltiples organizaciones de clientes.

         El ejemplo más ampliamente conocido de SaaS es Salesforce.com, pero ahora ya hay muchos más, incluyendo las Apps Google que ofrecen servicios básicos de negocios tales como el e-mail.

Existen dos opciones primarias de nube:  

·        Las nubes públicas son manejadas por terceras partes, y los trabajos de muchos diferentes clientes pueden ser mezclados en los servidores, los sistemas de almacenamiento y otra infraestructura dentro de la nube. Los usuarios finales no saben el trabajo de quien más pueda estar corriendo en el mismo servidor, red, discos como los suyos propios.

·        Las nubes privadas son una buena opción para las instituciones que se preocupan por la protección de datos y ediciones a nivel de servicio. Las nubes privadas están en una infraestructura basadas en la demanda manejada por un sólo cliente quien controla que aplicaciones corren y en dónde. Ellos son propietarios del servidor, red, disco y pueden decidir a que usuarios se les permite utilizar la infraestructura.

Una institución puede escoger utilizar una nube de un proveedor de servicio o construir la suya propia. Pero aún aquellos que se sienten obligados a construir una nube privada a corto plazo querrán manejar aplicaciones tanto en una infraestructura privada propietaria como en el espacio de la nube pública. Esto da pie al concepto de una nube híbrida.  

·        Las nubes híbridas combinan los modelos de nubes públicas y privadas. El usuario es propietario de unas partes y comparte otras partes, aunque de una manera controlada. Las nubes híbridas ofrecen la promesa que el escalamiento sea provisto externamente, en función de la demanda, pero añade la complejidad de determinar cómo distribuir las aplicaciones a través de estos diferentes ambientes. Mientras que las instituciones pueden sentir atracción por la promesa de una nube híbrida, esta opción, al menos inicialmente, probablemente estará reservada para simples aplicaciones sin condiciones especiales y que no requieren sincronizaciones a su base de datos.

Google Earth es un buen ejemplo de una aplicación o servicio que utiliza datos de la Nube, desde donde se pueden acceder sin problemas, mientras exista una conexión suficientemente adecuada a Internet, imágenes de satélite de todo el planeta con cierto grado de actualización y gran cantidad de herramientas basadas en la posición geográfica. Se pueden visualizar fotos, videos y se tiene además acceso  a un ambiente para desarrollador de aplicaciones, que permite controlar hasta cierto punto la interfaz de usuario y la visualización personalizada de capas de información geoespacial generadas por el mismo usuario.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b5/Cloud_computing.svg/400px-Cloud_computing.svg.png

Figura 3. Nubes públicas y nubes privadas. Adaptación propia tomando como base http://tekleap.com/Cloud_Computing.html

Actualmente en todo el sector público, en particular en la Secretaría de Comunicaciones y Transporte y en específico en el Instituto Mexicano del Transporte, se  requieren y utilizan diversos tipos de infraestructura computacional y servicios informáticos, tales como servidores de datos, mantenimiento y actualización de los equipos,  conexión suficientemente rápida y robusta a internet y capacitación especializada en programación para los desarrolladores, creando con todo esto un costo elevado para poder proporcionar a los usuarios finales los servicios y aplicaciones demandadas, bajo condiciones de riesgo por interrupción o suspensión siempre presentes.

Es por ello, que se requiere conocer, analizar y evaluar el grado de avance y de accesibilidad que brinda el “Cloud computing” o la “Nube” en cuanto a servicios, conexión, seguridad y estado del arte para poder brindar a la SCT una solución alterna a las que ya existen en la actualidad en su interior y así se obtendrá información  relacionada con los conceptos de computación en la nube; se podrán evaluar los distintos métodos de almacenamiento de datos en la nube y los esquemas de seguridad necesarios para preservar la integridad de estos, así como también se podrán evaluar las distintas herramientas informáticas disponibles para construir un repositorio con información geoespacial  susceptible de ser utilizada por distintos usuarios en la Nube.

Se conocerán en forma específica una serie de términos y conceptos como los SIG corporativos, la interoperabilidad, la computación distribuida, los servicios WEB, los SIG móviles,  todo ello enfocado a diseñar soluciones para diversas áreas y necesidades de datos y de generación de información, entre ellas su aplicación a los Sistemas de Información Geográfica y la gestión de la información geoespacial.

Metodología del proyecto 

Las actividades sustanciales que se realizarán para conseguir el objetivo del proyecto son las siguientes:

·        Recopilación de información actualizada en diversas fuentes, tales como  Internet, bibliografía especializada, publicaciones y soluciones ya implementadas para analizarlas y evaluarlas.

·        Identificación de proveedores y los esquemas de seguridad que utilizan, así como costos de almacenamiento y utilización que aplican para cada plan de hospedaje y de transferencia de archivos.

·        Identificación de herramientas disponibles enfocadas en el almacenamiento y administración de información geoespacial.

·        Análisis de aptitud de las herramientas disponibles tomando en cuenta la facilidad de manejo, el costo de almacenamiento y la velocidad de transferencia.

·        Documentación del proyecto para guardar constancia de los resultados obtenidos.

Se evaluara la información recopilada y al analizarla se podrán responder preguntas como, ¿Qué información estará compartida, con quién y bajo qué circunstancias se comparte la información? ¿Es viable para la SCT administrar su información bajo esta filosofía de trabajo?  ¿Quién administrará los datos geoespaciales referentes a las carreteras? ¿Qué esquemas de seguridad utiliza el proveedor del espacio donde se ubicarán las aplicaciones de administración de datos geoespaciales? ¿Es posible que  la Unidad de Sistemas de Información Geoespacial, el Instituto Mexicano del Transporte y la misma SCT cambien su estructura corporativa para que sea soportada por el “Cloud computing”? ¿Es el ahorro en costos suficiente incentivo para cambiar la estructura actual? ¿Las aplicaciones enfocadas al manejo y administración de información geoespacial cubrirán las necesidades del usuario final?

Las preguntas anteriores serán contestadas con el proyecto actualmente en desarrollo comentado al inicio del presente artículo.

Referencias Bibliográficas  

¨       Backhoff Pohls M. A. Transporte y espacio geográfico. Una aproximación geoinformática. UNAM. México, 2005.

¨       Observatorio Regional de la Sociedad de la Informacion, Junta de Castilla y León. España, Cloud Computing: La tecnología como servicio. http://www.orsi.jcyl.es/web/jcyl/ORSI/es/Plantilla100Detalle/1262861006271/_/1284152333822/Redaccion

¨       ESRI, ArcGIS for Server, In the cloud. http://www.esri.com/software/arcgis/arcgisserver/cloud.html

¨       Esquema de Interoperabilidad y Datos Abiertos de la Administración Pública Federal (EIDA, vigente al 06-09-2011) publicado por la Secretaría de la Función Pública.

(http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5208001&fecha=06/09/2011)

http://www.salesforce.com/

http://tekleap.com/Cloud_Computing.html

http://www.windows7news.com/2011/04/22/microsoft-cloud-high-expectations

VAZQUEZ Juan Carlos
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MORALES Elsa
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GÓNZALEZ Jonatan
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BACKHOFF Miguel Ángel
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[3] Según el IEEE Computer Society, es un paradigma en el que la información se almacena de manera permanente en servidores de Internet y se envía a cachés temporales de cliente, lo que incluye equipos de escritorio, portátiles, teléfonos, etc