Redes de área extensa de bajo consumo (LPWAN): Dando forma al futuro del IoT

Las redes de conectividad inalámbrica IoT están en auge para ayudar a satisfacer las necesidades de red de una gran variedad de dispositivos, desde coches conectados y hogares inteligentes hasta iluminación e infraestructuras inteligentes. Las redes de área extensa de baja potencia (LPWAN), en particular, son especialmente adecuadas para los sistemas IoT que requieren un bajo consumo de energía y una duración de la batería ultralarga con seguridad de nivel de operador. Se están desarrollando e implantando varias tecnologías LPWAN, como LTE-M y Narrowband IoT (NB-IoT), para satisfacer estas necesidades de conectividad IoT. La LPWAN tendrá un impacto significativo en el crecimiento futuro de la innovación en IoT.

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Elija la red IoT adecuada

El éxito de un sistema IoT depende de que sus necesidades de red se correspondan con la tecnología o combinación de tecnologías adecuadas. En función de la categoría de la aplicación IoT, las empresas deben tener en cuenta seis factores clave a la hora de seleccionar tecnologías de conectividad de red: cobertura, caudal de datos, movilidad, latencia, duración de la batería y coste.

El rendimiento, por ejemplo, representa la velocidad a la que se intercambian datos en una red. Para los parquímetros de las ciudades inteligentes, la gestión del alumbrado u otros escenarios en los que se intercambian menos datos y se puede recibir una latencia alta, el rendimiento de los datos puede ser una prioridad menor. Sin embargo, si la aplicación está orientada al streaming, la telemedicina o el vídeo, será fundamental elegir una red de alto rendimiento y baja latencia.

Ventajas de la tecnología de bajo consumo

Un menor coste y una mayor duración de la batería siempre han sido prioridades en la arquitectura de sistemas IoT. LTE-M y NB-IoT son ideales para resolver este tipo de problemas y muchos más. Este artículo se centra en estas dos tecnologías de conexión de red.

En comparación con la tecnología tradicional de conexión móvil IoT, la tecnología LPWAN presenta ventajas evidentes. Se espera que los costes generales de conectividad de red sean significativamente inferiores a los costes de conectividad de banda ancha móvil tradicional gracias a la cobertura de área amplia y a la capacidad multiterminal por región.

Además, LTE-M y NB-IoT pueden proporcionar hasta 10 años de duración de la batería para muchos dispositivos IoT. Mientras que entre 12 y 24 horas de batería son suficientes para los dispositivos wearables de consumo, los dispositivos de seguimiento remoto de activos requieren mucho más tiempo. Por ejemplo, las baterías de los dispositivos inteligentes que rastrean activos en la cadena de suministro pueden durar entre siete y más de 30 días seguidos, dependiendo del tiempo y del modo de transporte, como tierra, mar y aire; y de la disponibilidad de interruptores o contenedores sencillos. , como el seguimiento de la capacidad de cubos de basura o tanques de almacenamiento de líquidos, el equipo tiene que estar sobre el terreno durante muchos años, y una sola batería tiene que durar también muchos años.

Espectro con licencia y espectro exento de licencia para LPWAN

Existen dos grandes categorías de tecnologías LPWAN: tecnologías bajo licencia y tecnologías exentas de licencia.

La tecnología LPWAN con licencia aprovecha los recursos de espectro inalámbrico de los operadores de redes móviles. Los operadores de telefonía móvil poseen desde hace tiempo licencias para operar dentro del espectro dedicado, utilizado exclusivamente para comunicaciones inalámbricas. Aquí es donde ofrecen el entorno de red altamente fiable, escalable y seguro que las grandes empresas esperan. Tanto NB-IoT como LTE-M son compatibles con el espectro autorizado con seguridad de nivel de operador.

Las tecnologías LPWAN exentas de licencia pueden utilizarse dentro de las bandas de frecuencia designadas, siempre que cumplan las normas asociadas a las bandas de frecuencia. Los routers Wi-Fi, los teléfonos inalámbricos y otros dispositivos de comunicaciones también pueden acceder al espectro sin licencia, lo que puede causar interferencias en la señal y reducir el rendimiento de la red. Además, la tecnología de espectro sin licencia tiene una cobertura limitada, carece de seguridad de nivel portador y no siempre admite comunicaciones bidireccionales. Por lo tanto, la mayoría de las tecnologías LPWAN sin licencia no admiten actualizaciones de firmware y software por aire.

Impulso al desarrollo de LTE-M y NB-IoT

Según la GSMA, los operadores de telefonía móvil han lanzado 58 redes IoT móviles comerciales en todo el mundo. La GSMA prevé que en 2025 habrá 1 800 millones de conexiones LPWAN con licencia. AT&T lanzó su red LTE-M en Estados Unidos y México el año pasado y recientemente anunció que prepara el lanzamiento de NB-IoT en Estados Unidos y México a principios del año que viene.

LTE-M y NB-IoT son tecnologías IoT de bajo consumo que se complementan entre sí. NB-IoT es muy adecuada para satisfacer los requisitos de datos básicos de casos de uso con necesidades de datos limitadas, mientras que LTE-M admite funciones más potentes que pueden ofrecer mayor ancho de banda, movilidad y servicios de voz LTE. Todas ellas se conectan directamente a redes móviles y no requieren inicio de sesión Wi-Fi ni emparejamiento Bluetooth.

NB-IoT es el más adecuado para dispositivos de conmutación sencillos, como parquímetros inteligentes, sensores agrícolas inteligentes, contadores eléctricos, monitores industriales y automatización de edificios. LTE-M, por su parte, es más adecuado para rastreadores de activos, seguimiento de flotas, relojes inteligentes, paneles de alarma, rastreadores de mascotas, electrodomésticos inteligentes, monitores de pacientes, contadores de servicios públicos, etc.

Mirando al futuro

En el futuro, se espera que NB-IoT y LTE-M pasen a formar parte de los estándares IoT a gran escala del sector. Las inversiones en NB-IoT y LTE-M ayudan a las empresas a estar preparadas con antelación.

LPWAN acelera el ritmo de la innovación en IoT e impulsa el despliegue de dispositivos a mayor escala, desempeñando un papel clave en el establecimiento de un amplio ecosistema de socios, dispositivos y bases de aplicaciones en todo el mundo.

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