LPWAN

Descubre qué es la tecnología LPWAN, la conexión inalámbrica de baja potencia que ha impulsado el crecimiento de los dispositivos IoT.

El futuro de la comunicación y la conectividad será diferente al actual. Veremos una enorme disminución del número de torres de telefonía móvil y un aumento de los dispositivos pequeños y de baja potencia que se conectan mediante redes inalámbricas.

Estas redes inalámbricas estarán diseñadas para satisfacer necesidades específicas, como la capacidad de conectarse con otros dispositivos cuando estén cerca y luego cambiar a la conectividad de largo alcance cuando se alejen del rango. Además, estos dispositivos deben ser capaces de consumir la menor cantidad de energía posible, de modo que la duración de la batería se prolongue al máximo.

Por eso, la tecnología LPWAN se ha hecho tan popular en los últimos años. Se utiliza para conectar sensores remotos, contadores, actuadores, sistemas de telemetría, dispositivos de seguimiento de activos y otro tipo de dispositivos mediante el uso de redes de bajo ancho de banda (con latencia 500 ms) a través de enlaces inalámbricos de largo alcance (~1 km).

¿Qué es la tecnología LPWAN?

El término LPWAN (Low Power Wide Area Network) hace referencia a una «red de área amplia y de baja potencia«. Es la tecnología que ha impulsado el crecimiento de los dispositivos del Internet de las Cosas (IoT). Está diseñada para satisfacer necesidades específicas: la capacidad de conectarse a otros dispositivos cuando están cerca y luego cambiar a la conectividad de largo alcance cuando se mueven fuera del rango.

Su funcionamiento es similar al funcionamiento de las redes móviles, en el sentido de que están diseñadas para satisfacer necesidades específicas. Por ejemplo, las redes 2G están diseñadas para satisfacer necesidades específicas de voz. Las redes 3G están diseñadas para satisfacer necesidades específicas de datos. Las redes 4G están diseñadas para satisfacer necesidades específicas de datos con un mayor ancho de banda.

En resumen, la tecnología LPWAN es una tecnología de comunicación inalámbrica que permite transmitir datos entre un dispositivo y una estación base (gateaway), separados a gran distancia, con un bajo consumo energético.

La comunicación M2M

La comunicación M2M (Machine-to-Machine) es la comunicación de máquina a máquina. O, lo que es lo mismo, es el intercambio de datos entre dispositivos que no tienen interfaz de usuario.

m2m

Algunos ejemplos son los sensores de las máquinas, como los que supervisan un proceso de fabricación, u otros dispositivos, como las máquinas expendedoras o los equipos remotos. La comunicación es importante porque permite a los distintos dispositivos conectarse, compartir datos e intercambiar instrucciones.

Cada dispositivo conectado a una red de comunicación M2M envía datos a un servidor central. Las redes de comunicación M2M están diseñadas para satisfacer necesidades específicas:

  • Baja tasa de bits. En muchas redes M2M, la cantidad de datos que se necesita transmitir es relativamente pequeña. Una baja tasa de bits ayuda a reducir el consumo de energía y los costos de transmisión.
  • Baja latencia. La información se envía y recibe lo más rápidamente posible.
  • Bajo rendimiento. A menudo, los dispositivos M2M están diseñados para funcionar de manera eficiente y confiable, pero no necesariamente para realizar tareas de alto rendimiento o procesamiento de datos complejos. Esto permite que los dispositivos sean económicos y tengan una larga vida útil con baterías limitadas.
  • Largo alcance. En muchas aplicaciones M2M, los dispositivos pueden estar ubicados a distancias considerablemente largas entre sí y de las estaciones base. Así, la comunicación puede llegar a dispositivos que están lejos del servidor central utilizando enlaces de comunicación de largo alcance.

Tipos de tecnología LPWAN

Existen diferentes tipos de tecnología LPWAN:

  • Red de área amplia de baja potencia (LPWAN). Los dispositivos del Internet de las cosas (IoT) suelen utilizar la tecnología LPWAN.
  • Red de área amplia inalámbrica (WWAN). Los dispositivos celulares suelen utilizar la tecnología WWAN.
  • Red de área local inalámbrica (WLAN). Los dispositivos inalámbricos de un edificio suelen utilizar la tecnología WLAN.
  • Red de Área Metropolitana Inalámbrica (WMAN). La WMAN se utiliza normalmente en una ciudad.
  • Red de área personal inalámbrica (WPAN). Los dispositivos inalámbricos de un grupo de personas suelen utilizar la tecnología WPAN.
  • Enlace por satélite. Los enlaces por satélite utilizan satélites en el espacio para proporcionar comunicación.

¿Cómo funciona LPWAN?

Cuando se utiliza una red LPWAN para conectar dispositivos remotos, éstos intercambian datos de baja velocidad a través de un enlace inalámbrico de largo alcance con una pasarela cercana.

Los dispositivos remotos y las pasarelas suelen funcionar a un nivel de potencia bajo para que consuman la menor cantidad de energía posible. Esto se debe a que los dispositivos se utilizan a menudo en lugares con una disponibilidad de energía esporádica o baja, como en la minería o en los vehículos de transporte, donde se utilizan baterías para la alimentación.

Los dispositivos remotos se comunican con una pasarela que los conecta a un servidor central mediante redes celulares. Las redes celulares se utilizan porque tienen enlaces de largo alcance y pueden transmitir datos a un servidor central. El dispositivo remoto y la pasarela utilizan un protocolo para enviarse datos mutuamente. El dispositivo remoto envía datos a la pasarela cuando un sensor, como el de temperatura, activa la medición de datos. La pasarela envía datos al servidor central cuando recibe datos de uno o varios dispositivos remotos.

Ventajas de utilizar una red LPWAN

  • Bajo coste. Los dispositivos LPWAN tienen un coste relativamente bajo en comparación con los dispositivos celulares y WiFi porque requieren menos energía, menos computación y menos transmisión.
  • Bajo consumo. Los dispositivos LPWAN están diseñados para consumir la menor cantidad de energía posible. Esto puede ser importante cuando se utilizan en lugares con baja disponibilidad de energía, como las minas, donde la temperatura puede ser alta o los dispositivos pueden necesitar funcionar las 24 horas del día.
  • Baja velocidad de transmisión. Los dispositivos LPWAN utilizan una baja tasa de transmisión; por lo tanto, pueden transmitir datos en muy poco tiempo. Esto es importante cuando se necesita transmitir datos rápidamente, como en una aplicación minera.
  • Largo alcance. Los dispositivos LPWAN pueden tener enlaces de comunicación de largo alcance. Esto es importante porque permite colocar los dispositivos a gran distancia unos de otros.

Limitaciones de una LPWAN

  • Bajo rendimiento. Los dispositivos LPWAN tienen un bajo rendimiento, lo que significa que sólo pueden enviar datos a una velocidad baja. Esto es importante porque puede ser necesario enviar grandes cantidades de datos, como en una aplicación industrial.
  • Ancho de banda bajo. Los dispositivos LPWAN tienen un ancho de banda bajo, lo que significa que sólo pueden enviar datos a una velocidad baja. Esto es importante porque puede ser necesario enviar grandes cantidades de datos, como en una aplicación industrial.
  • Baja latencia. Los dispositivos LPWAN tienen una baja latencia, lo que significa que tardan mucho en enviar datos. Esto es importante cuando los datos deben enviarse rápidamente, como en una aplicación industrial.
  • Opciones limitadas de los dispositivos. Los dispositivos LPWAN utilizan una baja tasa de bits, un bajo ancho de banda y una baja latencia. Esto significa que los dispositivos no pueden enviar datos que puedan ser leídos por humanos.
  • Distancia limitada de los dispositivos. Los dispositivos LPWAN tienen una baja tasa de bits y un bajo ancho de banda, lo que significa que sólo pueden enviar datos a una baja tasa a una larga distancia.
  • Conexiones de dispositivos limitadas. Los dispositivos LPWAN tienen un bajo rendimiento, un bajo ancho de banda y una baja latencia. Esto significa que sólo pueden enviar datos a un número reducido de dispositivos.

¿Debo utilizar una red LPWAN?

Sí, si necesitas conectar dispositivos a largas distancias con bajos requerimientos de energía, la tecnología LPWAN es una gran elección. Si lo importante es transmitir datos rápidamente, una LPWAN no es una buena opción por su bajo rendimiento y latencia.

Si es importante enviar grandes cantidades de datos, una LPWAN no es una buena opción por su bajo rendimiento y su escaso ancho de banda. Si es importante enviar datos rápidamente, una LPWAN no es una buena opción por su baja latencia.

Si es importante enviar datos que puedan ser leídos por humanos, entonces una LPWAN no es una buena opción porque no está diseñada para este propósito. Si es importante enviar datos a muchos dispositivos, entonces una LPWAN no es una buena opción debido a su bajo rendimiento y al reducido número de conexiones.