Sigfox, la red de IoT más grande del mundo
Sigfox es una red de comunicación inalámbrica de estilo celular de bajo consumo ideada para soluciones IoT (Internet de las Cosas). En este artículo te contamos más sobre Sigfox, originada en 2019 y considerada la red de IoT más grande del mundo y también la primera red dedicada a esta tecnología.
Fuente: Wikimedia Commons https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en
¿Qué es Sigfox?
Sigfox es una red de comunicación inalámbrica global de baja potencia y largo alcance (LPWAN) diseñada específicamente para dispositivos del Internet de las cosas (IoT). Su objetivo es conectar objetos cotidianos a internet de forma económica y eficiente, permitiendo la transmisión de pequeñas cantidades de datos a intervalos regulares.
Las redes LPWAN son la tecnología de conectividad preferida para la industria del Internet de las Cosas, sobre todo para aquellas aplicaciones que emiten pequeñas cantidades de datos a grandes distancias de forma regular. Tal es el caso de los sensores o medidores, por ejemplo.
La red Sigfox ha sido diseñada para brindar una conectividad alternativa a las clásicas GSM, 3G y 4G, y ser concebida como una solución económica, fiable y de bajo consumo para conectar gran cantidad de sensores y dispositivos IOT.
La tecnología inalámbrica SigFox ha sido meticulosamente concebida para minimizar el consumo de energía en todas las comunicaciones, permitiendo así que los dispositivos remotos operen durante períodos prolongados con batería sin necesidad de reemplazo o mantenimiento frecuente.
Permite la comunicación Máquina a Máquina (M2M) e IoT a distancias considerables gracias a un diseño que optimiza la cobertura con un número reducido de estaciones base. Mediante un enfoque de tipo celular, los nodos remotos de SigFox pueden establecer conexiones con estaciones base conectadas a Internet, lo que habilita el control remoto y la recopilación de datos desde prácticamente cualquier ubicación con acceso a la web. De esta manera, SigFox se convierte en una solución de conectividad de bajo ancho de banda con amplia cobertura, y todo esto a un costo sumamente competitivo, lo que resulta beneficioso para diversas aplicaciones en el ámbito de la comunicación M2M e IoT.
En resumen, Sigfox es una red de IoT surgida con la finalidad de crear una solución de conectividad global, de bajo coste y bajo consumo de energía. Y, además, ser independiente de los despliegues de telefonía.
Ventajas y limitaciones de Sigfox
Sigfox ofrece varias ventajas y también presenta algunas limitaciones, como cualquier tecnología. Aquí tienes una lista de algunas de las ventajas y limitaciones de esta red.
Ventajas
· Bajo consumo de energía (eficiencia energética). Sigfox está diseñado para minimizar el consumo de energía en los dispositivos conectados. Por tanto, los objetos conectados a la red necesitan poca energía para comunicarse. Otro ventaja es que los dispositivos pueden permanecer en estado latente si no hay datos para transferir. Esto reduce significativamente el consumo y prolonga la autonomía sin requerir una fuente de alimentación extra más allá de pequeñas baterías. Un dispositivo IoT que utilice Sigfox junto con una batería adecuada podría tener una vida útil de hasta 10 años.
· Cobertura global. La red Sigfox ofrece una amplia cobertura en múltiples países y regiones, incluyendo zonas remotas. Gracias a ello, la conectividad de dispositivos IoT es a escala internacional.
Mapa de cobertura de Sigfox, extraído de https://www.sigfox.com/coverage/
· Costo reducido. La infraestructura de Sigfox es más económica en comparación con las redes móviles tradicionales. Las tarifas de suscripción son baratas, la tecnología es fácil de integrar y tiene un protocolo de acceso gratuito.
· Simplicidad. La tecnología Sigfox es fácil de implementar y usar, lo que facilita la implementación rápida de soluciones de IoT en diferentes entornos.
· Seguridad. Los módulos Sigfox utilizan un elemento seguro que dificulta las manipulaciones, evita la clonación de dispositivos y protege las claves de cifrado utilizadas para asegurar las transmisiones. Las redes de Sigfox no se ven afectadas por inhibidores de frecuencia.
Limitaciones
· Limitación en los mensajes transferidos. La red Sigfox está diseñada para pequeños volúmenes de datos. Cada dispositivo tiene un límite diario en la cantidad de mensajes que puede enviar. Así, cada dispositivo puede enviar 140 mensajes por día con un límite de 7 mensajes por hora, cada mensaje puede tener hasta 12 bytes de longitud y la transmisión está limitada entre 0,3 y 50 kbps.
· Baja velocidad de transmisión. Sigfox está optimizado para enviar pequeñas cantidades de datos a baja velocidad. Esto puede ser una limitación para aplicaciones que requieren una transmisión de datos rápida.
· Imposibilidad de seguimiento continuo. Dadas las limitaciones en los mensajes y las pausas en el estado de los dispositivos que no se utilizan, no es posible hace un seguimiento de la ubicación en tiempo real de cada dispositivo. Cuando se detecta movimiento, los intervalos de posicionamiento son de cinco minutos, como máximo. La movilidad es difícil con dispositivos Sigfox.
· Dependencia de la infraestructura de red. La disponibilidad de la red Sigfox depende de la infraestructura de estaciones base, lo que puede afectar la calidad del servicio en áreas con poca infraestructura. Actualmente, Sigfox no está desplegado en todas partes.
· Tiene funcionalidad bidireccional, pero su capacidad desde la estación base hasta el punto final es limitada.
¿Cómo funciona Sigfox?
Sigfox es una red de Internet de las cosas (IoT) que opera de manera única y eficiente. A continuación, mencionamos los elementos fundamentales que hacen posible el funcionamiento de esta red:
· Dispositivos y nodos. Los dispositivos IoT (sensores, medidores, etc.) se comunican a través de nodos Sigfox. Estos nodos son pequeños transmisores que envían datos a la red.
· Comunicación de baja velocidad. Sigfox se especializa en comunicaciones de baja velocidad. Los dispositivos envían mensajes cortos y sencillos a intervalos específicos.
· Tecnología de Banda Ultra Estrecha. Sigfox utiliza tecnología de radio de banda ultra estrecha denominada banda UNB (Ultra Narrow Band). Esta banda funciona a bajas velocidades con una transferencia de datos de 10 a 1.000 bits por segundo. Además, se basa en una transmisión de canal de espectro muy estrecho (menor a 1KHz), logrando un gran alcance inalámbrico (hasta 20 km en campo abierto y 1,5 km en zonas urbanas). Esto posibilita una mayor cobertura y eficiencia energética.
· Red de estaciones base. Sigfox opera una red de estaciones base distribuidas geográficamente. Estas estaciones reciben los mensajes de los nodos y los transmiten a la nube Sigfox.
· Nube Sigfox. Los datos de los dispositivos se envían a la nube Sigfox. Aquí se procesan y se ponen a disposición del usuario o de otras aplicaciones.
Sabido esto, la secuencia de funcionamiento de Sigfox es la siguiente:
1. Un dispositivo emite un mensaje a una antena de radio y la envía a una estación base.
2. La estación base recibe el mensaje.
3. La estación decodifica el mensaje y envía la información a la nube.
4. La nube procesa los datos y los envía al usuario u otras aplicaciones.
Sigfox funciona en las bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical) del espectro radioeléctrico, que son bandas reservadas internacionalmente para uso no comercial de radiofrecuencia electromagnética en áreas industrial, científica y médica. Su uso está abierto a todo el mundo sin necesidad de licencia, respetando las regulaciones que limitan los niveles de potencia transmitida. Este hecho refuerza que este tipo de comunicaciones tengan cierta tolerancia frente a errores y que utilicen mecanismos de protección contra interferencias.
Desde un punto de vista técnico, Sigfox depende de otra red distinta, basada en 868Mhz. Cada nodo puede cubrir un área de cobertura bastante grande. Además, empresas que necesiten mejorar la cobertura en su área pueden instalar un equipo repetidor. Su funcionamiento es muy parecido a las redes de la telefonía móvil, puesto que la red Sigfox funciona gracias a operadores locales ubicados en distintos países con estaciones receptoras y transmisoras.
Áreas de aplicación y usos de la red Sigfox
Aunque Sigfox presenta ciertas restricciones, su versatilidad permite encontrar aplicaciones en una amplia variedad de áreas y sectores. Los ámbitos en los que se puede utilizar la red Sigfox incluyen:
- · Transporte.
- · Automatización del hogar (domótica).
- · Gestión inteligente de redes eléctricas (smart grids), edificios y ciudades inteligentes (smart cities).
- · Seguridad y sistemas de alarmas.
- · Control de vallas publicitarias.
- · Logística y trazabilidad de activos.
- · Atención sanitaria, como el caso de aplicaciones mHealth.
- · Venta al por menor, incluyendo punto de venta, actualización de estantes, etc.
- · Monitorización del funcionamiento de instalaciones de producción, clima, etc.
- · Aplicaciones para la eficiencia energética: electricidad, agua, gas, etc..
- · Sector agrícola.
Tal y como la empresa Sigfox nos cuenta en su web, un emblemático caso de éxito se evidencia en enero de 2018, cuando se suscribió un contrato de 300 millones de euros con Senioradom, una empresa especializada en servicios de teleasistencia para personas mayores con sede en Francia. Inicialmente, este despliegue se llevó a cabo en la ciudad de Chengdu, China, con planes de expandir la solución a otras 20 ciudades chinas.
Otra historia de éxito involucra el uso de la red Sigfox en España por parte de Securitas Direct para sus sistemas de alarmas, evitando así el uso de la red de telefonía tan saturada, fácil de inhibir y de sufrir interferencias. La ventaja de utilizar saltos de frecuencia en la red Sigfox la dota de una mayor complejidad para ser inhibida, lo que la convierte en una opción más segura para sistemas de seguridad.
Además, el servicio de Sigfox cuenta con una plataforma web en la nube disponible las 24 horas del día, que accede a dar de alta a tus dispositivos, permitiendo a las empresas diseñar sus propias APP y conectarlas a la API de Sigfox con la finalidad de recibir información de sus equipos.
Sigfox para la soluciones rurales
Su eficiencia energética (consumo reducido), su amplia cobertura en ubicaciones remotas y la eliminación de la necesidad de instalar un punto de acceso (gateway) como ocurre en otras alternativas, como Lora, convierten a Sigfox en una solución altamente favorable para entornos rurales.
GPS basado en Sigfox
Sigfox se erige como una tecnología excepcional para el seguimiento de la ubicación GPS de activos gracias a su gran ahorro energético. En comparación con las tecnologías GSM/LTE, que a menudo ofrecen autonomía de horas o días, Sigfox extiende esa autonomía a semanas, meses e incluso años.
Sin embargo, es relevante mencionar la limitación que establece un máximo de 140 mensajes diarios. Distribuyendo estos mensajes a lo largo de las 24 horas, esto equivaldría a una actualización de la posición cada 10 minutos. En algunas circunstancias, esta frecuencia podría no ser suficiente, lo que nos lleva a explorar estrategias para obtener actualizaciones más frecuentes cuando sea necesario.
Asimismo, es importante destacar que podemos ahorrar batería y mensajes cuando el activo no está en movimiento.
La red Sigfox proporciona conectividad económica y eficiente para IoT
Las redes de banda ancha como 5G (o 2G, 3G, 4G) pueden enviar rápidamente grandes cantidades de datos para aplicaciones de transmisión. Como ya sabemos, la red Sigfox es una red de área amplia de bajo consumo (LPWAN) que ofrece una conectividad eficiente para el Internet de las Cosas.
A diferencia de las redes de banda ancha, que están diseñadas para transmitir grandes cantidades de datos, la red Sigfox se adapta a dispositivos IoT que transmiten pequeños bits de datos y no requieren operar en directo.
La red Sigfox (0G) permite a las empresas conectar dispositivos IoT a un costo mucho más bajo que las redes de banda ancha convencionales. Esta tecnología es especialmente útil en la Industria 4.0, como la cadena de suministro, IoT industrial (IIoT) y ciudades inteligentes.
En el sistema Sigfox, los dispositivos IoT envían datos a través de la red a una estación base, que luego los transmite a la nube. Desde allí, los mensajes se envían a las aplicaciones del cliente, brindando una conectividad eficiente para el Internet de las Cosas.
La red Sigfox ha ganado popularidad en aplicaciones de seguimiento de activos debido a su bajo costo y fácil implementación. La red ofrece un rápido retorno de la inversión para estas aplicaciones.
Aunque existen otras opciones de conectividad LPWAN, como LoRa, Sigfox destaca por su capacidad de conectividad donde los requisitos de datos son pequeños y los paquetes de datos se transmiten con poca frecuencia.
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