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Tecnologías IoT

Como hemos visto, el IoT es un sistema compejo de dispositivos digitales conectados que aportan datos sobre los eventos del mundo real para que se puedan tomar mejores decisiones de manera pilotada o autónoma, pero aún no hemos hablado de uno de los puntos críticos cuando diseñamos un sistema IoT, o cuando ofrecemos nuestra consultoría IoT a nuestros clientes, ¿cómo interactúan esos dispositivos? ¿Cuál es el canal de comunicación IoT?

Las soluciones de conectividad dentro de la pila de tecnología IOT

Tantas como aplicaciones posibles en la vida real de las tecnologías IOT, no hay escasez de soluciones de conectividad detrás de ellas. Según las especificaciones de un caso de uso de IoT determinado, cada opción de comunicaciones puede ofrecer diferentes escenarios de habilitación de servicios, al tiempo que se tienen en cuenta el consumo de energía, el alcance y el ancho de banda. Por ejemplo, si está construyendo una casa inteligente, tal vez desee tener sus sensores de temperatura interior y el controlador de la calefacción integrados con su teléfono inteligente, de modo que pueda vigilar a distancia las temperaturas de cada habitación y ajustarla en tiempo real según las necesidades actuales. En tal caso, el protocolo de red IPv6 basado en IP llamado Thread, especialmente diseñado para el entorno de la automatización del hogar, sería la solución recomendada.

Teniendo en cuenta esta multiplicidad y diversidad de normas y protocolos de comunicación, cabe preguntarse sobre la necesidad real de desarrollar nuevas soluciones, ya que existen algunos protocolos de Internet de probada eficacia que se utilizan ya desde hace decenios. La razón de ello es que los protocolos de Internet existentes, como el Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP), a menudo no son lo suficientemente eficaces y consumen demasiada energía como para poder funcionar eficazmente en las nuevas aplicaciones de la tecnología de IoT. En esta sección se presentará una breve reseña de los principales protocolos alternativos de Internet dedicados especialmente a su utilización por los sistemas de IOT.

El panorama general se refiere a las tecnologías de radio de la IoT más populares, desglosadas por gama de radiofrecuencias logradas por cada una de las soluciones: soluciones de radio de la IoT de corto alcance, soluciones de medio alcance y soluciones de redes de área amplia de largo alcance.

Soluciones de redes de IoT de corto alcance:

Como tecnología de conectividad de corto alcance bien establecida, se considera que Bluetooth es la solución clave, en particular para el futuro del mercado de la electrónica portátil, como los auriculares inalámbricos o los sensores de geolocalización, especialmente dada su amplia integración con los teléfonos inteligentes. Diseñado teniendo en cuenta la rentabilidad y la reducción del consumo de energía, el protocolo Bluetooth de baja energía (BLE) requiere muy poca energía del dispositivo. Sin embargo, esto viene con un compromiso: cuando se transfieren cantidades de datos frecuentemente más altas, el BLE puede no ser la solución más efectiva.

Siendo una de las primeras aplicaciones de IOT implementadas, la identificación por radiofrecuencia (RFID) ofrece soluciones de posicionamiento para aplicaciones de IOT, especialmente en la gestión de la cadena de suministro y la logística, que requieren la capacidad de determinar la posición del objeto dentro de los edificios. El futuro de la tecnología RFID va claramente más allá de los simples servicios de localización, con posibles aplicaciones que van desde el seguimiento de los pacientes de los hospitales hasta la mejora de la eficiencia en la atención sanitaria, pasando por la provisión de datos de localización de mercancías en tiempo real para reducir al mínimo las situaciones de falta de existencias en las tiendas minoristas.

Soluciones de medio alcance:

Desarrollado sobre la base de la norma IEEE 802.11, sigue siendo el protocolo de comunicaciones inalámbricas más extendido y generalmente conocido. Su amplio uso en todo el mundo de la IOT está limitado principalmente por un consumo de energía superior a la media que resulta de la necesidad de conservar una alta potencia de la señal y una rápida transferencia de datos para una mejor conectividad y fiabilidad. Como tecnología clave en el desarrollo de la IOT, la WiFi proporciona un amplio terreno para un número asombroso de soluciones de IOT, pero también es necesario gestionarla y utilizarla en términos de comercialización para obtener beneficios tanto para los proveedores de servicios como para los usuarios. Un buen ejemplo de plataforma de gestión de WiFi que ofrece un servicio de valor añadido que habilita los puntos de acceso WiFi públicos es Linkify. Como una de las soluciones de vanguardia de AVSystem, Linkify permite opciones de personalización y comercialización de WiFi para huéspedes prácticamente ilimitadas

Esta popular norma de redes de malla inalámbrica encuentra sus aplicaciones más frecuentes en los sistemas de gestión del tráfico, la electrónica doméstica y la industria de la maquinaria. Construido sobre el estándar IEEE 802.15.4, Zigbee soporta bajas tasas de intercambio de datos, funcionamiento de baja potencia, seguridad y fiabilidad.

Diseñado específicamente para productos domésticos inteligentes, Thread emplea conectividad IPv6 para permitir que los dispositivos conectados se comuniquen entre sí, accedan a servicios en la nube o interactúen con el usuario a través de aplicaciones móviles de Thread. Los críticos de Thread han señalado que, dada la saturación del mercado, otro protocolo de comunicación inalámbrica lleva a una mayor fragmentación dentro de la pila tecnológica de IOT.

Soluciones de Redes de Área Amplia de Largo Alcance (WAN):

Producto de las tecnologías 3GPP existentes, el NBIOT, o en español el IoT de banda estrecha es un nuevo estándar de tecnología de radio que garantiza un consumo de energía extremadamente bajo (10 años de funcionamiento con baterías) y proporciona una conectividad con una intensidad de señal aproximadamente 23 dB menor que en el caso de la 2G. Además, utiliza la infraestructura de red existente, lo que asegura no sólo la cobertura global en las redes de IO, sino también la calidad de la señal garantizada. En muchos casos, este hecho permite implementar NB-IoT en lugar de soluciones que requerían la construcción de redes locales, como LoRa o Sigfox.

LTE-Cat M es un estándar de conectividad de área amplia de baja potencia (LPWA) que conecta dispositivos IoT y M2M con requisitos de velocidad de datos media. Admite ciclos de vida de batería más largos y ofrece un mayor alcance dentro del edificio en comparación con las tecnologías celulares como 2G, 3G o LTE-Cat 1.

Al ser compatible con la red LTE existente, el CAT M1 no requiere que los portadores construyan nuevas infraestructuras para implementarlo. En comparación con NB-IoT, LTE Cat M1 demuestra ser perfecto para casos de uso móvil, ya que su manejo de traspaso entre sitios celulares es significativamente mejor y es muy similar a LTE de alta velocidad.

LoRaWAN es un protocolo de red de largo alcance de baja potencia, optimizado para un bajo consumo de energía y que soporta grandes redes con millones de dispositivos. Destinado a aplicaciones de redes de área amplia (WAN), LoRaWAN está diseñado para proporcionar a las WAN de baja potencia las características necesarias para apoyar la comunicación bidireccional de bajo costo, móvil y segura dentro de aplicaciones de IOT, M2M, ciudades inteligentes e industriales.

El concepto que subyace a Sigfox es proporcionar una solución de conectividad efectiva para aplicaciones M2M de baja potencia que requieren bajos niveles de transferencia de datos para los cuales el alcance de WiFi es demasiado corto, y el alcance celular es demasiado costoso y de gran consumo de energía. Sigfox emplea UNB, una tecnología que le permite manejar bajas velocidades de transferencia de datos de 10 a 1.000 bits por segundo. Consumiendo hasta 100 veces menos energía en comparación con las soluciones de comunicación celular, ofrece un tiempo de espera típico de 20 años para una batería de 2,5Ah. Ofreciendo una red robusta, eficiente en energía y escalable, capaz de soportar la comunicación entre miles de miles de dispositivos operados por batería a través de áreas de varios kilómetros cuadrados, Sigfox demuestra ser adecuado para varias aplicaciones M2M, incluyendo iluminación inteligente de calles, medidores inteligentes, monitores de pacientes, dispositivos de seguridad y sensores ambientales. Sigfox se emplea actualmente en un número creciente de soluciones de tecnología IOT.

Conclusión

Como la tecnología IOT ya se ha hecho cómoda en nuestros hogares, espacios públicos, oficinas y fábricas, y dado el vertiginoso ritmo de su desarrollo, parece que la trillada frase de IOT "todo lo que se pueda conectar estará conectado" está cada vez más cerca de convertirse en nuestra realidad diaria. Por lo tanto, la verdadera pregunta no debería ser sobre cuándo sucederá esto, sino más bien cómo se deben hacer las conexiones para lograr la mayor eficiencia posible, manteniendo al mismo tiempo características clave como la seguridad y la rentabilidad. Con este enfoque en mente, un despliegue que prevea un gran número de dispositivos de baja potencia y bajo ancho de banda requeriría el uso de LwM2M, un protocolo ligero diseñado especialmente para la gestión de tales máquinas de recursos limitados. Por lo tanto, visto desde esa perspectiva práctica, la cuestión del éxito en el caso de determinadas aplicaciones de IOT parece reducirse a la elección de la tecnología IOT apropiada entre la amplia gama de soluciones existentes.

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