Internet of Things - Long Range M2M

Artículo publicado originalmente en la página web de worldsensing

Las redes de sensores (WSN) se basan en el concepto de dispositivos pequeños con un conjunto de sensores y una radio para enviar los resultados a un servidor dedicado usando Internet. La infraestructura de radio habitualmente se ha diseñado usando las últimas tecnologías en transceivers de radio de muy bajo consumo, medio-alto ancho de banda (hasta Mbps) y corto alcance (típicamente hasta uno 100 metros). La solución por la que ha optado la mayoría de fabricantes ha sido diseñar una infraestructura de red tipo mesh entre los dispositivos, de manera que se comunican entre ellos para enviase los datos hasta llegar a un nodo conectado a internet de una manera tradicional (GPRS, Ethernet, etc.)

Estas redes malladas tienen varios problemas. Uno de ellos es la sincronización entre nodos ya que cada dispositivo tiene una desviación en su tiempo, se hace necesario sincronizar la red entera de vez en cuando. consumiendo energía en el proceso; otro problema es la asimetría en el consumo de energía (no todos los nodos consumen la misma energía), porque los nodos más cercanos al nodo conectado a Internet tienen más tráfico de paquetes que los más lejanos. Esto complica las operaciones de mantenimiento, y de gestión de alimentación para distintos nodos en distintas partes de la red. Otros costes de este tipo de red son el uso en ocasional de repetidores para mejorar la cobertura. No es sencillo detectar estas zonas y sólo personal experto puede hacer la instalación.

Aparecen nuevas radios

Recientemente ha aparecido un nuevo concepto en redes de comunicación. Esta nueva idea se basa en poder enviar una muy baja cantidad de datos a muy baja velocidad (sobre kbps) y con un gran alcance (del rango de kilómetros). Estas soluciones se basan en técnica novedosas como spread spectrum y modulaciones diseñadas para tal efecto.

Con la aparición de estas nuevas tecnologías, el panorama en las redes de sensores está cambiando. Las redes malladas de corto alcance ya no son necesarias porque estas radios de largo alcance pueden comunicar directamente cada dispositivo con el nodo conectado a Internet. Por tanto, se está cambiando de una red en malla a una red en estrella, donde un solo nodo recibe directamente los datos de todos los demás .

Como contrapartida, este nodo destino es más complejo y consume más energía que el nodo equivalente de una red mallada tradicional, pero se compensa porque con un solo nodo se pueden cubrir grandes áreas debido a su mucho mayor alcance. Este cambio simplifica enormemente los procedimientos operacionales y los costes porque se ahorran los costes de repetidores, simplifica los tests de cobertura y por tanto reduce la necesidad de personal experto para hacer la instalación.

Nuevas compañías

Estas nuevas compañías – las principales actualmente son SIGFOX, LoraWAN, Weightless y On-Ramp- se están posicionando como operadoras de red sin intervención del usuario, un modelo muy parecido al de las operadoras de telefonía móvil tradicional.
Así y todo, cada una de ellas ofrece distintas soluciones a sus clientes. Vamos a enumerar brevemente cada uno de ellas:

Sigfox

Esta compañía francesa ofrece una solución de largo alcance con un solo sentido de comunicación – del dispositivo hacia la estación base, o uplink -, aunque en algunos casos también es posible recibir datos, capaz de funcionar incluso en sótanos o parkings subterráneos. Esta compañía funciona como una operadora tradicional, siendo ella quien se encarga y gestiona las estaciones base. Actualmente está ofreciendo cobertura total en Francia, España, Holanda, Dinamarca y está implantándose en otros países de la UE y en los Estados Unidos y otros países EMEA.

Weightless

La solución ofrecida por esta compañía es un reemplazo a la red GSM orientada a M2M con una cobertura similar necesitando mucha menos energía. La red que ofrecen está sincronizada y es bidireccional si la aplicación lo requiere y está basada en estaciones base en las mismas torres GSM existentes. Recientemente han abierto su tecnología y la han convertido en un estándar accesible bajo suscripción.

LoRa Alliance

Del fabricante Semtech llega la tecnología LoRa de largo alcance y bajo consumo. La estrategia original era proveer de los transceivers de radio sin ningún tipo de infraestructura por parte de ningún operador. Tiempo después se creó la Lora Alliance para crear un ecosistema de compañías que ofrecen distintos servicios con esta tecnología, desde módulos integrados a estaciones base.

Ingenu (On-Ramp)

Esta compañía americana ofrece una solución completa de transmisores y estaciones base centrada en aplicaciones de muy bajo uso de datos (menos de 30 KBs por día) que pueda asumir latencia, como por ejemplo aplicaciones de smart metering.

Estándares

Todas estas nuevas soluciones necesitan llegar a convertirse en estándares de facto en los próximos años para sobrevivir. Cuando esto ocurra, instalar dispositivos IoT será tan sencillo como lo es ahora conectarse a Internet: elegir qué solución ofrece las prestaciones necesarias para nuestra aplicación, comprobar la cobertura en la zona de operación y instalar los dispositivos para empezar a recibir datos.

Mientras tanto, esta elección de tecnologías no es sencilla, y puede acabar siendo crucial para nuestra aplicación, siendo por ello un elemento de decisión crucial en el diseño de un proyecto IoT.

Para saber más

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