LORA (https://lora-alliance.org/)
LORA es una de las nuevas tecnologías inalámbricas emergentes de más alto impacto, la cual está basada en sistemas de radiofrecuencia para la implementación de LPWAN (Redes de área amplia de baja potencia). Esta fue desarrollada por la empresa semtech, actualmente administrada por LORA Alliance y sus principales características son:
Nota: un dato adicional LORAWAN es llamado al protocolo para la administración y comunicación de dispositivos LORA.
Sigfox (https://www.sigfox.com/en)
Sigfox es una empresa francesa fundada en 2009 que proporciona el servicio de red de cobertura amplia de bajo consumo (LPWAN) , se considera que es el jugador original en el espacio de LPWAN ya que tuvieron la visión de ver venir este tipo de tecnologías, se basa en una infraestructura de antenas y de estaciones de base totalmente independientes de las redes existentes y utiliza la tecnología radio UNB (Ultra Narrow Band), la cual permite el despliegue de estaciones radio con áreas de cobertura de varios kilómetros y la configuración de redes escalables de alta capacidad.Sus mas grandes características son bajo coste, eficiencia y alcance global, además en la red se transmiten mensajes de 12 bytes, pudiendo enviar solo 140 mensajes al día , muy poco para algunos pero suficientes para sistemas de IoT .
Zigbee (https://www.zigbee.org/)
Zigbee la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo con velocidades comprendidas entre 20 kB/s y 250 kB/s y rangos de 10 m a 75 m, se basa en la especificación 802.15 esta utiliza la banda ISM de frecuencia de radio sin licencia, incluyendo 2.4 GHz, 900 MHz y 868 MHz. sus principales características son el bajo consumo de energía, la topología de red en malla y la fácil integración.La ventaja es que ZigBee ya está ampliamente disponible y adoptado , su punto mas fuerte son en las aplicaciones de domótica.
Narrow Band IoT (NB-IoT) o Banda Estrecha es una tecnología estándar abierta basada en LTE y utiliza como infraestructura las redes existentes de telefonía 2G, 3G y 4G para aplicaciones del Internet de las Cosas , Utiliza una red de baja potencia proporcionando mejores niveles de cobertura y mayor duración de batería (años) de los dispositivos IoT, teniendo en cuenta la reducción del consumo, las velocidades que ofrece son de hasta 250 kbit/s y sus principales características son la eficiencia energética y el uso de gateways para habilitar la conectividad. Estas características la convierten en la tecnología idónea para el seguimiento de activos en el transporte o la industria, la monitorización ambiental o aplicaciones como los contadores inteligentes.
En este punto tenemos englobado todo los que se refiere a conexiones celulares existentes (gprs, gsm, 3g ,4g, 5g) , actualmente cuando se requieren altas velocidades , frecuencias de envio y una cobertura amplia este es una de las mejores soluciones para los dispositivos IoT , la única desventaja es el problema del consumo de energía , con el desarrollo de las redes celulares y las aplicaciones entorno a IoT este tipo de comunicación ha sido una buena elección para aplicaciones que no dependen de tiempos de baterías prolongados, aunque actualmente existen tecnologías derivadas de esta que pretenden abarcar sistemas IoT que requieran una baja transferencia de datos y una larga vida de bateria , como por ejemplo NB-IoT o LTE-M.
Bluetooth smart o más conocido como BLE (Bluetooth Low Energy) o Bluetooth 4.0, es una variante del bluetooth clásico, el cual su principal característica es el ahorro de energía ya que permanece en modo de suspensión constantemente, excepto cuando se inicia una conexión , Al igual que Bluetooth, BLE funciona en la banda ISM de 2.4 GHz , el envió de datos máximo es de 1 Mbps y consume solo de 0.01 a 0.5 vatios , sus principales características son El menor consumo de energía, bajo costo compatible , Robustez, seguridad , confiabilidad, Coexistencia inalámbrica y Facilidad de uso e integración.
LTE-M (
http://cort.as/-IP2z
)
LTE – M al igual Que NB-IoT esta tecnología es basada en comunicación celular englobadas dentro de LPWAN y es considerada la versión reducida de LTE con velocidades maximas de 1MB, su principal característica es que usa redes existentes sin necesidad de realizar actualización de hardware, Las principales características son duración de la batería de 10 años con una batería de 5WH, Costo del dispositivo comparable a los dispositivos IoT basados en GPRS , Cobertura extendida (> 156 dB MCL),Tasas de datos variables para que los diferentes casos de uso y requisitos de varios dispositivos LTE-M puedan ser acomodados.Está configurado para coexistir con NB-IoT, así como con tecnologías LPWA no estandarizadas como Sigfox y LoRa
Wifi (https://es.wikipedia.org/wiki/Wifi)
Wi-Fi es el nombre de una tecnología e redes inalámbricasmas popular que utiliza ondas de radio para proporcionar conexiones de red e Internet de alta velocidad inalámbricas, está disponible en la mayoría de los edificios comerciales y casas. La desventaja de Wi-Fi es que puede ser difícil para el consumidor estar siempre conectado al router , tiene un consumo de energía muy alto y el alcance es limitado.En lugar de usar conexiones por cable como Ethernet, Wi-Fi usa ondas de radio para transmitir información a frecuencias específicas, generalmente a 2.4GHz y 5GHz, Cada rango de frecuencia tiene una serie de canales en los que los dispositivos inalámbricos pueden operar, lo que ayuda a distribuir la carga para que los dispositivos individuales no vean sus señales atestadas o interrumpidas por otro tipo de tráfico
El aumento del desarrollo de nuevas tecnologías de conectividad IoT se ha dado debido al impulso tecnológico de las aplicaciones y necesidades que se han venido surgiendo en este campo, por ello en la actualidad encontramos un gran número de opciones de sistema de conectividad IoT que buscan satisfacer cada una de las necesidades emergentes , en ocasiones es complicado sabe cuál de tantas tecnologías es ideal para nuestro proyecto, por ello lo que haremos en este blog es simplificar la descripción de las tecnologías de comunicación en sólo 3 ejes que describan de una forma global y muy sencilla para que se puedan entender cualquier tipo de red IoT y escoger la mejor opción , los tres ejes estan representados como :
El primer eje corresponde al consumo de energía, la cual va directamente relacionada con la fuente de alimentación , Teniendo en cuenta que en algunas aplicaciones los dispositivos IoT no pueden estar conectados a una fuente dedicada, ya sea porque van a trabajar en zonas remotas donde no existe presencia de red eléctrica o el ambiente de trabajo no se los permite ,además que algunos de estos dispositivos deben trabajar días , meses o años solo con baterías y sin intervención alguna , por esto se ha venido desarrollando sistemas de alimentación que puedan suplir esta característica alrededor del consumo de energía de estos dispositivos de forma autónoma y sin estar conectado a una fuente de alimentación todo el tiempo , para esto se han venido creando baterías de alta potencia , sistemas de alimentación con paneles solares o más avanzado aun sistemas de alimentación por diferencial de temperatura o movimiento , con respecto a la conectividad IoT al momento de diseñar nuestro dispositivo debemos tener en cuenta que algunas tecnologías nos brindan características de bajo consumo de energía con largos alcance de comunicación.
En el segundo eje encontramos el alcance de la señal, unos de los principales factores al diseñar dispositivos IoT el cual se relaciona con la distancia máxima a la que puede transmitir nuestro dispositivo hasta la puerta de enlace , todo esto depende de la aplicación y el diseño previamente prestablecido , por ellos en el mercado podemos encontrar una amplia gama de sistema que nos permiten desde cms (Rfid) hasta una cobertura total de transmisión , eso sí teniendo en cuenta otros factores como la frecuencia de la transmisión y el consumo de energía asociados a estos , teniendo en cuenta la cobertura de nuestro dispositivo podemos dividirlo en las siguientes tipos de redes
- WPAN (Red inalámbrica de área personal)
- WLAN (Red inalámbrica de área local)
- WMAN (Red inalámbrica de área metropolitana)
- WWAN (Red inalámbrica de área extensa)
En el tercer eje se encuentra la transmisión de datos, el cual relaciona directamente la cantidad información podemos enviar con nuestro dispositivo , como lo hemos mencionado anteriormente todo depende la aplicación que se esté diseñando ya que podemos tener sensores instalados en zonas remotas que solo envíen unos pocos datos al día (Bytes o megabytes) o en un caso más extremo aplicaciones que requieran enviar imágenes o incluso videos en los que se requiera una alta tasa de transferencia (Gigabytes de datos), la escoger el tipo de tecnología de transmisión a utilizar debemos tener en cuenta las limitaciones de cada una de las tecnologías para ello se debe verificar con el fabricante las capacidades de envió , por ejemplo utilizando tecnología wifi, LTE, 5G podemos enviar gigabytes de datos sin ningún inconveniente pero con distancia limitadas a metros , caso contrario que pasa con la tecnología sigfox la cual solo nos permite el envío de mensajes de 12 bytes, pudiendo enviar 140 mensajes al día.
En conclusión debemos tener en cuenta que ninguna tecnología especifica soluciona el problema en toda la gama de estos tres ejes , ya que esta es dependiente de la aplicación que se este desarrollando y las limitaciones que se tenga en la tecnología a nivel de transferencia de datos , consumo de energía o alcance , por esto debemos preguntarnos durante el diseño ¿Dónde encaja mi aplicación en este espacio dimensional que pueda satisfacer mi necesidad? , con esta simple pregunta podemos realizar el análisis para desarrollar y escoger la mejor tecnología de conectividad que se amolde a nuestra aplicación IoT.
