Una estrategia combinada
Las implementaciones de producción de IoT están respaldadas por una capa de conectividad cuidadosamente orquestada, pero existe un debate continuo sobre qué tipos de redes y protocolos son más adecuados para admitir implementaciones de sensores masivos.
La decisión sobre qué red se utilizará es una consideración temprana para las implementaciones de IoT, pero ¿cómo se determina la disponibilidad y qué red le brindará la mejor solución y los mejores resultados del proyecto?
La respuesta corta se puede expresar en dos palabras: evolución e innovación. Con el tiempo, el sensor de IoT la tecnología ha evolucionado en capacidad, potencial de escala y reducción en el costo por módulo, creando una demanda de nuevos protocolos y métodos de red inalámbrica para admitir los nuevos tipos de sensores, muchos de los cuales dependen de la energía de la batería y de mensajes poco frecuentes a larga distancia y en un área amplia.
La duda, la incertidumbre y la fragmentación en el mercado de IoT, combinadas con la creciente innovación de hardware y software de sensores, han llevado a la creación y despliegue de varias opciones de conectividad de red, cada una con sus propios atributos.
En los últimos años hemos sido testigos de la creciente expansión y evolución de un tipo de red de IoT dominante, la red de área amplia de baja potencia (LPWAN). Los primeros en entrar en este mercado, LoRaWAN y Sigfox, utilizan el espectro de radio en abierto y han tenido tiempo de establecerse en todo el mundo. LoRaWAN en particular ha sido un éxito rotundo como opción de conectividad de la red IoT, dominando el mercado con más del 40% de participación de mercado de nuevas conexiones, que se prevé que continúe agregando participación de mercado hasta 2025.
En el lado celular, para los nuevos protocolos de red de IoT NB-IoT y LTE-M (evoluciones del espectro 4G que ahora se han adoptado bajo el estándar 5G), todavía hay un elemento de recuperación en progreso. La GSMA tardó en ratificar los estándares para estos protocolos de IoT y, en última instancia, su implementación por parte de los operadores de nivel 1 se produjo en algún momento después de la implementación inicial de los primeros protocolos de conectividad de red LPWAN.
A pesar de las predicciones iniciales que afirman que las variantes de la red de IoT celular dominarían el mercado de conectividad de IoT y exprimirían a LoRaWAN y Sigfox al margen, ha habido una falta de intensidad en el despliegue de Reino Unido de
los programas de red de IoT celular (en el momento de redactar este artículo, LTE-M se ha habilitado en la mitad oriental del Reino Unido, y NB-IoT tiene 'agujeros' en su 'cobertura, particularmente en el lado este del Reino Unido). Esto significa que el trabajo de LPWAN celular de IoT se ha limitado en gran medida a las pruebas en el Reino Unido, mientras que los despliegues de producción están dominados por las instalaciones de LoRaWAN del consejo privado y los programas de innovación en las variantes de redes públicas de LoRaWAN y Sigfox.
A nivel mundial, los analistas proyectan que habrá una división 50:50 en las implementaciones de redes LPWAN entre las variantes de aire libre (espectro sin licencia) y celulares (espectro con licencia); la competencia entre estos estándares de red continuará durante algún tiempo. En particular, una vez que 5G se haya implementado por completo y haya módulos de radio a un costo viable para IoT, los protocolos 5G también tendrán un elemento de IoT para el lado celular que brindará una mayor escala y eficiencia en términos de su capacidad para conectar millones de sensores por kilómetro cuadrado.
¿Qué tipo de red o protocolo utilizar?
Como ocurre con la mayoría de los proyectos, el costo de entrega de los datos es una preocupación principal que debe abordarse. LoRaWAN y Sigfox se encuentran ahora en un nivel de madurez en el que los dispositivos son rentables. Inicialmente, la telefonía celular tenía un costo mucho más alto, pero ahora está comenzando a ser rentable. Pero en términos de costos de uso, para NB-IoT y LTE-M, los usuarios siguen pagando por el uso de datos en la red (pagando por byte), mientras que LoRaWAN aprovecha la instalación de espectro libre y los cargos se basan en el dispositivo. licencias, y en el caso de Sigfox, por mensaje.
Aunque parece haber una clara diferencia en términos de modelos de costos, la elección de la red y el protocolo no es sencilla. A medida que las implementaciones de IoT se vuelven más comunes, hay elementos dentro de un entorno LoRaWAN que crean motivos de preocupación. Con varios dispositivos que comparten el espectro LoRaWAN, puede haber posibles colisiones en la red y mensajes perdidos. Para garantizar que llegue cada mensaje, el protocolo y el software LoRaWAN que controlan la red se han adaptado aún más para mitigar esto al difundir mensajes a través de múltiples canales, monitorear contadores de mensajes y otras técnicas.
Identificar los parámetros del caso de uso y la naturaleza de la implementación es muy importante. Si un mensaje con datos de telemetría solo necesita enviarse cuando hay un cambio de estado, esto no creará necesariamente una congestión en la red en una red LoRaWAN. Sin embargo, el monitoreo regular de 15 minutos desde múltiples sensores en un área puede requerir capacidad de puerta de enlace adicional para garantizar la distribución de la carga de mensajes del sensor. Pero si su caso de uso requiere una entrega garantizada de tráfico dentro de un período de tiempo específico, o un flujo constante de mensajes, es posible que sea necesario utilizar protocolos celulares como NB-IoT y LTE-M.
Use cases
Otra consideración son los protocolos que ciertos sectores ya están usando para ganar tracción. Ha habido una gran aceptación e interés en LoRaWAN entre los gobiernos locales que lo ven como un mecanismo que pueden usar para escalar múltiples casos de uso a la vez.
En el sector de monitoreo de servicios públicos, NB-IoT parece ser el protocolo que está ganando ventaja. No se requieren puertas de enlace, ya que las torres de señal son el punto de habilitación y tienen una penetración profunda bajo tierra con una buena intensidad de señal para llegar a su destino. Pero cuando se trata de monitorear elementos en lo profundo de los edificios, LoRaWAN puede ser más efectivo en comparación con lo que NB-IoT puede hacer desde afuera hacia adentro. El monitoreo de refrigeración y temperatura es un ejemplo y LoRaWAN puede proporcionar un protocolo efectivo en este caso, midiendo el temperatura en el interior del edificio, hasta la sonda, donde el monitoreo intensivo y la recopilación de datos son críticos.
Para un caso de uso, como medir lecturas de manera intermitente, en alerta o una vez por hora, debe conservar la energía de la batería para que los sensores duren mucho tiempo y probablemente se dirijan hacia el espectro sin licencia. Mientras que dentro de un escenario de monitoreo de atención médica, como en el hogar de alguien o en una ambulancia en movimiento, las lecturas deberán enviarse de inmediato, por lo que será necesario confiar en el espectro con licencia, como LTE-M.
Conectividad combinada
Actualmente, no existe un protocolo que esté optimizado para cada caso de uso o que pueda cubrir un estado completo. La solución es implementar un modelo híbrido, uno que combine diferentes protocolos de conectividad, desde los espectros sin licencia y con licencia, para lograr una cobertura total de casos de uso y estado. Un enfoque combinado es intrínsecamente flexible, rentable y escalable para aquellos que buscan aprovechar los beneficios de la IoT a gran escala, pero no saben cómo y dónde proceder.
La longevidad es crucial para el éxito de una implementación de IoT. Ninguna empresa quiere romper y reemplazar la tecnología después de diez años. Está claro que LoRaWAN en particular está en una trayectoria de crecimiento que proporcionará esa longevidad. Y la eventual madurez del 5G también se convertirá en otra opción para los proyectos de IoT, con mucha más eficiencia en términos de capacidad para conectar millones de sensores. La 5G puede estar todavía muy lejos, pero es probable que muchas propiedades de dispositivos y redes eventualmente consuman partes de ellas por 5G.
Con un modelo combinado de diferentes protocolos que cubren cada estado, para hacerlo eficiente y optimizado, es importante que se utilice una única plataforma que pueda unir todo y ser recibido, leído y analizado en un solo lugar. NB-IoT, LoRaWAN, LTE-M, Sigfox se están convirtiendo en protocolos estándar de la industria que se reciben en un formato diferente. Pero se pueden simplificar en un concentrador que intercepta el tráfico y lo convierte en un protocolo que requiere la aplicación receptora. Al trabajar con un socio que ofrece todo tipo de conectividad de IoT en una solución combinada, los proyectos se pueden implementar con la confianza de que cada protocolo ha sido considerado y es compatible, para maximizar la funcionalidad, practicidad y rentabilidad de un proyecto completo de IoT.