Red LPWA 2

Para entender un poco más las nuevas tecnologías que existen en el IoT (internet de las cosas) se tiene que entender lo que es LPWA y su relación con la comparación de NB-IoT, LoRA y Sigfox.

¿Qué es LPWA?

LPWA son las siglas de Low-Power Wide-Area, no se refiere a una tecnología específica, sino que sirve como un término genérico para una red diseñada para comunicación sin conexión con un bajo consumo en comparación a otras redes como son celular, satélite o WiFi.

Por lo general, la comunicación a largas distancias con baja potencia permite que solo se transmitan pequeñas cantidades de datos a la vez. Mientras que las redes celulares modernas están avanzando hacia un territorio de gigabits por segundo con LTE Advanced y las redes 5G, las redes LPWA transmiten mucho menos, a menudo solo unos pocos kilobits por canal. Por otro lado, muchas tecnologías LPWA pueden comunicarse a distancias mayores, a veces hasta 500 millas o más.

¿Para qué se utiliza LPWA?

El ancho de banda muy limitado de las redes LPWA no es adecuado para la mayoría de las aplicaciones comerciales y de consumo, como voz, video, audio o incluso mensajes de texto. Como tal, las redes LPWA son utilizadas casi exclusivamente por dispositivos en Internet de las cosas (IoT) y comunicaciones M2M (máquina a máquina).

Considere una zanja de riego que se extiende a lo largo de millas en el campo agrícola, que a lo largo de esta cadena de arroyos y acequias hay cientos o incluso miles de bombas y compuertas. Gran parte del canal de riego atraviesa terrenos privados, entre campos de cultivo y a lo largo de varias millas. Como tal, seguir el camino incluso una vez al día para garantizar que las bombas funcionen correctamente no es práctico, sin mencionar su valor limitado. Si falla una bomba cercana al otro extremo, pueden pasar horas hasta que llegue a ella. Si uno falla detrás de usted, es posible que no lo sepa hasta el día siguiente.

En casos como estos, no hay una red local para acceder. Las redes celulares estándar en las llanuras son irregulares o inexistentes en muchas áreas. Una conexión por satélite podría funcionar, pero sería muy cara, y esa conexión requiere mucha energía. En este caso, una red LPWA es exactamente lo que se necesita.

Alianza LoRa

LoRaWAN son las siglas de Low-Power Long Range Wide Area Network. LoRa Alliance es una asociación sin fines de lucro que define e implementa el protocolo LoRaWAN. Actualmente, no existe un protocolo dominante o estandarizado para las redes LPWA, y esta alianza busca cambiar eso. Algunos grandes nombres de la tecnología son miembros de la Alianza LoRa, incluidos Alibaba, Cisco, IBM, Charter Communications y SoftBank.

El protocolo LoRaWAN es un estándar abierto, aunque actualmente solo una empresa fabrica chips que utilizan el protocolo. Está diseñado para utilizar una topología de estrella de estrellas. Los dispositivos se conectan a las puertas de enlace y las puertas de enlace se conectan de una manera más tradicional a través de redes IP conectadas regularmente.

El protocolo define tres tipos de clases. La clase A usa la potencia más baja y debe ser compatible con todos los dispositivos LoRaWAN. Los dispositivos de clase A son asíncronos y la comunicación siempre se origina con el dispositivo final. Después de enviar el enlace ascendente, se abre una pequeña ventana en la que se pueden enviar respuestas, creando la posibilidad de comunicaciones bidireccionales. Además de las conexiones iniciadas por el punto final, los dispositivos de Clase B se sincronizan con señales periódicas o balizas. Estas sincronizaciones crean ventanas de escucha durante las cuales el dispositivo puede recibir señales o comandos, creando una comunicación bidireccional real. La clase C apunta a mantener un receptor abierto en todo momento en el dispositivo final. Esto ofrece un canal de comunicación bidireccional de baja latencia. Sin embargo, esto aumenta significativamente el uso de energía, de modo que esta clase solo es adecuada cuando se dispone de una fuente de alimentación continua.

Sigfox

Sigfox, una red LPWA patentada ofrecida por una empresa francesa, es actualmente una de las redes LPWA más grandes. Utiliza una frecuencia sin licencia en las bandas de 868 MHz o 902 MHz. Caracterizado como una transmisión de radio de banda ultra estrecha, ofrece cobertura de larga distancia, pero con una baja tasa de transferencia de datos. Cada mensaje tiene una anchura de 100 Hz con tasas de transferencia de 100 o 600 bits por segundo, según la región. La comunicación de regreso al dispositivo es limitada, por lo que es una mala elección para aplicaciones que requieren comunicaciones bidireccionales. Cada mensaje de enlace ascendente tiene una carga útil máxima de 12 bytes.

En áreas rurales, teóricamente puede comunicarse a distancias de hasta 30 millas o más utilizando una arquitectura de estilo de red en estrella donde cualquier transmisión puede ser recibida por cualquier estación base dentro del alcance. A diferencia de los protocolos abiertos, la única forma de obtener y usar Sigfox es a través de la empresa.

NB-IoT

NB-IoT, o IoT de banda estrecha, extiende el costo y la eficiencia energética de LTE-M a grandes flotas de dispositivos IoT, conectando hasta 50,000 dispositivos IoT por celda NB-IoT.

NB-IoT lleva la eficiencia de la red a nuevas alturas, aumentando la capacidad para admitir una gran cantidad de nuevas conexiones utilizando solo una parte del espectro disponible. Esta eficiencia, a su vez, minimiza el consumo de energía permitiendo una duración de la batería de más de diez años.

NB-IoT penetra profundamente bajo tierra y en espacios cerrados proporcionando una cobertura de 20 + dB en interiores.

Thales y Huawei están liderando el impulso para acelerar NB-IoT, combinando sus fortalezas centrales para desarrollar módulos de IoT de conectividad de vanguardia. ¡Llegan justo a tiempo para el boom de NB-IoT! ABI Research estima que NB-IoT representará el 20 por ciento de todos los envíos de celulares para 2021.

LTE-M

LTE-M es el término industrial simplificado para LTE-MTC, un estándar LPWA publicado por la organización de estándares 3GPP. A menudo considerada una de las tecnologías LPWA celulares de primera generación, LTE-M aprovecha las redes LTE existentes que permiten una conectividad altamente eficiente con cobertura extendida en interiores y subterráneos. Reduce en gran medida la complejidad del dispositivo al permitir una conectividad eficiente en múltiples bandas GSM, eliminando así la necesidad de múltiples módulos y variantes.

Thales y Sequans fueron los primeros en ofrecer LTE-M al mercado de IoT al colaborar en el lanzamiento del módulo inalámbrico Cinterion® EMS31 IoT. La solución LTE-M presenta un rendimiento de eficiencia energética que permite una duración de la batería de 10 años o más, cobertura extendida para una penetración mejorada en el interior y en el suelo y velocidades optimizadas para IoT de enlace descendente de 300 Kbps y enlace ascendente de 375 Kbps.

El módulo EMS31 LTE-M de Thales ofrece la ventaja de las capacidades de actualización de FOTA tanto incrementales como completas para satisfacer cualquier necesidad de solución.