¿Qué es una red de sensores inalámbricos de baja potencia?

Los avances en la tecnología han facilitado la recopilación de datos en el hogar, en los almacenes y en las plantas de producción, y en todas las ciudades. A medida que se recopilan e interpretan estos datos, los responsables de la toma de decisiones ahora pueden hacer un uso significativo de ellos. Estos avances están creando lo que se llama Internet de las cosas (IoT), Internet de todo (¡gracias Cisco!), O como solía ser conocido, comunicación de máquina a máquina (M2M). Los administradores de la ciudad, las empresas y los ciudadanos son (y serán) los beneficiarios de la información creada a partir de estos flujos de datos. Pero en la gran mayoría de los casos, las personas que han querido acceder a estos datos no han podido obtenerlos. Hasta la fecha, las soluciones existentes han sido demasiado limitadas en la cobertura de red, consumen demasiada energía o ambas cosas. Sin embargo, esta situación está cambiando rápidamente con la creación de redes de sensores inalámbricos de baja potencia. Ahora todos estos datos se pueden recopilar y entregar a las personas que los necesitan.

Para comprender qué es una red de sensores inalámbricos de baja potencia y cómo funciona, hemos elaborado este artículo. Responde a las preguntas clave:¿de dónde provienen todos estos datos y cuánta energía se utiliza para obtenerlos? Para empezar, daremos un paso atrás y describiremos qué es una red de sensores inalámbricos, por lo que estamos todos en la misma página.

Redes de sensores inalámbricos (WSN)

Una red de sensores inalámbricos (WSN) es un grupo de dispositivos independientes distribuidos espacialmente que recopilan datos midiendo las condiciones físicas o ambientales. Algunas de las condiciones que se miden son:temperatura, presión, humedad, posición, información de uso, iluminación y sonido. Estas lecturas, en forma de datos, se pasan a través de la red, se recopilan y organizan y luego se entregan al usuario final. Las WSN ya se utilizan para muchas aplicaciones, como la supervisión y el control de procesos industriales, los controles del sistema eléctrico y la supervisión de la salud humana.

Tradicionalmente, estos WSN tienden a necesitar mucha energía para funcionar, pero la disminución de las necesidades de energía del sistema aumenta la vida útil de los dispositivos sensores y crea espacio para aplicaciones que funcionan con baterías. Los dispositivos que funcionan con baterías permiten una amplia variedad de casos de uso y abren oportunidades para aplicaciones de menor retorno de la inversión. Aquí es donde las redes de sensores inalámbricos de baja potencia entra.

Redes de sensores inalámbricos de baja potencia

La clave para lograr una vida útil más larga para WSN es diseñar redes de sensores inalámbricos que minimizan el consumo de energía de los dispositivos con sensores inalámbricos , de ahí el nombre de "baja potencia". Para reducir el consumo total de energía, las redes de sensores inalámbricos de baja potencia controlan el tiempo activo o "tiempo despierto" de los dispositivos (como una radio o un microcontrolador) y limitan el consumo de corriente cuando están "durmiendo". Estas redes logran esto variando los modos de configuración de energía de los dispositivos, como los modos "siempre encendido", "en espera" o "hibernación".

Por ejemplo, piense en un sensor de temperatura remoto básico que recopila datos durante un largo período de tiempo. En el modo "activo", el dispositivo usa energía para tomar lecturas de temperatura y manipular datos usando un algoritmo sofisticado de filtrado de ruido, pero el dispositivo no tiene que hacer esto constantemente. Cuando no está en modo activo, el microcontrolador puede volver al modo de suspensión hasta que se tomen más medidas de muestra. Luego, a intervalos regulares, el reloj y calendario en tiempo real (RTCC) se activará desde el modo de suspensión para ver si hay otra tarea que realizar. Si no es así, volverá a dormir, conservando el uso de energía. Cuando la cantidad de tiempo que el microcontrolador pasa funcionando se administra y controla de manera inteligente, la cantidad total de consumo de energía se reduce drásticamente.

Un caso de uso ideal para las redes de sensores inalámbricos de baja potencia son las aplicaciones de “ciudades inteligentes”. La tecnología de red de baja potencia es óptima para monitorear el estado de cosas como estacionamiento, alumbrado público, control de tráfico, sistemas de transporte municipal (autobuses), quitanieves, recolección de basura y seguridad pública. Los datos se recopilan de estos dispositivos y luego se interpretan en información significativa en un formato que permite a los empleados de la ciudad tomar decisiones informadas sobre la asignación de recursos y la prestación de servicios. En muchos casos, las respuestas a las condiciones cambiantes pueden hacerse con anticipación y automatizarse, lo que da como resultado una "ciudad inteligente".

¿Quién está creando WSN de bajo consumo?

Hay varias empresas inalámbricas de máquina a máquina (M2M) que están construyendo poderosas redes de sensores inalámbricos de baja potencia. Aquí hay algunos:

SIGFOX

Los módems SIGFOX Ready ™ funcionan con baja potencia de transmisión y sin sincronización de red continua, lo que produce ganancias en eficiencia energética junto con años de funcionalidad. El consumo de energía típico de un módem SIGFOX Ready ™ varía de 20 mA a 70 mA y no consume casi nada cuando está inactivo. En este momento, SIGFOX emplea una red únicamente de enlace ascendente y están desarrollando una función bidireccional de próxima generación, pero su tecnología subyacente significa que el enlace descendente no tendrá un enlace simétrico.

Tecnología lineal

Otra empresa que utiliza WSN de baja potencia es Dust Networks, parte de Linear Technology. Sus productos SmartMesh IP y SmartMesh WirelessHART están diseñados para entornos industriales hostiles que requieren baja potencia, confiabilidad y escalabilidad, y son adecuados para aplicaciones industriales generales.

OnRamp Wireless

OnRamp Wireless también está haciendo avances con su red RPMA de baja potencia. Esta red permite la comunicación tanto para medición residencial como comercial, y puede admitir capacidades de medición inteligente en la misma infraestructura de red que admite la automatización de la red, todo mientras se utiliza la eficiencia energética.

Actilidad

Actility también tiene su pie en la puerta. El servicio M2M de extremo a extremo de Actility, ThingPark Wireless, ofrece una red bidireccional de baja potencia que permite cobertura en un rango de 2 a 5 km en áreas urbanas densas y hasta 15 km para aplicaciones rurales.

Link Labs

Link Labs está construyendo sus redes de sensores inalámbricos de baja potencia. Con una sensibilidad y un consumo de energía líderes en su clase, una pila de protocolos flexible y un enlace ascendente y descendente simétrico, la red de sensores inalámbricos de baja potencia de Link Labs es una plataforma ideal para todo, desde estacionamientos y medidores de agua hasta alumbrado público y seguimiento de activos.

Conclusión

Una red de sensores inalámbricos de baja potencia es una solución de menor costo para transferir y recopilar datos en el espacio de IoT. Al conservar y limitar la energía utilizada por los dispositivos remotos, las redes inalámbricas de baja potencia abren espacio para una variedad de nuevas aplicaciones en el ecosistema de IoT. Al comprender mejor las funciones de administración de energía en WSN de bajo consumo, los ingenieros están en camino de desarrollar soluciones inalámbricas ecológicas y energéticamente eficientes. Al escuchar a nuestros clientes y brindar una solución flexible a través de su Protocolo de baja potencia de área amplia, Symphony Link, Link Labs está liderando el camino en el desarrollo de redes de sensores inalámbricos de baja potencia.