IoT y LPWA:socios perfectos en un mundo conectado

Hace veinte años Se me acercó una empresa de máquinas expendedoras que quería controlar y registrar de forma remota la temperatura de los compartimentos de sus máquinas expendedoras al décimo de grado más cercano. Entiendo que nadie quiere un refresco caliente, pero los datos que la empresa quería registrar eran más granulares de lo necesario para resolver su problema. La máquina expendedora solo necesitaba comunicar si estaba por encima o por debajo de la temperatura de servicio recomendada de 38 ℉; medir a la décima de grado más cercana era excesivo. Codificamos los datos de la máquina expendedora en un tamaño mucho más pequeño, lo que le ahorró dinero a la empresa de máquinas expendedoras en tarifas de datos y, al mismo tiempo, le dio al cliente un refresco frío.

Comparto esta historia para destacar una pregunta que los responsables de la toma de decisiones sobre el Internet de las cosas (IoT) industrial, cívico y comercial deberían hacerse:¿merece la pena pagar para recopilar y transmitir datos más detallados que ¿necesitas? Si la respuesta es "no", entonces debería considerar el uso de una red de área amplia de bajo consumo (LPWA).

Más datos, más problemas

La brecha entre las necesidades de datos de los consumidores y las necesidades de datos de los programas de IoT industriales y cívicos es más amplia que nunca. Las redes celulares son el estándar actual de facto para IoT, pero están diseñadas para las necesidades de los usuarios de teléfonos inteligentes:conexiones más rápidas y más datos. Los consumidores pagan un alto precio para enviar y recibir rápidamente grandes cantidades de datos, no solo por el plan de datos, sino también por el hardware y las baterías necesarios para mantenerse al día con las capacidades en constante evolución de los celulares. Si bien la idea de llevar a cuestas un sistema creado para teléfonos inteligentes parece atractiva, el precio para mantenerse al día con la evolución de los celulares no tiene sentido para el IoT industrial y cívico.

El primer problema con el uso de redes celulares para aplicaciones de IoT industriales o cívicas es la longevidad. Para mantenerse al día con la evolución a largo plazo (LTE) de las redes celulares, las organizaciones necesitan actualizar continuamente sus equipos, al igual que los usuarios de teléfonos inteligentes tienen que comprar un teléfono nuevo cada tres o cuatro años. Para ciudades u organizaciones con cientos, miles o incluso millones de dispositivos conectados, la actualización cada tres o cuatro años no solo es costosa, sino que también sería una pesadilla logística.

El segundo problema que presentan las redes celulares para las organizaciones industriales y cívicas son los altos requisitos de potencia de las redes celulares. Incluso los mejores teléfonos inteligentes del mercado deben recargarse después de un día de uso regular. La razón principal de la baja duración de la batería de los teléfonos inteligentes es la cantidad de energía necesaria para enviar grandes cantidades de datos a través de una red celular. Afortunadamente para los consumidores, simplemente pueden recargar su teléfono, pero la mayoría de las máquinas utilizadas en aplicaciones de IoT industriales o cívicas necesitan una batería que puede durar mucho tiempo por sí sola.

Para muchas aplicaciones de IoT industriales y cívicas, las capacidades de datos del celular son excesivas. Al crear una red separada para transmitir pequeñas cantidades de datos, LPWA resuelve muchos de los problemas de longevidad y energía que presentan las redes celulares.

Datos reducidos por un costo reducido

Hablemos del mayor motivador para la adopción de la red LPWA para industrias y ciudades:costos reducidos. Al crear una red separada para transmitir pequeñas cantidades de datos, LPWA resuelve muchos de los problemas de longevidad y energía que presentan las redes celulares. A diferencia de las redes celulares LTE, las redes LPWA no tienen que evolucionar para abordar las crecientes necesidades de datos, por lo que los sensores y radios diseñados para el uso de LPWA no quedarán obsoletos. Las baterías de los radios y sensores conectados a LPWA también duran mucho más que las baterías utilizadas en las redes celulares, en algunos casos hasta quince años. La mayor longevidad y duración de la batería de los dispositivos LPWA reduce significativamente los costos laborales asociados con el cambio de hardware y baterías en cientos, miles o incluso millones de dispositivos remotos.

La mayor duración de la batería de las redes LPWA tiene un pequeño costo:velocidades de transmisión más lentas. Pero la latencia asociada con las redes LPWA es de solo unos segundos hasta un par de minutos, según el protocolo y el tamaño de los datos que se transmiten. Entonces, si bien las redes LPWA se destacan en aplicaciones que no son críticas en cuanto al tiempo, como monitorear fugas de agua en granjas o patrones de tráfico en ciudades, es posible que no sean ideales para aplicaciones donde los datos podrían significar vida o muerte, como un monitor cardíaco.

Así como la disminución del tiempo de transmisión ahorra energía de la batería, también lo hace el envío de menos datos. Las redes LPWA están diseñadas para transmitir información simple que puede caber en unos pocos bytes de datos. Esto es ideal para la comunicación M2M en industrias y ciudades donde los datos que se transmiten son una condición operativa simple (como el ejemplo de la máquina expendedora) o métricas básicas como temperatura, contenido de humedad, volumen, etc.

Una de las pocas tecnologías inalámbricas que supera el precio de LPWA es Bluetooth, pero el alcance de Bluetooth es menos que deseable para operaciones de IoT a gran escala. Mientras que una red LPWA puede transmitir en cualquier lugar hasta 5 millas en espacios abiertos, Bluetooth tiene un alcance máximo de unos 100 metros. El alcance de Bluetooth es inadecuado para la mayoría de las infraestructuras de IoT cívicas e industriales a gran escala que se extienden por ciudades, campos o fábricas.

Por debajo del presupuesto y por delante de la curva

Cualquier industria o ciudad deberá tener en cuenta el presupuesto al establecer una red de IoT. Ya hablamos sobre el aumento de la vida útil de la batería y la longevidad de LPWA, pero hay otros beneficios de ahorro de costos a considerar. Los costos de radio son mucho más bajos para las redes LPWA que para las redes celulares. Las radios y módems LPWA tienen un precio de menos de $ 5, mientras que las radios celulares y los módems pueden oscilar entre $ 15 y $ 25. Un ahorro de $ 10 a $ 20 por módulo es lo suficientemente significativo como para atraer operaciones industriales y cívicas a gran escala al redil de IoT.

Las tecnologías y los protocolos LPWA se adaptan a las necesidades de las industrias y ciudades, ya sea que estén comenzando desde cero con su infraestructura de IoT o que ya cuenten con alguna supervisión. Las industrias y ciudades que comienzan desde cero pueden encontrar beneficioso el código fuente abierto del sistema LoRa Alliance. Pero una ciudad que ya tiene sensores instalados en una red celular y quiere hacer la transición a una red LPWA puede considerar una empresa que ha desarrollado la infraestructura LPWA para interactuar con los sensores y equipos de IoT que ya tiene; solo paga una tarifa de licencia para ejecutar su protocolo.

La cobertura de un área amplia será un requisito necesario para las ciudades y las industrias que implementan una infraestructura de IoT. Y aunque LPWA es solo un tipo de red de IoT, Machina Research estima que habrá más de tres mil millones de conexiones LPWA para 2023. Si esta estimación es correcta, las LPWA serán colectivamente la forma dominante de máquina a máquina de área amplia (M2M) tecnología de conectividad.

Es seguro decir que las industrias y las ciudades que adoptan juntos IoT y LPWA en su viaje desde productos no conectados a servicios conectados encontrarán estas dos tecnologías especialmente adecuadas entre sí.