Tecnología de red LPWA

Redes de área amplia y baja potencia (LPWA) son el nuevo favorito de la comunidad inalámbrica. Pero qué es exactamente LPWA y qué no puede ser confuso. Aquí examinamos algunas de las tecnologías y empresas que están activas en este espacio.

El impulsor principal de la tecnología LPWA es el deseo de conectar sensores IOT a Internet sin el costo de la telefonía celular (pero mantén ese pensamiento), el consumo de energía o las complejidades de implementación de WiFi o los límites de alcance de Bluetooth.

A pesar de lo que algunas personas piensan, las tecnologías LPWA no son realmente de “baja potencia” en el sentido de que transmiten de manera más eficiente que otras. De hecho, los transmisores LPWA requieren 10 veces o más de potencia para transmitir que Bluetooth. El nombre de bajo consumo realmente proviene de la arquitectura del sistema que permite a los dispositivos dormir más del 99% del tiempo. Cuando las corrientes inactivas (en reposo) son solo de unos pocos microamperios, es posible que la batería dure muchos años.

La parte de "Área amplia" del nombre podría describirse con mayor precisión como "Presupuesto de enlace alto". Sin embargo, "Low Idle Current, High Link Budget" simplemente no suena igual. El gran margen de enlace de los dispositivos LPWA es generalmente el resultado de mejoras en la sensibilidad de recepción en ambos extremos del enlace. Este es un producto de velocidades de datos muy bajas y mejoras en la ganancia de procesamiento creativo.

La última innovación en las tecnologías LPWA es el acceso múltiple. Esto solo significa que muchos dispositivos pueden acceder a la puerta de enlace simultáneamente. Cada tecnología tiene una forma ligeramente diferente de hacer esto.

Entonces, para cada tecnología, cubriremos

• ¿Cómo se logra una alta sensibilidad de recepción?
• ¿Qué es el esquema de acceso múltiple?
• ¿Cuáles son las fortalezas?
• ¿Cuáles son las debilidades?
• ¿Cuál es el modelo comercial?

Por modelo de negocio, me refiero a cómo gana dinero el proveedor de cada tecnología y cómo llega al mercado. Es importante comprender esto, ya que algunas empresas solo proporcionan redes, algunas venden tecnología y otras hacen un poco de ambas cosas.

SIGFOX

Sigfox, a la edad madura de unos 7 años, es el abuelo del espacio LPWA. Fueron los pioneros en la creación del mercado. Son un proveedor de red (en los EE. UU.) Y un proveedor de tecnología para operadores en otros mercados.

Hemos cubierto un montón de tecnología Sigfox en el pasado, pero a modo de descripción general:

• Sigfox utiliza una gran estación base con un canalizador FPGA para detectar transmisiones DPSK de baja tasa de bits en cientos de canales potenciales.
• Los nodos finales transmiten ciegamente el mismo mensaje 3 veces, en 3 frecuencias diferentes para mejorar las posibilidades de que se reciba el mensaje.
• El enlace descendente es teóricamente posible, pero es muy limitado porque siempre que la estación base está transmitiendo, está fuera del aire y, por lo tanto, aumenta el riesgo de perder tráfico.
• Esta tecnología simple permite utilizar una gran cantidad de transceptores de RF, por lo que los clientes tienen múltiples fuentes de suministro.
• Los casos de uso deben estar entre los más simples en IOT, ya que solo están disponibles 12 bytes de carga útil por transmisión.
• Cosas como actualizaciones de firmware o aplicaciones de control no son posibles con Sigfox.
• Debido a los límites de tiempo en el aire de la FCC (400 ms), Sigfox tiene un presupuesto de enlace 9 dB peor en los EE. UU., lo que cuando se combina con niveles más altos de interferencia en la banda de 900 MHz, significa que el rendimiento de la red en Estados Unidos no es tan bueno como en Europa para Sigfox.

WAVIOT

• WAVIOT es una empresa rusa que utiliza tecnología que es casi idéntica a Sigfox.
• Una diferencia es que no ofrecen redes, solo tecnología.
• A diferencia de Sigfox, cualquiera puede comprar equipos WAVIOT para crear una solución.
• WAVIOT presenta una señal de salto que permite que su presupuesto de enlace exceda el de Sigfox para aplicaciones basadas en FCC / EE. UU.
• El equipo de la estación base WAVIOT es costoso debido al gran FPGA necesario para implementar todos los canales DPSK.

LoRaWAN

• Al igual que Link Labs, LoRaWAN se basa en la tecnología de capa física LoRa, sin embargo, el protocolo Symphony Link de Link Labs es muy diferente y ofrece muchas funciones avanzadas que LoRaWAN no ofrece.
• LoRa ofrece una sensibilidad de recepción mucho mejor en el nodo final que Sigfox y, por lo tanto, el presupuesto del enlace es más equilibrado.
• Al igual que Sigfox, LoRaWAN es un acceso asincrónico estilo Aloha, por lo que las mismas limitaciones en torno al enlace descendente se aplican a LoRaWAN, como a Sigfox.
• Lea más sobre las consideraciones para LoRaWAN aquí.
• El modelo comercial de LoRaWAN es complicado porque LoRa es vendido por Semtech, pero el protocolo es desarrollado por LoRa Alliance, y un puñado de operadores de red también están probando redes de operadores basadas en LoRa.
• Las redes de operadores y las implementaciones privadas de LoRaWAN interfieren entre sí.

LTE-M1

• Esta categoría de LTE permite dispositivos que son tan eficientes energéticamente como LoRaWAN o Sigfox, pero pueden tener la sofisticación y la velocidad de datos de LTE. Lea más aquí sobre cómo LTE-M1 mejora los perfiles de energía en comparación con el celular tradicional.
• Obviamente, si usa LTE-M, debe pagarle a un operador de red.
• Certificar dispositivos en redes de operadores puede resultar costoso.
• Las redes LTE-M1 no se implementarán en EE. UU. hasta 2017.
• Los precios de LTE-M serán competitivos con los ofrecidos por Sigfox (apuesto).

NB-IOT

• NB-IOT (también conocido como LTE-M2) es otra tecnología 3GPP que se finalizó recientemente.
• Si bien técnicamente no es parte del protocolo LTE (como LTE-M1), se puede implementar en bloques de recursos LTE enmascarados o en bandas de protección.
• Fue diseñado para encajar en viejos bloques de espectro GSM de 200 kHz, y es probable que muchos operadores en Europa y Asia lo implementen para dispositivos IOT.
• En cierto modo, Sigfox creó NB-IOT mostrando a los operadores que hay un buen negocio para los dispositivos IOT.
• NB-IOT está aproximadamente un año por detrás de LTE-M1, por lo que es probable que las redes no estén listas hasta finales de 2017 o en 2018.
• Se aplican las mismas consideraciones sobre el pago de un operador de red y la certificación del dispositivo.

Ingenu

• Ingenu es un Onramp Wireless renombrado. Tienen su propia tecnología DSSS de 2,4 GHz e implementan redes con ella.
• Tiene excelentes presupuestos de enlace, pero el módem DSSS en el punto final consume bastante energía en comparación con LoRa, por ejemplo.
• Piense en ellos como LTE-M o NB-IOT de alguna manera, ya que son "solo" un proveedor de la red IOT. La tecnología no importa tanto como la red.
• Se implementan solo en un puñado de ciudades, al momento de escribir este artículo.
• Será divertido ver si pueden sobrevivir frente a los enormes lanzamientos de LTE-M de ATT y Verizon.

En conclusión, existen muchas opciones LPWA diferentes. Si desea tecnología lista para usar para su propio uso, consulte Symphony Link. Es la tecnología LPWA más avanzada disponible, fuera de LTE-M.

Si desea obtener más información, descargue nuestro documento técnico sobre tecnologías LPWA: