La sinergia de IoT celular y Bluetooth LE

Cellular IoT (CIoT) es un tema que el personal de Embedded.com ha cubierto en detalle durante los últimos años, con artículos que informaron a los lectores sobre cómo comenzar a trabajar con LTE-M y NB-IoT, así como comentarios sobre la rapidez con la que La curva de adopción será para IoT celular. Este último artículo cita una proyección de que habrá cinco mil millones de dispositivos CIoT en los próximos cinco años, un número asombroso dado cuánto tiempo la tecnología celular fue una tecnología de conectividad de nicho para implementaciones de IoT. El lanzamiento de versiones de bajo consumo de la especificación celular cambió todo eso, allanando el camino para el tipo de crecimiento predicho en ese informe de investigación de Ericsson.

La ubicuidad de la infraestructura celular y las extraordinarias cualidades de eficiencia energética de las especificaciones de IoT celular de baja potencia LTE-M y NB-IoT las convierten en opciones atractivas para los ingenieros de productos. Pero la mayor parte de lo que se ha escrito sobre este tema hasta ahora analiza LTE-M y NB-IoT en el vacío para comparar y contrastar con otras tecnologías inalámbricas. Creo firmemente que los beneficios de las dos especificaciones CIoT son aún más convincentes cuando se combinan LTE-M y NB-IoT con otras tecnologías.

Para este artículo, discutiré específicamente por qué los ingenieros deberían considerar la combinación de LTE-M y NB-IoT con Bluetooth Low Energy (LE), creando una combinación de tecnologías cuyo impacto es mayor que la suma de las partes.

Sin embargo, antes de profundizar en eso, veamos las cualidades de LTE-M y NB-IoT que las hacen tan deseables para este tipo de dispositivos y redes. A diferencia de la arquitectura siempre encendida y que consume mucha batería de la versión de celular que usan los teléfonos y tabletas, LTE-M y NB-IoT se diseñaron con un propósito muy específico para su uso en implementaciones de IoT, con capacidades de consumo de batería que les proporcionan una batería proyectada. vida de 10 años o más. Y su uso de redes celulares para la transferencia de datos significa que existe una infraestructura preexistente para CIoT en cualquier lugar donde haya servicio LTE. Para aquellos de ustedes que quieran profundizar en esos beneficios y capacidades, consulte este documento del que fui coautor con un colega aquí en Laird Connectivity.

Combinar tecnologías

La tecnología de IoT celular tiene una larga lista de ventajas por sí misma, pero el punto clave que me gustaría hacerles a los ingenieros de producto que leen este artículo es que CIoT es aún más poderoso, flexible y atractivo cuando se combina con Bluetooth. Para ilustrar cómo se podrían combinar las tecnologías, piense en puertas de enlace celulares que aprovechan la ubicuidad de la infraestructura celular conectada con dispositivos habilitados para Bluetooth que aprovechan la eficiencia de la batería, la confiabilidad y otras capacidades deseables de Bluetooth. Esto permite que los dispositivos Bluetooth energéticamente eficientes, de bajo costo y que funcionan con baterías utilicen una infraestructura celular casi ubicua para la transferencia de datos, un escenario que tiene casos de uso convincentes en una amplia gama de industrias, incluidas dos que analizo a continuación.

Pero existen otras ventajas al combinar CIoT y Bluetooth. La combinación de Bluetooth con CIoT hace posible que los ingenieros agreguen capacidades de malla a sus redes mientras siguen utilizando torres de telefonía celular como infraestructura de backhaul. La combinación de estas dos tecnologías también brinda a los ingenieros la flexibilidad de diseñar los sensores para lograr el menor consumo de energía que necesitan para una aplicación determinada, sin dejar de admitir un dispositivo agregador que esté conectado a la nube. Esta combinación de CIoT y Bluetooth también hace posible que los ingenieros realicen implementaciones de red creativas que involucran pilas de botón y redes inalámbricas locales en el nivel del nodo del sensor remoto.

Sin embargo, en lugar de tener una discusión seca de las características de las tecnologías combinadas, creo que las posibilidades son aún más evidentes cuando se analizan los casos de uso. A continuación se presentan dos aplicaciones que no serían posibles o prácticas sin la combinación de tecnologías Bluetooth y celular de baja potencia. Mi esperanza es que esto no solo ilustre cuán impactantes pueden ser las dos tecnologías cuando se combinan, sino que también genere ideas de casos de uso adicionales en los lectores que vayan más allá de lo que he esbozado aquí.

Atención médica remota

El primer caso de uso que discutiré involucra el monitoreo remoto de pacientes y telesalud, que se ha convertido en un vínculo vital entre pacientes y médicos durante la pandemia de COVID-19. Los consultorios médicos han aumentado el uso de dispositivos de monitoreo de pacientes remotos este año para recopilar información del paciente que normalmente se tomaría en el consultorio del médico. El uso de estos dispositivos inalámbricos, incluidos monitores de presión arterial, básculas y podómetros, permite a los médicos monitorear de cerca los datos de salud de los pacientes sin requerir que los pacientes tengan una cita en persona.

Para los pacientes con problemas de movilidad o que se encuentran en categorías de alto riesgo de COVID-19, esto permite a los médicos brindar telesalud eficaz a los pacientes con la misma información que estaría a su alcance con una cita en persona. Los dispositivos habilitados para Bluetooth se envían a la casa del paciente junto con una puerta de enlace celular que es fácil de configurar. Los datos de los dispositivos de salud se envían a través de la señal de Bluetooth a la puerta de enlace, que utiliza conectividad celular ubicua para transmitir la información de salud a través de una conexión segura que cumple con HIPAA al sistema de TI de la práctica médica. Luego, los médicos y enfermeras acceden a la información para orientar las decisiones médicas que toman sobre el paciente y las conversaciones que tienen a través de citas de telesalud. CIoT y Bluetooth crean esta aplicación con dispositivos de salud habilitados para Bluetooth que tienen una batería de larga duración y conectividad confiable en el hogar del paciente, y una transferencia segura de datos a la práctica médica a través de puertas de enlace habilitadas para celulares.

Supervisión de la cadena de frío

Otro caso de uso que ilustra el poder de estas tecnologías combinadas es el monitoreo de la cadena de frío, que es fundamental para garantizar la calidad y seguridad de los alimentos a medida que avanzan desde las granjas hasta las mesas. Se puede usar una combinación de IoT celular y sensores habilitados para Bluetooth para monitorear la temperatura de los alimentos en cada etapa de la cadena de suministro. Los sensores inalámbricos Bluetooth conectados a entregas de productos agrícolas o lácteos pueden monitorear la temperatura desde el centro de procesamiento de alimentos, a través del proceso de transporte en camiones de reparto y hasta destinos como restaurantes y supermercados, entregando datos cada vez que los sensores se conectan con puertas de enlace celulares. Los sensores Bluetooth de bajo costo combinados con pasarelas celulares ubicadas estratégicamente aseguran que los alimentos permanezcan en los rangos de temperatura apropiados de maneras que no serían posibles o no serían tan rentables con otras tecnologías inalámbricas.

Como posdata de los dos casos de uso anteriores, también debo mencionar que el IoT celular también podría desempeñar un papel importante en el mantenimiento del entorno de cadena de frío muy preciso que se necesita para la distribución de la vacuna COVID-19 no solo a nivel nacional en los EE. UU. Sino también a nivel mundial. donde la logística de la cadena de suministro suele ser incluso más compleja. La ubicuidad de la infraestructura celular a nivel mundial proporciona una plataforma global para monitorear la temperatura de forma inalámbrica junto con las otras tecnologías inalámbricas que se utilizarán para el seguimiento de la ubicación. Esta combinación de tecnologías puede garantizar la administración eficaz de vacunas sensibles a la temperatura, no solo para la administración mundial de vacunas COVID-19 aprobadas, sino también para una variedad de otras vacunas destinadas a mejorar la salud pública en todo el mundo.

Estos casos de uso solo están rascando la superficie de las aplicaciones en múltiples industrias que son posibles cuando Bluetooth complementa la tecnología celular de bajo consumo.