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Comunicaciones

El modelo híbrido dominará las comunicaciones IoT

Los nuevos desarrollos LPWA que han irrumpido como una clara apuesta para conectar dispositivos tendrán que convivir con las redes y tecnologías ya existentes, como LTE y Wi-Fi, para atender las necesidades de conectividad de millones de dispositivos y personas.
escrito por: Cristina Albarrán23 de mayo 2016
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Comunicaciones IoT

El mundo híper conectado que alumbra la IoT precisa de unas redes capacitadas para permitir un gigantesco número de comunicaciones fiables y de calidad entre humanos, entre objetos y entre unos y otros. Las tecnologías inalámbricas, tanto celulares como GPRS, 3G, 4G, LTE (cuyo principal beneficio es la cobertura nacional y cuyo principal problema es el elevado coste de los módulos), como Wi-Fi o Bluetooth (que tienen poco alcance) deben combinarse con nuevas redes para atender al crecimiento exponencial de los objetos conectados y aplicaciones M2M. En concreto, estas nuevas redes inalámbricas para la Internet de las Cosas han de cumplir cuatro requisitos: banda ultra-estrecha (low data throughput), bajo consumo de las baterías (low power), largo alcance (long range) y bajo coste de los módulos.  

La respuesta a tales requisitos está en las redes LPWA (Low Power Wide Area) que precisamente proporcionan banda ultra-estrecha (200 bytes diarios y 50 Kbps de transferencia instantánea; y pequeños paquetes de datos -de 12 a 255 bytes- la mayoría tráfico ascendente); bajo consumo energético: varios años de batería (normalmente hasta 20 años); largo alcance o cobertura: 0-5 Kms en áreas urbanas pobladas, 10-65 Kms en áreas abiertas; y hardware de bajo coste (un dólar anual por mantenimiento del dispositivo). Además de estas cualidades, se trata de una propuesta fácil de instalar, flexible y adaptable, bidireccional, con alta penetración, seguridad y encriptación, que se complementa con otras tecnologías.     

Nuevas redes para IoT

En el marco de las redes LPWA hay múltiples desarrollos en danza. Hablamos de LoRa, OnRamp, PicoWAN, Sigfox y Weightless, entre otras (ver cuadro adjunto), iniciativas que envían mensajes cortos a una velocidad de transmisión muy lenta (menos de 1 kbps) con un rango kilométrico. En otras palabras, son un nuevo tipo de redes que permiten conectar objetos a kilómetros de distancia a una batería estándar (AA, AAA…). De esta manera, dotan de conexión inalámbrica, de largo alcance y bidireccional a Internet a una amplia gama de dispositivos.

“Esto abre una nueva era en la IoT que está obligado a revolucionar todo el sector”, desvela Henri Crohas, presidente y fundador de PicoWAN. “Las redes LPWA son para objetos conectados que requieren sólo una capacidad muy baja, es decir, sólo unos pocos bytes/mensaje y pocos mensajes/día, pero cuyo alcance es 100 veces mayor que el Wi-Fi y el consumo de energía 100 veces menor que Wi-Fi . Así pues, no tiene nada que ver con Wi-Fi o 3G, 4G, nada que ver con la transmisión de vídeo o cualquier tipo de alta velocidad de datos. Una vez más, se trata de un nuevo tipo de red: de muy baja potencia, gran alcance pero de baja capacidad y con rango muy largo, pero muy bajo rendimiento e infinitas posibilidades de aplicaciones…”

Volumen Iot Gartner e iDate

Igualmente, Thomas Nicholls, vicepresidente ejecutivo de Comunicaciones de Sigfox, alude a que las soluciones de conectividad tradicionales no han permitido despegar al Internet de las Cosas, sobre todo debido a los costes, la corta durabilidad de las baterías y la complejidad. “Si queremos conectar verdaderamente el mundo físico, entonces necesitamos un nuevo tipo de conectividad que elimine las barreras”. Confiesa que la red Sigfox no se ha posicionado para ser una alternativa a las redes existentes, que proporcionan servicios de gran ancho de banda. No compite con esas redes. La red Sigfox está diseñada para dispositivos que envían sólo pequeños mensajes, que no requieren gran ancho de banda. “Proporcionando transmisiones económicas, de alta eficiencia energética y bidireccionales de pequeñas cantidades de datos a través de largas distancias, la red Sigfox complementa las redes de gran ancho de banda existentes. Sus características reducen las barreras para una amplia implantación de soluciones de IoT y M2M, a la par que amplían en gran medida la vida de las baterías y el servicio de los dispositivos conectados”, dictamina.

En principio, estas iniciativas –entre las que se encuentran PicoWAN o Sigfox- todavía están en fase embrionaria aunque sus perspectivas de desarrollo son elevadas. Según el último Informe Cisco VNI Mobile, en 2019 las redes LPWA soportarán el 8% de todos los dispositivos y conexiones móviles a escala global, mientras las redes 3G el 44%, las 4G el 26% y las 2G el 22%. En España, el porcentaje se eleva al 16%, el de las 4G al 37,6%, las 3G el 34,9% y las 2G el 11,5%. De otro lado, Gartner e iDate predicen que en 2020 más del 50% de los objetos estarán conectados a una red LPWA (ver gráfico).

IoT desde el PC

Entorno híbrido

Así pues, estas propuestas vienen empujando fuerte por lo que se planeta la siguiente cuestión, ¿qué nos ofrecen frente a las últimas generaciones de redes móviles?

Iván Rejón, director de Estrategia, Marketing y Comunicación y Guillermo Quintana, director de Banda Ancha Móvil, ambos de Ericsson Iberia -compañía que ha mostrado recientemente junto con Verizon las posibilidades que brindan las redes LPWA para una gama de aplicaciones de la Internet de las Cosas-, explican que si bien desde un punto de vista técnico resulta esencial el modelo de conectividad radio utilizado –incluyendo la banda de espectro ocupada y el flujo de datos disponible- y el consumo energético de los dispositivos, que determina la duración de las baterías, también hay que tener en cuenta el ecosistema. “Es fundamental disponer de un entorno estándar de máxima interoperabilidad en el que múltiples actores tengan acceso y participación en los desarrollos de soluciones. Con ello, se garantizan mayor disponibilidad de dispositivos, diversidad de productos y economías de escala en la producción, en un marco de elevada competitividad, innovación y visión de largo plazo”, dictaminan. Y mencionan el estándar 3GPP que tiene una presencia masiva en las redes móviles a nivel mundial y garantiza una cobertura global del 90% de la población en GSM actualmente y del 70% sobre LTE en 2020. “Tecnológicamente, basta una actualización de software en la red en la mayoría de casos, permitiendo reutilizar rápida y eficientemente los despliegues y activos de la red móvil convencional. En los dispositivos, IoT sobre 3GPP permite un diseño simplificado – a coste reducido en grandes volúmenes – y consumos optimizados de energía”.

En este sentido, los modelos alternativos están enmarcados en ecosistemas más restringidos pero que han permitido individualmente la realización de algunos despliegues tempranos en 2015. Entre las diferencias técnicas más notables respecto a las soluciones estándar IoT de 3GPP cabe destacar su gestión propietaria de la tasa de datos, menor capacidad por celda y mayor sensibilidad a interferencias en bandas licenciadas. Son, en definitiva, tecnologías enfocadas a escenarios de menor movilidad, sobre nuevos despliegues de red - dedicados - para estas aplicaciones y con interoperabilidad limitada.

Por otro lado, Ignasi Errando, director de Internet of Everything en Cisco España, indica que su compañía apuesta por la tecnología LoRA y participa en el Consejo de Administración de la organización sin ánimo de lucro LORA Alliance, junto a Semtech, Actility, IBM y Sagemcom. La organización trabaja en la estandarización de las redes LPWA enfocándose en la especificación LoRaWAN. El directivo expone que Semtech proporciona chipsets y diseños de referencia para construir gateways LoRa, mientras que Cisco tiene un acuerdo de colaboración con Actility para el diseño de sus gateways. “Las razones por las que optamos por LoRa se basan en que su arquitectura es abierta, segura y escalable, económica, y quizá más madura que otras propuestas (con un amplio apoyo de proveedores de servicios como Swisscom, KPN, Proximus, Orange o KPN). Además, cualquier dispositivo puede transmitir a cualquier canal en cualquier momento, no se requiere la sincronización entre dispositivos y es robusta frente a interferencias”, argumenta. Pero concluye señalando que “tanto LoRa como el resto de diseños LPWA convivirán con las redes celulares y Wi-Fi para dar soporte a entornos y servicios más complejos, por lo que esperamos un entorno híbrido en las comunicaciones IoT”, sentencia.

Características de la LPWA (Cisco)

Comparativa de tecnologías LPWA

Entonces, ¿qué pasa con el 5G?

Según un estudio de 451 Research, The Coming Revolution: 5G and its Impact on IT, esta tecnología desencadenará una ola de innovación –que se extenderá a lo largo y ancho de toda la industria TI- que hará que la información y la potencia de cálculo esté disponible instantáneamente. Sin embargo, la implementación será muy irregular y el despliegue dependerá de las diferentes iniciativas que vayan surgiendo, el apoyo gubernamental o las inversiones privadas. Así, mientras que proveedores y operadoras continúan con sus ensayos y pilotos, lo cierto es que la aparición de redes LPWA están poniendo en jaque a la IoT como principal motor del 5G. 

Pese a este hecho, en este nuevo entorno del “todo conectado” al que nos enfrentamos muchos fabricantes encuentran en la Quinta Generación la solución buscada. Y es que, esta nueva saga de redes móviles supondrá un crecimiento por mil en comparación con las anteriores generaciones, lo que posibilitará la banda ancha móvil en todas partes de forma segura y sostenible con tasas de transferencia 10-100x respecto a las actuales. También implicará un descenso de la latencia a cotas mínimas (que se disminuirá por 5), un menor consumo de energía (que permitirá aumentar por 10 la duración de la batería) reduciendo drásticamente el tiempo necesario para que las comunicaciones viajen a través de la red, y un incremento a niveles máximos de la fiabilidad para las comunicaciones críticas.

Seguridad de las redes para IoT

Con estos argumentos sobre la mesa, Luis Almendro, Marketing Manager de Huawei Enterprise España, confirma que “la próxima generación de redes inalámbricas ultrarrápidas impulsará la tecnología del mañana. El 5G será especialmente útil en procesos M2M (machine-to-machine) cruciales, en el tráfico masivo de datos entre equipos y en la utilización eficiente del espectro por encima y por debajo de los 6 GHz. Las nuevas tecnologías que harán posible el 5G conseguirán el rendimiento esperado en términos de fiabilidad, latencia y eficiencia del espectro. La infraestructura y el interfaz inalámbrico serán extremadamente flexibles, programables y multi-tenencia, soportarán nuevos modelos de negocio, promoverán tecnologías emergentes como Redes Definidas por Software (SDN), funciones de virtualización de la red y computación de alto rendimiento (HPC)”, detalla como principales avances a favor del 5G. Sin embargo, no hay que olvidar que también esta compañía ha encontrado en LPWA un complemento perfecto a su oferta mediante la compra de Neul, miembro y contribuidor de Weightless.

En conclusión, las LPWA irrumpen en el mercado como una clara apuesta para conectar dispositivos, solventando los problemas que entrañaban las redes tradicionales. Pero para dar respuesta a las necesidades de híper conectividad de humanos y no humanos que dibuja la Internet de las Cosas, necesitan complementarse con otras redes, tanto las celulares 4G y 5G, como con Wi-Fi y Bluetooh. El modelo híbrido dominará, por tanto, las comunicaciones IoT.

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