Tecnología de radio con licencia frente a tecnología sin licencia
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A la hora de desarrollar dispositivos para el Internet de las Cosas muy pronto se plantea la cuestión de qué estándares de conectividad IoT implementar. Aunque los estándares sin licencia como LoRa o SigFox pueden implementarse de forma independiente y sin necesidad de pagar cuotas adicionales a un operador de red móvil, carecen de importantes ventajas que aportan los estándares con licencia como 2G, 3G, 4G o incluso 5G, NB-IoT o LTE-M.
Este artículo es el primero de tres sobre la conectividad IoT y la elección de estándares. En esta parte hacemos hincapié en los estándares de tecnología de radio con licencia frente a los que no la tienen y queremos investigar algunos estándares de comunicación comunes para casos de uso de área amplia de baja potencia (LPWA) para que entiendas mejor a qué deberías aspirar, en función del proyecto que estés desarrollando.
Tecnología de radio con licencia frente a tecnología sin licencia
A la hora de desarrollar dispositivos IoT para uso móvil o en exteriores, tecnologías tan conocidas como las clásicas WIFI o Zigbee quedan descartadas. Estos protocolos están hechos para la comunicación en interiores y se han establecido principalmente en el campo de las soluciones domésticas inteligentes para el mercado de consumo. Su consumo de energía y el uso de ancho de banda no están hechos para dispositivos que necesitan funcionar en lugares remotos o sin ninguna fuente de alimentación externa durante un período más largo.
Esto nos deja con estándares establecidos pero sin licencia, como LoRa o SigFox (por nombrar sólo dos), que utilizan la banda de 868 MHz en Europa. Llegan lejos, incluso a través de edificios, y están diseñados para consumir poca energía. Una de las principales razones para elegir soluciones sin licencia es poder habilitar de forma independiente redes privadas que puedan desplegarse en cualquier lugar. No se necesita un operador externo, al menos para las redes LoRaWAn, no hay que pagar tasas ni preocuparse por contratos. Pero esta libertad conlleva restricciones.
Las normas sin licencia tienen diferencias regionales
Imagina que quieres comercializar tu producto fuera de Europa. Las frecuencias por debajo de los GHz no están armonizadas en las distintas regiones y están sujetas a diversas bandas espectrales. Mientras Europa utiliza la banda de 865-868 MHz, tú tendrás que usar 902-928 MHz en Estados Unidos y 923 MHz en Asia. Esto supone mucha más complejidad a la hora de planificar y desarrollar tus productos.
Ciclo de trabajo y restricciones de tiempo de emisión
No se trata sólo de las frecuencias, el peligro está en los detalles: Europa tiene un límite de potencia inferior al de EE.UU., una limitación que puede afectar al alcance del dispositivo. Luego está el ciclo de trabajo en cada una de las subbandas que debes cumplir en Europa. Sólo te permite estar en el aire un 1% en una hora, es decir, un máximo de 36 segundos cada 60 minutos. En Estados Unidos, en cambio, no se permite estar en antena más de 400 milisegundos para anchos de banda de señal inferiores a 500 kHz. Por lo tanto, es posible que tengas que utilizar el salto de frecuencia para obtener tus datos entregados.
Interferencias y fiabilidad regional
La fiabilidad de tu dispositivo en cada una de las diferentes regiones es otro punto a tener en cuenta a la hora de optar por redes sin licencia. Las interferencias pueden afectar mucho a la fiabilidad del dispositivo. Mientras que en Europa la banda de 868 está relativamente libre de interferencias, ya que muchas otras soluciones inalámbricas funcionan a 2,4 GHz o 433 MHz, la banda estadounidense de 900 MHz es bastante más ruidosa. Se ha utilizado para muchos otros dispositivos, como teléfonos móviles o monitores de bebés.
Diferencias reglamentarias
Hay otro obstáculo: los distintos regímenes normativos: En Estados Unidos, por ejemplo, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) actúa como organismo certificador que se encarga de hacer cumplir la normativa, realizar pruebas, conceder licencias y velar por la conformidad. Sin su aprobación, no podrás vender tus productos allí. Europa también exige el cumplimiento de ciertas normas establecidas por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicación (ETSI), pero a diferencia de Estados Unidos, puedes certificarte tú mismo o a través de un organismo de pruebas externo.
Necesidad de pasarelas adicionales
Para que tus datos lleguen a la nube, una red LoRaWan requiere pasarelas dedicadas adicionales. El hardware adicional implica mayor complejidad y costes más elevados. Además, mientras que NB-IoT utiliza la cobertura de red celular disponible, con LoRa lo más probable es que tenga que instalar su propia red LoRaWan, ya que no existe una cobertura comparable.
Los estándares bajo licencia permiten igual calidad en todo el mundo
Si estás pensando en un producto global, un producto en el que la fiabilidad es crucial, es posible que desees considerar la posibilidad de optar por la comunicación celular con licencia. Además de los estándares 2G, 3G, 4G, que se diseñaron principalmente para la interacción humana o debido al aumento del ancho de banda para fines multimedia, también están disponibles los nuevos estándares como NB-IoT o LTE-M diseñados específicamente para la comunicación entre máquinas o dispositivos.
La capacidad de datos de NB-IoT o LTE-M es mayor que la de LoRa o SigFox. Esto se debe al ya mencionado número limitado de mensajes que se pueden transmitir al día, especialmente en las redes europeas. Están diseñadas principalmente para transportar decenas de bytes por hora en lugar de kilobytes. Aun así, NB-IoT o LTE-M también pueden soportar duraciones similares de los dispositivos de hasta 5 o 10 años.
Por último, la comunicación celular con licencia ofrece una tecnología probada con altos estándares de seguridad. El espectro de frecuencias bajo licencia existente permite una mayor calidad de servicio (QoS).
Los precios de las comunicaciones con licencia se vuelven atractivos
La bajada de precios de las comunicaciones móviles con licencia resulta cada vez más atractiva para los desarrolladores de IoT. Uno de los últimos obstáculos son los múltiples y a veces complejos modelos de precios que ofrecen los distintos operadores móviles. 1NCE ha desarrollado el 1NCE IoT Lifetime Flat , un modelo de precios fijo y de bajo coste que permite la conectividad móvil por sólo 10 euros durante 10 años, incluidos 500 MB de datos y 250 SMS. En asociación con el operador alemán Deutsche Telekom y China Telecom Global somos capaces de ofrecer conectividad móvil de alta calidad en más de 100 países de todo el mundo. El obstáculo de las tarifas complejas es un obstáculo del pasado.
Sin embargo, con todas las ventajas que aportan NB-IoT y LTE-M en términos de larga duración de la batería, su disponibilidad está aún en pañales y la cobertura mundial, especialmente en igualdad de condiciones de precios, todavía tiene que mejorar. Por suerte existen los otros estándares móviles que pueden ser muy útiles mientras tanto.
En la segunda parte: Panorama de los estándares de red celular disponibles
Hasta aquí nuestra comparación de estándares de tecnología de radio con licencia frente a sin licencia. En la segunda parte de nuestra serie de blogs de tres partes profundizaremos en los estándares de red celular disponibles y explicaremos cómo puedes hacer el mejor uso de ellos para tu proyecto de IoT individual.