Inventario de tecnología inalámbrica Internet de las cosas LoRa, Wi-Fi, ZigBee, NB-IoT, Bluetooth 5.0

LoRa

LoRa (largo alcance) es una tecnología desarrollada por Semtech. La frecuencia operativa típica es de 915 MHz en Estados Unidos, 868 MHz en Europa y 433 MHz en Asia. La capa física (PHY) de LoRa utiliza una forma única de tecnología FM Chirp Spread Spectrum con corrección de errores directa (FEC). Este tipo de modulación de espectro ensanchado permite que varias radios utilicen la misma banda de frecuencia, siempre que cada dispositivo utilice un chirrido y una velocidad de datos diferentes. Su alcance típico es de 2 km a 5 km, con una distancia máxima de hasta 15 km, dependiendo de la ubicación y las características de la antena.

El chip LoRa ocupa una posición básica y central en toda la cadena industrial, y su importancia es evidente. Vale la pena señalar que la empresa estadounidense Semtech es actualmente el principal proveedor de chips LoRa y posee las patentes principales de la tecnología subyacente de LoRa. Hay dos tipos principales de clientes de Semtech: uno es una empresa de semiconductores que ha obtenido la autorización IP del chip Semtech LoRa; el otro es un fabricante que utiliza directamente chips de Semtech para fabricar chips de nivel SIP, incluido Microchip.

Wi-Fi

El Wi-Fi se utiliza ampliamente en muchos casos de uso de IoT, más comúnmente como un enlace desde una puerta de enlace a un enrutador que se conecta a Internet. Sin embargo, también se utiliza en enlaces inalámbricos importantes que requieren alta velocidad y alcance medio.

La mayoría de las versiones de Wi-Fi funcionan en la banda sin licencia de 2,4 GHz, con distancias de transmisión de hasta 100 metros, dependiendo del entorno de la aplicación. El popular 802.11n tiene una velocidad de hasta 300 Mb/s, mientras que el más nuevo 802.11ac, que funciona en la banda ISM de 5 GHz, puede incluso superar los 1,3 Gb/s.

Está a punto de lanzarse una nueva versión de Wi-Fi llamada HaLow adecuada para aplicaciones IoT. Esta versión, cuyo nombre en código es 802.11ah, utiliza la banda de frecuencia sin licencia de 902 MHz a 928 MHz en los Estados Unidos, y otros países utilizan bandas de frecuencia similares por debajo de 1 GHz. Mientras que la mayoría de los dispositivos Wi-Fi sólo pueden alcanzar un alcance máximo de 100 metros en condiciones ideales, HaLow puede alcanzar hasta 1 km con la antena adecuada.

La tecnología de modulación de 802.11ah es OFDM, que utiliza 24 subportadoras en un canal de 1MHz y 52 subportadoras en un canal de mayor ancho de banda. Puede ser BPSK, QPSK o QAM, proporcionando así una amplia gama de velocidades de datos. En la mayoría de los casos, entre 100 kb/s y varios Mb/s es suficiente; el verdadero objetivo es un bajo consumo de energía. La Wi-Fi Alliance reveló que completará el plan de pruebas y certificación para 802.11ah para 2018.

Otro nuevo estándar Wi-Fi para aplicaciones IoT es 802.11af. Está diseñado para utilizar espacios en blanco de TV o canales de TV no utilizados que van desde 54MHz a 698MHz. Estos canales son muy adecuados para transmisiones de larga distancia y sin línea de visión. La tecnología de modulación es OFDM usando BPSK, QPSK o QAM. La velocidad máxima de datos por canal de 6 MHz es de aproximadamente 24 Mb/s, aunque se esperan distancias más largas en las bandas inferiores de televisión VHF.

ZigBee

ZigBee, también conocido como ZigBee, es un protocolo de red inalámbrica para transmisión de baja velocidad y corta distancia. La capa inferior es la capa de acceso a los medios y la capa física que lo adopta. la especificación estándar IEEE 802.15.4. Las características principales son baja velocidad, bajo consumo de energía, bajo costo, soporte para una gran cantidad de nodos en línea, soporte para varias topologías en línea, baja complejidad, rápido, confiable y seguro. ZigBee es una de las opciones ideales para el Internet de las cosas.

Aunque ZigBee generalmente funciona en la banda ISM de 2,4GHz, también se puede utilizar en las bandas de frecuencia de 902MHz a 928MHz y 868MHz. La velocidad de datos en la banda de 2,4 GHz es de 250 kb/s. Se puede utilizar en configuraciones punto a punto, en estrella y en cuadrícula, y admite hasta 254 nodos. Al igual que con otras tecnologías, la seguridad está garantizada mediante el cifrado AES-128.

Una ventaja importante de ZigBee es la disponibilidad de perfiles de aplicaciones de software desarrollados previamente para su uso por aplicaciones específicas, incluido el Internet de las cosas. El producto final debe tener licencia.

¿Qué es la red autoorganizada utilizada en la tecnología ZigBee? Un ejemplo simple puede ilustrar este problema. Cuando un equipo de paracaidistas está en el aire, cada persona sostiene un terminal del módulo de red ZigBee. Después de aterrizar en el suelo, siempre que estén dentro del alcance de comunicación del módulo de red, buscarán automáticamente. entre sí. Pronto se formará una red ZigBee interconectada. Además, debido al movimiento de personas, la comunicación entre ellas también cambiará. Por lo tanto, el módulo también puede actualizar la red original volviendo a buscar objetos de comunicación y determinando las conexiones entre ellos. Esta es una red autoorganizada.

NB-IoT

El Internet de las cosas de banda estrecha (NB-IoT) se ha convertido en una rama importante del Internet de todo. NB-IoT se basa en una red celular y solo consume alrededor de 180 KHz de ancho de banda. Puede implementarse directamente en una red GSM, una red UMTS o una red LTE para reducir los costos de implementación y lograr actualizaciones sin problemas.

NB-IoT es una tecnología emergente en el campo de IoT que admite conexiones de datos móviles de dispositivos de bajo consumo en redes de área amplia, también llamadas redes de área amplia de bajo consumo (LPWAN). NB-IoT admite la conexión eficiente de dispositivos con un tiempo de espera prolongado y altos requisitos de conexión de red. Se dice que la duración de la batería del dispositivo NB-IoT se puede mejorar en al menos 10 años, al mismo tiempo que proporciona una cobertura de conexión de datos móviles en interiores muy completa.

Bluetooth 5.0

Bluetooth es una tecnología de transmisión inalámbrica que en teoría permite conexiones de corta distancia entre dispositivos de hasta unos 100 metros de distancia, pero en el uso real es solo de unos 10 metros. Su característica más importante es que permite que dispositivos de comunicación móviles y computadoras fácilmente portátiles se conecten a Internet y transmitan datos y mensajes sin usar cables. Actualmente se usa ampliamente en la conexión de teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles inteligentes, así como en hogares y automóviles inteligentes. objetos en áreas como la creación de redes. El recién llegado Bluetooth 5.0 no sólo es compatible con versiones anteriores de productos, sino que también ofrece las ventajas de una mayor velocidad y una distancia de transmisión más larga.