¿Qué es una red de área amplia de baja potencia y cuáles son sus usos?

Internet continúa creciendo, e Internet de las cosas (IoT) es un área que continúa creciendo a un ritmo acelerado. Las redes de área amplia de baja potencia (LPWAN) están impulsando gran parte de este crecimiento, un tipo de conexión de baja potencia para una red de área amplia que es útil para la implementación y el uso de IoT.

Entonces, echemos un vistazo más de cerca a las LPWAN, los diferentes tipos de LPWAN y algunos ejemplos del mundo real de cómo se usan.

¿Qué es el IoT?

Para comprender las LPWAN, debe comprender que es el internet de las cosas. No necesitamos cubrir esto en gran profundidad, pero un poco de conocimiento será de gran ayuda para ayudar a comprender las LPWAN.

El término IoT se refiere a dispositivos físicos que están interconectados. Estos dispositivos incluyen todo, desde termostatos inteligentes en su hogar hasta farolas inteligentes en una ciudad.

Algunos dispositivos habilitados para IoT comunes incluyen:

• Dispositivos domésticos inteligentes: Termostatos, iluminación, cámaras de seguridad
• Industrial: Sensores en equipos de fabricación, sensores de control de existencias
• Ciudad inteligente: Alumbrado público y semáforos, transporte público
• Agricultura: sensores de suelo, riego inteligente, control de ganado

Estas son solo algunas de las formas en que se está utilizando IoT. Pero, para que los sistemas IoT funcionen, deben estar conectados, y las LPWAN a menudo desempeñan este papel.

¿Qué es una LPWAN?

Una LPWAN es una red de comunicación inalámbrica que puede ofrecer transmisiones de datos de bajo ancho de banda y baja potencia en un área amplia. Debido al área que puede cubrir una LPWAN, es perfecta para ayudar a las redes IoT a comunicarse.

Una LPWAN no tiene un tamaño de área fijo específico que pueda cubrir. La cobertura depende de varios factores, incluida la tecnología de transmisión, la cantidad de dispositivos IoT conectados, las velocidades de datos disponibles y más. Además, otros factores afectan la cobertura y la transmisión de LPWAN, como las obstrucciones ambientales.

¿Cómo funcionan las LPWAN?

Las propiedades de baja potencia de las LPWAN son la clave de su funcionalidad. Los dispositivos IoT son a menudo dispositivos alimentados por batería y de bajo consumo de energía. Además, la mayoría de los dispositivos IoT transmiten pequeñas cantidades de datos a velocidades de bits bajas. Esto hace que las LPWAN sean ideales para conectar estos dispositivos a largas distancias utilizando un mínimo de energía.

Las LPWAN utilizan principalmente frecuencias de radio sin licencia. Esto niega la necesidad de licencias y reduce los costos. La forma en que se codifican y transmiten los datos depende del tipo de LPWAN. Pero en el corazón de cada tipo hay una técnica de modulación diseñada para transmitir datos a largas distancias con una interferencia mínima.

Algunos de los métodos utilizados para lograr esto incluyen:

• Uso de códigos de corrección de errores
• Propagación de la señal (difunde la señal en una amplia banda de frecuencia)
• Reducción de la tasa de datos

Es bastante útil pensar en términos de un grifo de agua. Enciéndelo al máximo y tendrás un flujo poderoso; esto podría compararse con una red de área amplia (WAN) tradicional con una gran cantidad de datos (agua) que fluyen muy rápidamente. La desventaja es que esto requiere mucha energía para mantener el flujo en funcionamiento.

Reduzca ese flujo a un goteo constante y tendrá una LPWAN. El agua aún viajará la misma distancia, pero se requiere poca energía para mantener el flujo del goteo.

3 beneficios clave de las LPWAN

La razón por la que las LPWAN se utilizan para conectar dispositivos IoT se puede resumir al considerar tres beneficios clave que ofrecen estos tipos de redes.

1. Costo: El costo de una LPWAN es más bajo que el de una WAN tradicional. Tanto desde el punto de vista del hardware como del costo de implementación, las LPWAN ofrecen una solución de conectividad de bajo costo.
2. Rango: El rango de una LPWAN varía según factores como la topología, los requisitos de diseño, las condiciones ambientales y la interferencia. Una red típica puede operar en un rango de alrededor de seis millas. Pero como veremos en la siguiente sección, algunos tipos de LPWAN cuentan con un alcance máximo de alrededor de 25 millas.
3. Fuerza: Los transceptores, sensores y otros elementos de LPWAN suelen ser dispositivos de bajo consumo. Por ejemplo, muchos de ellos funcionan con baterías, y es común que la vida útil de una batería se mida en años.

Estos atributos contribuyen a la adopción de LPWAN como la principal forma de conectividad para millones de dispositivos IoT.

Los principales tipos de LPWAN

Hay varios tipos distintos de LPWAN. El tipo de LPWAN que elija depende de varios factores. Como ejemplo, el tipo Sigfox de LPWAN cuenta con un alcance de hasta 25 millas; esto lo hace beneficioso donde los dispositivos están dispersos en un largo alcance.

Estos son algunos de los tipos más comunes de LPWAN:

• LoRaWAN: Esto utiliza una técnica llamada Chirp Spread Modulation para lograr la comunicación a larga distancia. La misma técnica le permite lograr esto con un consumo de energía muy bajo. LoRaWAN ofrece varios beneficios, incluidos bajos costos y escalabilidad. También tiene soporte para funciones de geolocalización y comunicación bidireccional.
• NB-IoT: Esta es una LPWAN que opera sobre redes celulares. Esto le permite mantener las características definitorias de una LPWAN pero tiene los beneficios adicionales de mayores velocidades de datos y seguridad mejorada.
• sigfox: Sigfox es un servicio LPWAN patentado que cuenta con cobertura global. Utiliza modulación de banda ultra estrecha para cumplir con los requisitos de alcance y potencia de los dispositivos conectados y, en condiciones óptimas, puede alcanzar un alcance de hasta 25 millas.
• Ingrávido: Weightless logra sus objetivos LPWAN de conectividad de baja potencia y larga distancia mediante modulación de frecuencia de banda ancha y multiplexación de frecuencia ortogonal. Este es otro servicio que tiene cobertura global.

Como puede ver, existen diferentes puntos de vista sobre cómo lograr los objetivos de una LPWAN. Sin embargo, gran parte de lo que impulsa la elección de una LPWAN se debe a las funciones que se espera que cumpla, lo que se comprende mejor al observar algunas de las formas en que se utilizan las LPWAN.

¿Para qué se utilizan las LPWAN?

Ya hemos mencionado esto, pero la mejor manera de comprender completamente cómo funcionan las LPWAN es discutir algunos escenarios del mundo real donde se utilizan dispositivos IoT.

Ciudades inteligentes

Las ciudades utilizan cada vez más las LPWAN con gran eficacia. Algunas de las formas comunes en que se utilizan incluyen:

• Alumbrado Público Inteligente: Las farolas inteligentes utilizan LPWAN para varios usos. El más común es el ahorro de energía ajustando el brillo de las luces dependiendo de factores como las condiciones climáticas, la hora del día y el nivel de actividad en la calle.
• Semáforos inteligentes: Estos se utilizan para aliviar la congestión al priorizar los semáforos para optimizar el flujo de tráfico.
• Aparcamiento inteligente: Los sensores se pueden utilizar para controlar la disponibilidad de plazas de aparcamiento.

El paso a ciudades más inteligentes está diseñado para mejorar la calidad de vida de los residentes y reducir la huella de carbono y las facturas energéticas de los municipios.

Agricultura

La agricultura es otro sector que ha experimentado un rápido aumento en el uso de dispositivos IoT y LPWAN. Estas son algunas de las formas en que las LPWAN ayudan a los agricultores:

• Monitoreo de suelos: Las LPWAN y los sensores pueden monitorear las condiciones del suelo, como la humedad y la temperatura. Esto permite a los agricultores ahorrar agua regando solo donde y cuando es necesario.
• Control de ganado: La ubicación del ganado puede ser utilizada por sensores conectados a una LPWAN.

Este es otro sector en el que una LPWAN puede reducir costos y reducir el impacto ambiental de las prácticas agrícolas.

Cuidado de la salud

Las LPWAN están transformando la atención médica y la forma en que monitoreamos a los pacientes y sus condiciones. Entre los usos de la tecnología se encuentran:

• Proporcione información en tiempo real sobre el estado de salud del paciente utilizando dispositivos de monitorización remota de pacientes
• Rastree el estado y la ubicación del equipo
• Monitorear y ajustar las condiciones ambientales dentro de los establecimientos de salud

En general, LPWANS puede ayudar a optimizar el tratamiento de los pacientes y reducir los gastos generales al mismo tiempo.

LPWAN: lento y constante gana la carrera

Las LPWAN son los héroes anónimos de un mundo cada vez más conectado. Usando un enfoque lento y constante para la transferencia de datos, estas redes están haciendo que nuestras ciudades sean más inteligentes, nuestros hogares más seguros y nuestra agricultura más eficiente.

El poder de la información no se trata solo de "grandes datos"; a veces, las pequeñas cosas de la vida importan.