Consideraciones de conectividad celular en el diseño de productos IoT

El IoT es diverso, con una amplia gama de dispositivos y aplicaciones, cada uno con una solución de conectividad celular a la altura. Al sopesar una variedad de factores, los diseñadores de productos pueden asegurarse de tomar las mejores decisiones de conectividad para adaptarse a la solución de IoT. De esa forma, optimizan la operación en la vida de los dispositivos una vez que se han implementado. La conectividad flexible es ideal para muchas instalaciones y en esto la eSIM, donde sea apropiada, puede ayudar a mantener la agilidad de los productos, dice Paul Bullock, jefe de MVNO, Lógica inalámbrica.

Qué considerar para la conectividad celular

Al diseñar para IoT, considere:

• Dispositivo: Las características del dispositivo y la implementación influirán en la elección de la conectividad celular. Las consideraciones incluyen la vida útil del dispositivo y la cantidad de energía que necesita para permanecer desplegado. Las implementaciones masivas en ubicaciones remotas, globales o expansivas necesitan energía constante, ya que es probable que permanezcan en su posición durante un tiempo prolongado.

• Datos: ¿Qué tipo y volumen de datos necesitará intercambiar el dispositivo? Puede enviar solo pequeños paquetes de datos o puede necesitar un mayor ancho de banda para intercambiar video. Es una buena idea considerar cómo se puede desarrollar la aplicación del dispositivo con el tiempo, por ejemplo, desde el envío de archivos de audio hasta la adición de video. Cualquiera que sea el volumen y el tipo de datos, la conectividad debe ser segura porque las implementaciones masivas de IoT presentan una gran superficie de ataque que está en riesgo constante. Por lo tanto, considere el valor de los datos y la resiliencia de múltiples redes.

• Distribución: La distribución es una consideración clave porque las opciones de red y los acuerdos comerciales diferirán para los despliegues nacionales, regionales e internacionales. Siempre es preferible tener una sola unidad de mantenimiento de existencias (SKU) para los dispositivos, pero eso puede no ser posible si los dispositivos destinados a diferentes mercados tienen SIM diferentes. En ese caso, es posible que se deban agregar tarjetas SIM específicas de la región cuando los dispositivos lleguen a sus destinos para la conectividad de última etapa.

• Cobertura: Esto se refiere a la tecnología inalámbrica utilizada para conectar dispositivos. Las redes de área amplia de baja potencia (LPWAN) (NB-IoT y LTE-M) están de moda, pero su cobertura global es deficiente e incluso a nivel nacional hay brechas. Asegúrese de que su dispositivo definitivamente tendrá cobertura y no hay posibilidad de que necesite implementarlo en países sin LPWAN en absoluto. Notoriamente, el Reino Unido ofrece LTE-M en el lado este y NB-IoT en el oeste. Hay muchas brechas de cobertura similares en todo el mundo, incluso un país bien desarrollado como Brasil no puede ofrecer una cobertura LPWAN consistente.

La eliminación gradual de 2G y 3G

Se diseñó una gran cantidad de aplicaciones de IoT para conectarse a través de 2G y 3G. Estas redes ahora se están eliminando gradualmente, en el caso de 3G, el apagón ya se ha producido en muchas regiones o está previsto que lo haga en un futuro muy próximo. La razón principal de esto es que los operadores de redes móviles (MNO) quieren liberar espectro para tecnologías de próxima generación, rentables y que generen mayores ingresos.

La mayoría de las empresas con implementaciones de IoT que se conectan a través de 3G estarán muy avanzadas en sus planes de migración. 2G es ligeramente diferente en el sentido de que es una tecnología que se ha arraigado en grandes implementaciones de dispositivos conectados de máquina a máquina (M2M) y IoT, especialmente en Europa y, por lo tanto, hay indicios de que en muchos países, 2G no se cerrará hasta que al menos al final de la década. Si bien eso puede parecer lejano, la planificación anticipada es fundamental para los dispositivos implementados durante muchos años.

Hay una gama de alternativas de conectividad 2G/3G, cada una con sus propias características. Estos deben sopesarse para evaluar su idoneidad para un nuevo dispositivo IoT en diseño:

1. NB-IoT

Esto se adapta mejor a los dispositivos IoT estacionarios que envían pequeñas cantidades de datos que no son en tiempo real, funcionan con batería o energía solar y se encuentran en lugares donde otras tecnologías tendrían dificultades para obtener una señal. NB-IoT ofrece hardware y costos operativos bajos, por lo que hace que las implementaciones masivas a largo plazo sean viables. Es eficiente con la batería y, por lo tanto, puede admitir dispositivos que permanecen en el campo durante mucho tiempo, como sensores que tienen un rendimiento de datos bajo e intermitente. NB-IoT tiene una fuerte penetración de señal, de hecho, el alcance más profundo de cualquier LPWAN bajo, por lo que puede hacer frente a sótanos o estacionamientos subterráneos si los sensores o medidores de agua, por ejemplo, se implementan por debajo del nivel de la calle.

• LTE-M (Cat-M1): Esto ofrece la mayor velocidad de rendimiento y ancho de banda de cualquier tecnología LPWAN, por lo que puede hacer frente a actualizaciones inalámbricas (OTA), por ejemplo, de firmware o perfil de operador de red. Ofrece latencia y velocidades ampliamente equivalentes a 3G, es eficiente en términos de batería y rentable.

LTE-M (Cat-M1) puede admitir una amplia gama de aplicaciones de IoT, pero es ideal para dispositivos de baja potencia que requieren transferencias de datos bidireccionales o de mayor velocidad, como los que admiten servicios de voz o SMS. Puede ser utilizado por dispositivos móviles, así como estacionarios, ya que admite roaming de celda a celda.

Sin embargo, algunas implementaciones tendrían problemas con NB-IoT o LTE-M por las razones de cobertura ya mencionadas. Ni NB-IoT ni LTE-M están disponibles en 4G y NB-IoT actualmente no es compatible con eSIM.

Cuando estas limitaciones hagan que LPWAN no sea adecuado, las empresas pueden considerar:

• LTE Cat-1 y Cat-1 BIS: LTE Cat-1 (Cat-1 BIS es la versión de antena única) es una tecnología madura. Los costos de hardware y el consumo de energía son ligeramente más altos que con LTE-M y NB-IoT, pero para algunas implementaciones, los beneficios superan eso. Tiene soporte global, porque Cat-1 es una tecnología 4G estándar, y los acuerdos de roaming existentes significan que es posible el acceso a la red global con un solo SKU de SIM. Es apto para aplicaciones móviles y es compatible con eSIM.

Una latencia más baja y un ancho de banda más alto hacen de Cat-1 una sólida alternativa para 2G/3G y puede admitir una amplia gama de aplicaciones de IoT. Se debe considerar para dispositivos IoT de baja potencia que requieren transferencias de datos bidireccionales de mayor velocidad o movilidad, y pueden soportar una duración de batería de tres a cinco años o aplicaciones que usan baterías recargables.

eSIM para una conectividad flexible

eSIM es una tecnología ideal para la flexibilidad porque admite el aprovisionamiento OTA de credenciales de operadores de red. Eso significa que se puede insertar la misma SIM en cada dispositivo, independientemente de a dónde vayan, ya que la conectividad se puede aprovisionar más tarde. Eso ofrece el único SKU que es tan importante para la simplicidad operativa, particularmente para grandes implementaciones internacionales de IoT. Esto hace que los procesos de fabricación sean más simples y optimizados y la conectividad que utiliza redes locales a tarifas locales.

Además, la eSIM hace posibles los cambios de operador de red en la vida sin la necesidad de cambiar físicamente las tarjetas SIM. De esa manera, las empresas pueden aprovechar nuevos arreglos comerciales y ofertas atractivas.

Hay una variedad de consideraciones a tener en cuenta al diseñar dispositivos IoT con conectividad celular en mente. Los dispositivos en sí, los datos que intercambiarán y las geografías a las que están destinados, jugarán un papel en la determinación de la elección correcta de conectividad celular.

Las tecnologías de red no son para siempre, como sabrán las empresas que han completado o están en proceso de migraciones de 2G y 3G, por lo que la vida útil del estándar tecnológico es otro factor a tener en cuenta. El beneficio de algunas tecnologías es su flexibilidad: la eSIM, cuando es adecuada, aporta agilidad a las implementaciones de IoT. En total, un proveedor de plataforma de conectividad IoT podrá asesorar sobre la conectividad celular óptima para cada caso de uso particular de IoT.

El autor es Paul Bullock, jefe de MVNO, Wireless Logic.