Inventario técnico de tecnologías inalámbricas IoT como LoRa, Wi-Fi, ZigBee, NB-IoT y Bluetooth 5.0.

LoRa (larga distancia) es una tecnología desarrollada por Semtech. Sus frecuencias operativas típicas son 915MHz en Estados Unidos, 868MHz en Europa y 433MHz en Asia. La capa física (PHY) de LoRa utiliza una tecnología única de espectro ensanchado de chirrido FM y corrección de errores directos (FEC). Esta modulación de espectro ensanchado permite que varios dispositivos de radio 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 un alcance máximo de 15 km, dependiendo de la ubicación y las características de la antena.

El chip LoRa está en el centro de 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. Semtech tiene dos clientes principales. Una es una empresa de semiconductores autorizada por el chip IP Semtech LoRa. El segundo son los fabricantes que utilizan directamente chips Semtech para fabricar chips SIP, incluido Microchip.

Fidelidad inalámbrica

Wi-Fi se usa ampliamente en muchas aplicaciones de IoT, más comúnmente como un enlace desde una puerta de enlace a un enrutador conectado a Internet. Sin embargo, también se utiliza para enlaces inalámbricos primarios donde se requiere alta velocidad y alcance medio.

La mayoría de versiones de Wi-Fi funcionan en la banda sin licencia de 2,4 GHz, con una distancia de transmisión de hasta 100 metros, dependiendo del entorno de la aplicación. El popular 802.11n puede alcanzar velocidades de 300 Mb/s, mientras que el nuevo 802.11ac que opera en la banda ISM de 5 GHz puede incluso alcanzar velocidades superiores a 1,3 Gb/s/s.

Próximamente para IoT Nueva versión de Wi -Aplicación Fi HaLow. Esta versión tiene el nombre en código 802.11ah. Estados Unidos utiliza la banda de frecuencia sin licencia de 902 MHz a 928 MHz, 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 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 y por lo tanto puede proporcionar varias velocidades de datos. En la mayoría de los casos, serán suficientes entre 100 kb/s y unos pocos Mb/s; el verdadero objetivo es un bajo consumo de energía. La Wi-Fi Alliance reveló que completará el plan de certificación de prueba 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 en el rango de 54MHz a 698MHz. Estos canales son adecuados para transmisión de larga distancia y NLOS. 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, pero 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 transmisiones de baja velocidad y corta distancia. La capa inferior es la capa de acceso a los medios y la capa física que adoptan 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 múltiples 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. En la banda de 2,4 GHz, la velocidad de datos es de 250 kb/s. Está disponible en configuraciones punto a punto, en estrella y en red, y admite hasta 254 nodos. Al igual que otras tecnologías, la seguridad está garantizada mediante el cifrado AES-128. Una ventaja importante de ZigBee es que tiene perfiles de aplicaciones de software desarrollados previamente para aplicaciones específicas, incluido IoT. El producto final debe tener licencia.

¿Cuál es la red autoorganizada que utiliza la tecnología ZigBee? Un ejemplo sencillo puede ilustrar este problema.

Cuando un grupo de paracaidistas está en el aire, cada persona sostiene un terminal del módulo de red ZigBee. Después de aterrizar en tierra, siempre que estén dentro del alcance de comunicación del módulo de red, pueden formar rápidamente una red ZigBee interconectada buscando automáticamente a cada uno. otro. Y debido a que las personas se mueven, las conexiones entre ellas cambian. Por lo tanto, el módulo también puede actualizar la red original encontrando nuevamente los objetos de comunicación y determinando las conexiones entre ellos. Esta es una red temporal.

n B-Internet de las Cosas

El Internet de las Cosas de Banda Estrecha (NB-IOT) se ha convertido en una rama importante del Internet de Todo. NB-IoT está integrado en la red celular y consume solo alrededor de 180 KHz de ancho de banda. Puede implementarse directamente en la red GSM, la red UMTS o la red LTE, lo que reduce los costos de implementación y logra actualizaciones sin problemas.

NB-IoT es una nueva tecnología en el campo del Internet de las cosas que admite conexiones de datos móviles para dispositivos de bajo consumo en redes de área amplia, también conocidas como 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 de los dispositivos NB-IoT se puede mejorar en al menos 10 años, al tiempo que proporciona una cobertura de conexión de datos móviles en interiores muy completa.

Bluetooth 5.0

Bluetooth es una tecnología de transmisión inalámbrica. En teoría, los dispositivos se pueden conectar a una distancia corta de unos 100 metros, pero en el uso real es sólo de unos 10 metros. Su característica más importante es que puede transportar fácilmente dispositivos de comunicación móviles y computadoras, y puede conectarse a Internet sin cables para transmitir datos e información. Actualmente se utiliza ampliamente en campos como la conexión de teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles inteligentes, hogares inteligentes e Internet de las cosas en vehículos. 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.