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Las redes celulares tradicionales (GSM, GPRS, etc.), actualmente implantadas para la comunicación M2M, forman parte de esta segunda categoría. Sin embargo, para un uso que requiera la implantación de numerosos sensores capaces de transmitir una cantidad de datos muy reducida a baja velocidad, la solución de las redes celulares tradicionales estaría sobredimensionada. Es aquí donde entran en juego las redes LPWAN.
Redes LPWAN: la aparición de una red específica para el Internet de las cosas
En los últimos años, se ha desarrollado un nuevo tipo de red de medio y largo alcance para el Internet de las cosas: las redes LPWAN (por las siglas en inglés de «Low Power Wide Area Network»), creada para anticipar la obsolescencia programada de las redes GPRS. A través de tecnologías cada vez más conocidas como LoRa, SigFox, LTE-M (por las siglas en inglés de «Long Term Evolution-M») o NB-IOT («Narrow Band Internet of Things»), este tipo de red permite emitir mensajes con un alcance comprendido entre (1) y abarcar de este modo vastos territorios a través de estaciones base de antenas.
No obstante, las redes LPWAN no se adecúan a todos los usos: están destinadas a los equipos bajo consumo con una capacidad de memoria y potencia de cálculo limitada, para los cuales es precisa una autonomía de varios años. Cuando el volumen de datos es demasiado elevado y la transmisión de mensajes debe ser rápida, son preferibles otras tecnologías, como la tarjeta SIM.
Implantación de redes de velocidad reducida
El auge del mercado del Internet de las cosas ha conllevado una intensificación de la implantación de redes LPWA. Estas pueden clasificarse dos categorías: las redes no celulares tipo Sigfox o LoRa, para el Internet de las cosas, y las redes que utilizan las redes celulares existentes, como las tecnologías ELP-M y NB-IoT.
SigFox, creada en 2009, es la iniciativa francesa pionera en el ámbito del Internet de las cosas para la tecnología M2M. Actualmente, su red de velocidad reducida homónima patentada dispone de más de 2000 antenas en Francia y abarca el 94 % de la población, según las cifras del operador (2).
La elección de esta tecnología exige el uso de transmisores/receptores certificados por Sigfox, pero garantiza la compatibilidad y facilita la interoperabilidad entre todos los países incluidos (por lo tanto, evita las problemáticas asociadas al roaming).
El principal competidor de SigFox, LoRaWan se especializa en la transmisión de pequeños paquetes de datos: entre 0,3 y 50 Kbits por segundo (3). Creado por la start-up francesa Cycleo, el protocolo fue adquirido por Semtech, fundador de la LoRa Alliance.
Esta última reúne a operadores y actores industriales interesados en el fomento de redes compatibles.
LoRa se comercializa a través de operadores como Bouygues u Orange, pero sigue siendo una red de código abierto que puede desarrollarse o explotarse por cualquier empresa, con la única limitación de la compra de chips LoRa. Por tanto, garantiza la transferibilidad entre operadores o la posibilidad de beneficiarse de los acuerdos de roaming entre los miembros de la alianza.
Aunque la red aspira aún a ampliar los acuerdos de roaming para que los datos del Internet de las cosas puedan transmitirse a escala internacional, sus puntos fuertes residen en una geolocalización sin GPS más precisa (de 20 a 100 metros, en función del número de antenas) que la de SigFox (de 10 a menos de 1 kilómetro).
Redes LPWA celulares normalizadas
Si las tecnologías LoRa y SIGFOX representan una parte importante de las redes LPWAN actuales, los operadores de red móvil presionan para la implantación de redes LPWAN celulares para la tecnología M2M. De acuerdo con los datos de ABI Research, la competencia puede acentuarse, en particular en materia de transporte y logística, distribución y gestión de energía, ciudades y edificios inteligentes, la automatización industrial o la agricultura conectada (4).
La asociación 3GPP (Third Generation Partnership Project), dedicada a la normalización de las tecnologías móviles, propone normas para el Internet de las cosas apoyándose en las redes celulares existentes: LTE-M y NB-IoT con el objetivo de paliar los problemas de compatibilidad de las aplicaciones M2M y disminuir los costes de producción de los módulos de comunicación.
Nueve de los operadores más importantes a escala mundial utilizan la tecnología LTE-M, que recientemente ha recabado un importante éxito. Orange, en particular, está probando esta red de velocidad reducida de forma complementaria a la tecnología LoRa. La tecnología ELP-M utiliza los mismos protocolos que la 4G y ofrece una velocidad más sostenida, una latencia reducida y roaming (5).
A pesar de que tanto LoRa como ELP-M se dirigen a las mismas aplicaciones, son complementarias, dado que la tecnología ELP-M ofrece velocidades más elevadas, de hasta 1 Mb/s e incluso 10 Mb/s frente a las varias decenas de kb/s que ofrece la solución LoRa. La tecnología LTE-M ofrece ventajas en términos de velocidad y de latencia, pero no en lo relativo a las tarifas y el consumo.
La tecnología NB-IoT es la preferida por los gigantes del sector de las telecomunicaciones como Huawei o Vodafone. Esta tecnología utiliza la banda de frecuencia 200 Khz anteriormente explotada por el sistema GSM. Es ideal para los parques como la telemetría, con un gran número de aparatos fijos, que requieren un volumen de datos reducido y para los que la velocidad de transmisión no es estratégica. A largo plazo, si esta tecnología llega a desarrollarse de forma masiva, el NB-IoT permitirá reducir los costes en relación con las tecnologías competidoras. (6)
En un contexto en el que las nuevas tecnologías surgen continuamente y tratan de imponerse en un ecosistema altamente competitivo, las redes LPWA han revolucionado el sector del Internet de las cosas. Estas redes de mediano y largo alcance, ideales para los equipos que comunican diariamente cantidades muy reducidas de datos a baja velocidad, presentan todavía un gran potencial de desarrollo.
Cada tecnología LPWA ofrece sus propias ventajas competitivas y responde a aplicaciones específicas. El verdadero reto es elegir la solución idónea para sus necesidades, sin perder de vista la interoperabilidad entre las distintas tecnologías. En el futuro, las redes 5G homogeneizarán todas estas redes celulares, ya que integran dos canales: la baja y la alta velocidad.