Consideraciones de diseño para el IoT celular en la era del 5G

El IoT celular es un ecosistema de rápido crecimiento basado en los estándares globales 3GPP, que cuenta con el apoyo de un número creciente de proveedores de redes móviles y de vendedores de dispositivos, chipset, módulos e infraestructuras de red. Lo que es más importante, las redes celulares ofrecen la cobertura global y los altos niveles de fiabilidad, seguridad y rendimiento que requieren hasta las aplicaciones de IoT más exigentes.

Muchas industrias están experimentando las ventajas del IoT celular en sectores como la electrónica de consumo, la automoción, el ferroviario, la minería, los servicios públicos, la salud, la agricultura, la fabricación y el transporte. Con el 5G en el mercado, casi todos los sectores están explorando el potencial de la conectividad celular para transformar fundamentalmente las empresas.

El 5G aporta una serie de ventajas al IoT, que serían inalcanzables con el 4G u otras tecnologías inalámbricas. Entre ellas se encuentra la capacidad del 5G para admitir muchos dispositivos IoT fijos y móviles, con una gama diversa de requisitos de velocidad, ancho de banda y calidad de servicio. Las redes 5G que se están desplegando en la actualidad se basan en las redes 4G, que emplean las tecnologías LTE para máquinas (LTE-M) y Narrowband-IoT (NB-IoT), y la 5G ofrece la funcionalidad necesaria para soportar los casos de uso actuales y futuros.

Motores de crecimiento para el IoT celular 5G

Figura 1: El 5G ofrece más ventajas que otras tecnologías inalámbricas

1. Mayor velocidad y cobertura: Cada generación de redes inalámbricas ha reflejado un aumento significativo de la velocidad, y las ventajas del 5G (las velocidades previstas de hasta 10 Gbps) representan un aumento de hasta 100 veces en comparación con el 4G. Las redes celulares 5G ofrecen una cobertura mucho más amplia y admiten dispositivos mucho más grandes. La capacidad de desplegar redes empresariales 5G permite a las empresas de IoT conectar más dispositivos con mayor fiabilidad y velocidad en una zona más amplia.


2. Facilidad y bajo coste de despliegue: Los dispositivos del IoT no celulares deben ser configurados en una red específica antes de poder conectarse al mundo (seleccionar una red Wi-Fi específica o una conexión Bluetooth). Por otro lado, los dispositivos celulares solo necesitan una tarjeta SIM/eSIM activa insertada para funcionar. Esto hace que sea sencillo ampliar y reducir la escala según sea necesario, sin una gran inversión de recursos.


3. Gestión remota: La mayor cobertura que da la red celular 5G significa que puede supervisar a distancia la conectividad, configurar los dispositivos y asegurarse de que se aplican las actualizaciones de software y firmware.


4. Baja latencia y alta fiabilidad: Con el IoT celular en redes 5G, las comunicaciones de los servicios de emergencia pueden ser más seguras y fiables, proporcionando datos en tiempo real a los centros de control. La latencia del 5G es más rápida que el procesamiento visual humano, lo que permite controlar los dispositivos a distancia casi en tiempo real.


5. Seguridad por diseño: Las redes 5G vienen con medidas de seguridad incorporadas para proteger a los consumidores. La conectividad incluye protocolos como la autenticación segura, la protección de la señalización y el cifrado de datos. Estas medidas ayudan a garantizar que los problemas de seguridad que afectan a los dispositivos del IoT de los consumidores no surjan como problemas en el uso industrial.


6. Bajo consumo de potencia: Los estándares del IoT celular, como el NB-IoT, están diseñados para maximizar la duración de la batería y reducir el consumo energético. Esto hace posible el despliegue de dispositivos en zonas remotas por largos periodos, ya que la duración de las baterías llega casi a los diez años en algunos casos.

Operaciones del IoT celular con 5G

Las redes móviles 5G están pensadas para garantizar dispositivos masivos y nuevos servicios, por ejemplo, la banda ancha móvil mejorada (eMBB), las comunicaciones masivas de tipo máquina (mMTC) y las comunicaciones críticas y operaciones de red. El crecimiento del IoT 5G se producirá en oleadas, siendo las aplicaciones EMBB las primeras en ganar tracción. La comunicación ultra fiable de baja latencia (uRLLC) será uno de los mayores cambios una vez el 5G esté totalmente desplegado.

Los vehículos autónomos son una de las aplicaciones 5G más esperadas. La tecnología de los vehículos está avanzando rápidamente para apoyar el futuro de los vehículos autónomos. Los sistemas informáticos a bordo están evolucionando con niveles de potencia informática que antes solo se veían en los centros de datos. Las redes 5G darán un gran impulso a los vehículos autónomos (figura 2) debido a la drástica reducción de la latencia, ya que los vehículos podrán responder entre 10 y 100 veces más rápido que mediante las redes celulares actuales.

Esto permitirá a los vehículos responder a objetos y cambios que se produzcan a su alrededor de forma casi inmediata y automática. Un vehículo debe enviar y recibir mensajes en milisegundos para frenar o cambiar de dirección en respuesta a las señales de tráfico, los peligros y las personas que cruzan la calle.

Figura 2: Modos de comunicaciones 5G-V2X.

La 5G será transformadora y permitirá muchas aplicaciones nuevas que hoy no son viables, sobre todo en las zonas urbanas. Los casos de uso del 5G no se limitarán a un área concreta: los consumidores, las empresas, las industrias y las ciudades se beneficiarán de una o varias dimensiones del 5G. Sin embargo, en lugar de esperar al despliegue completo de la 5G, podemos construir el futuro con la tecnología 4G LTE y validar aplicaciones y modelos de negocio. Y luego perfeccionarlos y ampliarlos cuando el 5G esté más disponible.

¿Le interesa explorar más sobre la tecnología del IoT celular? Lea nuestro informe sobre soluciones de conectividad inalámbrica para el IoT.

Referencias:

Figura 1: El 5G ofrece más ventajas que otras tecnologías inalámbricas

Figura 2: Modos de comunicaciones 5G-V2X.