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noviembre, 2016

5G, la red universal de personas y máquinas

Smart Cities, las ciudades del futuro

Las radiocomunicaciones van a desempeñar un papel clave en el desarrollo tecnológico mundial y de las “Smart Cities” (ciudades inteligentes) en particular en las próximas décadas. Y es que el paradigma del IOT (Internet de las Cosas), será uno de los habilitadores claves de la proliferación de soluciones como las ciudades inteligentes, donde se espera que 30 mil millones de dispositivos estén conectados a Internet, en su mayoría de forma inalámbrica. ¿Cuál será la tendencia tecnológica que permita afrontar este reto?

En 2020 tendremos personas y cosas (sensores, vehículos, electrodomésticos…) interconectadas inalámbricamente a internet. Hoy en día, las tecnologías más renombradas como WiFi, HSPA o LTE, están pensadas para la comunicación persona-persona o persona-máquina, requiriendo fundamentalmente altos caudales de transferencia de datos (centenas de Mbps). Sin embargo, en poco tiempo estas comunicaciones se verán superadas por la conectividad máquina-máquina (M2M), fundamentalmente sensores, donde premia más la duración de la batería que el caudal de transferencia. En el ámbito de la “Smart City”, hay múltiples casos de uso, entre ellos los de tele-gestión a nivel de luminaria o de monitorización de contenedores de residuos y, en todos, la escalabilidad del mecanismo de comunicación inalámbrica es crucial.

Existen algunos estándares específicos para las conexiones M2M inalámbricas, como W-MBUS para “Smart Meters” (medidores inteligentes), o KNX para la automatización de edificios. Desde un punto de vista más transversal, como puede ser lo necesario para una ciudad inteligente, nos encontramos con Zigbee y GPRS como tecnologías con cierto recorrido hasta hoy.

Zigbee es una tecnología de bajo consumo, corto alcance y caudal moderado que se constituye como el arquetipo esencial en lo relativo a redes de sensores inalámbricos (WSN). Típicamente, en estas redes los sensores forman una malla, donde unos dispositivos se conectan con otros hasta que en algún punto alcanzan una conexión a internet. El principal problema de estas redes es su complejidad a la hora de desplegarlas y mantenerlas para solventar algunos problemas técnicos (sincronización y asimetría de consumos), además de requerir de una fuerte inversión en repetidores y concentradores por la ciudad.


En 2020 tendremos personas y cosas (sensores, vehículos, electrodomésticos…) interconectadas inalámbricamente a internet.


Tecnología GPRS

En el otro extremo tenemos a GPRS, como una tecnología que facilita despliegues muy sencillos gracias a la infraestructura de antenas desplegadas por los principales operadores móviles, que ven en la Smart City una oportunidad estupenda para vender más SIMs. Además, goza de un buen alcance y un caudal moderado. Sin embargo, exige un consumo energético prohibitivo para un sensor, pues es una tecnología que estaba diseñada para terminales móviles con baterías recargables.

Ante este panorama, han surgido nuevas tecnologías radio que tienen ya cierto grado de madurez. El concepto básico es poder enviar mensajes cortos a una velocidad de transmisión muy lenta (menos de 1 Kbps), pero con un rango largo (hasta kilómetros), ideal para la mayoría de aplicaciones con sensores.

Nuevas tecnologías 5G

Hay varias alternativas como SigFox (UE y ahora USA), LoRa (USA), Weightless (UK) u OnRamp (USA), donde las 2 primeras tienen cierta ventaja. Sigfox emplea una tecnología propietaria de ultra banda estrecha y se posiciona como operador IoT, con un plan de despliegue de estaciones base a nivel mundial en los próximos años. LoRa de Semtech es similar en rendimiento a Sigfox, pero con un enfoque de espectro ensanchado. Semtech se centra en la fabricación de chips tanto para sensores como para estaciones base, y su modelo de negocio se basa en permitir a las empresas o usuarios individuales desplegar sus propias redes a nivel de ciudad.

En los próximos 2-3 años, veremos la maduración de redes y operadores específicos para M2M. No obstante, estas redes se enfrentan a un importante reto en cuanto a su interoperabilidad y escalabilidad a largo plazo y tanto Sigfox como SemTech se han acercado a los principales organismos de estandarización. En este sentido, en la Release 13 ya se ha estandarizado Narrow-Band IoT (NB-IoT) y el 5G, previsto para 2018, se constituirá como un nuevo modelo de red inalámbrica y no sólo de comunicaciones móviles; diseñada para ser la red universal de personas y máquinas, sino posiblemente con un único modelo de transceptor radio, cognitivo y reconfigurable por software. En definitiva, una radio para gobernar a todos los estándares.

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