Compartimos este estupendo ensayo de John Walco para NEWELECTRONICS
“Un descuido vergonzoso hace más de una década por los operadores de redes móviles de rápida expansión (MNO, por sus siglas en inglés) y por los normalizadores ha llevado involuntariamente a un escenario desafortunado y confuso en el espacio inalámbrico actual.
Los MNOs en todo el mundo construyeron sus redes pioneras de voz y datos para acomodar aplicaciones industriales de bajo consumo, de banda ancha y baja velocidad de datos, como comunicaciones M2M y la conectividad IOT más genérica, pero dejaron un vacío como legado: las redes 2G y GPRS —los caballos de batalla de esas aplicaciones y servicios— se están apagando gradualmente.
Este vacío está siendo cubierto por una creciente mezcla de candidatos agrupados bajo el término paraguas LPWAN: redes de área amplia de baja potencia.
Muchos de ellos operan en el espectro de sub-GHz sin licencia y satisfacen necesidades en aplicaciones y mercados tan diversos como la agricultura, los campos petroleros, los servicios públicos y la minería, el rastreo de activos, el monitoreo de salud, la iluminación en toda la ciudad y la administración de energía. Por lo general, ofrecen el bajo costo y la simplicidad necesaria para conectar decenas de sensores y dispositivos que anteriormente no se podían interconectar.
Pero la mayoría se basan en tecnologías y soluciones patentadas y casos de negocio aún más radicalmente diferentes. Existe una sensación, entre los observadores de la industria y los propios participantes, de que unificar alrededor de un solo estándar podría resultar difícil, si no imposible.
Esta incertidumbre y fragmentación está obstaculizando claramente la adopción temprana a la escala que llevaría a bajar los costos y el costo seguirá siendo un problema tan grande como la tecnología subyacente, en verdad, relativamente simple en comparación con muchos en el sector inalámbrico.
Los LPWAN con mayor penetración en el mercado hasta la fecha son Sigfox y LoRa, con Ingenu (anteriormente conocido como On-Ramp) moviéndose rápidamente en los EE.UU. Pero hay otros, incluyendo: Symphony, una versión de LoRa ofrecida por LinkLabs que usa el LoRa PHY con un controlador de acceso de medios personalizado; N-Wave; Y Weightless-P, la única opción que es un verdadero estándar abierto y que apunta a las aplicaciones de IoT.
Sigfox es interesante porque la empresa francesa no sólo ofrece la tecnología robusta, sino también la red y el servicio, “convirtiendo a la propuesta en la solución de bajo consumo más rentable para conectar módulos a través de transceptores muy sencillos”, según el cofundador Christophe Fourtet.
El sistema funciona en las bandas ISM de 866 a 915MHz y, dice Fourtet: “Requiere muy, muy poca potencia o ancho de banda y, fundamentalmente, a través de un ajuste de software realmente simple, conseguirá que los usuarios se conecten a Internet”.
Por el lado de la radio, Sigfox utiliza una nueva técnica de modulación de banda ultra-estrecha en forma de clave de desplazamiento de fase binaria optimizada para enviar mensajes cortos sólo a velocidades de datos bajas.
“Hemos cumplido nuestras metas y hemos desplegado redes que ahora conectan billones de dispositivos a través de Internet y están presentes en más de 30 países y en muchas ciudades de Estados Unidos”, dijo Fourtet a New Electronics. “También nos hemos asociado con algunas compañías globales y hemos concluido acuerdos estratégicos con operadores como Telefónica y SK Telecom. Con financiación de los gustos de Samsung, Intel y Total, planeamos volvernos aún más agresivos y esperamos estar presentes en 60 países para 2018. “.
Agregó que la compañía ahora ofrece módulos de transceptor simples que incluyen sensores, silicio y software, por tan solo $ 2.
La compañía dice que cobra tan poco como $ 1 por año por la conectividad. “Pero estamos conscientes de que hay una competencia significativa, por lo que estamos planeando hacer pública toda la especificación y los protocolos utilizados en nuestra tecnología. Tenemos que asegurarnos de que todo el mundo, incluidas las empresas en China, puedan tratar con nosotros sobre la base de la NDA. No hay suficientes personas conscientes de nuestra ventaja en los precios, especialmente en comparación con las opciones celulares como NB-IoT (banda estrecha IoT) y versiones de LTE-M que pronto vendrán al mercado. “Tenemos que comunicar mejor que estas ofertas, basadas en espectro con licencia, están dirigidas a diferentes aplicaciones y, una vez que el costo del hardware, incluyendo los módulos de la tarjeta SIM, se tenga en cuenta, ver cuán rentable es nuestra propuesta”.
Una de las consideraciones más importantes para una empresa que elige implementar un LPWAN local o global es el modelo de propiedad del estándar. Aquí, Sigfox es visto por algunos como vulnerable, siendo el sistema más ‘cerrado’ de las diversas opciones. Nick Hunn, observador de la industria y fundador de la consultora WiFore, señala: “Si bien la tecnología es sencilla y limpia -y funciona- y los chips y módulos pueden obtenerse de diversas fuentes, todo el tráfico se encamina a través de los servidores y la plataforma cloud de Sigfox”. Esto ata al consumidor a los costos anuales de funcionamiento. La ventaja es que el servicio debe ser el mismo en todas partes. “La desventaja es el riesgo”, advierte Hunn.
El modelo de negocio LPWAN de Ingenu es cercano al de Sigfox, pero utiliza la ocupada banda de 2.4GHz sin licencia. Al principio, esto parecía limitar el alcance, pero la empresa enfocada en EE.UU. implementa una nueva técnica de codificación llamada acceso múltiple de fase aleatoria (RPMA), en la que el espectro de propagación de secuencia directa y la modulación diferencial BSPK empujan las velocidades de datos pico a 634kbit. Una gama generalmente más larga que otras ofertas de LPWAN.
La compañía reclama también más usuarios por punto de acceso. Ingenu tiene redes IoT en más de 30 ciudades de Estados Unidos y sus módulos son suministrados por u-Blox y ODM Compal. Quizás el LPWAN más “abierto” y convincente en el grupo sin licencia es LoRa (para el rango bajo). Este formato de modulación propietario es propiedad de Semtech, cuyos chips usan la modulación de espectro de dispersión de chirp (CSS) combinada con FEC para el PHY.
La tecnología utiliza la banda 868MHz en Europa y 902 a 908MHz en los EE.UU. LoRaWAN es un estándar abierto que define el protocolo de comunicación para la tecnología de red basada en el chip LoRa. Define el control de acceso a medios en la capa de enlace de datos y es mantenido por la Alianza LoRa inspirada por Semtech, que ha especificado tres clases para cubrir una gama de aplicaciones, incluyendo sensores alimentados por baterías, accionadores alimentados por batería y actuadores alimentados por la red.
Semtech pone los protocolos de capa superior a disposición de los miembros de la Alianza bajo licencia libre de regalías, pero es el único proveedor hasta la fecha del silicio y la propiedad intelectual asociada. “El modelo de negocio significa que cualquier persona puede adquirir una estación base de LoRa por unos pocos cientos de libras y establecerse como una red – de hecho varios campus la tienen”, dice Hunn. “El problema es uno de escalar hacia arriba.” Curiosamente, hay una iniciativa de crowdfunding – el Internet de las Cosas – que ha diseñado numerosos módulos y gateways y los vende a través de Farnell / Element 14 en un modelo similar al de la Raspberry Pi.”
Más de 400 empresas y grupos se han unido a LoRa Alliance y respaldan a LoRaWAN, incluyendo a algunos operadores de redes móviles mundiales que la despliegan conjuntamente con sus opciones de bajo consumo de energía celular.
En septiembre pasado, Digital Catapult lanzó una iniciativa de Things Connected que incluye a BT, Beecham Research, incubadoras de start-up e investigadores de universidades de Londres. The Weightless SIG también ha estado tratando de conseguir la tracción del mercado para su tecnología, especialmente la especificación Weightless-P, pero el enfoque ha sido más en tratar de actuar como una fuerza unificadora para el sector.
El profesor William Webb, director ejecutivo de Weightless SIG, dijo a New Electronics: “Es importante que haya un sector LPWAN viable que utilice el espectro sin licencia pero, por el momento, vemos sólo fragmentación y nada como el tipo de volúmenes de nodos instalados que hace un caso de negocio real para cualquiera de los titulares.”
Las cifras son realmente difíciles de conseguir, pero mi estimación es que los tres principales titulares (Sigfox, LoRa e Ingenu) tienen cerca de 10 millones de usuarios instalados. Simplemente estamos chocando en el fondo. “Sigue siendo optimista de que, tarde o temprano, todos los principales actores se darán cuenta de que o bien un único estándar abierto tendrá que estar de acuerdo —quizás a través de una iniciativa de proveedores de chips que trabajan dentro de un organismo de estándares existente— u ocurrirá una de las tecnologías existentes, fusionándose con otras. Las posibilidades de que esto suceda, dice el prof Webb, son alrededor de 50:50.”
Se prevé que la demanda de acceso inalámbrico de baja potencia crecerá significativamente en los próximos cinco años. Weightless mismo intentó hacer que las cosas se movieran en la dirección correcta a principios de este año cuando transfirió sus estándares abiertos a la organización de establecimiento de estándares ETSI, que tiene un subgrupo informal para desarrollar una familia de estándares para Redes de Bajo Rendimiento. “Desafortunadamente, se ha hecho evidente que este enfoque ni siquiera sería una solución a corto plazo”, señaló el profesor Webb. “Estoy decepcionado, por supuesto, pero siempre fue un tiro largo y no nuestro único plan. Continuaremos nuestros esfuerzos de consolidación “.
Si los grupos sin licencia no avanzan hasta la marca, esto permitirá que los MNOs tradicionales, con sus redes celulares establecidas y espectro con licencia, regresen al juego.
Si bien es posible que hayan quitado los ojos de la pelota hace unos años, los esfuerzos recientes dentro del grupo de normalización 3GPP sugieren un resurgimiento, con estándares más rentables y modelos de negocio revisados, que está muy avanzado. Los operadores de red ahora pueden ofrecer dos opciones, las cuales se pueden incorporar mediante actualizaciones de software a sus redes LTE.
LTE-M y NB-IoT fueron ratificados en junio de 2016 por 3GPP como parte de la Versión 13, dado que cuando se han realizado ensayos e implementaciones en Europa, Estados Unidos y Asia. En Estados Unidos, la mayor parte de la actividad de los operadores, como Verizon y AT & T, se ha centrado en LTE-M. Los transportistas europeos, en particular Vodafone, parecen adheridos a NB-IoT.
“Las dos versiones coexistirán. Es difícil ver qué dominaría “, dijo Georges Karam, CEO de Sequans, especialista en SoC, que fabrica dispositivos para ambas versiones. Sequans también afirma que su chipset Monarch está por delante de la competencia en términos de diseño, pero los envíos de volumen no se esperan hasta por lo menos el próximo año, lo que sugiere que los despliegues serios todavía están lejos.
Los competidores incluyen a Qualcomm, Altair (ahora propiedad de Sony) e Intel, con ARM entrando recientemente en la batalla por una porción del negocio de IP, notablemente en NB-IoT, a través de la adquisición del grupo sueco Mistbase y del Reino Unido NextG-Com. Una de las razones por las que el NB-IoT ha tardado más en despegar de lo previsto fue la supuesta incompatibilidad con equipos del grupo chino Huawei y Ericsson, tras disputas sobre IP, que condujeron esencialmente a dos versiones diferentes de la norma. Las empresas han negado esto, al igual que las normas establecidas.
La sensación es que LTE-M prevalecerá en el corto plazo, especialmente porque los EEUU continúan poniendo barreras al engranaje de Huawei de entrar en el país, pero ese NB-IoT podría probar ser un acercamiento más rentable para el IoT celular. En cuanto a qué clase de LPWANs prevalecerán, el jurado está ciertamente hacia fuera. Hay claramente una prima de costo serio cuando viene a los módulos necesitados para el celular, quizás no tan grandes como los proponentes de sistemas basados en espectro sin licencia pueden sugerir, pero LTE y NB-IoT son claramente más seguros.”
