La Internet de los objetos conecta cosas a través de la red. Las redes de acceso inalámbrico actualmente desarrolladas y maduras tienen las características de gran capacidad y flexibilidad, pueden proporcionar velocidades de transmisión de datos más rápidas y admiten una amplia variedad de aplicaciones. Actualmente, los módulos GSM pueden combinarse con la tecnología IoT para construir un sistema IoT celular desplegado en redes GSM. Entre las tecnologías de soporte del Internet de las Cosas, las redes celulares basadas en redes de comunicación son una solución más prometedora.
Las redes celulares impulsan muchas de las cosas que conocemos y amamos, permitiéndonos conectarnos dondequiera que las necesitemos: en el autobús, conectándonos con amigos, comprando, viendo vídeos y mucho más. Además de los beneficios personales que todos conocemos, las redes celulares desempeñan un papel vital y creciente en muchas aplicaciones de IoT.
En algunos artículos anteriores, he explorado otras tecnologías de conectividad, como WiFi, Bluetooth y LPWAN. La razón por la que tenemos tantas opciones de conectividad es porque las aplicaciones IoT pueden ser muy diferentes, lo que significa que los requisitos variarán.
Aunque la tecnología de conectividad sigue mejorando, en última instancia siempre hay un equilibrio entre consumo de energía, alcance y ancho de banda. En el pasado, la conectividad celular se ha centrado en el alcance y el ancho de banda a expensas del consumo de energía, lo que significa que puede enviar grandes cantidades de datos a largas distancias pero agotar la batería rápidamente. Esto está muy bien para los dispositivos que están conectados a una fuente de alimentación o que pueden cargarse con frecuencia, como el teléfono, pero para las aplicaciones IoT que requieren que los sensores y dispositivos remotos duren meses o años con batería, esto no es posible.
Pero eso no es todo cuando se trata de redes celulares. Es posible que haya oído nombres como 2G, 3G y 4G, pero las nuevas tecnologías celulares como NB-IoT y LTE-M están dirigidas específicamente a aplicaciones de IoT. La 5G también puede resultar beneficiosa y transformadora para el IoT.
¿Cómo funcionan las redes celulares?
Cuando hacemos llamadas, enviamos mensajes de texto o accedemos a Internet desde nuestros dispositivos móviles, estamos enviando señales inalámbricas a las torres de telefonía móvil cercanas. Estas torres reciben nuestras señales y nos las devuelven. Las torres de telefonía móvil tienen conexiones por cable con otras torres de telefonía móvil e Internet, lo que ayuda a transmitir información a distancias mayores de las que puede cubrir una sola torre de telefonía móvil.
Como todas las tecnologías de comunicación inalámbrica, las redes celulares utilizan ondas electromagnéticas para enviar información. Al igual que la radio tiene diferentes bandas de frecuencia que puede sintonizar (por ejemplo, sintonizar 101.1 significa que está escuchando la frecuencia 101.1 Mhz), la tecnología de comunicación inalámbrica también tiene bandas de frecuencia específicas en las que opera.
Si todas las comunicaciones inalámbricas intentaran utilizar la misma frecuencia, habría demasiado ruido e interferencias para una comunicación clara. Por eso, la FCC regula qué bandas de frecuencia pueden ser utilizadas por quién y cada operador de telefonía móvil tiene una banda de frecuencia específica en la que puede operar.
Pero incluso con sus propias bandas de frecuencia designadas, los operadores deben tener en cuenta las interferencias. Si dos estaciones base de un operador están cerca y funcionan en la misma frecuencia, sus señales pueden interferir entre sí y causar problemas a cualquiera que intente utilizar la red en la zona.
La solución a este problema es también la respuesta a la siguiente pregunta.
¿Por qué se llama red “celular”?
Se llama red celular porque el operador de la red divide la zona en “células”. Cada célula tiene una torre celular que opera a una frecuencia diferente de las torres celulares adyacentes. Por ejemplo, si se utiliza una disposición hexagonal, esto significa que sólo se necesitan 7 frecuencias distintas para garantizar que no se utiliza la misma frecuencia en células adyacentes.
La superficie de cada una de estas unidades depende de la densidad de uso. En las ciudades, la distancia entre cada celda puede ser de tan solo 800 metros, mientras que en las zonas rurales puede llegar a los 8 kilómetros.
Cuando los usuarios cambian de celda, sus frecuencias cambian automáticamente a la nueva torre celular (lo que se denomina "handoff").
Hay mucho que hacer entre bastidores para gestionar un gran número de usuarios que utilizan simultáneamente la misma red mientras están en movimiento (es decir, “sobre la marcha”), pero lo mantendré a alto nivel.
¿Qué significa generación?
Aunque todo lo anterior sea nuevo para usted, es casi seguro que haya oído antes términos como 3G o 4G. Se refieren a la tercera y cuarta generación, respectivamente.
Cada generación es un conjunto de normas y tecnologías definidas por un organismo de normalización denominado Sector de Radiocomunicaciones de la UIT (UIT-R). Esta organización gestiona el espectro internacional de radiofrecuencias y las normas, lo que contribuye a garantizar un uso eficiente del espectro. Sin este tipo de instituciones y normas que controlen quién puede utilizar qué espectro, las distintas empresas y organizaciones pueden interferir entre sí y reducir los niveles generales de servicio.
Sin embargo, hay que tener en cuenta que, incluso bajo los mismos estándares, seguirá habiendo tecnologías diferentes. Por ejemplo, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) es una tecnología 3G utilizada principalmente en Europa, Japón y China, mientras que el sistema CDMA2000 se utiliza en Norteamérica y Corea del Sur.
¿Cuáles son las diferencias entre 1G, 2G, 3G y 4G?
Desde la introducción de los sistemas 1G a principios de los 80, cada 10 años aproximadamente se ha lanzado una nueva generación. Cada generación aporta nuevas bandas de frecuencia, mayores velocidades de transmisión de datos y nuevas tecnologías de transmisión (no retrocompatibles).
Como cada generación es diferente, por eso es posible que tu teléfono no tenga cobertura 4G pero sí 3G (y por eso es posible que no tengas datos en Internet pero sí puedas hacer llamadas y enviar mensajes de texto) .
Varios operadores han anunciado que cerrarán sus redes 2G para liberar espectro radioeléctrico para otros usos. Cualquier máquina que utilice una radio 2G tendrá que sustituirla por una de nueva generación para seguir funcionando.
¿Es la conectividad celular una buena opción para IoT?
Todo esto depende de su caso de uso específico. Como se mencionó en la introducción, la telefonía celular ha sido históricamente inadecuada para muchas aplicaciones IoT porque consume grandes cantidades de energía y tiene un alto coste por unidad. La conectividad celular es limitada para aplicaciones que tienen alimentación directa, necesitan enviar grandes cantidades de datos, no implican un gran número de dispositivos y están ubicadas en zonas densamente pobladas.
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Componentes del sistema de comunicación El sistema de comunicación está formado principalmente por el sistema de gestión de red (NMS), el sistema de estación base (BSS) y el sistema de conmutación de red (NSS). El sistema de gestión de red controla principalmente la red, el sistema de estación base completa principalmente el transceptor inalámbrico y la gestión de recursos, y el intercambio de red completa principalmente el intercambio de datos. 2. Composición de la red GSM Se puede decir que GSM fue en su día una tecnología de comunicación líder, que cautivó los corazones de muchos usuarios de todo el mundo. En su día fue la tecnología de comunicación con mayor número de usuarios del mundo. Pero para el siglo XXI, en el que la tecnología avanza rápidamente, sólo puede decirse que es el pasado. En la actualidad, nuestras comunicaciones móviles de cuarta generación tienen muchas ventajas, como velocidades de comunicación de datos extremadamente rápidas, y las futuras comunicaciones 5G también tendrán las ventajas de gran capacidad, alta velocidad, baja latencia, etc. Puede decirse que es la más esperada y popular de las tecnologías.
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