La Internet de los objetos permite a las aplicaciones conectarse y comunicarse con un gran número de dispositivos de comunicación inalámbricos. Promete impulsar ciudades inteligentes, servicios públicos, instalaciones de fabricación, aplicaciones agrícolas, maquinaria industrial remota y mucho más. Cualquiera de estas aplicaciones puede utilizar protocolos de red del Internet de los objetos de banda estrecha (NB-IoT).
Por ejemplo, una ciudad inteligente podría utilizar NB-IoT para supervisar el alumbrado público, los contadores de los servicios públicos y los sistemas de gestión de residuos en todo su municipio. Un parque solar o eólico podría utilizar Narrowband IoT (NB-IoT) para supervisar cada una de las unidades en todo el despliegue. Las operaciones industriales pueden basarse en NB-IoT para supervisar a distancia todas las máquinas a través de sitios distribuidos. En esta entrada de blog, responderemos a la pregunta "¿qué es NB-IoT?" y exploraremos cómo funciona y por qué es importante. Siga leyendo para saber por qué NB-IoT puede ser adecuado para su aplicación.
¿Qué es NB-IoT?
NB-IoT son las siglas de banda estrecha IoT. Se trata de una tecnología de red de área extensa de baja potencia (LPWAN) desplegada en redes celulares sobre una gama limitada de frecuencias. Para aplicaciones IoT que no requieran muchas comunicaciones de datos o transmisión a alta velocidad y necesiten transmitir a largas distancias, NB-IoT podría ajustarse a sus necesidades.
Puede incluso enviar datos en interiores y subterráneos consumiendo muy poca batería. Esto significa que es una opción de red escalable, rentable y energéticamente eficiente para dispositivos aunque no estén conectados a Internet.
La eficiencia energética es un aspecto importante de NB-IoT. El protocolo NB-IoT se diseñó desde cero para alimentar dispositivos de muy bajo consumo durante mucho tiempo. Esto significa que no será necesario recargar o sustituir muy a menudo las costosas baterías de un gran número de dispositivos.
Los chipsets NB-IoT , de construcción sencilla, también suponen un menor coste de componentes. Si a esto añadimos el ahorro derivado del bajo coste de los datos y el mayor tiempo entre sustituciones de la batería, NB-IoT ofrece un gran valor en fiabilidad y reducción de los costes de mantenimiento.
¿Por qué NB-IoT?
NB-IoT tiene una serie de beneficios:
- Eficiencia energética: el modo de ahorro de energía integrado apaga el módulo NB-IoT hasta que un evento lo activa, ahorrando así la valiosa energía de la batería.
- Rentabilidad: las bajas tarifas de red y datos hacen que la red NB-IoT sea una opción asequible para determinadas aplicaciones.
- Conectividad fiable en largas distancias: la arquitectura Narrowband IoT está diseñada para enviar pequeños paquetes de datos a grandes distancias.
NB-IoT es compatible con un amplio abanico de casos de uso, desde la iluminación urbana inteligente hasta la medición inteligente, pasando por la supervisión industrial, ecológica y agrícola.
¿Cómo funciona la banda estrecha IoT ?
La evolución a largo plazo, o LTE, es la siguiente generación de tecnología que comenzó con 4G y está diseñada para no "caducar" con el despliegue de la generación siguiente. LTE y NB-IoT combinan a la perfección.
¿Qué es NB-IoT en LTE? Especificada inicialmente en la versión 13 del 3rd Generation Partnership Project (3GPP), la tecnología NB-IoT opera en frecuencias muy estrechas para comunicarse utilizando las tecnologías GSM y LTE existentes. NB-IoT adopta la misma estructura de tramas que LTE. Las bandas NB-IoT en Norteamérica incluyen B4 (1700 MHz), B12 (700 MHz), B26 (850 MHz), B66 (1700 MHz) y B71 (600 MHz). El 3GPP define 5G NR, NB-IoT, LTE y LTE-M para redes inalámbricas privadas. El estándar 3GPP Narrowband IoT se diseñó especialmente para aplicaciones de bajo coste y eficiencia energética en interiores con muchos dispositivos conectados.
NB-IoT admite dispositivos sencillos con un ancho de banda muy estrecho de 180 kHz o 200 kHz. Este ancho de banda estrecho de IoT significa que la velocidad máxima de transmisión de datos es de unos 250 kilobits por segundo. Pero una velocidad de datos rápida no es necesaria para la arquitectura de banda estrecha IoT . Los sensores especialmente diseñados que recogen información del entorno sólo comparten datos en pequeños paquetes con una estación base NB-IoT .
Narrowband IoT es una LPWAN basada en estándares celulares que opera en las bandas 4G y 5G. Las bandas de frecuencia de Narrowband IoT son bandas autorizadas y especialmente planificadas. Las bandas de frecuencia NB-IoT pueden integrarse con las estaciones base de redes celulares existentes, lo que hace más probable su despliegue. En otras palabras, NB-IoT es compatible con proveedores de telefonía móvil de todo el mundo.
Despliegue de la tecnología de banda estrecha IoT
- En banda - Utiliza bloques de recursos en una portadora LTE normal
- Banda de guarda - Utiliza bloques de recursos no utilizados dentro de una portadora LTE.
- Standalone - Espectro utilizado actualmente por los sistemas de red de acceso radioeléctrico GSM EDGE en lugar de los operadores GSM cuando no se dispone de servicios celulares.
NB-IoT Disponibilidad
Operadores de Estados Unidos, muchas partes de Asia, Oriente Próximo, Europa y Australia admiten NB-IoT. De hecho, se pueden encontrar redes NB-IoT en la mayoría de los países del mundo. Las regiones del mundo que tienen mayores despliegues GSM que LTE pueden encontrar más fácil soportar NB-IoT. En Estados Unidos y México, las principales operadoras han invertido mucho en LTE-M, por lo que probablemente seguirán centrándose en desarrollar esa tecnología por encima de NB-IoT. Entre los operadores que no admiten NB-IoT figuran Orange en Europa y NTT DoCoMo en Japón.
5G frente a NB-IoT
Como ya se ha mencionado, el 3GPP definió NB-IoT. También es responsable de 5G y ha hecho de NB-IoT parte del estándar 5G. De hecho, NB-IoT y LTE-M comprenden los únicos estándares de área amplia de baja potencia (LPWA) que el 3GPP tiene previsto respaldar.
5G es la quinta generación de redes móviles y utiliza radiofrecuencias más altas que las anteriores 4G y otras generaciones de redes. Las frecuencias de ondas milimétricas que utiliza la 5G le permiten transferir grandes volúmenes de datos mucho más rápido. Uno de los principales inconvenientes de la tecnología de ondas milimétricas es que su señal se ve fácilmente perturbada por el clima, los árboles y los edificios.
NB-IoT no puede transportar muchos datos y no es rápida, pero destaca en la transmisión de información a largas distancias e incluso a través de obstáculos como edificios. En otras palabras, 5G y NB-IoT coexistirán porque NB-IoT es una de las únicas tecnologías que admiten redes LPWA celulares. Otra opción relacionada es LTE-M. Tenga en cuenta que la familia de productosDigi XBee Cellular incluye módulos con los protocolos LTE-M y NB-IoT incorporados, lo que permite a los desarrolladores probar ambos e identificar el que mejor se adapte a sus necesidades.
NB-IoT Nube Potencial
Una plataforma en nube NB-IoT suele formar parte de la arquitectura de banda estrecha IoT , diseñada para procesar servicios y enviar datos a una aplicación empresarial. Sin embargo, los dispositivos inteligentes de borde que permiten un paradigma de computación de borde pueden reducir la necesidad de una arquitectura basada en la nube.
Se están realizando múltiples ensayos para explorar el potencial de la nube de NB-IoT. Por ejemplo, la española Sateliot planea ser la primera empresa de satélites en ofrecer cobertura global IoT con 5G. Recientemente anunció sus planes de asociarse con AWS para crear un servicio 5G nativo de la nube NB-IoT para su constelación de satélites de órbita terrestre baja. Los satélites actúan como torres celulares y proporcionan cobertura celular global en exteriores para dispositivos NB-IoT . Los expertos prevén que el 5G para banda estrecha IoT vía satélite permitirá una enorme adopción global de IoT y será un factor clave para el crecimiento de NB-IoT .
Banda estrecha frente a banda ancha
La selección de la opción de conectividad adecuada para sus soluciones IoT depende en gran medida de la aplicación.
Los sistemas de banda estrecha suelen tener velocidades de transmisión inferiores a las de los sistemas de banda ancha, que admiten transmisiones de mayor velocidad. La banda estrecha es más adecuada para aplicaciones que necesitan comunicar pequeñas cantidades de datos a grandes distancias.
En una ciudad inteligente, la banda estrecha IoT funciona perfectamente para la comunicación entre dispositivos. La infraestructura de una ciudad inteligente puede incluir sistemas de aparcamiento inteligente, contadores inteligentes o incluso sistemas de control de la contaminación.
Los expertos prevén que la popularidad explosiva de los dispositivos industriales IoT creará un enorme crecimiento del mercado de banda estrecha IoT en los próximos años. El creciente ecosistema NB-IoT significa que los servicios públicos, la energía y otras industrias importantes pueden crear soluciones masivas IoT para gestionar mejor las operaciones.
Ejemplos importantes de banda estrecha industrial
- Seguimiento remoto de activos: las empresas pueden utilizar NB-IoT para rastrear, localizar y supervisar activos a distancia y recibir actualizaciones de estado.
- Agricultura sostenible - Desde sensores de humedad y presión hasta sensores de pH, NB-IoT ayuda de forma eficaz y rentable a los agricultores a supervisar continuamente y alertar cuando cambian las condiciones del suelo.
- Venta inteligente - Las máquinas expendedoras inteligentes equipadas con NB-IoT alertan a los proveedores de servicios sobre los artículos vacíos de la máquina expendedora.
- Detección de fugas de gas - NB-IoT funciona perfectamente para la supervisión continua de la calidad del aire y envía automáticamente alertas cuando los niveles superan los umbrales.
Cuando utilizamos el término banda ancha, nos referimos a soluciones que utilizan frecuencias más altas. Pero las frecuencias altas tienen una longitud de onda estrecha y transmiten a distancias más cortas que las de banda estrecha. Cuando una aplicación requiere transmisiones de voz o vídeo, hay que recurrir a la banda ancha. Piense en la banda ancha como la solución adecuada en un entorno IIoT, donde la transmisión de datos rápida y precisa es esencial para cosas como los sistemas de evitación de colisiones.
Las aplicaciones industriales más adecuadas para la banda ancha
- Venta inteligente: la banda ancha es ideal para la venta al por menor con manos libres, como en una tienda de comestibles sin personal, donde los clientes pueden recoger artículos y recibir información adicional sobre el producto u ofertas especiales.
- Servicios basados en la localización - Desde la cartografía en interiores en lugares como aeropuertos y el seguimiento de pacientes en hospitales hasta el uso compartido de bicicletas en ciudades, la banda ancha tiene una capacidad de alcance precisa
- Acceso seguro a edificios: mediante sensores inteligentes de banda ancha, es posible abrir automáticamente las puertas de edificios seguros con nada más que un smartphone o un reloj.
NB-IoT Seguridad
A medida que se acelera el crecimiento de los dispositivos IoT , la seguridad digital se convierte en una preocupación mayor. Esto es especialmente cierto a medida que infraestructuras críticas como las de energía y servicios públicos adoptan NB-IoT para la comunicación de sensores inteligentes. NB-IoT se desarrolló a propósito para la penetración fiable en edificios con requisitos mínimos de energía a largas distancias. Pero, ¿qué hay de la seguridad?
Al basarse en el marco tecnológico LTE estandarizado por 3GPP, NB-IoT utiliza las mismas funciones de seguridad que LTE. Por tanto, el cifrado NB-IoT significa que cualquier dato transmitido se cifra utilizando el cifrado LTE estándar. Además, la autenticación recíproca y la generación segura de claves aportan un alto nivel de seguridad. Y gracias a su alineación con los estándares, NB-IoT es compatible con las funciones de seguridad actuales y futuras diseñadas para todo el ecosistema celular. Tenga en cuenta también que las solucionesDigi XBee NB- IoT incluyen el marco de seguridad Digi TrustFence® integrado, que garantiza la autenticación y puertos de red y hardware protegidos.
Ventajas de NB-IoT
La banda estrecha IoT y el mercado NB-IoT pueden crecer en todo el mundo hasta superar los 14.000 millones en 2030. Varios factores clave contribuyen directamente a este crecimiento. Y con razón. A medida que el mundo mira hacia la promesa de IoT para hacer nuestras operaciones más seguras y rentables, NB-IoT cumple los requisitos.
Eficacia de la energía
Uno de los factores clave que contribuyen al crecimiento del mercado NB-IoT es la creciente demanda de redes de área extensa de baja potencia. Estas redes se demandan en diversos sectores que requieren una conectividad fiable en el interior de los edificios sin consumir mucha energía. A veces se debe a que los dispositivos de supervisión están situados en máquinas o en zonas de difícil mantenimiento. Otras veces, la eficiencia energética dicta si la conectividad tiene sentido desde el punto de vista económico.
La principal razón por la que NB-IoT consume tan poca energía es que incorpora un modo de ahorro de energía que pone los dispositivos IoT en modo de bajo consumo y sólo los despierta durante breves periodos de tiempo al recibir datos o enviar actualizaciones de estado. Cuando se activa para transmitir datos, NB-IoT minimiza enormemente el consumo de energía gracias al método simplificado de transmisión de datos y a la menor velocidad de transmisión que utiliza. Además, el uso del modo de ahorro de energía prolonga considerablemente la duración de la batería del dispositivo IoT sin afectar a su funcionamiento. De hecho, NB-IoT consume tan poca energía que una sola batería puede alimentarlo hasta 10 años.
Ahorro financiero
NB-IoT proporciona ahorros económicos de varias maneras. En primer lugar, como NB-IoT tiene pocas formas de onda complejas, consume menos energía. En segundo lugar, un chipset NB-IoT cuesta menos porque su fabricación es más sencilla. En tercer lugar, la fiabilidad de la conectividad del módulo Narrowband IoT mejora la fiabilidad general, por lo que los operadores pueden controlar la calidad con confianza. Por último, las conexiones NB-IoT suelen costar menos que las conexiones celulares tradicionales. Esto marca realmente la diferencia cuando una operación requiere muchos dispositivos conectados.
Por ejemplo, desplegar una infraestructura de medición inteligente con NB-IoT cuesta mucho menos porque las empresas de servicios públicos pueden instalar contadores alimentados por batería que no necesitan una costosa conexión celular. De hecho, según RF Page, los dispositivos Narrowband IoT pueden reducir el consumo de energía hasta en un 90%.
Red fiable para los usuarios
¿Qué tienen en común los vehículos autónomos y los dispositivos de control sanitario? Ambos necesitan una conectividad fiable. Ahí es donde brilla NB-IoT . Las conexiones NB-IoT tienen una disponibilidad de red del 99,999%, lo que las hace hasta diez veces más fiables que las redes celulares tradicionales.
En la industria del automóvil, la conducción autónoma requiere que un gran número de coches se comuniquen con otros coches, semáforos y peatones sin utilizar mucho ancho de banda. En este caso, la seguridad exige una fiabilidad extrema.
En sanidad, todo se diseña pensando en la fiabilidad, especialmente la monitorización de la salud del paciente. En el caso de la monitorización remota de pacientes, las lecturas de frecuencia cardiaca, presión arterial y temperatura pueden compartirse de forma fiable con los centros sanitarios.
Potencial de despliegue más amplio
Según las previsiones del mercado de banda estrecha -IoT para los próximos años, la tasa de crecimiento anual compuesto (TCAC) de aquí a 2030 es de un asombroso 69%. Esta previsión se basa en el aumento de la demanda. Las señales que apuntan a este crecimiento incluyen desde mayores inversiones en I+D por parte de los proveedores de soluciones hasta una mayor digitalización y automatización de la fabricación.
Otra tendencia emergente es el creciente interés por los servicios 5G por satélite. Con el 5G NB-IoT yendo más allá de las redes terrestres, el sector agrícola podría aprovechar el seguimiento GPS por satélite para vigilar el ganado. En agricultura, las redes inalámbricas por satélite podrían ayudar a los agricultores a controlar desde la temperatura hasta la humedad.
Por prometedor que parezca, NB-IoT sigue teniendo limitaciones. A medida que aumenta el número de dispositivos en las implantaciones a gran escala, la configuración de los dispositivos y el volumen de datos se convierten en problemas importantes. Los equipos de operaciones deben disponer de las herramientas necesarias para gestionar la seguridad y privacidad de los dispositivos y datos a gran escala. Además, las tecnologías alternativas a la NB-IOT, como el SDR, y la falta de normativas estandarizadas IoT repercuten en el crecimiento de la Internet de los objetos de banda estrecha (NB-IoT).
Alcance mundial
Aunque Norteamérica lidera el mercado de NB-IoT y es probable que lo domine en 2031, se prevé que la región de Asia-Pacífico experimente un increíble crecimiento del mercado de banda estrecha-IoT . El aumento de la urbanización implica una mayor demanda de desarrollo tecnológico para mejorar el nivel de vida. Por ejemplo, en Asia, China, Singapur y Tailandia crearon enormes aplicaciones de banda estrecha IoT . En China, más de 100 millones de conexiones NB-IoT permiten una infraestructura inteligente de extinción de incendios. Una empresa china conectó a 30 millones de clientes a un sistema de medición de gas y agua NB-IoT , convirtiéndose en el mayor proveedor de medición de gas y agua del mundo.
NB-IoT Aplicaciones
Las redes NB-IoT siguen dando respuesta a una amplia gama de aplicaciones que están reconfigurando sectores enteros en todo el mundo. Las redes NB-IoT permiten la conectividad, la supervisión remota y la obtención de datos. A medida que el despliegue se amplíe espectacularmente, las funciones de ahorro energético de NB-IoT ayudarán a reducir las emisiones. He aquí algunas de las aplicaciones más importantes.
- Quioscos y señalización digital: NB-IoT es compatible con toda la gama de aplicaciones de autoservicio conectado actuales, desde cajeros automáticos y quioscos de información hasta señalización digital y sistemas de lotería.
- Agricultura: Desde sensores de suelo y humedad para riego hasta sensores de nivel de agua en depósitos de agua, las aplicaciones agrícolas son algunos de los casos de uso más activos para NB-IoT en la actualidad.
- Ciudades inteligentes: En la actualidad, las ciudades conectadas utilizan tecnología inteligente para reducir las emisiones, mejorar la calidad del aire y mejorar la conectividad y los servicios de movilidad para sus ciudadanos. NB-IoT admite una amplia gama de casos de uso, desde la tecnología de edificios inteligentes hasta el alumbrado urbano y las comunicaciones V2X (vehículo a todo) que mejoran la seguridad de sus ciudadanos.
- Sanidad: La tecnología NB-IoT ofrece varias ventajas para las aplicaciones sanitarias. Algunos ejemplos son la monitorización remota de pacientes a través de dispositivos médicos como monitores cardíacos y de presión arterial y el seguimiento de equipos médicos en hospitales.
- Automoción: La creciente demanda de vehículos autónomos y conectados está ayudando a impulsar el crecimiento de NB-IoT porque puede incorporarse a los sistemas de infoentretenimiento, telemática y diagnóstico de vehículos.
- Transporte: Los sistemas conectados, como los sistemas de aparcamiento inteligente y las estaciones de carga de vehículos eléctricos, pueden utilizar las redes NB-IoT , al igual que los sistemas de mantenimiento del transporte público.
- Logística: NB-IoT puede ayudar a las fábricas inteligentes y a las aplicaciones de la cadena de suministro a integrar la inteligencia en todas las operaciones con el seguimiento de activos, la supervisión de la temperatura y la elaboración rápida de informes.
- Automatización de viviendas y edificios: La gestión remota de electrodomésticos, las aplicaciones de edificios inteligentes como los sistemas de climatización y los sensores de humo e incendios son excelentes casos de uso para NB-IoT.
NB-IoT también se utiliza en entornos industriales para el seguimiento de activos, la gestión de inventarios, la optimización de procesos y la supervisión del rendimiento de las máquinas.
Soluciones Digi NB-IoT
Al seleccionar NB-IoT solucionesBusque un socio que pueda ofrecerle algo más que hardware. Las implantaciones a gran escala requieren una solución integral que permita la supervisión y gestión remotas y actualizaciones de seguridad periódicas. Digi ofrece una amplia experiencia y soluciones listas para su despliegue para que pueda instalar, gestionar y dar soporte a una red NB-IoT a cualquier escala y en cualquier lugar.
El buque insignia de Digi, NB-IoT , forma parte de la familia de módulos inalámbricos integrados Digi XBee® 3 Cellular. El módem Digi XBee 3 Global and Low-Power LTE-M/NB-IoT ofrece conectividad celular compacta y flexible para dispositivos y pasarelas IoT . Este módulo celular cuenta con la certificación FCC y de dispositivo final de operador para una rápida integración en aplicaciones inalámbricas de baja potencia en una amplia gama de regiones de todo el mundo.
Este módulo, el módem certificado de dispositivo final más pequeño para redes celulares, es compatible con las redes LTE-M y NB-IoT , y resulta adecuado para una enorme variedad de casos de uso, desde wearables hasta robótica industrial. Es fácil de configurar, probar, desplegar y gestionar con Digi XBee Studio®y Digi Remote Manager®, e integra el marco de seguridad Digi TrustFence®. Además, el módulo ofrece soporte NB-IoT MQTT, así como programabilidad MicroPython y Bluetooth® Low Energy para balizamiento y conexión a sensores Bluetooth.
Otras ofertas de Digi NB-IoT incluyen el servidor de consola DigiConnect® IT Mini -una solución segura y asequible para dispositivos informáticos remotos aislados- y el módem LTE enchufable Digi CORE® para conectividad celular escalable.
NB-IoT Barreras tecnológicas
NB-IoT es una tecnología prometedora con muchos casos de gran utilidad. Sin embargo, en todo el mundo, NB-IoT se enfrenta a varios retos. En comparación con LTE-M, NB-IoT tiene una velocidad de datos baja y no es ideal para dispositivos inactivos. Además, no es compatible con Voice Over LTE, por lo que no puede transmitir voz.
Desde el punto de vista financiero, NB-IoT tampoco siempre tiene sentido. Los despliegues de menos de 10.000 conexiones pueden no ser rentables para los proveedores de servicios. Además, organizaciones como las empresas de servicios públicos y los gobiernos requieren largos periodos de planificación antes de comprometerse con una instalación. Aunque sean rentables desde el punto de vista operativo, los costes de inversión iniciales para adquirir espectro, licencias y servicios pueden prohibir un despliegue más amplio.
Por estas razones, el módulo Digi XBee 3 Global LTE-M/NB-IoT ofrece una solución completa y lista para implantar que elimina muchas de las barreras y ayuda a reducir drásticamente muchos de los costes asociados al desarrollo y la certificación.
Digi ofrece soluciones de red y IoT para todas sus necesidades
NB-IoT es una tecnología de red apasionante con muchas aplicaciones actuales y prometedoras en el futuro. Y aunque es rentable y fiable, empezar a diseñar un dispositivo NB-IoT puede resultar complicado si no se cuenta con el socio adecuado. Digi diseña y fabrica dispositivos y servicios IoT desde 1985. Digi ofrece soluciones completas de hardware y software, incluida una sofisticada plataforma para supervisar a distancia la implantación de sus dispositivos.
Lo mejor de todo es que los expertos de Digi Wireless Design Services pueden ayudarle en todos y cada uno de los pasos del proceso. Este equipo de talentosos ingenieros puede consultar con su equipo o aumentarlo a medida que diseña, desarrolla y despliega su solución, y puede proporcionar supervisión y gestión continuas de su despliegue.
¿Listo para dar el siguiente paso con sus proyectos NB-IoT ?
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