Red de área amplia de baja potencia (LPWAN) La tecnología ha avanzado mucho en los últimos años. Actualmente, las dos principales tecnologías LPWAN competitivas son LoRaWAN y LTE. LoRa Alliance, la organización detrás de la especificación LoRaWAN, tiene una membresía cada vez mayor. Al mismo tiempo, los operadores LTE como AT&T y Verizon han desarrollado programas completos de certificación de dispositivos LTE. LPWAN es principalmente adecuado para aplicaciones remotas sin interacción humana donde se desea una batería de larga duración. Según la aplicación, algunos dispositivos pueden funcionar hasta 10 años sin necesidad de cambiar la batería. La cantidad de aplicaciones LPWAN está aumentando, incluido el estacionamiento inteligente, el seguimiento de activos, el monitoreo de la salud animal y la automatización del servicio al cliente.
aplicación LPWAN
Encontrar un lugar para estacionar en una calle concurrida puede llevar mucho tiempo y ser frustrante. Los espacios de estacionamiento inteligentes están equipados con sensores subterráneos. Al conectar estos sensores a una aplicación, los usuarios pueden identificar la ubicación exacta de los espacios de estacionamiento sin conducir sin rumbo fijo. Conectados a redes LPWAN, estos sensores pueden operar sin mantenimiento durante años sin atención humana.
El seguimiento de activos en tiempo real mediante redes LTE brinda comodidad y ahorra costos. Por ejemplo, la carga equipada con dispositivos LTE proporciona datos de ubicación en tiempo real a las líneas navieras y sus clientes. Ser capaz de rastrear el paradero de activos valiosos, como medicamentos, brinda tranquilidad.
Otra aplicación popular usa LoRaWAN para monitorear la salud del ganado mediante la detección de patrones de movimiento. Los animales sanos son más activos que los animales enfermos. Cuando los animales están enfermos, tienden a acostarse para descansar o moverse menos. Los informes en tiempo real permiten a los propietarios abordar los problemas rápidamente.
Finalmente, LPWAN también se puede utilizar para mejorar el servicio al cliente. Por ejemplo, los clientes de propano pueden estar ubicados lejos de sus proveedores. Equipado con un dispositivo LPWAN, puede rastrear los niveles de propano en tiempo real. Cuando el nivel cae a un umbral predeterminado, se señala automáticamente al proveedor para una nueva reposición sin interrumpir al cliente. Los datos en tiempo real previenen situaciones de escasez de propano.
Así que estás probando un nuevo diseño.
LoRaWAN utiliza espectro sin licencia por el cual los usuarios no tienen que pagar tarifas de licencia. Los usuarios de LTE, por otro lado, deben pagar una tarifa de licencia de solicitud mensual a su proveedor u operador de LTE.
Al diseñar una red, los desarrolladores suelen seguir estos pasos: Estos pasos son realizados tanto internamente como por terceros, dependiendo de los requerimientos del proyecto y el nivel de experiencia de los desarrolladores de la empresa.
- Determinar las especificaciones del producto y la creación de prototipos (generalmente hecho internamente)
- Pruebas iniciales de rendimiento del producto frente a las especificaciones del producto (normalmente realizadas internamente)
- Adquisición de las calificaciones necesarias (generalmente realizadas interna o externamente)
- Prueba final y lanzamiento del producto (generalmente realizado internamente)
Por qué es importante tener las certificaciones requeridas
Hay dos aspectos del desarrollo de productos LPWAN. El primer aspecto se refiere al rendimiento del producto, como qué tan rápido funciona y cuánta energía requiere. Un segundo aspecto se relaciona con la interoperabilidad con redes externas, por ejemplo, proporcionada por operadores LTE. Los operadores en varios países requieren certificación para garantizar que los dispositivos LPWAN funcionen de acuerdo con las especificaciones de la red del operador. Como mínimo, el dispositivo no debe introducir armónicos eléctricos no deseados. Estos armónicos provocan interferencias electromagnéticas en las redes. Además, los operadores quieren asegurarse de que la radiofrecuencia (RF) de sus dispositivos funcione correctamente. La autenticación es muy importante. Sin certificación, la ley no permite que los dispositivos LPWAN que admiten el espectro con licencia se vendan en esa región en particular. LoRa Alliance, la organización detrás de LoRaWAN (espectro sin licencia), también busca la certificación de dispositivos LPWAN para garantizar la interoperabilidad.
Hay dos niveles de requisitos de certificación.
A nivel de gobierno, están FCC (Norteamérica) y CE (Europa). Luego está la certificación general para comunicaciones celulares requerida por varios operadores de red y consorcios. Incluyen:
- Asociación de la Industria de Telecomunicaciones Celulares (CTIA) (América del Norte) PTCRB, con la excepción de Verizon, que no es miembro
- Foro Global de Acreditación, o GCF (Europa y Asia)
La CTIA norteamericana comenzó la certificación PTCRB en 1997. Los números de identidad de equipo de movilidad internacional (IMEI) de PTCRB se utilizan para rastrear dispositivos y módulos móviles, IoT y M2M con fines de autenticación. PTCRB cubre los requisitos de certificación de operadores como AT&T, T-Mobile y redes canadienses. La certificación PTCRB garantiza que el dispositivo funcione con la RF adecuada y que la interfaz de la tarjeta SIM esté diseñada correctamente.
Verizon tiene su propio proceso de certificación y no forma parte del PTCRB, por lo que los dispositivos que requieren la certificación de Verizon deben pasar por un proceso de certificación independiente de la Iniciativa de desarrollo abierto (ODI) de Verizon.
Fundada en 1999, GCF proporciona autenticación para dispositivos móviles y celulares, incluidos los dispositivos IoT. Su objetivo es asegurar la interoperabilidad global, principalmente en Europa y Asia, utilizando tecnologías 3GPP como GERAN (GSM), UTRAN (UMTS) y E-UTRAN (LTE).
Diseño con módulos LPWAN
Muchos factores afectan el costo total de la certificación. La complejidad del dispositivo, la experiencia del desarrollador y la preparación previa a la certificación juegan un papel importante. La siguiente cotización en USD es solo para referencia.
- Las pruebas de la FCC o de una agencia equivalente se centran en el diseño de RF para garantizar que sus emisiones no afecten a otros equipos. ($2,000 – $6,000)
- Certificación PTCRB ($20,000 a $50,000 dependiendo del tipo de dispositivo)
- Verizon ODI certificado (hasta $150,000)
- Certificación GCF ($20,000-$50,000 dependiendo del tipo de dispositivo)
Se incurrirá en costos adicionales si el dispositivo no pasa la primera vez. El diseño de una nueva red tiene una curva de aprendizaje, lo que hace que el proceso de certificación sea muy costoso. Es difícil predecir cuánto tiempo tomará a menos que el desarrollador haya realizado previamente la certificación.
Sin embargo, los proveedores de módulos son una historia diferente. Una vez que se certifica un módulo, se vende muchas veces. Por lo tanto, el retorno de la inversión es mucho mejor que lo que pueden obtener las empresas de desarrollo individuales. Para los desarrolladores, el uso de módulos certificados puede potencialmente ahorrar mucho tiempo y esfuerzo. Una opción de módulo precertificado elimina la necesidad de pasar por el proceso de certificación desde cero. Los dispositivos finales aún deben autenticarse, pero el proceso es mucho más fácil.
Los módulos LPWAN se utilizan en productos como sensores, dispositivos y, a veces, puertas de enlace. (Imagen: Nimbelink)