Este artículo presenta la información más reciente sobre la tecnología inalámbrica de corto alcance. Analizamos WirelessHART, los avances de software, el hardware 802.15.4 y el futuro de esta tecnología.
Este artículo presenta la información más reciente sobre la tecnología inalámbrica de corto alcance. Analizamos WirelessHART, los avances de software, el hardware 802.15.4 y el futuro de esta tecnología.
El estándar IEEE 802.15.4 nació como respuesta a la necesidad de redes de control inalámbricas robustas, de bajo costo y bajo consumo. Operando en las bandas de radio ISM de 868 MHz, 902-928 MHz y 2,4 GHz, 802.15.4 define los niveles inferiores básicos de estas redes: la capa física (PHY) y el control de acceso a los medios (MAC). Estas capas gestionan las funciones de transmisión de datos y RF, pero para proporcionar una solución de red completa, también se deben definir las capas superiores (Seguridad, Red y Aplicación). Ha evolucionado un conjunto cada vez mayor de especificaciones, cada una de las cuales aborda los requisitos únicos de grupos específicos de usuarios finales.
RF4CE define un nuevo estándar de control remoto inalámbrico bidireccional para componentes de entretenimiento en el hogar. Con el respaldo de Sony, Samsung, Panasonic, Philips y, más recientemente, ZigBee Alliance, RF4CE reemplaza el control infrarrojo de línea de visión con señales de RF a través de la pared. Esto permitirá a los consumidores controlar sus HDTV, home theaters y componentes de audio desde cualquier lugar de la casa. También funciona mejor con la nueva tecnología de retroiluminación LED de bajo consumo. RF4CE también abre la puerta a la comunicación bidireccional entre los componentes de entretenimiento en el hogar y el control remoto del usuario. El consorcio RF4CE y ZigBee Alliance están trabajando en un perfil de control de RF que pronto estará disponible para los fabricantes de productos electrónicos de consumo de todo el mundo.
WirelessHART es una extensión del estándar HART, un protocolo de control cableado utilizado en procesos industriales. Uno de los puntos fuertes de WirelessHART es su compatibilidad con versiones anteriores. Las máquinas que ejecutan protocolos cableados se pueden conectar fácilmente a una red WirelessHART mediante un adaptador simple. HART es un estándar global con una gran base instalada. Para muchos de estos usuarios, WirelessHART ofrece el camino de menor resistencia al actualizarse al control inalámbrico.
hardware 802.15.4
802.15.4 es ampliamente compatible con los fabricantes de semiconductores. Esto indica que 802.15.4 se acepta como un estándar viable. Ember, Freescale, Texas Instruments, California Eastern Laboratories (CEL) y otros ofrecen una variedad de transceptores y microprocesadores IC. Los componentes que amplían el alcance, como LNA, amplificadores de potencia y conmutadores RFIC diseñados para aumentar la salida del transceptor, también están ampliamente disponibles, al igual que los módulos que empaquetan estos componentes en una radio en miniatura completa.
Los módulos de radio directos, a menudo con antenas integradas, se pueden cargar con software de aplicación preempaquetado para pruebas de diseño y creación de prototipos rápidos. Obtener la certificación y la calificación es una excelente manera de llevar su producto al mercado más rápido y reducir el riesgo. El módulo también es adecuado para ingenieros en los que el diseño de radio no es una competencia central (es decir, HVAC, control industrial, equipos médicos, etc.). Las soluciones de circuitos integrados a menudo se encuentran en productos fabricados en masa donde los costos de desarrollo se pueden amortizar.
CEL combina el EM260 con un amplificador de potencia de 100 mW en un pequeño módulo de radio llamado Apex LT. La amplificación añadida aumenta la salida del módulo a +20 dBm. Esto es importante para una transmisión fiable y precisa en entornos ruidosos. También puede ayudar a extender el rango de largo alcance y ayudar a superar las barreras físicas como las que se encuentran en las aplicaciones de energía inteligente. Las aplicaciones de energía inteligente requieren que los medidores de servicios públicos al aire libre se comuniquen a través de las paredes exteriores e interiores para llegar a los termostatos inteligentes y otros dispositivos de administración de energía.
Algunas soluciones combinan un transceptor IC con un segundo dispositivo de microprocesador complementario, pero la tendencia es combinar ambas funciones en una sola pieza de silicio. Tanto el procesamiento MCU de 8 bits como el de 16 bits están disponibles para las plataformas de transceptores 802.15.4, y están comenzando a surgir dispositivos más capaces. En junio, Freescale comenzó a probar el MC13224, un transceptor de plataforma en paquete (PiP) de un solo chip que integra un procesador ARM7 de 32 bits (Figura 2). Combinado con una gran memoria en chip, este MCU de 32 bits ayuda a los diseñadores a eliminar los periféricos de plataforma menos potentes necesarios para ejecutar aplicaciones complejas. Para los diseñadores que buscan una radio sencilla basada en la plataforma MC13224, CEL ofrece el módulo FreeStar PRO. Al igual que muchos módulos de radio 802.15.4 en el mercado actual, el FreeStar PRO tiene certificación FCC, IC y CE, lo que requiere que los diseñadores pasen por un proceso costoso y lento para calificar sus diseños.
futuro
Los estándares 802.15.4 y ZigBee son ampliamente aceptados. Las ventas totales de conjuntos de chips y módulos en 2008 aumentaron casi un 50% año tras año. Algunos analistas de la industria predicen que las ventas de 2009 casi duplicarán las cifras de 2008. El mercado 802.15.4 sigue creciendo con fuerza en este entorno económico desafiante.
La adopción generalizada de 802.15.4 podría llevar la tecnología a un territorio desconocido (Figura 3). Las aplicaciones nuevas y únicas exigen conjuntos de chips que ofrezcan características únicas, como potencia de procesamiento, potencia de salida, capacidad de memoria, velocidades de datos más rápidas y la capacidad de transmitir voz y video (Figura 4). Al mismo tiempo, otras aplicaciones están comenzando a demandar dispositivos dedicados, básicos y de potencia ultrabaja diseñados para operar con energía “recolectada” de fuentes como la luz ambiental, la vibración y los gradientes térmicos.