La gestión de activos es una de las aplicaciones clave habilitadas por Internet de las cosas. La combinación de dispositivos inteligentes y comunicaciones permite un seguimiento completamente automatizado de cualquier herramienta o dispositivo en su inventario. Tan pronto como se mueve un activo, se pueden enviar actualizaciones de estado a través de la red inalámbrica a los sistemas que necesitan ser rastreados. Es. Esto permite realizar un seguimiento de los elementos del inventario sin escanear manualmente ni registrar el movimiento, lo que aumenta la escalabilidad de los sistemas de gestión de activos. Los activos a menudo se perdían fácilmente debido a operaciones de escaneo faltantes o registros incompletos.
Si puede realizar un seguimiento de sus activos, los beneficios van más allá de la eficiencia operativa. Conducirá a la creación de nuevos modelos de negocio. Por ejemplo, diferentes sectores como la agricultura y la construcción pueden pasar a un modelo de pago por uso. Si sus clientes no necesitan el equipo que necesita para atenderlos, puede volver a implementarlo fácilmente en diferentes equipos, eliminando la necesidad de gastar dinero en gastos de capital. La gestión de activos en tiempo real permite tecnologías como la geovalla para evitar que los activos se trasladen de un lugar a otro sin autorización.
Actualmente existen tecnologías para respaldar la gestión de activos en tiempo real, pero las implementaciones tradicionales son problemáticas. Uno de los obstáculos para muchas aplicaciones es que ninguna tecnología de ubicación satisface todas las necesidades. Otro es el consumo de energía de algunas de las principales tecnologías en uso en la actualidad.
La ubicación se suele realizar mediante un proceso de triangulación. Los receptores escuchan una gran cantidad de transmisores con posiciones conocidas y usan la intensidad de la señal, el tiempo, la llegada o una combinación de ambos para determinar dónde se encuentran en relación con estas fuentes. La tecnología más común utilizada para proporcionar datos sin procesar se basa en el Sistema global de navegación por satélite (GNSS), ya que se emplea en todos los sistemas de navegación de vehículos de carretera.
GNSS ofrece alta precisión, pero solo es confiable cuando se usa al aire libre. Las señales de RF son muy débiles y no penetran profundamente en los edificios. Esto puede hacer que GNSS sea problemático como la única fuente de datos de ubicación si su aplicación requiere cobertura en interiores o entornos urbanos densos. Un segundo problema para los dispositivos IoT es la cantidad de energía requerida por el receptor GNSS. Para proporcionar un posicionamiento confiable, un receptor GNSS debe permanecer activo mientras se sincroniza con cada señal de los satélites dentro del alcance y decodifica sus señales de tiempo. El procesamiento de la señal requerido para este proceso suele ser demasiado intensivo desde el punto de vista computacional para los nodos de IoT de baja potencia y requiere el uso de algún tipo de coprocesador.
Las ubicaciones en interiores requieren una alternativa al GNSS. Existe una alternativa muy efectiva en forma de grupos Wi-Fi de estándares de red. Los receptores generalmente buscan transmisiones de enrutadores Wi-Fi dentro del alcance y registran la intensidad relativa de la señal. Si su dispositivo tiene un mapa de las ubicaciones de estos enrutadores Wi-Fi, su dispositivo puede usar la triangulación para calcular su propia ubicación en función de la intensidad de la señal. Esta técnica ahora es ampliamente compatible y la densidad de los enrutadores Wi-Fi en muchos entornos de trabajo la convierte en una opción efectiva para las necesidades de las ubicaciones en interiores.
Otra opción es la red LoRaWAN, que tiene la ventaja de admitir el uso tanto en interiores como en exteriores. Este protocolo emplea un enfoque de tiempo de llegada para hacer frente con éxito a la atenuación de la pared y la ventana de la señal de RF y proporcionar una precisión dentro de los 100 m. Como geofencing en el sector agrícola.
Sin embargo, los integradores se enfrentan a la necesidad de implementar múltiples tecnologías de receptor para admitir aplicaciones de gestión de activos que requieren una alta precisión de ubicación. GNSS y Wi-Fi a menudo se combinan para proporcionar resultados precisos tanto en interiores como en exteriores. La necesidad de operar múltiples receptores no solo requiere múltiples interfaces de RF para operar en paralelo, sino también la necesidad de usar microprocesadores de alto rendimiento para manejar los diversos flujos de datos y las operaciones de procesamiento de señales digitales (DSP) aumenta el consumo total de energía. Es posible realizar optimizaciones, como desactivar una, pero el resultado suele ser la necesidad de reemplazos frecuentes de la batería, lo que aumenta los costos operativos y socava el caso comercial de la gestión de activos basada en IoT. Los usuarios informan que los diseños que integran receptores de ubicación tradicionales requieren el reemplazo de la batería cada 3 a 6 meses.
La gestión de diferentes destinatarios complica el desarrollo. La necesidad de integrar receptores de diferentes proveedores puede crear problemas de integridad de la señal que comprometan la capacidad del receptor GNSS para procesar señales de bajo nivel. Las interacciones entre varias interfaces pueden generar errores que son difíciles de identificar y corregir. La administración de energía se vuelve más difícil cuando el sistema intenta desactivar ciertos elementos del receptor que no son necesarios. El cambio de estado del circuito puede causar fallas en la conexión compartida e interrumpir la actividad del dispositivo activo.
Una forma de aliviar el desafío de la integración es elegir un solo dispositivo frontal que agrupe los diversos receptores de RF necesarios. Sin embargo, se espera que los front-end de RF multiprotocolo tradicionales se integren en teléfonos inteligentes y sistemas similares que utilizan Wi-Fi y otros protocolos. La mayoría de los algoritmos de ubicación basados en la triangulación solo necesitan escanear la señal y decodificar una cantidad limitada de datos de paquetes, como marcas de tiempo y encabezados de paquetes, lo que es un área de silicio derrochadora y potencialmente consumidora de energía. Las opciones exclusivas de receptor dedicado, como el Semtech LR1110 para las necesidades de gestión de activos, ofrecen una mejor solución.
Es posible una mayor optimización con un front-end solo de receptor que admita múltiples protocolos de RF. Una forma de impactar dramáticamente el consumo de energía es aprovechar la conectividad IoT para eliminar por completo gran parte del procesamiento digital de la etiqueta. No es necesario determinar la ubicación en el dispositivo, especialmente si la mayoría de las aplicaciones de gestión de activos solicitan correcciones de ubicación que se transmiten al proveedor de servicios a través de la propia nube.
En lugar de realizar operaciones DSP complejas localmente, el LR1110 pasa datos sin procesar al servicio de ubicación de LoRa Edge a través de la misma conexión LoRaWAN utilizada para proporcionar otras actualizaciones de estado. El servicio en la nube realiza todos los cálculos necesarios y transmite los datos de ubicación a los destinos determinados por el programador de la aplicación. Son posibles reducciones de energía adicionales con las optimizaciones del servicio LoRa Edge que permiten que el LR1110 muestree solo las partes importantes de una señal GNSS o Wi-Fi en lugar del contenido completo. Al limitar la cantidad de procesamiento requerido en el propio dispositivo, el LR1110 reduce el consumo de energía de las actualizaciones de ubicación en un factor de 10 en comparación con la tecnología existente.
Además, el cliente tiene control total sobre qué front-end de RF está activo en un momento dado. El dispositivo puede cambiar entre GNSS y Wi-Fi en cualquier momento. Esto se puede hacer para que la solución sea más confiable. Por ejemplo, la información de ubicación obtenida de Wi-Fi puede complementarse con actualizaciones de GNSS. Alternativamente, puede adaptarse a las condiciones de recepción cambiantes, como cuando el dispositivo se mueve del interior al exterior. O bien, es posible que el dispositivo no obtenga una señal de Wi-Fi actualizada después de despertarse de una suspensión que previamente registró derivados de Wi-Fi. Para ahorrar energía en tales modos, los dispositivos limitan la cantidad de tiempo que se dedica a buscar señales de preámbulo Wi-Fi en cada canal. El firmware del microprocesador anfitrión puede determinar que no puede reparar la señal Wi-Fi disponible y cambiar los modos de operación para buscar transmisiones GNSS. El resultado es una etiqueta que consume mucho menos energía que los diseños tradicionales, una vida útil de la batería de 2 a 3 años y una sobrecarga operativa significativamente reducida para los proveedores de servicios.
La seguridad puede presentar desafíos para la integración de etiquetas con reconocimiento de ubicación, por lo que una interfaz de RF dedicada para servicios de ubicación ofrece una solución más conveniente. Los proveedores de servicios de gestión de activos quieren asegurarse de recibir información de etiquetas legítimas. Por ejemplo, los delincuentes y los usuarios pueden usar falsos positivos para indicar que un dispositivo está en su lugar de manera segura cuando en realidad está siendo desalojado para poder robar activos o evitar cargos de pago por uso. Puede tratar de generar lecturas o simplemente crear una negación. – ataque de servicio. LR1110 integra un motor criptográfico y una memoria segura para almacenar claves en su diseño, lo que garantiza un alto nivel de protección para las comunicaciones y garantiza que las aplicaciones no sean vulnerables a dispositivos no autorizados.
La combinación de silicio en forma de LR1110 de Semtech y los servicios basados en la nube que conforman la solución LoRa Edge muestran cómo el análisis a nivel de sistema de los desafíos de las aplicaciones de gestión de activos puede proporcionar mayores capacidades. El diseño de LoRa Edge ofrece a los integradores una solución de bajo consumo y alto rendimiento que funciona tanto en interiores como en exteriores, lo que permite a los clientes utilizar la tecnología de localización de la forma más amplia posible.
A Pedro Pachuca