¿Qué es el 4G?
4G se refiere a la cuarta generación de tecnologías de telecomunicaciones móviles. En sus inicios, constaba de dos ramas tecnológicas principales: WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), y LTE (Long-Term Evolution). A su vez, LTE ha abierto la puerta a LTE-M, un tipo de solución de red de bajo consumo y amplia cobertura (LPWAN) que ha demostrado ser especialmente eficaz para las aplicaciones empresariales, incluidos los proyectos de IoT.
A continuación, te presentamos esta generación de redes celulares y cómo pueden beneficiar a tu empresa.
La historia del 4G
Desde principios de la década de 2000, los operadores de telefonía celular empezaron a utilizar la etiqueta «4G» para describir una serie de tecnologías y servicios. El sector necesitaba claridad sobre su significado.
En 2008, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) estableció sus normas para la conectividad 4G, que todos los servicios debían cumplir si querían describirse como 4G. Para dispositivos móviles, esto significaba que las velocidades de conexión debían tener un pico de al menos 100 megabits por segundo, y para los usos estacionarios, al menos 1 gigabit por segundo. En 2008, estas velocidades aún no eran alcanzables en la práctica, sino que eran más bien un objetivo para los desarrolladores.
En aquel momento, una tecnología llamada WiMax era un verdadero aspirante a convertirse en la solución de conectividad 4G dominante. A veces apodada «Wi-Fi con esteroides», WiMax funcionaba según los mismos principios que la Wi-Fi de muy largo alcance, con el potencial de sustituir tanto a las líneas de telefonía fija tradicionales como a la conectividad celular.
Sin embargo, por diversas razones prácticas y de costes, la mayoría de los operadores decidieron no invertir en redes WiMax. En su lugar, optaron por adoptar LTE, que esencialmente implicaba una actualización de la tecnología de red existente, en lugar de una infraestructura completamente nueva.
La primera iteración de LTE no se creó pensando en el uso del IoT. El consumo de energía era aproximadamente un 50% mayor que el de las tecnologías 3G. También utiliza muchas más bandas de frecuencia que la 3G y la 2G, lo que puede significar que se necesiten varios módems para desplegarla globalmente.
Sin embargo, en los últimos años, LTE ha dado lugar a tecnologías evolucionadas diseñadas para proyectos de IoT industriales, comerciales y de consumo:
- LTE Cat M o LTE-M (Long-Term Evolution for Machines)
- LTE Cat NB o NB-IoT (Narrowband IoT)
- LTE Cat 1
Tanto LTE-M como NB-IoT requieren una infraestructura de red actualizada, mientras que LTE Cat 1 no. LTE Cat 1 puede funcionar en las redes 4G LTE originales.
El 4G, y en particular las variantes centradas en el IoT conocidas como LTE-M ofrecen lo siguiente:
Rendimiento
LTE Cat 6 ha mejorado la latencia y la tasa de bits (o velocidad) a 300Mbps frente a los 150Mbps que ofrecía LTE Cat 4. Si bien este rendimiento tiene un beneficio significativo para los usuarios de teléfonos inteligentes o tablets y en las aplicaciones basadas en LTE Gateway o Router, no tiene ningún beneficio real para la mayoría de las aplicaciones de IoT. El consumo de energía, y por tanto la duración de la batería de LTE Cat 6 es poco beneficioso para el IoT.
LTE también ha evolucionado en el extremo inferior del espectro de rendimiento, lo que hace que LTE sea más adecuado que nunca para IoT, incluso cuando hay requisitos de larga duración de la batería.
LTE Cat 1 ofrece velocidades de 10Mbps en el enlace descendente y 5Mbps en el ascendente.
LTE-M ofrece velocidades típicas de enlace ascendente y descendente de 375kbps, con el potencial de alcanzar un pico de 1Mbps. La latencia suele ser del orden de 100 ms.
NB-IoT se ha diseñado deliberadamente para tener un menor rendimiento y puede ofrecer velocidades inferiores a 100kbps en el enlace ascendente (inferiores a 30kps en el enlace descendente). La latencia suele ser del orden de 1s.
A la hora de seleccionar la tecnología más adecuada, será necesario equilibrar los requisitos de rendimiento, cobertura (en interiores y exteriores), desplazamiento y duración de la batería.
Ahorro de energía
El modo de ahorro de energía es increíblemente útil cuando los dispositivos no necesitan estar localizables entre el envío de mensajes. Puedes configurar tus dispositivos para que entren en hibernación, pero siguen siendo capaces de mantener la red al día con las actualizaciones de estado. LTE y NB-IoT soportan este tipo de características.
LTE también ha evolucionado en el extremo inferior del espectro de rendimiento, lo que hace que LTE sea más adecuado que nunca para IoT, incluso cuando hay requisitos de larga duración de la batería.
Cobertura
LTE-M y NB-IoT ofrecen un mayor alcance y una mejor penetración no solo en los edificios, sino también en lugares subterráneos y semienterrados.
¿Cómo se utiliza el 4G en el IoT?
El protocolo estándar 4G (LTE) ofrece una opción de conectividad útil cuando se necesita un alto consumo de datos. Entre los principales ejemplos se encuentran los sistemas de seguridad que incorporan transmisión de vídeo y análisis o que tienen requisitos de visión artificial, realidad aumentada (RA) o inteligencia artificial (IA).
Sin embargo, para los casos de uso del IoT que requieren menos datos, hay opciones más apropiadas.
Además, la posibilidad de prolongar la duración de la batería entrando en modo de hibernación es ideal para máquinas situadas en lugares de difícil acceso donde se aplican altos costes de llamada.
NB-IoT es muy adecuado para el despliegue a gran escala de dispositivos fijos con menores requisitos de datos; por ejemplo, contadores de servicios públicos, algunas aplicaciones de monitorización y sensores ambientales.
La mayor velocidad, la menor latencia y las características de movilidad hacen de LTE-M una buena opción para una amplia gama de aplicaciones, incluidos los equipos de emergencia (por ejemplo, ascensores y equipos de asistencia remota, soluciones para trabajadores solitarios, seguimiento de activos y otros).
LTE Cat 1 funciona bien cuando los dispositivos IoT disponen de una fuente de alimentación o tienen regímenes de recarga de batería a su alrededor que no añaden gastos generales ni perjudican la experiencia del usuario; por ejemplo, la micromovilidad, los wearables de consumo, las pasarelas M2M y otros.
Al ofrecer una gama de soluciones con opciones de rendimiento, cobertura, bajo mantenimiento y relación calidad-precio, las tecnologías 4G LTE ofrecen opciones para el IoT.
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