NB-IoT: UNA BUENA ALTERNATIVA PARA LA CONEXIÓN DE LOS EDIFICIOS

Seleccionar el tipo de conectividad inalámbrica a Internet de los distintos tipos de dispositivos de sensorización, distribuidos en los edificios, es uno de los principales dilemas a los que se enfrentan los FMs a la hora de diseñar sus proyectos de Smart Building.
Aun cuando es viable técnicamente, actualmente, se considera arcaica la conexión de los dispositivos de sensorización mediante cableado debido, principalmente, a su coste de despliegue, operación y mantenimiento. Por ello, el mercado viene ofreciendo, desde hace mucho tiempo, diferentes alternativas inalámbricas; sin embargo, no todas estas tecnologías han sido concebidas específicamente para aplicaciones IoT en inmuebles.
En este articulo repasaré las tecnologías LPWA de alcance internacional actualmente disponibles y, en particular, comentaré las posibilidades que ofrece la tecnología Narrowband-IoT (NB-IoT) disponible desde 2017 en España.

¿Qué son las redes LPWA (Low Power Wide Area)?

Las tecnologías WPAN (Wireless Personal Area Network), como WiFi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, etc. han sido utilizadas (y se siguen utilizando) para proporcionar conectividad a dispositivos IoT. Ahora bien, en algunos escenarios estas tecnologías presentan limitaciones con respecto a su rango de acción (de tan solo unas decenas de metros en el caso de Bluetooth); o a su consumo, demasiado elevado (en el caso de WiFi) como para permitir una larga duración de la batería de los dispositivos de sensorización en aquellos casos en los que no existe la posibilidad de emplear alimentación por cable. Otro de sus inconvenientes es el uso de las bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical) del espectro radioeléctrico, lo que implica que deben convivir y compartir el espectro con otras tecnologías y dispositivos.
Para contrarrestar los inconvenientes de estas tecnologías, hace algunos años surgieron las redes LPWA (Low Power Wide Area), operadas por ejemplo por Sigfox u operadores LoRaWAN, que utilizan la señal radio para la transmisión de datos. Estas tecnologías ofrecen alcances de varios kilómetros y consumos reducidos, a costa de proporcionar bajas tasas de transferencia de datos.
Una particularidad de estos operadores es que prestan el servicio sin necesidad de disponer de una licencia de operador para ofrecer el servicio de telecomunicaciones, por lo que han proliferado múltiples operadoras que ofrecen este servicio a nivel local como QOWISIO en Francia, INGENU en los Estados Unidos o STRIJ en Rusia. No obstante, cada operador utiliza su propia tecnología, por lo que se dificulta la estandarización, lo que su vez, dificulta enormemente la adopción a gran escala de las distintas las tecnologías por terceros.
Además, debido a que utilizan bandas libres de radiofrecuencia, al igual que las tecnologías WPAN, son susceptibles a interferencias que pueden afectar a la calidad del servicio.

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¿Qué es NB-IoT?

Narrowband-IoT (NB-IoT) es un estándar de conectividad de red LPWA, sobre el cual se ha desarrollado una tecnología de comunicación bidireccional con licencia LTE, que permite la conexión de cientos de miles dispositivos a internet, siempre y cuando estos requieran el envío de pequeñas cantidades de datos (tasas de transferencia, en general, inferior a los 63 Kb/s) con baja frecuencia de emisión/recepción (por ejemplo, transmisiones cada 10 minutos).
Se trata de una tecnología que usa como infraestructura de base, las redes de telefonía 4G convencionales (pero mucho más eficiente en el consumo de energía si se compara con las tecnologías WPAN), permitiendo que las baterías de los dispositivos IoT conectados, puedan tener una larga duración (incluso hasta 10 años, cuando la frecuencia de envío de mensajes es baja). Además, muchas de las bandas de frecuencia reservadas para NB-IoT están en el rango de los 700 y 800 MHz, lo que facilita la penetración en edificios y sótanos, haciendo que la tecnología pueda operar en un mayor número de escenarios que las redes WPA y LPWA. Estas características la convierten en la tecnología aplicable para, por ejemplo, los medidores inteligentes o seguimiento de activos.
Las redes NB-IOT están disponibles en España desde 2017, proporcionando comunicaciones bidireccionales eficientes y fiables (está ratificada por el estándar global 3GPP), seguridad garantizada (doble autenticación y una interfaz fuertemente encriptada) y una transferencia de información optimizada lo que posibilita en una alta durabilidad de la batería en los dispositivos conectados (sensores).
Actualmente las grandes operadoras (VODAFONE, MOVISTAR, ORANGE, etc.) ya han adaptado la mayoría de sus estaciones base de 4G distribuidas por la geografía española, por lo que la cobertura es casi completa.

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¿NB-IoT es una buena opción para el desarrollo del Smart Building?

Una de las grandes ventajas de NB-IOT es que, al tratarse de una tecnología estandarizada, está soportada por un ecosistema global integrado por cientos de miembros, que van desde las operadoras de telecomunicaciones a los fabricantes de dispositivos de sensorización, lo que permite la interoperabilidad entre los diferentes actores del mercado y una producción a gran escala de estas soluciones. Además, NB-IoT se incluye en las especificaciones de 5G como protocolo para las comunicaciones mMTC (massive Machine Type Communications).
Actualmente se sigue desarrollando el estándar NB-IoT incorporando nuevas especificaciones que mejorarán las tasas de transmisión y el consumo, a la vez que se añaden nuevas funcionalidades como un posicionamiento más preciso y el multicast.
Por todo lo anteriormente expuesto, considero que NB-IoT es una tecnología a tener en cuenta en el desarrollo de cualquier proyecto de sensorización de inmuebles.
Por otro lado, hay que considerar que el despliegue de redes NB-IoT está en sus albores, por lo que la tecnología SIMchip (tarjeta SIM integrada en el sensor) aún no está ampliamente implantada en los fabricantes de dispositivos. Cuando los “dispositivos SIMchip” estén popularizados, es muy probable que aparezcan múltiples operadores virtuales (MVNO), que ofrecerán tarifas de datos muy asequibles, con amplia cobertura internacional.
Finalmente, como ya he comentado en otras ocasiones, quiero recalcar que, como en la mayoría de las ocasiones, no existe una solución única para todos los casos de uso. A la hora de seleccionar la tecnología LPWAN más adecuada, se deben considerar muchos factores: calidad del servicio, duración objetivo de la batería, latencia máxima asumible, escalabilidad prevista, tasa de transferencia de datos mínima, cobertura, y por último, pero no menos importante, el coste de implantación y explotación.
Así, por ejemplo, operadores como Sigfox u operadores LoRaWAN, pueden proporcionar el servicio de conexión de la sensorización de los edificios a un coste aceptable con un bajo consumo (siempre y cuando se requieran lecturas simples y con baja frecuencia). Por el contrario, NB-IoT será la mejor opción si, aun asumiendo un mayor coste, se busca estandarización, una alta confiabilidad en la comunicación, mínima latencia, bidireccionalidad y lecturas más complejas.
En resumen, hoy el Gestor de Inmuebles dispone de múltiples tecnologías para sensorizar los inmuebles. El FM tiene  la opción de seguir usando las redes locales en base a tecnologías como LORA ZigBee, Z-Wave o Bluetooth 5, etc., o, incluso, mantener soluciones cableadas para conectar los sensores a Internet, pero también tiene la opción de usar tecnologías LPWAN para sus futuros proyectos de sensorización de inmuebles que requieran una alta escalabilidad (NB-IoT permite la conectividad de hasta 100.000 dispositivos), mayor capacidad de transmisión de datos (hasta 1600 bytes) y mínima latencia (aunque se penalice ligeramente la duración de la batería) y, sobre todo, bajos costes de despliegue, seguridad y garantía en la comunicación.
En la Comisión de Tecnología y Normalización de IFMA España, estamos interesados en conocer la experiencia de nuestros asociados en la aplicación de las nuevas tecnologías. Si has desarrollado algún proyecto de sensorización de inmuebles o tienes experiencia práctica en este ámbito nos gustaría divulgar tus buenas prácticas. Igualmente, si estás considerando la (re)sensorización de tus inmuebles para CRE/AM/FM, nos será muy útil conocer tus inquietudes, preocupaciones o simplemente los problemas que encuentras en tu organización para su implantación y despliegue.
Sobre la base de los comentarios recibidos, revisaremos el programa de talleres de trabajo para el próximo curso 2019-2020.
Por favor, remítanos tus comentarios o sugerencias a: tecnologiafm@ifma-spain.org

 

Roberto Rojas Gallego
Director de la Comisión de Tecnología y Normalización
IFMA ESPAÑA

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