Comunicaciones
Celular vs. RF Mesh

En la actualidad se ha aceptado al alumbrado público como un buen punto de partida a través del cual llevar a cabo las soluciones de IoT a un pueblo o ciudad.
 

Una buena conexión consigue que el alumbrado público inteligente sea inteligente de verdad.
 

Por ejemplo, las luminarias públicas que estén conectadas son capaces de recibir y enviar datos a un sistema de administración central que suele encontrarse en la nube.
 

Como administrador u operador de alumbrado público esto te permite:

• Monitorizar y controlar de forma remota los puntos de luz conectados.
• Implementar actualizaciones de firmware y software.
• Rastrear datos operativos como el uso de energía.
   

Además de la conexión, tener sensores integrados en el sistema de alumbrado público puede permitir:

• Recopilar datos en tiempo real: desde la temperatura y calidad aire a los niveles de ruido de la calle.
   

Esto se traduce en:

Gracias a la implementación del sistema de alumbrado público conectado se recibe una gran cantidad de información y datos que pueden monitorizarse, lo que se traduce en ahorro energético y económico.

Es cierto que la mayoría de los sistemas de alumbrado público conectado funcionan de manera similar, pero hay muchos métodos a través de los que intercambiar datos entre las luminarias conectadas.

Entre ellos, se incluyen los de ‘celular’ que se encuentra el 2G, 3G, LTE o 5G; la red RF, WiFi y otras soluciones de medio o largo alcance.

Si un municipio está preparado para implementar un alumbrado conectado, ¿cómo determinar el método de comunicación perfecto?

La respuesta es “depende”. Lo ideal es conocer cómo funcionan estos métodos y saber si coinciden con las necesidades del municipio.

En este caso, analizaremos el funcionamiento de dos de las arquitecturas de  comunicaciones más populares y efectivas para el alumbrado público conectado: celular y RF Mesh (red inalámbrica mallada).

• Sistema de conectividad celular

En este tipo de conectividad cada luminaria establece una conexión directa a la red celular pública que gestiona un operador de red móvil.

Se trata de comunicaciones de datos bidireccionales con el gestor de contenidos que se encuentra en la nube.

• Sistema de RF Mesh

En las conexiones de RF Mesh es habitual que un conjunto de farolas adyacentes, de 15 unidades hasta 32, creen su propia red dispositivo a dispositivo, lo que le permite compartir datos entre sí.

La farola que tiene la señal más fuerte es la encargada de enviar toda la información a un Gateway (o controlador de grupo de luminarias), que suele ser un dispositivo instalado dentro de un cuadro eléctrico (un sistema de clasificación que según el nivel que tenga protege ante diferentes adversidades: polvo, agua, etc).

La conexión entre el gateway y la nube puede ser una conexión inalámbrica o una conexión por cable a través de Ethernet o fibra.

Ambas conectividades ofrecen un conjunto de capacidades necesarias para ofrecer buenas operaciones de alumbrado público, capacidades que incluyen el rango, el rendimiento y la fiabilidad. Sin embargo, tienen diferentes ventajas y desventajas que hay que tener en consideración

Una de las consideraciones a tener es el tipo de red: con licencia o sin licencia.

• Las redes celulares:

Utilizan frecuencias con licencia empleadas por operadores de redes móviles (MNO), como lo son Verizon y AT&T.

La ventaja aquí es que los operadores pagan por el espectro con licencia. El beneficio supone que la tecnología ya está estandarizada y probada, además de que las redes son administradas por los propios operadores de redes móviles.

• Las red RF Mesh:

La malla RF utiliza frecuencias de comunicaciones que no tienen licencia (a 868 o 915 MHz).

Esto supone la posibilidad de crear su propia red privada donde lo desee, siempre y cuando la red cumpla con los estándares existentes y las frecuencias de comunicaciones estén probadas en el país donde se instalen.

La principal desventaja de las redes celulares son los cambios periódicos en los estándares.
 

¿Qué quiere decir esto?
 

Si, por ejemplo, tu sistema usa el espectro 2G y el operador de red móvil decide eliminar esta conexión de su ciudad, necesitarías modificar o actualizar su hardware. Y del mismo modo, necesitarías un cambio de hardware si quisiera aprovechar las nuevas capacidades del 5G cuando esté en línea.
 

Sin embargo, hay que tener en cuenta que estos cambios tan importantes en los estándares se producen con poca frecuencia y suceden de manera lenta. Por lo que hay pocos beneficios y no es conveniente retrasar algo tan necesario como esta mejora tecnológica en los estándares celulares.
 

Por su parte, algunos proveedores afirman que la red RF está sujeta a menos cambios en los estándares o en la tecnología que las redes celulares.
 

A pesar de estos datos, hay que aclarar que la vida útil de los estándares celulares es comparable con la red RF debido a la duración de las conexiones móviles: 2G se introdujo hace casi 30 años, 3G hace casi dos décadas y el 4G hace más de 10 años y todavía están disponibles en la actualidad.

Ambos tipos de conexión son fiables en relación con el tiempo de actividad del sistema. Sin embargo, el impacto potencial en su organización es muy diferente en cada caso.
 

• Las redes celulares.

Debido a que su propiedad pertenece a los operadores de red móvil, también son los encargados del mantenimiento de las redes celulares.

Estos resuelven cualquier problema por ti y se aseguran de que recibas el mejor servicio y el más fiable a cambio de las tarifas de datos que cobran.

• La red RF.

En este tipo de conectividad, tú podrás construir, administrar y mantener tu propia red RF.

Por lo tanto, debes contratar por tu cuenta a los técnicos expertos para la resolución de problemas que te surjan.

Estas redes se reparan de manera “automática”: los nodos que están activos en una red pueden compensar si uno de ellos falla, garantizando así el tiempo de actividad del sistema.

Sin embargo, si lo que falla es un gateway el equipo técnico tendría que intervenir para arreglarlo.

Si tienes una gran cobertura, las redes celulares son de extrema confianza y fiabilidad.
 

Esta fiabilidad se debe a que los principales operadores de redes móviles han implementado varias generaciones de tecnología estandarizada en las últimas décadas. Una tecnología que ya ha sido probada durante años, con diferentes tipos de dispositivos conectados, con un gran índice de éxito.
 

Por su parte, las redes de malla RF también tienen un alto grado de fiabilidad. Sin embargo, debido a que muchos fabricantes producen dispositivos que funcionan en la banda de frecuencia de RF, si se produce una gran cantidad de tráfico puede causar problemas de rendimiento.
 

En concreto, en aplicaciones que precisan un ancho de banda alto y que requieren una gran cantidad de transferencia de datos.
 

Por ejemplo, las aplicaciones basadas en sensores y espectáculos de luces que cambian de color.

¿Cuál de los dos sistemas de conexión es más asequible en términos económicos? Ponemos a prueba alguno de los aspectos de gasto y consumo de cada red.

• La malla RF es más barata que una red celular.

Puesto que no estás pagando cargos por datos a un operador móvil, el coste de una red RF es más barato que el de una red celular.

Sin embargo, debes prestar atención al coste total de una red malla RF. Es posible que estos costes bajos se compensen con otros costes de mantenimiento. Recuerda que en este tipo de conectividad, tú te encargas de mantener y reparar esta red.

En el caso de conectividad celular, puedes probar a instalar una luminaria conectada o arreglar una existente. De manera automática, la farola se pone en servicio y se agrega al sistema de iluminación conectado.

Esto significa que esta primera instalación es económica, pues no hay limitaciones inherentes en la cantidad de puntos de luz que pueden agregarse a este sistema.

• El coste planificación es más alto en la red RF

Este tipo de red mallada suele requerir una planificación cuidadosa de la red, sobre todo en lo relacionado a la densidad de los nodos (accesorios de iluminación) y a la colocación de puertas de enlace.

Cada farola suele estar separada por una distancia de unos 50 metros y la distancia de cada accesorio de iluminación es unos 300 metros. Por tanto, el alcance es suficiente para las áreas urbanas donde las luminarias se han instalado a poca distancia.

Sin embargo, debes pensar antes qué luminarias de las instaladas pueden crear una malla y cómo cada una de ellas podrá conectarse a la puerta de enlace.

Por esta razón, el coste inicial de implementación para este tipo de red puede ser más alto que para las redes celulares, aun siendo los costes operativos más bajos.

• La red celular permite mayor distancia

Por su parte, las redes celulares tienen una distancia mayor respecto a las redes RF. Hasta 100 kilómetros o más de 300km.

Gracias a este alcance, las redes celulares se prestan a proyectos que cubren grandes áreas geográficas: desde un municipio de gran superficie con muchos vecindarios urbanos repartidos, una ciudad como Los Ángeles, o proyectos que combinan áreas suburbanas y sistemas de alumbrado público rural.

Estos sistemas de gestión de iluminación reducen los costes operativos a través de la monitorización remota y notificaciones automáticas de fallos o errores. De esta manera, eliminan la necesidad de contar con un equipo de reparación que patrulle las ciudades buscando fallos.