Protocolos de comunicación en la monitorización ambiental

El Internet of Things (IoT) es ya una realidad. Miles de dispositivos que se conectan a internet para informar, controlar y actuar en tiempo real. Muchas veces nos maravillamos de cómo se han desarrollado sensores low cost que detectan olor, partículas o ruido, pero no nos fijamos en otra parte muy importante del desarrollo del internet de las cosas: los protocolos de comunicación.

¿Qué son los protocolos de comunicación?

Los protocolos de comunicación son el sistema de reglas por el cual se comunican dos dispositivos como pueden ser los sensores. En otras palabras: es el lenguaje que hablan los dispositivos para comunicarse y enviar o recibir las instrucciones que precisan.

¿Por qué es importante el protocolo de comunicación? 

La importancia de un protocolo de comunicación radica en varios aspectos como la fiabilidad, el alcance que tienen o su consumo de energía: si muchas veces en nuestras casas tenemos problemas de conexión WiFi, imaginen esto en distancias mucho más largas con interferencias de edificaciones, orografía y presencia de otros elementos como automóviles, torres de telefonía móvil o líneas eléctricas.

El consumo de energía es otro aspecto muy importante, ya que esta red de sensores debe ponerse muchas veces en sitios sin toma eléctrica y de difícil acceso. El desarrollo de sistemas de conexión inalámbrica de largo alcance y bajo consumo ha sido clave para la monitorización remota.

¿Hay un único protocolo de comunicación?

No, hay muchos. No hay sólo un estándar, ni parece que lo vaya a haber, ya que existen diferentes protocolos de comunicación para diferentes necesidades como Bluetooth, Zigbee, Wifi, RFID, LTE y muchos más. Puede haber protocolos de corto alcance con gran capacidad de transmisión de datos para emitir video HD en streaming y protocolos diseñados para largo alcance con pocas necesidades en tasa de transmisión de datos.

Sería muy extenso cubrirlos todos, por lo que en este artículo cubriremos los principales en monitorización ambiental, dejando para una próxima ocasión protocolos en monitorización energética industrial.

¿Cuáles son los principales protocolos de comunicación para monitorización ambiental?

Si bien hay más, algunos de los protocolos más usados en monitorización ambiental son:

• LTE-M:  Podría considerarse como la evolución de GPRS. Es un protocolo para conectar equipos a la red 4G con un consumo de energía muy bajo. Los equipos son de bajo coste puesto que se conectan directamente a la red. Al necesitar cobertura 4G puede quedar descartado en entornos remotos donde no haya red. Diseñados para una baja transmisión de datos, permiten a los carriers ofrecer precios muy competitivos de conexión. Principalmente usado en proyectos de Smart cities como lectura remota de contadores, gestión de vending, etc. Apropiado para monitorización ambiental en zonas metropolitanas o de cobertura 4G.
• LoraWan: Protocolo de comunicación diseñado para el Internet of Things. De bajo consumo energético y diseñado especialmente para equipos alimentados por baterías que necesitan enviar pequeñas cantidades de datos.  Estos equipos de bajo coste deben conectarse con un gateway o pasarela que ha de tener servicio de red. Al estar manejada por una alianza, varios operadores a nivel mundial están desplegando una red de cobertura Lora, pero en cualquier caso siempre se podrá desarrollar una red Lora privada con conexión a un gateway con servicio de red. Trabaja en un espectro más amplio que otros protocolos como Sigfox, por lo que tiene más riesgo de interferencia, mientras que su comunicación bidireccional es mejor. Apropiada para entornos remotos mediante la creación de redes privadas. 
• Sigfox: Protocolo de comunicación propietario, similar en funcionalidad a LoraWan y diseñado igualmente para el Internet of Things. Como en la anterior, el alcance se podría situar entre el WiFi y el 4G, aunque tiene un menor consumo que la conexión a 4G. La red se está desplegando por numerosas ciudades a nivel mundial. Sigfox es una empresa que da servicio de conexión y, aunque está cerrando alianzas con operadores, ellos desarrollan y mantienen su propia red. Al trabajar en un espectro muy limitado reduce las posibilidades de interferencia. A pesar de que tiene comunicación bidireccional, la transmisión desde la base a los sensores está muy limitada. Apropiada en zonas de cobertura Sigfox, que de momento se limita a grandes urbes a lo largo de todo el planeta.

La elección del protocolo vendrá determinada en cada proyecto por muchos factores como localización, extensión geográfica, número de monitores y cantidad y tipo de transferencia de datos. Sería difícil generalizar, pero los fabricantes de hardware están creando diferentes versiones que utilicen comunicaciones mediante más de uno de estos protocolos.

En BlacktoGreen trabajamos con el protocolo más conveniente en cada proyecto y podemos ayudarle a diseñar la arquitectura necesaria para su proyecto de monitorización.