A medida que el número de dispositivos IoT aumenta continuamente, la comunicación o conectividad entre esos dispositivos se ha convertido en un tema importante para reflexionar. Según la investigación de Gartner, los dispositivos de Internet de las cosas alcanzarán los 20,4 mil millones en 2020. Hay varios protocolos de comunicación de IoT disponibles, y tienen diferentes capacidades, velocidades de datos, alcance de comunicación, potencia y memoria. Y cada uno de ellos tiene ventajas y deficiencias en términos de uno o varios de estos factores. Algunos de los protocolos de comunicación son adecuados para su uso en pequeños electrodomésticos, mientras que varios otros podrían usarse en grandes proyectos de ciudades inteligentes.
Principales protocolos de comunicación de IoT
Dado que IoT se ha convertido en un campo candente para los profesionales de TI, aquí hay un breve vistazo a los principales protocolos de comunicación de IoT que son los más utilizados entre los dispositivos de IoT.
Bluetooth de baja energía
Bluetooth de baja energía (BLE) es una versión mejorada de Bluetooth, una de las tecnologías inalámbricas más antiguas y utilizadas para una comunicación efectiva dentro del corto alcance de aproximadamente 10 metros. El concepto de Bluetooth fue iniciado por Nils Rydbeck en Ericsson Mobile en Suecia en 1989. Entre 2001 y 2004, esto se optimizó aún más como una versión de menor consumo de energía y menor costo del protocolo Bluetooth de baja energía o Bluetooth Smart de Nokia. Ha sido diseñado para ofrecer un consumo de energía significativamente reducido al tiempo que mantiene el rango de comunicación. Debido a este atributo, Bluetooth es el protocolo líder utilizado por los dispositivos IoT. Actualmente es utilizado por todos los principales sistemas operativos como iOS, Android, Windows Phone, Blackberry, OS X, Linux y Windows. La última versión de la tecnología Bluetooth, la versión 5.0, agrega un innovador Perfil de soporte de protocolo de Internet. Ha sido completamente desarrollado y optimizado para dispositivos de Internet de las Cosas.
WiFi
WiFi es otro protocolo ampliamente utilizado para la comunicación entre dispositivos IoT. WiFi se ha convertido en una parte indispensable de nuestras vidas, ya que utiliza una amplia gama de infraestructura, que ofrece transferencias de datos rápidas que aceleran hasta cientos de megabits por segundo y la capacidad de manejar grandes cantidades de transferencias de datos. Para muchos diseñadores de dispositivos electrónicos, esta es la opción más preferida debido a la infraestructura que soporta. El alcance para la comunicación entre dos dispositivos que utilizan WiFi es de aproximadamente 50 metros, que es mucho más alto que los dispositivos que se comunican con tecnología Bluetooth.
WiFi se basa en la familia de estándares IEEE 802.11, y su primera versión fue lanzada en 1997. Esta versión era capaz de ofrecer velocidades de enlace de hasta 2 Mbit/s. Actualmente, el estándar más común de WiFi es 802.11 n, que se basa en IEEE 802.11, pero el uso de 802.11 ac también está aumentando rápidamente. La última versión proporciona una comunicación aún más rápida que la 802.11 n. Aunque WiFi es un protocolo muy adecuado para la comunicación entre dispositivos IoT, consume mucha energía para sus operaciones. Sin embargo, es el protocolo más potente para transferencias de archivos entre la mayoría de los dispositivos IoT en la actualidad.
ZigBee
ZigBee es un protocolo de comunicación inalámbrica de corto alcance basado en el estándar IEEE 802.15.4 y funciona en la frecuencia de 2,4 GHz con una velocidad de datos de 250 kbps. Los principales atributos que hacen que ZigBee sea adecuado para una comunicación efectiva entre dispositivos IoT son el bajo consumo de energía, la alta escalabilidad, la seguridad y la durabilidad, junto con un alto número de nodos. Si bien el número máximo de nodos en la red puede ser de 1024 con un alcance de hasta 200 metros, ZigBee puede incluso usar cifrado AES de 128 bits.
La especificación ZigBee (IEEE 802.15.4-2003) fue ratificada por primera vez en diciembre. 14, 2004, y se puso a disposición en 2005. El protocolo ZigBee está idealmente diseñado para su uso en la automatización del hogar y en grandes sitios industriales donde se requiere poca energía, y el intercambio de datos entre hogares o edificios es infrecuente a bajas velocidades de datos. Hay una amplia gama de usuarios que utilizan ZigBee como el modo preferido de comunicación entre dispositivos IoT.
Su última versión es ZigBee 3.0, que puede considerarse como varios estándares inalámbricos ZigBee que tienen todas sus características combinadas en una sola. Los sistemas eléctricos, como el alumbrado público y los contadores eléctricos en áreas urbanas que requieren un bajo consumo de energía, utilizan el protocolo ZigBee como su modo de comunicación preferido entre los dispositivos IoT. El protocolo ZigBee también se puede usar con sistemas de seguridad y hogares inteligentes.
Z-Wave
Similar a ZigBee, Z-Wave es un protocolo de comunicación de radiofrecuencia de baja potencia que está diseñado principalmente para sistemas de automatización del hogar y dispositivos electrónicos como controladores de lámparas y sensores. La frecuencia del protocolo de comunicación Z-Wave es de 900 MHz, y el rango es de aproximadamente 30-100 metros, por lo que la interferencia de este protocolo con otros protocolos de comunicación inalámbrica como WiFi, Bluetooth y ZigBee (que funcionan a 2,4 GHz) es insignificante. Su velocidad de datos intervalos de aproximadamente de 40kbps a 100kbps.
Z-Wave es un protocolo más simple que todos los demás protocolos existentes, y por lo tanto se puede desarrollar fácilmente y a un ritmo mucho más rápido. La banda de radiofrecuencia utilizada en Z-Wave es específica de su país. Por ejemplo, hay un 868.Banda SRD de 42 MHz (Europa), una banda ISM de 900 MHz o 908,42 MHz (Estados Unidos), 916 MHz (Israel), 919,82 MHz (Hong Kong), 921,42 MHz (Australia/Nueva Zelandia) y 865,2 Mhz (India).
LoRaWAN
La red de Área amplia de largo Alcance (LoRaWAN) es un protocolo diseñado principalmente para dispositivos IoT inalámbricos de largo alcance que funcionan con baterías en redes regionales, nacionales o globales. Es conocido específicamente por su capacidad de comunicarse a largo alcance con el menor consumo de energía y detecta las señales por debajo del nivel de ruido. Este protocolo se utiliza principalmente en ciudades inteligentes, donde hay una gran red con millones y millones de dispositivos conectados entre sí que funcionan con menos energía y memoria, comunicación móvil segura de bajo costo en dispositivos IoT y una amplia gama de aplicaciones industriales. Tiene una velocidad de datos de 0,3 kbps a 50 kbps.
El alumbrado público inteligente es un ejemplo práctico del sistema que utiliza el protocolo LoRaWAN, donde las luces de la calle están conectadas con la puerta de enlace LoRa que utiliza el protocolo LoRaWAN. La pasarela, a su vez, está conectada a una aplicación en la nube que controla completamente el brillo de las bombillas en función de la iluminación natural presente en el entorno. Ayuda en gran medida a reducir el consumo de energía durante las horas diurnas al atenuar las bombillas.
Comunicación de campo cercano
La comunicación de campo cercano (NFC) es un protocolo simple y seguro que facilita la conexión de comunicación bidireccional entre dispositivos IoT. Utiliza principalmente inducción electromagnética entre dos antenas de bucle ubicadas una dentro de la otra cerca del campo. Está diseñado específicamente para teléfonos inteligentes, lo que permite a los clientes realizar transacciones de pago sin contacto. También ayuda a los usuarios a acceder a contenido digital y conectar dispositivos electrónicos. Básicamente, amplía la capacidad de la tecnología de tarjetas sin contacto y permite que los dispositivos IoT compartan información a una distancia de aproximadamente menos de 4 centímetros.
La velocidad de datos del protocolo NFC oscila entre 106 kbps y 424 kbps. Dado que el protocolo NFC es un protocolo de comunicación de corto alcance, consume menos energía. Se necesita menos tiempo para configurarlo y no requiere el emparejamiento de dispositivos. Debido a la comunicación de corto alcance, la posibilidad de interferencias no deseadas con otras redes presentes en el entorno se reduce en gran medida.
Protocolos de comunicación IoT: «Mejor opción» vs. «mejor opción adecuada»
Hoy en día, los protocolos de comunicación IoT más utilizados son Bluetooth y WiFi, pero la comunicación de campo cercano avanza rápidamente. Decidir qué protocolo de comunicación discutido anteriormente es el mejor para los dispositivos IoT es difícil, pero el ganador sería el que esté fácilmente disponible en la mayoría de los dispositivos y teléfonos IoT de nueva fabricación a un precio cómodo. Aunque, en base a la amplia variedad actual de casos de uso, en lugar de encontrar la opción «mejor», podría ser más bien una cuestión de encontrar la opción «más adecuada» dependiendo de los requisitos. Por ejemplo, si necesita transferir grandes cantidades de datos y archivos a través de la red, WiFi sería la opción ideal, mientras que si desea realizar pagos instantáneos con tecnología de tarjeta sin contacto, NFC encabezará la lista. Por lo tanto, el protocolo de comunicación ganador depende completamente de los objetivos que está tratando de lograr.
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