Antenas ISM, LPWAN y LoRaWAN

Las antenas ISM (industriales, científicas y médicas) operan en las bandas de frecuencia ISM, que abarcan una amplia gama de radiofrecuencias (RF) que son una banda relativamente estrecha. Las antenas que caen bajo las bandas de frecuencia ISM pueden tener aplicaciones muy amplias. Algunas antenas están diseñadas para transmisiones de baja potencia y corto alcance y en las mismas bandas de frecuencia hay antenas direccionales de largo alcance, como las antenas Yagi. Las antenas ISM pueden operar a frecuencias mucho más altas, pero requieren licencias gubernamentales para hacerlo. También hay una combinación de aplicaciones con y sin licencia dentro de muchas bandas de frecuencia ISM y las bandas permitidas para el acceso sin licencia también pueden variar según la región.

Debido a que las antenas ISM no requieren licencias gubernamentales si se usan a 2.4 GHz o menos, ha habido una explosión de uso en las últimas décadas para sistemas de comunicación de corto alcance para dispositivos inalámbricos. Esto a veces se denomina uso sin ISM porque los dispositivos no pertenecen a equipos industriales, científicos o médicos. Los dispositivos inalámbricos son ahora, por mucho, el mayor uso de la banda ISM. Estos dispositivos incluyen redes wifi, teléfonos inalámbricos, micrófonos inalámbricos, dispositivos Bluetooth, mandos de portones, monitores de bebés, timbres inalámbricos, sistemas de acceso vehicular sin llave, rastreo de animales salvajes y dispositivos de comunicación de campo cercano (NFC), como tarjetas inteligentes sin contacto y tarjetas de proximidad. Al diseñar un dispositivo IoT (Internet de las cosas) u otro sistema inalámbrico, es importante tener en cuenta las diferencias entre la banda sub-GHz y la banda de 2.4 GHz y cómo pueden afectar al rendimiento óptimo del sistema y a su viabilidad comercial. La banda sub-GHz suele permitir un enlace de comunicación inalámbrica de mayor alcance que la banda de 2.4 GHz y tiene más capacidad para penetrar objetos como paredes y edificios. Las ondas de frecuencia inferior a los GHz son menos susceptibles a la reflexión, pueden doblarse más alrededor de los obstáculos y suelen encontrar menos interferencias de la gran cantidad de otros dispositivos inalámbricos que operan en las bandas sin licencia. La red de sub-GHz es la tecnología inalámbrica preferida en entornos de grandes edificios y se utiliza con más frecuencia en aplicaciones de bajo ancho de banda o baja velocidad de transmisión de datos; mientras que la banda de 2.4 GHz se utiliza cuando se necesita una velocidad de transmisión de datos más alta. Las aplicaciones de sub-GHz incluyen alarmas contra incendios, dispositivos de pago portátiles, lectores de códigos de barras, contadores inteligentes, puntos de venta electrónicos, seguimiento de inventarios, monitorización remota de procesos y sistemas de pedidos en restaurantes.

TE Connectivity dispone de una amplia gama de soluciones de antena ISM, predominantemente operativas en las bandas de frecuencia central de 433.92 MHz, 868 MHz, 915 MHz y 2.4 GHz. Esto incluye antenas integradas o internas para comunicaciones de corto alcance; antenas externas remotas, dipolo y de montaje terminal para comunicaciones de rango medio; así como antenas externas con clasificación para exteriores para comunicaciones de largo alcance.

Una LPWAN (red de área amplia y baja potencia) permite la comunicación inalámbrica de largo alcance a una velocidad de bits baja entre dispositivos de bajo ancho de banda. Las antenas LPWAN están diseñadas para admitir dispositivos y redes de Internet de las cosas (IoT) al operar a un costo menor y con mayor eficiencia energética que las redes inalámbricas tradicionales. Las antenas LPWAN también son capaces de soportar un mayor número de dispositivos en un área más grande. Las organizaciones que desean reducir los costos operativos de fabricación y de por vida de los dispositivos de Internet de las cosas con frecuencia eligen antenas LPWAN como su método de comunicación preferido.

Las antenas LPWAN permiten numerosas aplicaciones máquina a máquina (M2M) e Internet de las cosas debido a los menores requisitos de energía, rangos más largos y costos más bajos que las redes móviles tradicionales. La desventaja es que se pueden transmitir menos datos en comparación con otras redes. Por lo tanto, las LPWAN son más adecuadas para aplicaciones que necesitan capacidades poco frecuentes o de enlace descendente o paquetes de datos más pequeños. Las antenas LPWAN generalmente se eligen para extender la vida útil de la batería de dispositivos más pequeños y algunas baterías pueden extenderse hasta 10 años cuando se puede requerir una entrega de datos poco frecuente desde una ubicación remota. Las aplicaciones de antena LPWAN incluyen medición inteligente, iluminación inteligente, monitoreo y seguimiento de activos, ciudades inteligentes, agricultura de precisión, monitoreo de ganado, administración de energía, fabricación, dispositivos de Internet de las cosas industriales y muchos más.

Las LPWAN pueden utilizar varias tecnologías de red disponibles en diversas formas. Las antenas LPWAN se pueden utilizar con frecuencias con licencia o sin licencia y existen opciones de estándar patentadas o abiertas. Una de las LPWAN más utilizadas es Sigfox, que es una red pública propietaria y sin licencia que se ejecuta en la banda de 868 MHz o 902 MHz. Otras aplicaciones de antena LPWAN incluyen acceso múltiple de fase aleatoria (RPMA), que se ejecuta en el espectro de 2.4 GHz; LoRa, una red sin licencia que es menos propensa a la interferencia porque transmite en varias frecuencias sub-GHz; así como SIG ingrávido, Internet de las cosas de banda estrecha (NB-IoT) y LTE-M. Si bien NB-IoT y LTE-M son similares, operan en la infraestructura celular existente, lo que permite a los proveedores de servicios agregar conectividad de Internet de las cosas rápidamente. NB-IoT, también llamado CAT-NB1, opera en los sistemas LTE y Global System for Mobile (GSM) existentes. LTE-M, también llamado CAT-M1, tiene el ancho de banda más alto de cualquier tecnología LPWAN.

TE Connectivity tiene una amplia gama de soluciones de antenas LPWAN, comenzando desde las antenas integradas o internas montadas en placa más pequeñas diseñadas para dispositivos de Internet de las cosas más pequeños. Existe una amplia gama de antenas remotas o montadas en terminales que ofrecen una solución de antena externa compacta para los dispositivos de Internet de las cosas que requieren más alcance. 

LoRaWAN (Red de área extendida de largo alcance) es un tipo de tecnología LPWAN que conecta dispositivos de Internet de las cosas utilizando antenas LoRaWAN. Las antenas LoRaWAN pueden cubrir grandes distancias y ayudar a proporcionar una larga duración de la batería. LoRaWAN proporciona un rango de comunicación significativamente mayor a bajos anchos de banda en comparación con otras
tecnologías de transmisión inalámbrica de datos. LoRaWAN permite la comunicación bidireccional y ofrece una excelente penetración en interiores para soluciones de Internet de las cosas, lo que lo ha hecho popular entre las ciudades inteligentes y las aplicaciones industriales.

Los sensores y dispositivos de Internet de las cosas que utilizan antenas LoRaWAN consumen muy poca energía, lo que permite que los sensores funcionen durante mucho más tiempo. LoRaWAN puede ofrecer una comunicación segura y confiable operando en una arquitectura de software simple con la capacidad de manejar miles de dispositivos o nodos. LoRaWAN es popular entre desarrolladores, proveedores de hardware, plataformas de Internet de las cosas, proveedores de tecnología de Internet de las cosas, integradores de sistemas y proveedores de telecomunicaciones. En áreas planas que no tienen obstrucción, las antenas LoRaWAN pueden comunicarse hasta 30 kilómetros y en entornos urbanos pueden alcanzar alrededor de 3 kilómetros dependiendo del entorno y las obstrucciones. LoRaWAN puede operar en muchas radiofrecuencias sin licencia en todo el mundo, incluida la popular banda de 915 MHz en los Estados Unidos y la banda de 868 MHz en Europa.

Debido a que utilizan menos ancho de banda, las antenas LoRaWAN pueden ofrecer una implementación rápida, lo que las convierte en una opción óptima para dispositivos de Internet de las cosas que tienen transmisiones de datos deficientes o inconsistentes. La antena LoRaWAN puede ofrecer una carga útil de hasta 100 bytes, en comparación con solo 12 bytes de Sigfox. No hay restricciones en el número de mensajes diarios que se pueden enviar con LoRaWAN, mientras que Sigfox permite solo 140 mensajes al día.

TE Connectivity tiene una amplia gama de soluciones de antenas LoRaWAN, comenzando desde las antenas integradas o internas montadas en placa más pequeñas diseñadas para dispositivos de Internet de las cosas más pequeños. Existe una amplia gama de antenas remotas o montadas en terminales
que ofrecen una solución de antena externa compacta para los dispositivos de Internet de las cosas. Las antenas externas direccionales más grandes también están disponibles en forma de antenas de panel o antenas Yagi para comunicaciones de largo alcance.