Cómo la conectividad de alta velocidad hace posible el Internet de las cosas

Las redes de próxima generación, como la telefonía móvil 5G y WiFi 6+, ponen en marcha una nueva era para Internet de las cosas (IoT). Con velocidades más altas y mayores capacidades de datos, estas redes ultrarrápidas y confiables son aptas para millones de dispositivos más conectados que permiten lograr todo, desde una funcionalidad de hogar inteligente relativamente simple hasta características más avanzadas como fábricas automatizadas, control remoto de la salud y telemática de flotas de vehículos. 

La inminente explosión de la comunicación de máquina a máquina
podría representar más del 50 % de todas las conexiones a Internet para 2023, y para 2027, podría haber 41.000 millones de dispositivos de Internet de las cosas instalados. 

Sin embargo, para que Internet de las cosas alcance este potencial, en el mundo se debe crear un ecosistema de conectividad sólido que emplee las redes de 5G y WiFi 6+ de alta velocidad y que, al mismo tiempo, admita otros protocolos inalámbricos adaptados a diferentes restricciones y requisitos de aplicaciones específicas de Internet de las cosas. Eso significa diseñar dispositivos y redes en torno a soluciones avanzadas de antenas multibanda capaces de controlar de manera eficiente una gama más amplia de frecuencias, crear componentes integrados más pequeños y duraderos para registrar y transferir datos en diversos entornos y agregar infraestructura para ayudar a administrar el aumento de datos previsto a través de redes inalámbricas. 

Como socio de conectividad y sensores de las principales empresas de hiperescala y telecomunicaciones, TE colabora con nuestros clientes para abordar algunos de sus mayores desafíos de diseño. Aquí hay innovaciones importantes en las que estamos trabajando para ayudar al Internet de las cosas a lograr su potencial de crecimiento exponencial. 

Permitir la comunicación de máquina a máquina, en cualquier lugar y en todo momento, supone nuevas presiones para las capacidades de las antenas inalámbricas integradas y externas. Los diseñadores e ingenieros de dispositivos deben contar con diversas opciones de antenas para satisfacer las necesidades de diferentes aplicaciones de Internet de las cosas.

Una característica fundamental de las soluciones de antenas de Internet de las cosas es la capacidad de ofrecer un rendimiento de frecuencia de banda ancha, que cubre todo, desde el sistema de telefonía móvil LTE de banda baja de 600 MHz hasta bandas de 6 GHz y más para redes 5G. Para capturar señales de manera efectiva en un amplio espectro de frecuencias, la tecnología de las antenas debe proporcionar un nivel suficiente de selectividad y aislamiento para evitar interferencias con otros equipos de Internet de las cosas.

Cada antena en el ecosistema de Internet de las cosas también debe adaptarse a los requisitos de rendimiento de su aplicación. Por ejemplo, los equipos en una ubicación fija que cuenta con una red robusta y una buena intensidad de señal pueden lograr un rendimiento suficiente a partir de una simple antena dipolo o de cuchilla. A medida que la calidad y la confiabilidad de la red disminuyen, generalmente se necesitan antenas omnidireccionales o direccionales de alta ganancia para garantizar que la señal de los dispositivos llegue a la red.

Para hacer frente a estos desafíos, TE Connectivity ofrece una cartera completa de soluciones en antenas que se adaptan a una combinación de bandas de frecuencia y requisitos de rendimiento para diferentes aplicaciones de Internet de las cosas. La implementación de redes de alta velocidad continúa impulsando innovaciones en el ámbito de Internet de las cosas, y TE está preparado para desarrollar antenas con diseños personalizados que se adapten a los rangos de frecuencia y los requisitos de diseño de las nuevas aplicaciones.

A medida que Internet de las cosas evoluciona, las antenas y los sensores con capacidades avanzadas también deben estar disponibles en paquetes cada vez más pequeños. Ya sea que se aplique a dispositivos portátiles, paneles de control para la automatización del hogar o dispositivos de seguimiento para el transporte inteligente, la demanda de miniaturización ya es alta, y será cada vez mayor.

Las innovaciones en antenas para placas de circuito impreso (PCB) y placas de circuito flexible (FCB) ya han creado potentes opciones para aplicaciones de factor de forma pequeño. Hemos visto un progreso similar en la miniaturización de las potentes antenas utilizadas por los vehículos de seguridad pública. Atrás quedaron las largas antenas de látigo, que fueron reemplazadas por discretas antenas de aleta de tiburón o de estilo salero y pimentero compatibles con banda ancha inalámbrica, GPS y GNSS y otras bandas de frecuencia necesarias para crear un vehículo completamente conectado.

Nuestro equipo de ingenieros trabaja continuamente en los desafíos técnicos inherentes a la incorporación de múltiples puertos y frecuencias adicionales en antenas más pequeñas para satisfacer esta demanda. 

Los dispositivos de Internet de las cosas deben poder estar en todas partes, desde el piso de una fábrica o un campo de cultivo hasta la muñeca de una persona. Garantizar que esos dispositivos puedan registrar y transmitir datos de manera constante significa que deben diseñarse para soportar diversos entornos impredecibles.

Los diseñadores de dispositivos de Internet de las cosas pueden seleccionar entre una amplia gama de antenas y otros componentes que cumplan con los estándares de su aplicación particular. Como proveedor de soluciones de conectividad, TE se compromete a realizar pruebas rigurosas de nuestros componentes para garantizar la resistencia a la temperatura, la humedad, las vibraciones, los golpes y otras condiciones ambientales que podrían perjudicar el rendimiento.

La personalización también es un aspecto clave de las aplicaciones de Internet de las cosas, cada una de las cuales tiene requisitos ambientales únicos. Por ejemplo, nuestro equipo trabajó con un cliente que necesitaba una antena para cajas eléctricas al aire libre en vecindarios residenciales. El cliente pedía que la antena resistiera los
golpes directos de un bate de béisbol o una patineta. Nuestros ingenieros desarrollaron una antena domo pequeña y robusta que resistió la prueba.

Otro cliente en la industria de la tecnología médica recurrió a TE para que le ayude a desarrollar un dispositivo de tratamiento inalámbrico, portátil y no invasivo. Diseñamos una antena personalizada que ofrece conectividad 4G LTE multibanda como los teléfonos celulares en un dispositivo del tamaño de un reloj de pulsera. 

Para incluir bandas de frecuencia más amplias y proporcionar una mejor cobertura de señal, por lo general, los dispositivos consumen más energía. El mayor consumo de energía generalmente genera más calor.

En los dispositivos más pequeños y las aplicaciones integradas no se pueden usar ventiladores para ayudar a disipar el calor. En lugar de eso, los fabricantes de componentes han recurrido a enfoques de diseño estructural multifuncionales que ayudan a disipar el calor en el nivel de la placa de circuito, lo que garantiza un rendimiento estable. 

La incorporación de millones de dispositivos conectados adicionales a las redes inalámbricas dará como resultado un gran aumento en los datos que deben transmitirse a la nube o a los centros de datos centrales. Los centros de datos y los proveedores de informática en la nube ampliarán su capacidad para hacer frente a este aumento. Sin embargo, si las antenas no cuentan con un patrón robusto ni brindan un sólido rendimiento de correlación de múltiple entrada múltiple salida (MIMO), se corre el riesgo de que se produzcan retrasos en la comunicación entre servidores y dispositivos de almacenamiento e Internet de las cosas centralizados que se utilizan en aplicaciones de seguridad o de misión crítica en tiempo real, incluso con la menor latencia que ofrecen las redes de alta velocidad.

El crecimiento de las aplicaciones de Internet de las cosas de misión crítica impulsará la demanda de soluciones de proceso perimetral que puedan acercar el procesamiento y el almacenamiento de datos a los dispositivos de Internet de las cosas. La construcción de estas redes perimetrales introduce nuevas consideraciones importantes. La infraestructura de datos alojada en una sala de equipos en el sitio podría verse afectada por un entorno más hostil que el que se encuentra en un centro de datos centralizado, donde la temperatura y la humedad están bien controladas. Como resultado, los diseñadores de redes tendrán que buscar cables y conectores más resistentes aptos para entornos perimetrales menos controlados (más duros).

Internet de las cosas requiere una infraestructura de conectividad totalmente integrada y optimizada, por lo que TE incluye cables y conectores como parte de su oferta de Internet de las cosas, junto con las antenas, los sensores y otros componentes que se utilizan en los dispositivos inteligentes. 

No hay duda de que las redes de alta velocidad pueden contribuir a la evolución de Internet de las cosas. La visión de las ciudades inteligentes, las fábricas totalmente automatizadas y los automóviles autónomos se está convirtiendo en realidad.

Las redes más rápidas por sí solas no crearán este mundo interconectado. Para lograr todo el potencial de Internet de las cosas, los municipios, las empresas de telecomunicaciones, los fabricantes de dispositivos, los propietarios de edificios y los especialistas en conectividad como TE tendrán que trabajar juntos para crear un ecosistema completo que esté diseñado para las nuevas oportunidades y los nuevos desafíos que presentan las redes inalámbricas más rápidas y potentes.