Antenas ISM, LPWAN y LoRaWAN

Las antenas ISM (industriales, científicas y médicas) operan en bandas de frecuencia ISM, que abarcan un amplio rango de frecuencias de radio (RF) dentro de bandas específicas y definidas. Las antenas que se encuentran dentro de 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 existen antenas direccionales de largo alcance, como las antenas Yagi. Las antenas ISM pueden funcionar a frecuencias mucho más altas, pero para ello se necesitan licencias gubernamentales. ambién existe una combinación de aplicaciones con licencia y sin licencia dentro de muchas bandas de frecuencia ISM, y las bandas con acceso sin licencia pueden variar según la región.

Dado que las antenas ISM no requieren licencias gubernamentales si se utilizan a 2.4 GHz o menos, en las últimas décadas esto ha impulsado un crecimiento significativo en el uso de sistemas de comunicación de corto alcance para dispositivos inalámbricos. En algunos casos se conoce como uso no ISM, ya que los dispositivos no pertenecen a equipos industriales, científicos ni médicos. Los dispositivos inalámbricos son ahora los que más utilizan la banda ISM. Estos dispositivos incluyen redes Wi-Fi, teléfonos, micrófonos y timbres inalámbricos, dispositivos compatibles con Bluetooth, controles para puertas de garaje, monitores para bebé, sistemas de acceso sin llave para autos, seguimiento de fauna silvestre 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 ofrecer enlaces de comunicación inalámbrica de mayor alcance que la banda de 2.4 GHz y tiene mejor capacidad para penetrar objetos como muros y edificios. Las ondas de frecuencia sub-GHz son menos susceptibles a la reflexión, se curvan mejor alrededor de obstáculos y suelen enfrentar menos interferencia por la gran cantidad de dispositivos inalámbricos que operan en bandas sin licencia. Las redes Sub-GHz son la tecnología inalámbrica de preferencia en edificios grandes y se utilizan con mayor frecuencia en aplicaciones de bajo ancho de banda o baja velocidad de datos; y la banda de 2.4 GHz se utiliza cuando se necesita una velocidad de datos más alta. Las aplicaciones Sub-GHz incluyen alarmas contra incendios, dispositivos de pago portátiles, escáneres de códigos de barras, medidores inteligentes, puntos de venta electrónicos, seguimiento de inventario, supervisión remota de procesos y sistemas de pedidos para restaurantes.

TE Connectivity cuenta con una amplia gama de soluciones de antenas ISM, que funcionan principalmente 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, dipolares y de montaje en terminal para comunicaciones de medio alcance; así como antenas externas aptas para exteriores para comunicaciones de largo alcance.

Una antena LPWAN (red de área amplia de baja potencia) hace posible 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 respaldar dispositivos y redes del Internet de las cosas (IoT), con menor costo y mayor eficiencia energética que las redes inalámbricas tradicionales. Las antenas LPWAN dan cobertura a un mayor número de dispositivos en un área más amplia. Las organizaciones que desean reducir los costos de fabricación y operación durante la vida útil de los dispositivos IoT suelen elegir antenas LPWAN.

Las antenas LPWAN hacen posible numerosas aplicaciones máquina a máquina (M2M) e IoT debido a sus menores requisitos de energía, mayor alcance y menores costos que las redes móviles tradicionales. La desventaja es que se transmiten menos datos en comparación con otras redes. Por lo tanto, las LPWAN son más adecuadas para aplicaciones que necesitan capacidad de enlace descendente poco frecuente o paquetes de datos más pequeños. Las antenas LPWAN suelen elegirse para prolongar la duración de la batería en dispositivos pequeños; en algunos casos, la batería puede durar hasta 10 años cuando se requiere el envío poco frecuente de datos desde ubicaciones remotas. Las aplicaciones de las antenas LPWAN incluyen medición inteligente, alumbrado inteligente, monitoreo y seguimiento de activos, ciudades inteligentes, agricultura de precisión, monitoreo de ganado, administración de energía, manufactura, dispositivos IoT industriales y muchas más.

Las redes LPWAN pueden utilizar diversas tecnologías de red, disponibles en distintos formatos y configuraciones. Las antenas LPWAN pueden utilizarse con frecuencias con licencia o sin licencia, y existen opciones de tecnología propietaria y de estándar abierto. Una de las antenas LPWAN más utilizadas es Sigfox, una red pública privada y sin licencia que opera en la banda de 868 MHz o 902 MHz. Otras aplicaciones de antenas LPWAN incluyen el acceso múltiple de fase aleatoria (RPMA), que opera en el espectro de 2.4 GHz; LoRa, una red sin licencia menos propensa a interferencias porque transmite en varias frecuencias sub-GHz; así como señalización ligera (Weightless SIG), Internet de las cosas de banda angosta (NB-IoT) y LTE-M. Aunque NB-IoT y LTE-M son similares, operan sobre la infraestructura celular existente, lo que facilita que los proveedores de servicios incorporen conectividad IoT con rapidez. NB-IoT, también conocido como CAT-NB1, funciona con los sistemas LTE y Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM) existentes. LTE-M, también conocido como CAT-M1, tiene el mayor ancho de banda de todas las tecnologías LPWAN.

TE Connectivity ofrece una amplia gama de soluciones de antenas LPWAN, desde las antenas internas o integradas más pequeñas de montaje en PCB, diseñadas para dispositivos IoT más pequeños. Existe una amplia variedad de antenas remotas o montadas en terminal, que ofrecen una solución de antena externa compacta para dispositivos IoT que requieren mayor alcance. 

LoRaWAN (Long-Range Wide Area Network) es un tipo de tecnología LPWAN que conecta dispositivos IoT mediante antenas LoRaWAN. Las antenas LoRaWAN pueden cubrir grandes distancias y ayudan a prolongar la vida útil de la batería. LoRaWAN ofrece un alcance de comunicación significativamente mayor a bajos anchos de banda en comparación con otras tecnologías de transmisión de datos inalámbricas. LoRaWAN ofrece comunicación bidireccional y excelente cobertura en interiores para soluciones IoT, lo que la ha vuelto popular en aplicaciones de ciudades inteligentes e industriales.

Los sensores y dispositivos IoT que utilizan antenas LoRaWAN consumen muy poca energía, lo que hace que los sensores funcionen por mucho más tiempo. LoRaWAN puede ofrecer comunicación segura y confiable, operando con una arquitectura de software simple y con la capacidad de manejar miles de dispositivos o nodos. LoRaWAN es popular entre desarrolladores, fabricantes de hardware, plataformas IoT, proveedores de tecnología IoT, integradores de sistemas y proveedores de telecomunicaciones. En zonas planas y sin obstrucciones, las antenas LoRaWAN alcanzan hasta 30 kilómetros; en áreas urbanas, alrededor de 3 kilómetros, según las obstrucciones presentes. LoRaWAN puede operar en muchas frecuencias de radio sin licencia en todo el mundo, como las populares bandas de 915 MHz en Estados Unidos y 868 MHz en Europa.

Debido a que utilizan menos ancho de banda, las antenas LoRaWAN facilitan una implementación rápida, lo que las convierte en una opción óptima para dispositivos IoT con transmisiones de datos limitadas o inestables. Las antenas LoRaWAN alcanzan una carga útil de hasta 100 bytes, en comparación con solo 12 bytes en Sigfox. Con LoRaWAN no existe un límite en la cantidad de mensajes diarios que pueden enviarse, mientras que Sigfox limita el envío a 140 por día.

TE Connectivity ofrece una amplia gama de soluciones de antenas LoRaWAN, desde las antenas internas o integradas más pequeñas de montaje en PCB, diseñadas para dispositivos IoT más pequeños. Se cuenta con una amplia variedad de antenas remotas o montadas en terminal, que ofrecen una solución de antena externa compacta para dispositivos IoT. También se ofrecen antenas externas direccionales de mayor tamaño, como antenas tipo panel o antenas Yagi, para comunicaciones de largo alcance.