La gente se propone grandes metas, como convertir Marte en un hogar y conectar personas con personas, personas con objetos y objetos con objetos. Este interés en conectar todas las cosas ha llevado al concepto del Internet de las Cosas (IoT). Es evidente que el IoT está cambiando las reglas del juego, y su rápido crecimiento ha transformado muchas tecnologías, incluidas las redes inalámbricas.
Entonces, ¿cómo se ha adaptado la industria del Wi-Fi a las necesidades de conexiones inalámbricas entre estos numerosos dispositivos IoT? La respuesta es un protocolo: Wi-Fi HaLow (también conocido como IEEE 802.11ah), un estándar Wi-Fi creado específicamente para satisfacer de manera eficiente las complejas demandas del IoT.
¿Qué es Wi-Fi HaLow y por qué es útil para el Internet de las Cosas?
Wi-Fi HaLow (se pronuncia «Jai-Lou») es una versión de bajo consumo del estándar Wi-Fi tradicional con un amplio alcance, que admite la conexión de bajo consumo energético de una gran cantidad de dispositivos IoT en un área extensa.
Fue lanzado en 2010 por el IEEE y oficialmente lanzado por la Wi-Fi Alliance el 10 de mayo de 2017. Este estándar fue desarrollado porque el Wi-Fi tradicional tiene un alcance efectivo limitado, un alto consumo de energía y limita la cantidad de dispositivos que se pueden conectar a un solo punto de acceso.
Todos estos atributos son indeseables y representan grandes obstáculos para el éxito del IoT. También puedes consultar las tecnologías LoRaWAN, Sigfox y NB-IoT, que también son protocolos inalámbricos muy prometedores, ampliamente utilizados en dispositivos IoT de largo alcance. En la tabla siguiente, se muestra una comparación entre el Wi-Fi convencional y el Wi-Fi HaLow.
Por otro lado, el Internet de las Cosas (IoT) es un gran admirador del estándar HaLow, ya que proporciona bajo consumo de energía, un amplio alcance y permite una gran cantidad de nodos de acceso. Estas características satisfacen los requisitos clave necesarios para las conexiones y aplicaciones exitosas del IoT.
Las redes IoT se componen principalmente de nodos de sensores que funcionan con baterías. Extender la energía de la red para que dure el mayor tiempo posible es crucial. Es por eso que Wi-Fi HaLow presentó una nueva tecnología de acceso al canal llamada Ventana de Acceso Restringido (RAW, por sus siglas en inglés). RAW divide los nodos de los sensores en grupos y asigna a cada grupo intervalos de tiempo llamados slots RAW.
Durante un slot RAW, el grupo está activo y puede transmitir datos. Cuando termina el slot RAW asignado, los nodos de los sensores entran en modo de suspensión y ahorran energía. Tomemos, por ejemplo, las ciudades inteligentes, donde hay cientos de sensores, incluso para facilitar el estacionamiento inteligente, reducir la congestión del tráfico, medir los niveles de campo electromagnético y gestionar los residuos. Una gestión incorrecta de los recursos energéticos en esta gran familia de sensores puede hacer fracasar la misión del IoT de convertir ciudades poco inteligentes en ciudades inteligentes que mejoren la calidad de vida de sus habitantes.
Actualmente, los dispositivos con Wi-Fi en el mercado funcionan en los rangos de espectro ISM (industrial, científico y médico) de 2,4 GHz y 5 GHz. Estos espectros ya están saturados, ya que casi todos los dispositivos en la actualidad son compatibles con Wi-Fi. La saturación adicional de este espectro con dispositivos IoT solo provoca interferencias, pérdida de datos y baja velocidad de transmisión de datos.
Según la Wi-Fi Alliance, el estándar HaLow funciona en el rango sub-1 GHz (S1G) infrautilizado, es decir, utiliza frecuencias portadoras inferiores a 1 GHz en el rango ISM. También utiliza canales más estrechos para una mejor penetración en los edificios y proporciona un alcance 100 veces mayor que otras tecnologías IoT. Esto amplía las posibilidades de conexión incluso en lugares de difícil acceso, como garajes, sótanos y grandes espacios abiertos.
La Wi-Fi Alliance también señala que Wi-Fi HaLow admite una arquitectura IP nativa, lo que significa que no se necesitan conmutadores o concentradores propietarios. Esta función de soporte IP nativa hace que el sistema sea fácilmente escalable y menos complejo. Todas estas ventajas son demasiado importantes como para ignorarlas.
Problemas a los que se enfrenta Wi-Fi HaLow
En diferentes países, hay disponibles diferentes rangos ISM por debajo de 1 GHz para el estándar 802.11ah. Estados Unidos ofrece soporte para canales con un ancho de banda de 1, 2, 4, 8 y 16 MHz en el espectro inferior a 1 GHz. Sin embargo, esto no es ideal para otros países que admiten una pequeña cantidad de canales a 1 GHz, y otros, como China, donde la mayoría de las frecuencias inferiores a 1 GHz ya se utilizan para la radiodifusión. Las diferencias de frecuencia entre países dificultan la producción de productos Wi-Fi HaLow que funcionen universalmente.
Frecuencias asignadas para 802.11ah en diferentes países
| País | Rango de frecuencias ISM (MHz) | Ancho de banda del canal (MHz) |
|---|---|---|
| Estados Unidos | 902 – 928 | 1, 2, 4, 8, 16 |
| Corea del Sur | 917,1 – 923,3 | 1, 2, 4 |
| Europa | 863 – 868 | 1, 2 |
| China | 755 – 787 | 1, 2, 4, 8 |
| Singapur | 920 – 925 | 1 |
Aplicaciones de Wi-Fi HaLow
Muchas de las principales empresas del mundo están trabajando en esta tecnología, incluyendo Qualcomm, Intel, Mediatek, Broadcom, LG, ZTE y Samsung.
Dado que el estándar ofrece una amplia cobertura, se espera que se utilice en las comunicaciones rurales. Para dar vida a servicios como la telemedicina y la teleeducación en zonas rurales. Todo esto se enmarca en la intención de «conectar lo no conectado» y promover la tecnología incluso en las afueras de las zonas urbanas, para que pueda beneficiar a toda la humanidad. Otra aplicación son las redes de sensores, principalmente porque el estándar permite conectar más sensores a un punto de acceso y tiene una mayor capacidad de penetración a través de paredes y obstáculos.
Esta tecnología será utilizada por redes de sensores de tránsito, hogares inteligentes, ciudades inteligentes que funcionan con baterías, sensores agrícolas y ambientales, sistemas de vigilancia, sensores de control de procesos y muchos más. Las aplicaciones del estándar HaLow en los sistemas IoT son amplias, ya que combina seguridad, escalabilidad y eficiencia energética para resolver muchas tareas del IoT en diversas industrias.
Conclusión
Wi-Fi HaLow es, en esencia, una forma optimizada de Wi-Fi para aplicaciones de IoT. Ofrece bajo consumo de energía, amplia cobertura y una mayor cantidad de nodos por punto de acceso. En este artículo, hemos comparado sus características con las del Wi-Fi tradicional, los problemas de diseño, las aplicaciones y hemos discutido por qué es útil para la comunidad IoT.
