Tecnologías WPAN para IoT/M2M

Una PAN (también conocida como WPAN) es una red utilizada para la comunicación entre dispositivos inteligentes que están físicamente cerca de una persona (incluidos teléfonos inteligentes, tabletas, monitores corporales, etc.). Los PAN se pueden usar para admitir redes de área corporal inalámbricas (WBAN) (también conocidas como redes de área corporal médica inalámbricas (WMBAN) y sistemas de red de área corporal médica (MBANS). Aún así, también se pueden usar para admitir otras aplicaciones. Los usos médicos incluyen monitoreo de signos vitales, monitoreo de respiración, electrocardiografía (ECG), monitoreo de pH, monitoreo de glucosa, asistencia para discapacitados, monitoreo de tensión muscular y soporte de miembros artificiales, entre otros.Las aplicaciones no médicas de WBAN incluyen transmisión de video, transferencia de datos, entretenimiento y juegos. 

El alcance de un PAN suele ser de unos pocos metros. Los dispositivos en cuestión a veces se denominan dispositivos de corto alcance (SRD). Los PAN se pueden usar para comunicarse entre dispositivos personales (comunicación intrapersonal) o para conectarse a una red de nivel superior, como Internet. La siguiente tabla destaca una comparación aproximada de tres tecnologías inalámbricas, destacando las características de BAN/WBAN. La tecnología WBAN puede, en diversos grados, satisfacer las siguientes necesidades importantes que la industria de la salud considera esenciales.

S. No.	No Señor	WBAN	WSN	Redes Inalámbricas Celulares
01.	Tráfico	Específico de la aplicación	Tasa de datos modesta, esporádica/cíclica	Multimedia, alta velocidad de datos
02	Topología	Dinámica	Aleatorio, dinámico	Pocos cambios de infraestructuras
03.	Configuración/ mantenimiento	Se necesitan algunos especialistas en flexibilidad	Funcionamiento autoconfigurable y sin supervisión	Gestionado por grandes organizaciones/transportistas
04.	Estandarización	Múltiple (IEEE) normas especialmente en las capas inferiores	relativamente poco Estandarización	Múltiples estándares internacionales, ITU-T, ETSI, etc.

Los siguientes son los conceptos y las tecnologías inalámbricas clave que admiten las aplicaciones IoT/M2M:

• 3GPP:3GPP reúne a seis organismos de normalización de telecomunicaciones, conocidos como «socios organizativos», y ofrece un entorno estable para que sus miembros generen los informes y especificaciones que definen las tecnologías 3GPP. Estas tecnologías avanzan constantemente a través de lo que se ha llegado a reconocer como generaciones de sistemas móviles/celulares comerciales. 3GPP fue originalmente la colaboración de estándares que estaba haciendo avanzar las plataformas del Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM) hacia 3G. Sin embargo, 3GPP ha sido el punto principal para los sistemas móviles más allá de 3G desde la finalización de las especificaciones iniciales de LTE y Evolved Packet Core (EPC). 3GPP versión 10 y posteriores cumplen con las especificaciones ITU-R más recientes para IMT-Advanced “Sistemas más allá de 3G. El estándar actualmente permite la comunicación de alta movilidad a velocidades de hasta 100 Mbps y la comunicación de baja movilidad a velocidades de hasta 1 Gbps. La misión original de 3GPP era desarrollar especificaciones técnicas e informes técnicos para un sistema móvil 3G basado en CN GSM evolucionadas y las tecnologías de acceso de radio que soportan (es decir, acceso de radio terrestre universal (UTRA) tanto en dúplex por división de frecuencia (FDD) como modos dúplex por división de tiempo (TDD)). Posteriormente, el alcance se amplió para abarcar el mantenimiento y desarrollo de las especificaciones técnicas y los informes técnicos de GSM, así como las tecnologías avanzadas de acceso por radio (por ejemplo, GPRS y EDGE). Todas las especificaciones GSM (incluidos GPRS y EDGE), W-CDMA y LTE (incluido LTE-Advanced) se incluyen en el término «especificación 3GPP». La misión original de 3GPP era desarrollar especificaciones técnicas e informes técnicos para un sistema móvil 3G basado en CN GSM evolucionadas y las tecnologías de acceso de radio que soportan (es decir, acceso de radio terrestre universal (UTRA) tanto en dúplex por división de frecuencia (FDD) como modos dúplex por división de tiempo (TDD)). Posteriormente, el alcance se amplió para abarcar el mantenimiento y desarrollo de las especificaciones técnicas y los informes técnicos de GSM, así como las tecnologías avanzadas de acceso por radio (por ejemplo, GPRS y EDGE). Todas las especificaciones GSM (incluidos GPRS y EDGE), W-CDMA y LTE (incluido LTE-Advanced) se incluyen en el término «especificación 3GPP». La misión original de 3GPP era desarrollar especificaciones técnicas e informes técnicos para un sistema móvil 3G basado en CN GSM evolucionadas y las tecnologías de acceso de radio que soportan (es decir, acceso de radio terrestre universal (UTRA) tanto en dúplex por división de frecuencia (FDD) como modos dúplex por división de tiempo (TDD)). Posteriormente, el alcance se amplió para abarcar el mantenimiento y desarrollo de las especificaciones técnicas y los informes técnicos de GSM, así como las tecnologías avanzadas de acceso por radio (por ejemplo, GPRS y EDGE). Todas las especificaciones GSM (incluidos GPRS y EDGE), W-CDMA y LTE (incluido LTE-Advanced) se incluyen en el término «especificación 3GPP». Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) en los modos dúplex por división de frecuencia (FDD) y dúplex por división de tiempo (TDD)). Posteriormente, el alcance se amplió para abarcar el mantenimiento y desarrollo de las especificaciones técnicas y los informes técnicos de GSM, así como las tecnologías avanzadas de acceso por radio (por ejemplo, GPRS y EDGE). Todas las especificaciones GSM (incluidos GPRS y EDGE), W-CDMA y LTE (incluido LTE-Advanced) se incluyen en el término «especificación 3GPP». Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) en los modos dúplex por división de frecuencia (FDD) y dúplex por división de tiempo (TDD)). Posteriormente, el alcance se amplió para abarcar el mantenimiento y desarrollo de las especificaciones técnicas y los informes técnicos de GSM, así como las tecnologías avanzadas de acceso por radio (por ejemplo, GPRS y EDGE). Todas las especificaciones GSM (incluidos GPRS y EDGE), W-CDMA y LTE (incluido LTE-Advanced) se incluyen en el término «especificación 3GPP». 
• 3GPP2 (Proyecto de asociación de tercera generación 2): 3GPP2 es un proyecto colaborativo de establecimiento de especificaciones de telecomunicaciones 3G que incluye los intereses de América del Norte y Asia en el desarrollo de especificaciones globales para ANSI/TIA/EIA-41 Cellular Radio telecomunicaciones Intersystem Operations red evolución a 3G, como así como especificaciones globales para las tecnologías de transmisión de radio (RTT) compatibles con ANSI/TIA/EIA-41. 3GPP2 abarca sistemas móviles basados ​​en HS, banda ancha y protocolo de Internet (IP) con interconexión de red a red y transparencia de características/servicios, roaming global y servicios independientes de la ubicación, gracias a las telecomunicaciones móviles internacionales de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). Esfuerzo “IMT-2000”.
• 6LoWPAN: IPv6 sobre redes de área de baja potencia (IEEE 802.15.4): 6LoWPAN Basado en RFC 4944, 6LoWPAN es actualmente un método generalmente reconocido para ejecutar IP en 802.15.4.TinyOS, Contiki y protocolos como ISA100 y ZigBee SE 2.0 todos lo apoyan. RFC 4944 disfraza 802.15.4 como un enlace IPv6. Proporciona una encapsulación simple y una representación eficiente de paquetes de 100 bytes. Abarca temas como:
  • El primer enfoque para la compresión de encabezados sin estado
  • Etiqueta de datagrama/compensación de datagrama
  • Reenvío de malla
  • Identificar origen/destino final
  • Uso mínimo de conceptos complejos de capa MAC
• ANT/ANT+: la empresa de sensores de Dynastream creó ANTTM, una tecnología inalámbrica patentada de baja potencia, en 2004. La tecnología se ejecuta en la banda de frecuencia de 2,4 GHz. Los dispositivos ANT pueden funcionar durante años con una sola celda tipo moneda. El propósito de ANT es conectar sensores deportivos y de fitness a un dispositivo de visualización. ANT+TM amplía el protocolo ANT y permite que los dispositivos se comuniquen en una red controlada. Como requisito previo para adoptar la marca ANT+, ANT+ lanzó recientemente un nuevo proceso de certificación.
• Bluetooth: Bluetooth es una tecnología de red de área personal (PAN) que se basa en IEEE 802.15.1. Es una especificación de comunicación inalámbrica de corto alcance para dispositivos personales portátiles creada por Ericsson. Bluetooth SIG hizo públicas sus especificaciones a fines de la década de 1990, momento en el que el Grupo IEEE 802.15 se hizo cargo y estableció un estándar independiente del proveedor basado en el trabajo de Bluetooth. Las subcapas IEEE 802.15 incluyen 
  • capa de radiofrecuencia
  • capa de banda base 
  • administrador de enlaces
  • L2CAP
• Bluetooth ha progresado a través de cuatro iteraciones, y todos los estándares de Bluetooth siguen siendo compatibles hacia abajo. BLE es un subconjunto de Bluetooth v4.0 que incluye una pila de protocolos completamente nueva para el establecimiento rápido de enlaces básicos. BLE es una alternativa a las características de «administración de energía» introducidas como parte de los protocolos estándar de Bluetooth en Bluetooth v1.0 a v3 .0 (Bluetooth es una marca comercial de Bluetooth Alliance, una organización comercial que certifica la interoperabilidad de dispositivos específicos diseñados según el estándar IEEE respectivo).
• EDGE (Velocidades de datos mejoradas para la evolución global):   la tecnología de acceso de radio GSMTM se ha mejorado para ofrecer velocidades de bits más rápidas para aplicaciones de datos, tanto de conmutación de circuitos como de paquetes. EDGE se logra como una actualización de la capa GSM PHY existente, en lugar de una especificación distinta e independiente, mediante actualizaciones de las especificaciones de la capa 1 existente. BORDE, además de mejorar las tasas de datos, es transparente para las ofertas de servicios en los niveles superiores, aunque es un habilitador para datos conmutados por circuitos HS (HSCSD) y GPRS actualizado (EGPRS). Por ejemplo, GPRS puede proporcionar una velocidad de datos de 115 Kbps, mientras que EDGE puede aumentarla a 384 Kbps. Esto es comparable a la tasa de las primeras implementaciones de acceso múltiple por división de código de banda ancha (W-CDMA), lo que llevó a algunas partes a ver EDGE como una tecnología 3G en lugar de 2G (los sistemas EDGE pueden cumplir con las especificaciones IMT-2000 de la UIT con una capacidad de 384 Kbps).EDGE se ve comúnmente como un enlace entre las dos generaciones: una especie de 2.5G.
• LTE (evolución a largo plazo): LTE es una iniciativa 3GPP para hacer la transición de la tecnología UMTS a 4G. LTE se puede considerar como un marco de arquitectura y un conjunto de mecanismos auxiliares destinados a brindar una comunicación IP fluida entre el UE y la red de datos de paquetes (IPv4, IPv6) durante la movilidad sin interrumpir las aplicaciones del usuario final. A diferencia de los modelos de conmutación de circuitos de las redes celulares de la generación anterior, LTE está diseñado para ofrecer únicamente servicios de conmutación de paquetes.
• NFC (comunicación de campo cercano):Un conjunto de estándares para dispositivos como PDA, teléfonos celulares y tabletas que permiten el establecimiento de comunicación inalámbrica cuando están a unas pocas pulgadas de distancia entre sí. Estos estándares cubren los protocolos de comunicación así como los formatos de intercambio de datos; se basan en estándares RFID existentes como ISO/IEC 14443 y FeliCa (una tecnología de tarjeta inteligente RFID sin contacto desarrollada por Sony que se utiliza en tarjetas de dinero electrónico en Japón, por ejemplo). ISO/IEC 18092, así como otros estándares definidos por NFC Forum, son ejemplos de estándares NFC. Los estándares NFC permiten la comunicación bidireccional entre puntos finales (los sistemas de generaciones anteriores eran exclusivamente unidireccionales). Los dispositivos NFC también pueden leer las etiquetas basadas en NFC sin alimentación, por lo que esta tecnología se puede utilizar en lugar de los sistemas unidireccionales anteriores. Las aplicaciones NFC incluyen transacciones sin contacto.
• Sistemas satelitales: Debido a que la comunicación satelital es tan importante en las comunicaciones comerciales, de TV/medios, gubernamentales y militares, debido a sus capacidades inherentes de multidifusión/difusión, características de movilidad y alcance mundial, confiabilidad y capacidad para responder rápidamente Espacio abierto y/o o Conectividad en entornos adversos Las comunicaciones por satélite son una transmisión de RF LOS unidireccional o bidireccional. un sistema de transmisión compuesto por una estación transmisora ​​(enlace ascendente) Un sistema satelital que sirve como regenerador de señal. 

UMTS (Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles) : 

UMTS es una tecnología celular móvil 3G que admite redes de voz y datos (IP) y se basa en el estándar GSM producido por 3GPP.

• Terminal de apertura muy pequeña (VSAT): Un terminal de usuario final completo (generalmente con una pequeña antena de 4 a 5 pies) destinado a comunicarse con otros terminales en una red basada en IP de datos entregados por satélite, generalmente en una disposición de «estrella» a través de un concentrador. Estos servicios suelen incluir contención y/o ingeniería de tráfico. El operador del concentrador o de la red controlará el sistema y presentará los cargos en función del rendimiento de los datos u otro tipo de uso. Los VSAT se utilizan en una amplia gama de aplicaciones remotas y están diseñados para ser de bajo costo.
• Wi-Fi: WLAN basadas en la familia de protocolos IEEE 802.11, incluidos 802.11a, 802.11b, 802.11g y 802.11n. 
• WiMAX: El WiMAX Forum, que fue fundado en junio de 2001 para promover el cumplimiento y la interoperabilidad del estándar IEEE 802.16, define WiMAX como Interoperabilidad mundial para acceso por microondas. WiMAX es definido por WiMAX Forum como “una tecnología basada en estándares que permite la entrega de conectividad de banda ancha inalámbrica de última milla como una alternativa al cable y DSL”.
• Wireless Meter-Bus (M-Bus):   El estándar Wireless M-Bus (EN 13757–4:2005) especifica la comunicación entre contadores de agua, gas, calor y electricidad y se está volviendo cada vez más popular en Europa para aplicaciones de medición inteligente o AMI . Wireless M-Bus operará en la banda de 868 MHz (de 868 MHz a 870 MHz); esta banda ofrece buenos compromisos entre el rango de RF y el tamaño de la antena. Los fabricantes de chips, como Texas Instruments, suelen ofrecer soluciones de un solo chip (SoC) y de dos chips para Wireless M-Bus.
• Especificación ZigBee RF4CE: la especificación orientada a un propósito se creó para aplicaciones básicas de control bidireccional de dispositivo a dispositivo que no requieren las capacidades de redes de malla con todas las funciones proporcionadas por ZigBee 2007. Debido a que ZigBee RF4CE tiene requisitos de tamaño de memoria más bajos, se puede implementar a un menor costo. La topología sencilla de dispositivo a dispositivo facilita el desarrollo y las pruebas, lo que resulta en un tiempo de comercialización más corto. ZigBee RF4CE es una solución de electrónica de consumo interoperable de múltiples proveedores que presenta una red de comunicación simple, resistente y de bajo costo que permite la conectividad inalámbrica bidireccional. Alliance prueba de forma independiente las plataformas que implementan esta especificación a través del programa ZigBee Certified y mantiene una lista de plataformas compatibles con ZigBee que habilitan ZigBee RF4CE.
• Especificación de ZigBee: basada en IEEE 802.15.4, la especificación básica de ZigBee define la red de malla inteligente, rentable y energéticamente eficiente de ZigBee. Es una red de autoconfiguración y autorreparación de Nodes redundantes, de bajo costo y muy bajo consumo de energía que permiten la flexibilidad, la movilidad y el uso inigualables de ZigBee. ZigBee viene en dos conjuntos de funciones: ZigBee PRO y ZigBee. Ambos conjuntos de funciones rigen el funcionamiento de las redes de malla ZigBee. La especificación más utilizada, ZigBee PRO, está diseñada para un bajo consumo de energía y para habilitar redes enormes con miles de dispositivos. (ZigBee Alliance, un grupo comercial que valida la compatibilidad de dispositivos individuales diseñados según el estándar IEEE correspondiente, posee la marca comercial ZigBee).
• Z-wave: Z-wave es un ecosistema inalámbrico que promete conectar la electrónica del hogar y el usuario a través del Control Remoto (RC). Emplea ondas de radio de baja potencia que penetran fácilmente paredes, pisos y gabinetes. El control Z-wave se puede añadir a prácticamente cualquier equipo electrónico.