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¿Qué novedades ofrece el seguimiento de activos con IoT?

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Las recientes innovaciones han sido positivas para los proveedores y los usuarios finales de soluciones de seguimiento. Y hay más novedades a punto.

Diego Grassi, Senior Principal Application Marketing, Industria y Consumo IoT de u-blox

Hace tan solo una década, no conocer con exactitud el paradero de nuestros hijos, mascotas o familiares vulnerables simplemente formaba parte de nuestras vidas. Lo mismo ocurría en el ámbito empresarial: desde el momento en que salía un envío valioso hasta que llegaba a su destino era totalmente imposible saber con exactitud dónde estaba y en qué estado se hallaba.

En la actualidad, esta falta de visibilidad se considera cada vez más como algo inaceptable, derrochador o sencillamente irresponsable.

Gracias a la adopción generalizada de dispositivos de seguimiento basados en GNSS (Global Navigation Satellite Systems), en nuestros coches, teléfonos y muñecas, pero también a lo largo de las cadenas logísticas de las empresas, los rastreadores IoT han permitido controlar  en todo momento todo aquello  que valoramos. Algos ha resultado rentable: las empresas más conocedoras de la tecnología han traducido rápidamente la visibilidad de los dispositivos de seguimiento en mayores niveles de eficiencia e ingresos.

Sin embargo, como suele ocurrir a menudo, no hay una única solución válida para todos. Los rastreadores IoT tienen diversos formatos y tamaños y se basan en un creciente catálogo de tecnologías con el fin de ajustarse a las limitaciones concretas de las aplicaciones a las que se dirigen. Tamaño del dispositivo, exactitud de posicionamiento, autonomía, frecuencia de actualización, tamaños de mensajes requeridos, latencia, escalabilidad, complejidad de la solución, requisitos de mantenimiento, opciones de actualización, disponibilidad de servicio y coste son solo algunas de las muchas limitaciones que han de equilibrar los fabricantes de dispositivos al desarrollar soluciones de seguimiento.

La buena noticia es que, con los conocimientos adecuados, los desarrolladores actuales de dispositivos pueden elegir entre una creciente gama de soluciones tecnológicas para construir soluciones de hardware más pequeñas y mejores, agilizar y simplificar la integración en el back-end de plataformas  IoT,en la nube y reducir el coste total de propiedad de los productos mientras amplían sus márgenes.

En este artículo examinamos algunas de las principales aplicaciones que podemos ver en el seguimiento de activos industriales, exploramos las tecnologías en las que se basan y ayudamos a descifrar algunas de las principales tendencias que impulsan el mercado.

Los numerosos componentes de las soluciones de seguimiento IoT

Saber con tiempo yexactitud qué, cuándo y dónde se encuentran personas y activos puede ayudar a mantenerlos seguros y protegidos, así como a detectar y abordar procesos ineficientes y mejorar la planificación.

Aprovechar este valor con soluciones de seguimiento IoT exige recurrir a un conjunto de componentes tecnológicos:

  • Etiquetas: Todos los activos bajo seguimiento deben incorporar etiquetas capaces de detectar los datos necesarios para determinar su localización mediante un sistema de posicionamiento.
  • Sistema de posicionamiento: El posicionamiento ha de cubrir toda el área deseada. Puede estar formada, por ejemplo, por satélites en órbita como los utilizados por los sistemas GNSS (global navigation satellite systems). Otras posibilidades consisten en el uso de estaciones de base de redes celulares existentes, puntos de acceso Wi-Fi o balizas instaladas a nivel local. El sistema de posicionamiento puede contar con servicios adicionales que exploraremos más adelante.
  • Motor de posicionamiento: El motor de posicionamiento traduce las medidas físicas realizadas por las etiquetas o la infraestructura, así como la información adicional, en una estimación de la localización exacta. El motor de posicionamiento puede funcionar, por ejemplo, en la etiqueta, en un procesador local o en la nube.
  • Comunicación inalámbrica con la nube: Para que los datos de localización le sean de utilidad al usuario final, las soluciones de seguimiento IoT en tiempo real requieren un canal de comunicación inalámbrica con el software de seguimiento local o alojado en la nube. Dependiendo de la aplicación, las etiquetas pueden transmitir datos directamente a la nube o pueden hacerlo a través de un teléfono móvil o de una puerta de enlace inalámbrica instalada a nivel local.

En general, los rastreadores IoT necesitan una óptima eficiencia energética en todos sus bloques de hardware principales y un canal de comunicación inalámbrica con la nube que sea de bajo consumo, de estándar abierto, seguro, escalable y portátil.

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Selección de aplicaciones de seguimiento IoT

Los rastreadores IoT se pueden utilizar en la actualidad para monitorizar la localización de prácticamente todo en tiempo real. A continuación veremos un conjunto de aplicaciones de seguimiento que ilustran la diversidad de las arquitecturas de las soluciones y sus especificaciones de rendimiento.

Rastreadores de personas, mascotas y ganado

Los rastreadores de personas, mascotas y ganado suelen consistir en dispositivos pequeños y alimentados por batería que se llevan sobre el cuerpo y se suelen utilizar en el exterior. Si bien sus requisitos varían en cada caso, suelen ofrecer un posicionamiento con una exactitud media o alta con una velocidad de actualización media o alta de la posición.

La optimización del consumo es fundamental para garantizar un alto nivel de disponibilidad del servicio entre cargas. Dado que se usan en entornos exteriores cambiantes, suelen necesitar una tarjeta SIM IoT y una conexión de datos celular para enviar datos a la nube.

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Rastreadores de contenedores para mercancías en movimiento

Los rastreadores de contenedores de mercancías en movimiento están diseñados de manera que ofrezcan la máxima autonomía e incorporan diversas tecnologías de comunicación inalámbrica. Entre ellas se encuentran la conectividad celular LPWAN (low power wide area network) cuando se dispone de cobertura, Bluetooth o Wi-Fi, a un concentrador o puerta de enlace local para comunicación por satélite y comunicación de corto alcance para descargar datos en
PDA y otros dispositivos similares.

Para lograr el mínimo consumo, los rastreadores de contenedores pueden reducir enormemente la frecuencia de actualización de posicionamiento y utilizar un motor de posicionamiento basado en la nube.

Rastreadores de flotas para coches, bicicletas eléctricas y vehículos de micromovilidad

Los rastreadores IoT utilizados para indicar la posición de flotas de vehículos de micromovilidad en tiempo real pueden acceder a la batería del vehículo. Dado que su salida sirve a menudo para facturar y para comprobar el cumplimiento de las normas de tráfico, los rastreadores de flotas de vehículos necesitan un posicionamiento exacto en entornos urbanos complejos.

La huella digital de la red celular y el GNSS asistido pueden acortar el plazo necesario para determinar la posición del vehículo y disminuir el consumo. Al mismo tiempo, las soluciones de navegación estimada pueden integrar datos del sensor inercial para asumir interrupciones en la cobertura de GNSS y mitigar el impacto de los efectos multirruta provocados por el rebote de las señales GNSS en los edificios antes de llegar hasta el receptor GNSS.

Para cumplir normas como las zonas de circulación prohibidas y con límite de velocidad, las soluciones están evolucionando de la tecnología GNSS estándar con una exactitud del orden de metros a soluciones multibanda de navegación estimada que usan los servicios de corrección de GNSS con el fin de lograr una exactitud de apenas unos pocos centímetros. Estas soluciones suelen requerir tecnologías de comunicación celulares de banda ancha media para transmitir los datos de localización al cliente en el segundo plano y recibir constantemente datos de corrección de GNSS.

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Rastreadores de herramientas eléctricas

Los rastreadores de herramientas eléctricas necesitan sistemas de posicionamiento y lo ideal es que sean capaces de ofrecer una cobertura total en espacios interiores y exteriores dentro de zonas en construcción. El tamaño pequeño, la larga autonomía y la total disponibilidad son fundamentales para asegurar que los rastreadores añadan valor a los responsables de las obras.

Por ejemplo, estas soluciones pueden combinar la tecnología GNSS para el posicionamiento en el exterior y soluciones de posicionamiento en interiores Bluetooth que tomen el relevo cuando las señales GNSS no estén disponibles.

Tendencias en la tecnología de seguimiento IoT

La tecnología de seguimiento IoT ha experimentado enormes avances durante la pasada década. El progreso tecnológico en el lado de la oferta sigue permitiendo disponer de aplicaciones con un rendimiento cada vez mayor. Al mismo tiempo está aumentando el nivel de expectativas del cliente en el lado de la demanda.

Las tendencias claramente visibles en el lado de la demanda son:

  • demanda de una mayor cobertura, tanto geográficamente como en entornos mixtos de interior-exterior,
  • mejor rendimiento en cuanto a exactitud y fiabilidad,
  • menos consumo para una mayor autonomía de la batería o un menor tamaño del dispositivo,
  • integración más estrecha con una lista de materiales más corta y menos proveedores para gestionar la situación de la cadena de suministro,
  • plazo de comercialización más corto
  • y menor coste de propiedad.

Afortunadamente, la innovación evoluciona con rapidez en el lado de la oferta con mejoras en la cobertura, el rendimiento, el consumo y la integración tecnológica con cada generación tecnológica.

La cobertura de localización en exteriores ha aumentado con la introducción de receptores GNSS multiconstelación que se conectan a un mayor número de satélites que los receptores GNSS convencionales, incluso cuando están rodeados por edificios altos en entornos muy urbanos. El GNSS asistido ha acortado el tiempo que necesita el receptor para obtener una primera posición hasta apenas unos segundos. Las técnicas de huella digital celular prácticamente han eliminado las situaciones de posición cero.

La cobertura de localización en espacios interiores también se ha visto mejorada con la creciente adopción de la detección de la dirección con Bluetooth y el posicionamiento en interiores así como con la tecnología de banda ultraancha.

Al mismo tiempo, las soluciones de conectividad inalámbrica ofrecen una mayor cobertura con redes LPWAN (low power wide area networks) cuyo alcance es mayor que con las redes 4G LTE estándar para consumidores, mientras que las soluciones de corto alcance basadas en mallas amplían el alcance de la transmisión a trenes, portacontenedores y diferentes tipos de portadores de carga usados en los almacenes.

El rendimiento del posicionamiento también ha crecido continuamente, impulsado de nuevo por el uso generalizado de receptores GNSS multibanda y multiconstelación, soluciones de posicionamiento de alta precisión como cinemática en tiempo real y una oferta cada vez mayor de servicios de corrección de GNSS para obtener el posicionamiento con una precisión del orden de centímetros. Las tecnologías de navegación estimada que combinan datos inerciales y del sensor del vehículo con la salida del receptor GNSS y los modelos dinámicos de cada vehículo reducen el impacto de los efectos multirruta y las interrupciones de la señal GNSS.

La autonomía ha venido aumentando gracias a la convergencia de diversos desarrollos tecnológicos. Entre ellos se encuentran antenas más sensibles, componentes de menor consumo utilizados para diseñar receptores GNSS y radios celulares 4G LTE. El posicionamiento basado en la nube está abriendo nuevas oportunidades hacia el posicionamiento GNSS de muy bajo consumo en aplicaciones que solo precisan determinar su localización de manera esporádica. E innovaciones como GNSS multiconstelación y GNSS asistido acortan el tiempo que necesita el receptor GNSS en el modo de adquisición de señal, que consume mucha energía, antes de conmutar al modo de seguimiento de menor consumo.

La integración más estrecha es otra tendencia posibilitada por la eclosión de potentes microcontroladores de doble núcleo capaces de integrar un controlador informático y BLE (Bluetooth low energy), Wi-Fi, celular u otra pila de software. El paso de arquitecturas complejas con un microcontrolador autónomo de aplicación y pilas de la tecnología de radio en núcleos separados del procesador a una arquitectura más sencilla que integre todo en un microcontrolador de doble núcleo abre la oportunidad de acortar el plazo de comercialización, el número de componentes y de proveedores, así como los tiempos de desarrollo.

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Esto es solo el principio

Aún nos encontramos en los primeros días de la adopción industrial de soluciones de seguimiento basadas en IoT. Esta tecnología ha demostrado sus cualidades con claridad. Pero las empresas, empujadas por el avance tecnológico, la competencia y factores imprevisibles como la actual crisis en las cadenas de suministro, se están viendo presionadas a crear soluciones que sean al mismo tiempo más pequeñas y económicas, además de ofrecer un mejor rendimiento junto con una integración más fácil y rápida en plataformas y ecosistemas de la nube.

La diversidad del mercado de seguimiento IoT hará que las soluciones se sigan adaptando a las necesidades concretas de las aplicaciones que cubren, basándose para ello en los componentes de hardware, las arquitecturas de sistemas, los servicios basados en la nube, el posicionamiento subyacente y las tecnologías de comunicación que hemos descrito.

En el lado de la oferta, la innovación sigue su curso a paso acelerado. Cada generación de la tecnología de receptores GNSS añade nuevas funciones que mejoran su rendimiento, cobertura, consumo y tamaño. Cada nueva versión de los estándares de comunicaciones inalámbricas contribuye a garantizar que los datos puedan llegar más lejos, más rápido o más eficientemente. Los microcontroladores alcanzan niveles más altos de rendimiento. Mientras tanto, se le exige a la nube que asuma una carga de trabajo cada vez mayor.

Por último, como en la dirección con Bluetooth recientemente anunciada, se acercan tecnologías completamente nuevas al mercado, incluidos los satélites LEO (low earth orbit) para comunicación celular y posicionamiento y localización mediante 5G.

A medida que aumente el número de empresas que aprovechan el valor que puede ofrecer el seguimiento por medio de IoTlo seguirán haciendo también la gama de soluciones tecnológicas para cubrir las necesidades del mercado de seguimiento de activos.

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