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¿Qué es inteligente en una Smart Home?

La idea de una nevera que ordena la mantequilla y el queso por sí misma nos ronda por la cabeza desde hace tiempo, pero este ejemplo estándar de una Smart Home – Casa Inteligente todavía no se ha convertido en realidad. Por otro lado, diversas aplicaciones conectadas en red hicieron su aparición tiempo atrás y muchas más están llegando cada día. Esto supone que los proveedores tienen que hacerse una pregunta: ¿en qué estándares inalámbricos debo concentrar mis esfuerzos?

De acuerdo a un informe de Strategy Analytics, una media de 2.4 dispositivos por hogar estaban conectados en red en 2008 – en 2015 esta cifra ascendía a 8.6. Gartner, por su parte, estima que habrá más de 500 dispositivos inteligentes en cada casa en 2022. Alemania es uno de los mercados más importantes: como indica el Smart Home Monitor 2016 publicado por el instituto de investigación de mercado Dr. Grieger & Cie. y la SmartHome Initiative Deutschland e.V., alrededor del 30% de los 1017 hogares que participaron en este estudio ya está usando aplicaciones Smart Home, especialmente en las áreas de gestión energética, entretenimiento y comunicaciones, así como en soluciones de seguridad. Pero las tecnologías Smart Home & Ambient Assisted Living (AAL) – Vida Cotidiana Asistida por el Entorno no sólo están haciendo progresos en el contexto de la propiedad privada. Las empresas inmobiliarias y las asociaciones de la vivienda están incrementando la utilización de soluciones de monitorización de consumo y facturación, así como de sistemas de control de calefacción que regulan la temperatura interior y, por lo tanto, ayudan a evitar la formación de moho. Se han desarrollado varios estándares y plataformas inalámbricos con el objetivo de respaldar la conexión de las aplicaciones.

Alternativa desde Estados Unidos: Z-Wave

En Estados Unidos, existe el protocolo de red inalámbrica mesh ZWave de la compañía Sigma Designs. Pero, como ningún otro fabricante de semiconductores utiliza este protocolo, muchos proveedores se muestran precavidos por poder encontrarse en un callejón sin salida. Z-Wave usa una frecuencia libre sin licencia de 915 MHz. Como dicha frecuencia no está disponible en Europa, los fabricantes de dispositivos finales compatibles con Z-Wave deben recurrir a transceptores de 868 MHz. Otras desventajas de Z-Wave residen en las bajas ratios de transferencia de datos y la ausencia de compatibilidad con Smartphones. Esto supone un factor decisivo, ya que la mayoría de usuarios desea poder llevar a cabo funciones Smart Home de manera remota y, preferiblemente, a través del teléfono inteligente, como reflejan las conclusiones del estudio Deloitte Smart Home Survey 2015.

Selección de frecuencia flexible: ZigBee

ZigBee es otro protocolo de red inalámbrica mallada (mesh) que, hasta el momento, ha sido utilizado principalmente en Estados Unidos. Se basa en IEEE 802.15.4. ZigBee usa la frecuencia de 2.4 GHz, también libre de licencia, y frecuencias sub-GHz. Esto permite a los usuarios elegir la mejor frecuencia para cada aplicación Smart Home, especialmente si implementan un combo-transceptor sub-GHz / 2.4 GHz como el AT86RF215 de Atmel. Sin embargo, ZigBee no se puede recomendar en este momento. En 2015, se descubrió una fisura de seguridad y, hasta la fecha, no ha sido posible corregirla por medio de actualizaciones de firmware. No obstante, esto cambiará en un futuro cercano: el Consorcio ZigBee ya está testando la especificación 3.0 que cierra la fisura.

Versátil y seguro: Thread

También basada en el protocolo IEEE 1802.15.4 para sub-GHz y 2.4 GHz es la red Thread. Tiene la reputación de ser muy robusta, self-healing y eficiente y, con soporte IPv6, se convierte en la alternativa 6LowPAN a Bluetooth y WiFi. El cifrado AES garantiza la seguridad. Como Thread es libre de licencia, ya está siendo empleada por un grupo de más de 220 “seguidores”, incluyendo ARM, Samsung, Atmel, Procter&Gamble y Osram. Los módulos suministrados por Redpine Signals que se fundamentan en el actual chipset RS9113 M2M Combo también respaldan el protocolo Thread, además de WiFi de banda dual (2.4 / 5 GHz), Bluetooth classic, Bluetooth Low Energy y ZigBee.

Elevado rendimiento en todo el mundo: Bluetooth Smart

Bluetooth Smart (también Bluetooth Low Energy – BLE), que usa la banda de 2.4 GHz, es empleado en todo el mundo. BLE también aporta la ventaja decisiva de soporte de IPv6 que permite dirigir los dispositivos finales mediante una dirección IPv6. Nordic Semiconductor ya está suministrando stacks de software para esto en su nRF51 SoC (Cortex M0 + transceptor de 2.4 GHz) y nRF52 SoC (Cortex M4 + transceptor de 2.4 GHz + NFC). BLE se encuentra un paso por delante de sus competidores gracias al uso generalizado en Smartphones. Prácticamente todos los modelos tienen una interfaz BLE que permite comunicar directamente con productos BLE Smart Home. Además, el estándar BLE 5.0 ofrece diversas mejoras en alcance, ratios de transferencia de datos y capacidad de broadcasting.

Esta última característica hace que las apps sean superfluas cuando hay que conectar con dispositivos finales y enviar datos a la nube, lo que se traduce en un Internet de las Cosas (IoT) independiente de la conexión. Para este año, los expertos esperan la llegada de un protocolo de red mesh Bluetooth Smart para el que Nordic dispondrá de un stack de software para sus modelos nRF51 y nRF52.

Desde el gimnasio a Smart Home: ANT

Otro protocolo que habría que tener en cuenta es ANT. Desarrollado por Dynastream, filial de Garmin, ANT se suele conocer por su uso en tareas de conexión con equipos deportivos. Sin embargo, ha encontrado su sitio en otras áreas como automatización en el hogar, localización en interiores y telemedicina. Al igual que Z-Wave, ANT es un protocolo privado, pero en este caso cuenta con el valor añadido de ser respaldado por varios fabricantes de semiconductores, proporcionando así más fiabilidad a los clientes. Gracias a su bajo consumo de energía y elevado grado de flexibilidad con respecto a la topología de red y al creciente número de Smartphones con soporte ANT, está emergiendo definitivamente como una alternativa a otros estándares a tomar en consideración. Nordic también ofrece un stack de software ANT para sus SoCs nRF51 y nRF52.

En el hogar (casi) por doquier: WLAN

WLAN tiene gran importancia en proyectos de Smart Home. Ya se encuentra presente en muchas casas y apartamentos, haciendo posible una mayor ratio de transferencia de datos, esencial en cámaras de vigilancia y sistemas multimedia. No obstante, las aplicaciones Smart Home dirigidas a gestión energética y Ambient Assisted Living también emplean WLAN como su estándar inalámbrico, tanto en la comunicación directa con un Smartphone como en el envío de datos en la nube a través de una red local. WLAN y BLE se suelen usar combinados, especialmente a la hora de mandar datos de sensor vía BLE a una unidad central y, después, a la nube vía WLAN. En estos casos, los módulos de combinación como el RS9113 de Redpine Signals son los más apropiados. El último estándar WLAN sub-GHz 802.11ah también garantiza que WLAN permanecerá a la vanguardia (state-of-the-art) en proyectos Smart Home en un futuro cercano.

Final abierto

Por ahora, no es posible predecir qué estándar saldrá victorioso. Existen buenas razones para esperar que ninguno de ellos emerja por sí solo tras la exclusión de los otros, por lo que parece razonable que coexistan varios. De ser así, las unidades de conectividad centralizada aportarán compatibilidad o los fabricantes individuales desarrollarán sistemas Smart Home propios para desmarcarse de los competidores. En todos los casos, los criterios decisivos que guiarán hacia el éxito son soporte de IPv6, compatibilidad con Smartphone y flexibilidad para poder responder rápidamente a cualquier nuevo requerimiento. El protocolo ANT satisface estas necesidades, por lo que irá aumentando su cuota de mercado, pero los “pesos pesados” Bluetooth Low Energy y WiFi ya están muy bien situados para defender su posición a largo plazo.



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