La conectividad inalámbrica se está convirtiendo rápidamente en una funcionalidad necesaria en todos los sectores que permite sustituir el cable para conectividad a Internet e incluso convierte objetos de uso cotidiano en servidores web completamente funcionales.
La conectividad inalámbrica es verdaderamente ubicua y ello se debe, y no en poca medida, a los continuos esfuerzos de grupos de trabajo y asociaciones industriales dedicadas al desarrollo de estándares. A través de la adopción de estándares, los fabricantes de semiconductores pueden generar casos de negocio convincentes para invertir en el desarrollo de soluciones integradas; la disponibilidad de tales soluciones pone la semilla en el mercado y si la tecnología es la adecuada – como es el caso de muchas formas de conectividad inalámbrica – otros fabricantes les seguirán pronto, creando así un mercado competitivo y reduciendo el precio por unidad. Esto, por supuesto, tiende a aumentar la demanda y, en raras ocasiones, el resultado es que algo se convierte en lo que se conoce como “megatendencia”.
La megatendencia para la conectividad inalámbrica no muestra signos de decaimiento; de hecho está ganando fuerza; el Internet de las Cosas (Internet of Things, IoT) se hará realidad fundamentalmente gracias a soluciones inalámbricas de bajo consumo y los analistas del sector prevén que en el año 2020 habrá más de 30.000 millones de nuevos dispositivos conectados a IoT. Estos dispositivos utilizarán en su gran mayoría una tecnología inalámbrica de bajo consumo como fuente primaria de conectividad que se adapte a IoT; inteligencia distribuida trabajando en conjunto para hacer la vida más fácil.
Bajo consumo y tecnologías inalámbricas basadas en estándares, por lo tanto, experimentan en la actualidad un fuerte crecimiento; Bluetooth, ZigBee (en sus numerosos perfiles) y WiFi se encuentran a menudo integrados – muchas veces entre sí– en sistemas embebidos que, hasta hace poco, tal vez no han ofrecido ningún tipo de conectividad.
Bluetooth
Probablemente la tecnología inalámbrica más ubicua desplegada actualmente en los dispositivos de consumo sea Bluetooth, un protocolo robusto de corto alcance que ofrece anchos de banda relativamente elevados para aplicaciones exigentes de datos. Uno de los más ejemplos más exigentes es el audio, que es enormemente susceptible a la calidad debido a la habilidad del oído de detectar las más pequeñas fluctuaciones y variaciones. Por tanto, el uso de Bluetooth en aplicaciones de audio, como en dispositivos manos libres, y más recientemente el audio por “streaming”, son factibles gracias a sus puntos fuertes.
La demanda de reproducción de audio por Bluetooth está creciendo junto con el deseo de proporcionar funciones de valor añadido como el proceso de señal digital y la compatibilidad con para múltiples códecs. En los dispositivos de consumo también es importante ofrecer unos atractivos interfaces de usuario y con tal fin Microchip ha presentado recientemente un kit de desarrollo de audio Bluetooth (Bluetooth Audio Development Kit) basado en sus microcontroladores PIC32.
WiFi
Cuando se analiza el despliegue de dispositivos aptos para Internet, una tecnología inalámbrica destaca sobre el resto: WiFi. La incorporación de conectividad WiFi puede lograr que prácticamente cualquier dispositivo forme parte de una red más grande, ampliando sus capacidades mucho más allá de las propias de un dispositivo autónomo. Fabricantes de todos los sectores están añadiendo actualmente conectividad WiFi por diversas razones: acceso, diagnóstico y control logístico remotos son ejemplos de por qué WiFi se está utilizando en la actualidad para aportar ventajas al Internet en objetos de uso cotidiano.
La incorporación de WiFi también se ha simplificado gracias a dispositivos altamente integrados y a pilas de protocolos ya definidas que son compatibles con todo un conjunto de modos de red, funciones de seguridad y servicios de Internet como FTP, SMTP y HTTP. Ahora es posible, por ejemplo, integrar un servidor web completo en un único y potente microcontrolador, permitiendo así que casi cualquier dispositivo envíe datos a cualquier sitio punto del mundo conectado.
ZigBee frente a protocolos propios
Para conexiones de pequeño alcance y bajo ancho de banda, una sola tecnología sustenta una amplia variedad de soluciones estándar y a medida. El interface físico IEEE.802.15.4 y su MAC estandarizado (a través de la ZigBee Alliance) utilizan la misma tecnología de radio que otras soluciones de bajo consumo de 2,4GHz que son libres de emplear toda una serie de protocolos propios y velocidades de transmisión. Este conocido ancho de banda, que está exento de licencia, ofrece soporte a diversas tecnologías inalámbricas, por lo que es importante escoger un protocolo capaz de coexistir en un espectro abarrotado, bien se trate de protocolos de tipo estándar o propios. Microchip ofrece diversas pilas de protocolo en este ámbito, entre ellas ZigBee PRO, RF4CE y su propio protocolo de malla inalámbrica MiWi. Ahora también ofrece el MRF24XA, un transceptor de radio monochip que por primera vez ofrece soporte a todos estos protocolos, con velocidades de transmisión de los datos de 125kbit/s a 2Mbit/s.
Soluciones modulares
Si bien el funcionamiento en el espectro exento de licencia facilita la comercialización de la tecnología inalámbrica, se mantiene la necesidad de certificación las radios. Una solución cada vez más extendida y viable para simplificar esta etapa de diseño es utilizar módulos preconfigurados.
Los módulos tienen la venta de su “conformidad por diseño” y ello hace que la certificación sea menos ardua. Microchip ha anunciado recientemente un conjunto de nuevos módulos inalámbricos destinados a conectividad Bluetooth, WiFi, ZigBee y propia.
Esta nueva oferta incluye la gama MRF WiFi de módulos que diseñados para trabajar estrechamente con un microcontrolador que ejecute la pila TCP/IP, así como la serie RN XV de módulos WiFi y Bluetooth que integran la pila TCP/IP en el módulo.
La Figura muestra un diagrama de bloques de los módulos MRF24WG0MA/MB, que integran una radio IEEE 802.11 b/g capaz de alcanzar velocidades de transmisión de los datos de hasta 54Mbit/s con un consumo de potencia de tan solo 100µA cuando en modo de hibernación. La potente pila TCP/IP se suministra en código fuente para desarrolladores, y también hay tarjetas de demostración disponibles para los ingenieros de hardware. Microchip también ofrece a los desarrolladores una vía de migración entre WiFi y Bluetooth poniendo a su disposición una gama de módulos compatibles con la huella XBee estándar. Con los módulos enchufables para inserción WiFi y Bluetooth aún resulta más sencillo añadir conectividad inalámbrica a diseños nuevos o ya existentes.
El IoT será posible gracias a la conectividad inalámbrica de bajo consumo, con miles de millones de dispositivos trabajando juntos en redes a medida o entre unidades (peer-to-peer), así como formando redes personales, domésticas, metropolitanas o amplias. Esta perfecta agregación y el suministro de datos confiarán en conexiones inalámbricas sencillas y robustas gracias al creciente número de soluciones modulares altamente integradas y de bajo consumo.
