IINTER-HARE, un nuevo protocolo de comunicaciones para la Internet de las Cosas que supera las limitaciones de los protocolos estándar

En los últimos años, el número de dispositivos de Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things) conectados en todo el mundo crece de manera exponencial. Se prevé que formen parte del ecosistema del IoT 25 mil millones de dispositivos en el año 2020. Uno de los retos más importantes del ecosistema IoT para los próximos años será la integración de millones de dispositivos inteligentes en su paradigma de comunicaciones.

En este sentido, las tecnologías inalámbricas LPWAN (acrónimo de Low Power Wide Area Network) se han posicionado como uno de los principales actores para la creciente implementación del IoT. Se espera que las tecnologías LPWAN sean utilizadas por cientos o incluso miles de estaciones automatizadas y de bajo consumo desplegadas en grandes áreas geográficas.

Pero los estándares definitivos para la IoT todavía se están definiendo así como nuevos proyectos y nuevas propuestas. Un trabajo publicado en IEEE Access, el 11 de abril, propone un nuevo protocolo: INTER-HARE. Son sus autores Toni Adame, miembro del Grupo de Investigación Network Technologies and Strategies (NeTS), Albert Bel y Boris Bellalta, director del Grupo de Investigación Wireless Networking, y miembros del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF.

El trabajo parte del problema de escalabilidad que presenta el protocolo LPWAN

"Las redes de baja potencia sub-1GHz permiten dar servicio a cientos de dispositivos finales desde una única estación base. Sin embargo, la simplicidad inherente a la LPWAN afecta negativamente a su escalabilidad, ya que estas redes no son lo suficientemente flexibles como para hacer frente a un número elevado de nodos, a menos que su tráfico generado sea realmente bajo, lo que limita muchos de sus posibles usos", comenta Bellalta, investigador principal del estudio.

En general, este artículo presenta una prueba de concepto en que las LPWAN multibanda pueden resolver el problema de escalabilidad, proporcionando una tecnología de referencia específica pero completa llamada INTER-HARE.

Las principales contribuciones del trabajo actual se pueden resumir en:

Evaluación del problema de escalabilidad en LPWAN y revisión de soluciones de última generación.
Diseño, desarrollo e implementación de INTER-HARE en una plataforma IoT real.
Validación experimental de INTER-HARE en un banco de pruebas de laboratorio y en un piloto industrial real conectado a una plataforma de nube externa.

Los autores proponen un nuevo protocolo llamado INTER-HARE: una solución basada en el uso de tecnologías IoT multibanda concurrentes, en el que una LPWAN operando a 868 MHz actúa como una red de retorno o backhaul transparente para un conjunto de subredes que trabajan a 2,4 GHz (como muestra la imagen del principio).

La aplicación del protocolo INTER-HARE en una plataforma IoT real se ha evaluado en diversos bancos de pruebas de laboratorio y también en una prueba piloto en las instalaciones de un almacén logístico, demostrando su idoneidad en una aplicación de monitorización de la temperatura, humedad y nivel de luz con dispositivos finales repartidos por un área de trabajo.

Más allá de mostrar cómo esta tecnología ofrece un bajo consumo energético y una alta fiabilidad, los autores de este artículo pretenden inspirar futuros trabajos basados en LPWAN multibanda partiendo de su trabajo como referencia.

Trabajo de referencia:

Toni Adame, Albert Bel, Boris Bellalta (2019), “Increasing LPWAN Scalability by Means of Concurrent Multiband IoT Technologies: An Industry 4.0 Use Case”, IEEE Access, Vol. 7, pp. 46.990-47.010, 11 de abril, Digital Object Identifier: 10.1109/ACCESS.2019.2909408