Redes móviles y dispositivos del IoT Industrial ¿Cómo optimizar el sistema de transmisión de los datos?

La conectividad y operatividad de los dispositivos IoT mejora sustancialmente cuando se usa una eSIM para la transmisión de datos

La Industria 4.0 lleva una década de explosión y su crecimiento no parece detenerse. IoT, el internet de las cosas, que es una de las tecnologías punteras que forman parte de este nuevo paradigma tecnológico, sigue creciendo con ello a un ritmo imparable. La asociación GSMA (Global System for Mobile Communications) predice que, para el año 2025, habrá más de 25.000 millones de conexiones de IoT en todo el mundo, y, aunque ya estamos seguros y podemos aseverar que el IoT ha transformado la industria, todavía existen retos a la hora de agilizar su implantación.

En el ámbito del IoT industrial (IIoT), la comunicación entre máquinas (M2M) hace que las instalaciones de fabricación sean inteligentes y estén digitalizadas para un control exhaustivo de todos, o casi todos, los procesos de producción. Mediante el uso de sensores para capturar los datos de la planta de producción, los fabricantes obtienen una visión general de sus instalaciones para optimizar los procesos, mejorar el rendimiento de las máquinas, reducir los residuos y el consumo de energía y reducir los tiempos de inactividad inesperados.

¿Y cómo se hace eso? ¿Cuál es la tecnología que hay detrás de la conexión y el envío de datos entre sistemas?

Conectar a los fabricantes

La conexión de dispositivos IoT a través de una red móvil se ha venido denominando IoT celular ya que el uso de las redes móviles existentes elimina la necesidad de una infraestructura separada y dedicada. En su lugar, se puede utilizar una serie de redes e infraestructuras existentes en la mayoría de países y lugares del mundo, ya sea 3G, 4G, 5G o redes específicas de IoT.

De estas últimas, por ejemplo, los sistemas LTE-M y NB-IoT son redes diseñadas específicamente para las conexiones de IoT. LTE-M, que incluye eMTC, es un tipo de estándar de tecnología de radio de red de área amplia de baja potencia desarrollado por el 3GPP para permitir una amplia gama de dispositivos y servicios celulares. Mientras que LTE- M ofrece un precio más bajo y soporte de voz y SMS, NB-IoT ofrece baja potencia y un bajo uso de datos para un largo alcance y fiabilidad. Sea cual sea la red que se utilice, la conexión de los dispositivos al IoT celular a través de las tarjetas SIM tradicionales presenta varios retos para los fabricantes.

Dificultades de despliegue

Tradicionalmente, la tarjeta SIM del dispositivo o sensor de IoT ha sido la encargada de conectar un dispositivo a la red. Pero esto no está exento de dificultades.

Las tarjetas SIM de IoT normalmente sólo permiten que un dispositivo se conecte a la red de un único operador. Cuando se despliegan dispositivos a nivel global a través de múltiples redes, o se trabaja con dispositivos que están involucrados en cadenas de suministro o logística que se mueven a través del mundo, esto crea una pesadilla logística. Los fabricantes deben obtener y distribuir SIM físicas de una red local para cada dispositivo, dependiendo de la ruta o lugares donde ese dispositivo va a estar operativo.

Como las tarjetas SIM deben ser extraíbles para el mantenimiento o los cambios de operador, los dispositivos IoT no pueden sellarse, lo que significa que es más probable que las duras condiciones de funcionamiento lo dañen, se produzcan fallos con mayor regularidad o el tiempo útil de vida se reduzca sustancialmente. También existe la preocupación añadida de que tener un elemento extraíble expone a los dispositivos IoT a riesgos de robo de servicios y otros posibles ataques o manipulaciones no autorizadas.

 Las eSIM son el futuro

Por lo tanto, aunque las tarjetas SIM para las redes IoT cumplen su función, estos retos son difíciles de ignorar cuando hay una solución a mano. En este caso, esta solución pasa por el uso de las eSIM, o SIM integradas, que son una alternativa digital a las SIM físicas, y que conectan los dispositivos a una red a través del espectro frecuencial asignado. En el IoT, la eSIM se refiere al componente de software y a la capacidad de cambiar los perfiles del operador de red móvil en el aire (OTA). Adoptadas inicialmente para dispositivos de seguimiento y coches autónomos, las eSIM son ahora también un componente clave de la IIoT , y de hecho, las eSIM vienen en todos los factores de forma física, desde la clásica tarjeta 2FF o mini SIM, omnipresente en los teléfonos móviles y sus «hermanos» más pequeños, hasta la MFF2, una SIM con chip soldable. La diferencia radica en el software integrado en la propia tarjeta SIM, tanto si admite el aprovisionamiento OTA como si no.

A diferencia de las tarjetas SIM físicas, las eSIM descargan las credenciales de la red en un chip de la placa de circuito impreso de un dispositivo IoT. Por eso, la eliminación del componente físico de una SIM hace que todo el proceso de incorporación a la red sea remoto, lo que tiene una gran cantidad de beneficios para los fabricantes.

Ventajas de la eSIM

El cambio de perfiles de operador en el aire (OTA) es especialmente importante cuando se trata de dispositivos que se despliegan por todo el mundo, ya que el cambio de tarjetas SIM físicas resulta muy caro y requiere mucho tiempo. Por no hablar de las molestias que supone para el usuario o usuarios del dispositivo. Así, la funcionalidad subyacente de poder cambiar de operador en el aire ofrece varias ventajas, como, por ejemplo:

  • Proceso de fabricación simplificado
  • Resistencia a la manipulación y al entorno
  • Protección a prueba de futuro frente a la caída de la red y los cambios de precio
  • Solución global para LTE-M y NB-IoT

Solución para las restricciones permanentes de itinerancia

Con el uso de la eSIM en la fase de fabricación, resulta irrelevante en qué país acabe el dispositivo y el proceso de fabricación se vuelve más ágil y menos complicado. Una vez que el dispositivo está en el país de despliegue, se puede descargar el perfil más adecuado, tanto si la decisión se basa en las restricciones locales de itinerancia como en el precio del proveedor del perfil.

Sin necesidad de retirar la eSIM del dispositivo, el módulo puede sellarse completamente en la fase de fabricación. De este modo, el propio producto puede ser más seguro contra la manipulación física por parte de personas malintencionadas y aumentar la tolerancia frente a factores ambientales como la temperatura, la vibración y la humedad.

Puesto que además las empresas de telecomunicaciones llevan tiempo cerrando redes 2G y 3G para liberar recursos para la 5G, es cada vez más urgente permitir que todos los dispositivos IoT se conecten a las nuevas tecnologías de red a través de estos sistemas. Como la eSIM tiene un formato estandarizado para este acceso, el proyecto está preparado para el futuro en caso de que las redes se apaguen y surjan nuevas tecnologías, esto incluye NB -IoT y LTE-M, y, por supuesto, una futura sexta generación móvil.

Otro caso importante de uso de las eSIM es evitar las restricciones de itinerancia. Países como Brasil y Canadá, por nombrar algunos, imponen estas restricciones durante 60-90 días, dependiendo del país. Después de ese periodo, los dispositivos son expulsados de la red. Una forma de evitarlo es sacar el dispositivo del país y conectarlo a otra red. Sin embargo, es poco razonable y caro transportar 10.000 e-scooters o los módulos de las turbinas eólicas a través de la frontera simplemente para poder hacer un cambio de red en los dispositivos que imbuyen. Para estos casos, la respuesta es cargar un perfil local en el que no se apliquen las restricciones de itinerancia, y la eSIM puede facilitarlo fácilmente.

Las eSIM eliminan los problemas asociados a las tarjetas SIM del IoT

Como hemos indicado, en la eSIM la red a la cual se va a conectar el elemento IoT se determina después de la producción, el envío y el despliegue de un dispositivo, con lo que los fabricantes pueden cambiar fácilmente los proveedores de conectividad como y cuando sea necesario para obtener la máxima flexibilidad en función de la ubicación del dispositivo o del coste de la suscripción.

El aprovisionamiento de credenciales de red gestionado de esta forma significa que las eSIM se conectan y se mantienen de forma remota. No es necesario manipular físicamente un dispositivo para realizar cambios en su conectividad, lo que hace que los dispositivos sean más duraderos y menos propensos a sufrir daños ambientales.

Y en cuanto a la seguridad, la ubicación de una eSIM en un pequeño chip de la placa de circuitos significa que no es extraíble. Al estar soldada físicamente al dispositivo se eliminan los riesgos de robo físico de la tarjeta, ya que es difícil de identificar e imposible de quitar. De este modo, los dispositivos IoT pueden desplegarse sin ningún control humano local de la conectividad: toda la responsabilidad recae en el proveedor de servicios (SP) del fabricante, y esto significa que los proveedores de servicios se responsabilizan de la gestión de las suscripciones, eliminando las dificultades de la conectividad celular para los usuarios de la industria.

Aunque la conectividad de dispositivos IIoT no es nada nuevo para los fabricantes, hacerla más ágil, cómoda y digital es clave para su éxito continuado. La adopción de la tecnología eSIM alivia algunos de los puntos problemáticos que experimentan los fabricantes, haciendo que las operaciones sean más sencillas y abriendo un mundo de oportunidades para procesos más eficientes.

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