La convergencia de la tecnología 5G y el internet de las cosas (IoT – Internet of Things) es el próximo paso natural para dos tecnologías avanzadas desarrolladas para hacer la vida de sus usuarios más fácil, cómoda y productiva. Pero para antes de hablar sobre su confluencia, conviene entender claramente estas dos tecnologías.
En términos sencillos; el 5G es la siguiente generación de redes celulares. El estándar actual, 4G, ofrece velocidades que oscilan entre los 7 y 17 Mbps de subida y los 12 y 36 Mbps para bajadas, mientras que las velocidades de transmisión 5G pueden alcanzar los 20 Gbps. La latencia que ofrecen las redes 5G es en torno a un 10% de la que ofrece la señal 4G, en tanto que son capaces de gestionar un número de conexiones simultáneas mucho mayor. Se trata de características clave para garantizar la convergencia con el IoT.. [1]
El internet de las cosas es un ecosistema de creciente complejidad: un universo de cosas conectadas, capaces de capturar datos clave y llevar a cabo un análisis avanzado de los mismos mediante funcionalidades residentes en la nube para extraer información valiosa. Esta tecnología plantea una gran oportunidad para multitud de actores en todos los sectores de actividad. Muchas empresas se están organizando para poner el foco sobre el IoT y la conectividad a la hora de desarrollar sus productos y servicios del futuro. El IoT se puede entender mejor analizando sus cuatro componentes: sensores, redes, nube/IA y aplicaciones, como muestra la Fig. 1. [2,3,9]
Figura 1: Componentes del IoT
Cuando se combinen ambas tecnologías, el 5G afectará a todos los componentes del IoT directa o indirectamente: ofrecerá a los sensores un mayor ancho de banda para transmitir información sobre acciones, la red permitirá transferir la información más rápido. En cuanto a la nube y las tecnologías de inteligencia artificial, la quimera de los datos en tiempo real será una realidad, y estas aplicaciones verán incrementada su funcionalidad. Además, el ancho de banda que ofrece el 5G permitirá cubrir muchas más opciones.
Ventajas del 5G para el IoT
1. Mayores velocidades de transmisión
Las velocidades de transmisión de hasta 15 o 20 Gbps permitirán a las aplicaciones remotas acceder a datos, archivos, programas mucho más rápido. El incremento del uso de la nube en detrimento de la memoria interna instalada en cada dispositivo, se evitará la necesidad de equiparlos con múltiples procesadores, dado que las tareas de computación se podrán derivar a la red. Esto permitirá prolongar la vida útil de los sensores y ampliar su tipología para transmitir una mayor variedad de datos, desde imágenes en alta definición hasta vídeo en tiempo real[4]
2. Más dispositivos conectados
El impacto del 5G va a ser muy claro en el número de dispositivos que podrán conectarse para formar parte del IoT. Todos los dispositivos conectados serán capaces de comunicarse e intercambiar información. Por ejemplo, en los hogares inteligentes convivirán centenares de dispositivos, desde electrodomésticos inteligentes hasta aparatos para controlar el consumo eléctrico, sistemas de seguridad y sistemas de entretenimiento, conectados de todas las maneras posibles para permitirnos disfrutar de una vida mucho más cómoda. En instalaciones industriales, miles de dispositivos permitirán optimizar los procesos productivos y mejorar la seguridad. Además, el sueño de construir ciudades inteligentes será posible y gestionable a gran escala. [4]
La latencia se puede definir como el tiempo que discurre desde que se emite una orden a un dispositivo inteligente hasta que se ejecuta la acción. Con las redes 5G los tiempos de respuesta serán una décima parte de lo que son con las 4G. Así por ejemplo: La menor latencia permitirá incrementar el uso de sensores en multitud de aplicaciones industriales, tanto para controlar maquinaria, como en aplicaciones de gestión logística o de transporte remoto. En el sector sanitario, esta mejora de latencia permitirá a los profesionales de la salud controlar instrumental de alta precisión para realizar operaciones quirúrgicas a distancia. [4]
Retos para la convergencia del 5G y el IoT
1. Operación en múltiples espectros de banda
El 5G no va a reemplazar de inmediato al resto de tecnologías celulares existentes en la actualidad, si no que va a convertirse en otra opción a nuestra disposición. Además, el aprovechamiento del potencial máximo que ofrece el 5G depende del desarrollo de una nueva generación de dispositivos. En cuanto al segundo componente del IoT, las redes, el 5G habilitará un mayor abanico de opciones, lo cual les permitirá gestionar un mayor espectro de frecuencias, en lugar de estar limitadas al rango actual.[5]
2. La transición gradual del 4G al 5G
El plan es reemplazar las redes 4G de manera gradual con toda la infraestructura disponible a día de hoy, y esto debe hacerse en diferentes niveles y fases; software, hardware y puntos de acceso. Pero ello va a requerir de un volumen muy importante de inversiones tanto desde el lado de los usuarios como del de las empresas. Cada región del país va a tener su propio cronograma de sustitución del 4G, lo cual va a plantear nuevos retos para los servicios ofrecidos a través de las redes 5G. Sin embargo, la capacidad y la voluntad de los usuarios para adquirir nuevos dispositivos compatibles con el 5G seguirá siendo una incógnita, pero lo que es seguro es que va a hacer falta una gran cantidad de incentivos y de formación para convencer tanto a empresas como a personas a dar el salto. [5]
3. Interoperabilidad de datos
Se trata de un asunto que afecta a las tecnologías IoT: Conforme evolucione el sector, se va a ir haciendo cada vez más necesario desarrollar un modelo estándar para llevar a cabo tareas comunes desde el lado de los servidores (backend), como pueden ser el procesamiento, el almacenamiento y las actualizaciones de firmware. En la búsqueda de este nuevo modelo, probablemente asistamos al auge de diferentes soluciones IoT para operar con servicios comunes de backend, capaces de ofrecer niveles de interoperabilidad, portabilidad y gestión que son prácticamente imposibles de alcanzar con la generación actual de soluciones IoT. Crear este modelo se plantea como una tarea complicada a todos los niveles. Existen obstáculos y retos que dificultan la estandarización e implantación de soluciones IoT, pero el modelo deberá dar respuesta a todas ellas, siendo la interoperabilidad uno de las principales dificultades. [6]
4. Establecer modelos de negocio 5G
En ausencia de modelos de negocio solventes a la hora de conjugar la convergencia del 5G y el IoT, la creación e inversión en empresas en este sector, así como la actividad de las mismas puede terminar generando otra burbuja. Los modelos de negocio deben dar respuesta a los requisitos que plantea cada tipo de actividad de comercio electrónico; mercados verticales, mercados horizontales y mercados de consumo. Pero esta categoría siempre ha sido víctima de un exceso de celo normativo y legal. [6]
Ejemplos de aplicaciones del 5G en el IoT
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Automoción
Uno de los principales casos de uso del 5G es el de los coches conectados, servicios de comunicación vehicular que incluyen tanto comunicación directa (entre vehículos, vehículo-peatón y vehículo-infraestructura) y comunicaciones soportadas por la red para la conducción autónoma. Además de esto, los casos de uso soportados pondrán el foco sobre la seguridad y comodidad al volante, en aspectos como el uso compartido del coches, la planificación de rutas, la conducción coordinada y las actualizaciones sobre el estado del tráfico en tiempo real. Esto nos acerca al concepto de Edge Computing (Computación en la frontera), un concepto prometedor derivado de la computación en la nube. En el caso del Edge Computing, el procesamiento, la toma de decisiones y la ejecución de acciones se descarga sobre los dispositivos IoT, restringiendo la transmisión de datos en la nube a aquellos que son realmente importantes. Estos dispositivos, llamados nodos frontera (edge nodes) pueden desplegarse en cualquier lugar en el que se disponga de una conexión de red: en una fábrica, en una torre eléctrica, en el lateral de una vía ferroviaria, en un vehículo o en una plataforma petrolífera. Cualquier dispositivo con capacidad de computación, almacenamiento, y conectividad de red es susceptible de ser usado como nodo frontera. Como ejemplos tendríamos controladores industriales, switches, routers, servidores embebidos y cámaras de vigilancia. El 5G permitirá a los dispositivos fronterizos comunicarse de una manera totalmente fluida.[5,7]
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Industrial
El Internet de las cosas Industrial (IIoT) estará formado por una red de objetos físicos, sistemas, plataformas y aplicaciones que contendrán tecnología embebida para comunicarse y compartir inteligencia mutuamente, con el entorno externo y con las personas. El IIoT debe su auge en gran medida al incremento de disponibilidad y de la asequibilidad de los sensores, procesadores y otras tecnologías que permiten capturar, procesar y acceder a la información en tiempo real. El 5G no sólo va a ofrecer una red más fiable, sino que va a permitir desarrollar redes extremadamente seguras de IIoT, integrando la seguridad en la arquitectura troncal de la red. Una de las aplicaciones de las redes 5G privadas más comunes serán las redes 5G privadas. [5,8]
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Salud
La tecnología 5G va a permitir el desarrollo de las redes en tiempo real necesarias para revolucionar el sector sanitario. Entre sus casos de uso, veremos retransmisiones en directo y alta definición de vídeo durante operaciones quirúrgicas, que permitirá su monitorización a distancia. El concepto de la Telemedicina en tiempo real será una realidad gracias al incremento del ancho de banda. Los sensores del IoT serán más sofisticados, siendo capaces de recabar y transmitir información médica con mayor precisión y grado de detalle sobre pacientes de manera constante. De esta manera, los facultativos y facultativas podrían comenzar a examinar y diagnosticar a sus pacientes durante su traslado en vehículos de emergencias, antes de llegar al hospital, ahorrando un tiempo que en ocasiones puede marcar la diferencia entre la vida y la muerte. La pandemia de 2020 ha puesto en valor la importancia de los canales alternativos para recibir atención médica, y han aparecido multitud de empresas que han desarrollado aplicaciones para ofrecer servicios de telemedicina durante este periodo. El 5G va a impulsar el uso de estas aplicaciones para hacer que nuestras visitas al médico sean mucho más provechosas, ahorrándonos tiempos de espera. [5]
Ahmed Banafa, autor de los libros:
Secure and Smart Internet of Things (IoT) Using Blockchain and AI
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