La tecnología 4G es la 4ª generación de redes celulares que ofrece velocidades de datos más rápidas, menor latencia y un uso más eficaz de las frecuencias radio. Hay dos ramas principales de 4G: LTE (Long Term Evolution) y WiMax.
Las redes 4G se basan en la norma de la UIT denominada Telecomunicaciones Móviles Internacionales-Avanzadas (IMT-Avanzadas). Esta norma especifica velocidades máximas de descarga de hasta 100 Mbps en vehículos de alta velocidad y de hasta 1 Gbps cuando los usuarios están parados o caminando, con velocidades máximas de subida de hasta 50 Mbps. Estas velocidades son significativamente superiores a las que ofrecen las redes 3G.
Las redes 4G se diseñaron específicamente para manejar un mayor volumen de dispositivos celulares y atender a actividades de Internet con un uso intensivo de datos, como el streaming de vídeo de alta definición. Para lograrlo, 4G incorporó tecnologías de telecomunicaciones que no se utilizaban en generaciones anteriores.
La tecnología 4G emplea una combinación de funciones y protocolos avanzados para facilitar una comunicación eficiente entre los dispositivos IoT y la infraestructura de red. He aquí un breve resumen de los principales componentes y mecanismos implicados:
Red de acceso radioeléctrico (RAN): La red de acceso radioeléctrico actúa como intermediaria entre los dispositivos IoT y la red central. Comprende estaciones base, antenas y otros equipos responsables de transmitir y recibir señales inalámbricas.
LTE (Evolución a Largo Plazo): LTE es el principal estándar utilizado en las redes 4G, que ofrece velocidades de datos mejoradas, mayor eficiencia espectral y latencia reducida. Los dispositivos IoT equipados con capacidades LTE pueden conectarse sin problemas a la infraestructura LTE, garantizando una transmisión de datos fiable y rápida.
Velocidades máximas de transferencia de datos. Las redes 4G, según las normas de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), pueden ofrecer velocidades punta de descarga de hasta 100 Mbps en vehículos que circulan a gran velocidad y de 1 Gbps cuando los usuarios están parados o caminando. Esto permite una transmisión eficiente de datos en tiempo real en escenarios IoT.
Reducción de la latencia. 4G reduce significativamente la latencia en comparación con las generaciones anteriores. Con latencias tan bajas como unos pocos milisegundos, los dispositivos IoT pueden intercambiar datos rápidamente con plataformas en la nube, lo que permite tiempos de respuesta casi instantáneos para aplicaciones críticas.
Capacidad de red. Las redes 4G ofrecen una capacidad de red mejorada, lo que permite un mayor número de dispositivos conectados por unidad de superficie. Esta escalabilidad es crucial para los despliegues de IoT, donde un gran número de dispositivos necesitan conectarse simultáneamente.
LTE-M (Evolución a Largo Plazo para Máquinas). LTE-M es una variante de 4G diseñada específicamente para aplicaciones IoT. Da prioridad a la eficiencia energética, la mayor duración de la batería y la cobertura mejorada, por lo que es adecuada para dispositivos IoT de baja potencia que requieren un funcionamiento a largo plazo sin recargas frecuentes.
LTE-Cat 1 (Categoría Uno). LTE-Cat 1 es otra clasificación dentro de 4G que equilibra la velocidad de datos y el consumo de energía. Ofrece velocidades de datos superiores a las de LTE-M, al tiempo que mantiene la eficiencia energética. LTE-Cat 1 es adecuada para aplicaciones IoT que exigen un caudal de datos de moderado a alto. Las redes LTE Cat-1 ofrecen altas capacidades de transmisión de datos, incluido un caudal de transmisión de datos de hasta 10 Mbps.
NB-IoT, o LTE Cat-NB, funciona con velocidades de descarga típicas de 0,07 Mbps y velocidades de carga de 0,03 Mbps. Presenta una tasa de latencia relativamente más alta, de más de 1,6 segundos, lo que la hace más adecuada para aplicaciones que implican transmisiones de datos intermitentes y pequeñas en las que la latencia no es un factor crítico. NB-IoT sobresale en densidad de conexión, ofreciendo soporte de largo alcance y una fuerte penetración de la señal, lo que la hace adecuada para uso en interiores y proyectos IoT que abarcan distancias significativas. Entre los casos de uso más populares de NB-IoT se encuentran los contadores inteligentes de servicios públicos, la tecnología doméstica inteligente y los sistemas de monitorización industrial y agrícola.
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