LPWAN vs celular: qué conectividad IoT elegir

Compara LPWAN vs celular para IoT: LoRaWAN, NB-IoT y LTE-M según consumo, cobertura, datos, movilidad e infraestructura del proyecto.

Elegir la conectividad adecuada es una de las decisiones más importantes al diseñar un proyecto IoT. La tecnología seleccionada puede influir en el consumo energético de los dispositivos, la cobertura disponible, la cantidad de datos transmitidos, la movilidad, la infraestructura necesaria y los costos de operación.

Al comparar LPWAN vs celular, primero es necesario hacer una precisión. NB-IoT y LTE-M también forman parte de las tecnologías LPWA, ya que fueron diseñadas para aplicaciones IoT de bajo consumo y amplia cobertura.

Por eso, en este artículo utilizaremos la comparación LPWAN vs celular para analizar principalmente una tecnología LPWAN no celular como LoRaWAN frente a alternativas de IoT celular como NB-IoT y LTE-M.

No existe una tecnología que sea mejor para todos los proyectos. La elección dependerá de dónde estarán instalados los dispositivos, qué volumen de información necesitan transmitir, con qué frecuencia deben comunicarse, si estarán en movimiento y qué infraestructura de comunicación existe en la zona.

¿Qué es la conectividad IoT de bajo consumo?

Muchos dispositivos IoT no necesitan transmitir grandes cantidades de información de forma continua.

• Un medidor puede enviar periódicamente una lectura de consumo.
• Un sensor puede comunicar una alarma cuando detecta una condición determinada. Un dispositivo instalado en campo puede permanecer gran parte del tiempo en reposo y transmitir únicamente cuando tiene nueva información.

Esta diferencia en el comportamiento de los dispositivos es precisamente uno de los puntos que debe analizarse al comparar LPWAN vs celular en un proyecto IoT.

En estos escenarios, utilizar permanentemente tecnologías diseñadas para grandes volúmenes de datos puede aumentar el consumo energético, la complejidad del hardware o los costos asociados a la comunicación.

Las tecnologías LPWA fueron desarrolladas precisamente para aplicaciones que requieren combinar:

• bajo consumo energético;
• comunicación a distancias amplias;
• transmisión de pequeños volúmenes de datos;
• dispositivos que pueden permanecer largos periodos sin comunicarse;
• despliegues con numerosos sensores o equipos distribuidos.

Sin embargo, utilizar una tecnología de bajo consumo no significa que un dispositivo alcanzará automáticamente varios años de autonomía.

La duración real de la batería también depende del hardware utilizado, el tipo de sensor, la capacidad de la batería, la frecuencia de transmisión, la potencia de radio, la cobertura disponible, los reintentos y el comportamiento completo de la aplicación.

LoRaWAN como alternativa LPWAN no celular

LoRaWAN permite conectar sensores y dispositivos utilizando gateways que reciben las comunicaciones y las transportan hacia la infraestructura de red correspondiente. Dependiendo del proyecto, puede utilizarse una infraestructura pública, comunitaria o una red LoRaWAN privada desplegada específicamente para una operación.

Esta posibilidad puede resultar especialmente útil en plantas industriales, almacenes, instalaciones agrícolas, campus o infraestructuras donde numerosos dispositivos se encuentran distribuidos dentro de un área definida.

Una organización puede instalar gateways en los puntos donde necesita cobertura y diseñar la infraestructura según las características de su operación.

LoRaWAN también contempla diferentes clases de dispositivos. Dentro de ellas, Clase A prioriza el bajo consumo: el dispositivo inicia la comunicación y, después de transmitir, dispone de ventanas específicas para recibir información de la red. Posteriormente puede regresar a un estado de menor consumo hasta que necesite comunicarse nuevamente.

En este artículo no profundizaremos en arquitectura, clases, gateways o funcionamiento completo, porque esos temas se desarrollan en nuestra guía sobre LoRaWAN.

IoT celular: NB-IoT y LTE-M

NB-IoT y LTE-M son tecnologías celulares desarrolladas para aplicaciones IoT y funcionan normalmente utilizando infraestructura proporcionada por operadores móviles.

A diferencia de una red LoRaWAN privada, el proyecto no necesita necesariamente desplegar gateways propios en cada ubicación, siempre que exista cobertura del operador y soporte para la tecnología seleccionada.

Aunque NB-IoT y LTE-M pertenecen al mismo ecosistema celular, dentro de una comparación LPWAN vs celular, ambas tecnologías representan alternativas diferentes frente a una infraestructura LoRaWAN propia.

1. NB-IoT

NB-IoT está orientado principalmente a dispositivos de baja complejidad que transmiten volúmenes relativamente pequeños de información.

Puede utilizarse en medidores, sensores estáticos, telemetría y aplicaciones donde los dispositivos envían información periódicamente aprovechando una infraestructura celular disponible.

Su conveniencia depende de que la tecnología esté habilitada por el operador en las zonas donde funcionarán los dispositivos.

2. LTE-M

LTE-M ofrece mayores capacidades de comunicación que NB-IoT y puede responder mejor a aplicaciones que necesitan transmitir más información, comunicarse con mayor frecuencia o trabajar con dispositivos en movimiento.

Por esta razón, puede evaluarse en determinadas aplicaciones de seguimiento de activos, telemetría móvil u otros escenarios donde la movilidad y la interacción con la red tengan mayor importancia.

NB-IoT y LTE-M deben entenderse como tecnologías complementarias. La selección dependerá de los requisitos técnicos del proyecto y de la disponibilidad de cada tecnología en los operadores y regiones donde se implementará la solución.

LoRaWAN vs NB-IoT vs LTE-M

La comparación entre LoRaWAN vs NB-IoT vs LTE-M no debería reducirse únicamente a alcance o consumo energético.

Las tres tecnologías pueden utilizarse en aplicaciones IoT de bajo consumo, pero existen diferencias importantes en infraestructura, volumen de datos, movilidad, disponibilidad de red y forma de operación.

• LoRaWAN permite desplegar infraestructura propia y puede resultar conveniente cuando numerosos dispositivos están concentrados dentro de una planta, instalación agrícola, almacén o infraestructura determinada.
• NB-IoT utiliza normalmente la infraestructura de un operador y está orientado a aplicaciones de bajo tráfico, como medición y telemetría.
• LTE-M también utiliza infraestructura celular, pero puede responder mejor cuando la aplicación requiere mayor capacidad de transmisión, interacción o movilidad.

Por eso la elección debe realizarse a partir de los requisitos reales de la solución y no únicamente comparando especificaciones aisladas.

LPWAN vs celular: diferencias principales

Uno de los principales factores al comparar LPWAN vs celular es determinar quién proporcionará y administrará la infraestructura de comunicación.

• Con una red LoRaWAN privada, el proyecto puede instalar gateways en los puntos donde necesita cobertura.

Esto permite diseñar la red alrededor de una operación específica, pero también implica considerar planificación de cobertura, instalación, conectividad IP, configuración y mantenimiento de la infraestructura.

• Con NB-IoT o LTE-M, los dispositivos utilizan normalmente la infraestructura del operador móvil.

Esto puede reducir la necesidad de instalar gateways propios en cada ubicación, siempre que exista cobertura compatible con la tecnología seleccionada.

Por tanto, la pregunta no debería ser únicamente:

¿Qué tecnología tiene mayor alcance?

Una pregunta más útil sería:

¿Ya existe cobertura donde estarán mis dispositivos o necesito construirla específicamente para mi operación?

Cuando el proyecto requiere desplegar infraestructura LoRaWAN propia, este proceso debe evaluarse de manera independiente. Puedes revisarlo en nuestra guía sobre cómo implementar una red LoRaWAN.

Consumo energético: no existe un ganador universal

El consumo energético suele aparecer como uno de los principales criterios en cualquier comparación LPWAN vs celular. Sin embargo, no es correcto afirmar que una tecnología siempre consumirá menos energía que otra sin analizar primero cómo funcionará el dispositivo.

Un equipo LoRaWAN Clase A puede mantener la radio inactiva durante determinados periodos y comunicarse únicamente cuando necesita enviar información.

NB-IoT y LTE-M también incorporan mecanismos destinados a reducir la actividad del módem y optimizar el consumo energético. Entre ellos destacan PSM y eDRX.

El consumo real depende de numerosos factores:

• frecuencia de transmisión;
• tamaño de los mensajes;
• calidad de cobertura;
• potencia de transmisión;
• tiempo que la radio permanece activa;
• cantidad de reintentos;
• frecuencia con la que el dispositivo recibe información;
• consumo del sensor y de la electrónica;
• comportamiento del firmware.

Por esta razón, el análisis debería realizarse considerando el presupuesto energético completo del dispositivo, no únicamente la tecnología de comunicación.

¿Cómo funciona PSM en NB-IoT y LTE-M?

PSM, o Power Saving Mode, permite que determinados dispositivos celulares registrados reduzcan considerablemente la actividad de radio durante ciertos periodos.

Mientras el dispositivo permanece en este modo, puede disminuir su consumo energético. Sin embargo, también se reduce su disponibilidad inmediata para recibir comunicaciones desde la red hasta que vuelva al estado correspondiente de comunicación.

Esta característica puede ser útil en aplicaciones donde el dispositivo permanece durante periodos prolongados sin necesitar interacción desde la plataforma.

El comportamiento efectivo depende tanto de la configuración del dispositivo como de los parámetros disponibles en la red del operador.

Por eso no debería asumirse una autonomía determinada únicamente porque un equipo sea compatible con PSM.

¿Qué aporta eDRX?

eDRX, o Extended Discontinuous Reception, permite ampliar los periodos durante los cuales un dispositivo celular no necesita escuchar constantemente las comunicaciones de la red.

Su objetivo es encontrar un equilibrio entre consumo energético y disponibilidad para recibir información.

Dependiendo de la aplicación, el dispositivo puede configurar ciclos que reduzcan su actividad de radio sin permanecer completamente desconectado durante largos periodos. Al igual que sucede con PSM, las posibilidades reales dependen del hardware, la aplicación y las funciones disponibles en la red móvil.

PSM y eDRX son herramientas de optimización energética, pero no deberían interpretarse como mecanismos que garantizan automáticamente varios años de autonomía.

LoRaWAN vs NB-IoT: diferencias prácticas

LoRaWAN y NB-IoT pueden coincidir en aplicaciones como medición remota, telemetría y sensores que transmiten pequeñas cantidades de información.

Sin embargo, existe una diferencia importante en el modelo de infraestructura.

• Con LoRaWAN es posible desplegar gateways propios y construir cobertura específicamente para una instalación.

Esto puede ser conveniente cuando numerosos dispositivos se encuentran concentrados dentro de una planta, campus, almacén, campo agrícola u otra zona definida.

• Con NB-IoT, el dispositivo utiliza normalmente la infraestructura de un operador móvil.

Esto puede resultar atractivo cuando existe cobertura compatible en los puntos de instalación y no se desea implementar infraestructura de comunicación propia. Por tanto, no existe un ganador automático entre LoRaWAN y NB-IoT.

La decisión depende de variables como cobertura disponible, cantidad de dispositivos, tráfico, autonomía esperada, costos y condiciones operativas.

LoRaWAN vs LTE-M: datos y movilidad

Las diferencias se vuelven más evidentes cuando la aplicación necesita transmitir mayores cantidades de información o cuando los dispositivos están en movimiento.

LTE-M ofrece mayores capacidades de transmisión que NB-IoT y puede ser evaluado en aplicaciones que requieren intercambios de datos más frecuentes que los habituales en LoRaWAN.

Por esta razón, puede resultar conveniente para determinados dispositivos móviles, rastreo de activos u otras aplicaciones donde utilizar la infraestructura de un operador tenga sentido.

Sin embargo, tampoco debería considerarse LTE-M como la única alternativa posible para cualquier activo móvil.

La selección debe considerar:

• frecuencia de actualización;
• cantidad de datos transmitidos;
• autonomía requerida;
• cobertura disponible;
• desplazamiento del dispositivo;
• arquitectura de localización;
• costos de conectividad;
• disponibilidad del servicio.

La movilidad es un criterio importante, pero debe evaluarse conjuntamente con el resto de requisitos.

Cobertura: red propia frente a red del operador

La cobertura es otro factor fundamental al evaluar LPWAN vs celular. Comparar únicamente cifras de alcance en kilómetros no permite determinar cuál es la mejor alternativa para un proyecto.

En LoRaWAN, la cobertura depende de factores como:

• ubicación de gateways;
• altura y características de antenas;
• obstáculos;
• topografía;
• condiciones de propagación;
• parámetros de comunicación.

Esto permite diseñar cobertura específicamente para una instalación, pero requiere planificación y pruebas.

Si necesitas profundizar en este aspecto, puedes revisar nuestra guía sobre alcance LoRaWAN.

En NB-IoT y LTE-M, la situación es diferente.

La cobertura depende de la infraestructura desplegada por los operadores y de que las tecnologías y bandas requeridas estén habilitadas en los lugares donde funcionará el proyecto.

Por ello, no debería asumirse automáticamente que NB-IoT o LTE-M tienen cobertura nacional o global. Antes de seleccionar el hardware es necesario verificar la disponibilidad real del servicio en las ubicaciones donde se desplegarán los dispositivos. La GSMA mantiene un mapa de despliegues Mobile IoT donde pueden consultarse redes comerciales NB-IoT y LTE-M disponibles en distintos países.

Movilidad de los dispositivos

La movilidad también puede modificar la comparación entre LPWAN vs celular.

• Cuando los dispositivos permanecen dentro de una planta, almacén, instalación agrícola o zona determinada, desplegar infraestructura local puede ser completamente viable.
• Cuando los dispositivos se desplazan entre diferentes ciudades, regiones o zonas geográficas, utilizar infraestructura celular puede resultar más conveniente si existe cobertura adecuada.

Sin embargo, tampoco basta con confirmar que un módulo sea compatible con NB-IoT o LTE-M.

En proyectos móviles es necesario comprobar:

• operadores disponibles;
• bandas soportadas por el hardware;
• zonas donde funcionará el dispositivo;
• disponibilidad de la tecnología;
• condiciones de roaming cuando corresponda;
• compatibilidad entre redes.

La conectividad debe validarse sobre las condiciones reales de operación.

Latencia y disponibilidad para recibir comandos

No todas las aplicaciones IoT tienen los mismos requisitos de comunicación.

Un dispositivo que únicamente transmite una medición cada hora funciona de manera diferente a otro que necesita recibir instrucciones desde una plataforma.

LoRaWAN Clase A prioriza el bajo consumo. El dispositivo dispone de ventanas de recepción asociadas a sus transmisiones y no permanece disponible permanentemente para recibir instrucciones.

En NB-IoT y LTE-M, mecanismos de ahorro energético como PSM y eDRX también generan compromisos entre consumo y disponibilidad.

En general, cuanto mayor sea el tiempo durante el cual el dispositivo reduzca su actividad de comunicación, menor puede ser su disponibilidad inmediata para recibir información.

Por eso latencia y consumo deben analizarse conjuntamente.

En aplicaciones críticas de seguridad o control también es necesario evaluar disponibilidad, redundancia, arquitectura y comportamiento frente a fallos. No es suficiente seleccionar una tecnología únicamente porque utilice espectro licenciado o porque tenga una determinada tasa de datos.

Comparativa LPWAN vs celular para IoT

Esta comparación sirve como orientación general. Las capacidades finales dependen del dispositivo, versión del estándar, operador, configuración, bandas disponibles y condiciones de cada proyecto.

¿Cuándo puede convenir LoRaWAN?

LoRaWAN puede resultar adecuado cuando existen numerosos dispositivos dentro de una zona donde es viable desplegar infraestructura propia.

Por ejemplo, una planta industrial puede instalar gateways estratégicamente para conectar sensores distribuidos en diferentes áreas de producción.

También puede ser una alternativa cuando:

• los dispositivos transmiten pequeños volúmenes de información;
• la frecuencia de transmisión es relativamente baja;
• se busca optimizar el consumo energético;
• los dispositivos están concentrados dentro de una instalación;
• la organización necesita definir dónde colocar su propia infraestructura.

Esto no significa que LoRaWAN sea automáticamente la mejor opción para cualquier sensor de bajo consumo.

La red debe diseñarse de acuerdo con cobertura, tráfico, cantidad de dispositivos y requisitos de la aplicación.

Puedes ampliar estos criterios en nuestro artículo sobre ventajas de LoRaWAN.

¿Cuándo puede convenir NB-IoT?

NB-IoT puede ser una alternativa interesante cuando el dispositivo transmite pequeñas cantidades de información y existe cobertura compatible proporcionada por un operador.

Puede resultar conveniente especialmente cuando los dispositivos se encuentran distribuidos en diferentes ubicaciones y desplegar o mantener gateways propios no es práctico.

Entre sus posibles escenarios se encuentran:

• medición remota;
• telemetría;
• sensores estáticos;
• dispositivos con comunicaciones periódicas;
• proyectos distribuidos donde existe infraestructura celular adecuada.

También puede utilizar mecanismos como PSM y eDRX para reducir el consumo energético, siempre que dispositivo, operador y aplicación estén correctamente configurados.

¿Cuándo puede convenir LTE-M?

LTE-M puede evaluarse cuando se necesita una tecnología celular orientada a IoT pero con mayores requerimientos de transmisión o movilidad que los normalmente asociados a NB-IoT.

Puede ser apropiado para:

• seguimiento de activos;
• dispositivos móviles;
• aplicaciones que transmiten información con mayor frecuencia;
• soluciones que necesitan mayor interacción con la red;
• proyectos donde la infraestructura de operador facilita el despliegue.

Antes de seleccionarlo, debe verificarse que LTE-M esté realmente disponible en los operadores y ubicaciones donde funcionarán los dispositivos.

Costos: evaluar el proyecto completo

El costo también debe formar parte de cualquier análisis LPWAN vs celular, ya que la arquitectura seleccionada determina qué infraestructura, servicios y componentes serán necesarios durante la operación.

En una red LoRaWAN privada pueden existir inversiones asociadas a:

• gateways;
• instalación;
• conectividad IP;
• infraestructura de red;
• plataforma;
• configuración;
• mantenimiento.

En una solución basada en NB-IoT o LTE-M puede reducirse la necesidad de desplegar gateways locales, pero aparecen otros elementos como:

• módulos celulares;
• SIM o eSIM cuando corresponda;
• planes de conectividad;
• servicios del operador;
• gestión de dispositivos y comunicaciones.

Por eso no existe una respuesta universal a la pregunta de cuál tecnología es más económica. La decisión entre LPWAN vs celular debe partir de los requisitos técnicos y operativos del proyecto.

La comparación debería realizarse utilizando el costo total de propiedad durante el periodo esperado de operación de la solución.

¿Puede utilizarse una arquitectura híbrida?

En algunos proyectos puede ser necesario utilizar más de una tecnología de comunicación. Por eso, la comparación LPWAN vs celular tampoco implica necesariamente que todo el proyecto deba utilizar una única tecnología.

Por ejemplo, una misma solución podría incluir sensores estáticos instalados permanentemente dentro de una planta y otros activos que necesitan desplazarse fuera de esa instalación.

Los primeros podrían utilizar una infraestructura local mientras que los segundos podrían requerir conectividad celular.

Una arquitectura híbrida puede ser válida cuando existe una necesidad técnica y económica clara.

Sin embargo, agregar una segunda tecnología también puede incrementar:

• complejidad del hardware;
• desarrollo de firmware;
• consumo energético;
• certificaciones;
• mantenimiento;
• costos operativos.

Por eso tampoco debería utilizarse una arquitectura LoRaWAN y celular de manera automática como sistema de respaldo. La necesidad de utilizar varias tecnologías debe justificarse a partir de los requisitos reales del proyecto.

LPWAN vs celular: ¿cuál elegir?

No existe un ganador único en la comparación LPWAN vs celular.

• Si el proyecto concentra numerosos sensores de bajo tráfico dentro de una zona donde puede desplegarse infraestructura propia, LoRaWAN puede ofrecer una arquitectura flexible.
• Si los dispositivos están distribuidos en diferentes ubicaciones donde ya existe cobertura celular compatible y se busca evitar la instalación de gateways, NB-IoT puede ser una alternativa.

Si además existe movilidad o se necesitan mayores capacidades de transmisión e interacción, LTE-M puede resultar más adecuado.

Antes de seleccionar la tecnología, conviene evaluar conjuntamente:

• cobertura real;
• consumo energético;
• cantidad de datos;
• frecuencia de transmisión;
• movilidad;
• latencia;
• autonomía;
• infraestructura disponible;
• cantidad de dispositivos;
• mantenimiento;
• costo total de propiedad.

La conectividad correcta será aquella que responda mejor a las condiciones específicas de la aplicación.

La conectividad es solo una parte de una solución IoT

Seleccionar entre LPWAN vs celular es importante, pero la conectividad representa únicamente una capa dentro de una solución IoT.

Una implementación también puede incluir sensores, instrumentos, electrónica, firmware, gateways, almacenamiento, plataforma IoT, procesamiento de datos e integración con sistemas existentes.

Por esta razón, elegir entre LoRaWAN, NB-IoT o LTE-M no debería realizarse de forma aislada.

En Smelpro desarrollamos soluciones IoT industriales considerando las condiciones de cada aplicación y seleccionando la arquitectura necesaria para adquirir, transmitir y utilizar los datos de forma adecuada.