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Redes de sensores inalámbricos en el IIoT

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Soluciones WSN inteligentes

Como continuación a los anteriores modelos, el EM35x de Silicon Laboratories ofrece sistemas en chip (SoC) totalmente integrados con un transceptor de 2,4 GHz que cumple con IEEE 802.15.4-2003, un microprocesador ARM Cortex-M3 de 32 bit, memorias flash y RAM, además de varios periféricos muy útiles para los diseñadores de sistemas basados en ZigBee.

El transceptor cuenta con una arquitectura muy eficiente que supera en más de 15 dB los requisitos de rango dinámico impuestos por el estándar IEEE 802.15.4-2003. El filtrado del canal de recepción integrado permite una coexistencia robusta con otros estándares de comunicación en el espectro de 2,4 GHz, como IEEE 802.11-2007 y Bluetooth.

Luego, el N5148-001 de NXP Semiconductors, de ultra baja potencia y alto rendimiento está pensado para aplicaciones de redes de sensores ZigBee PRO. El dispositivo cuenta con un procesador RISC de 32 bit mejorado y ofrece una alta eficiencia de codificación mediante instrucciones de ancho variable, con segmentación de instrucciones en varias fases y un funcionamiento de bajo consumo con velocidades de reloj programables.

También cuenta con un transceptor de 2,4 GHz conforme a IEEE 802.15.4, 128 kB de ROM, 128 kB de RAM y una amplia combinación de periféricos digitales y analógicos. Su gran tamaño de memoria permite la ejecución de una pila de protocolos y una aplicación embebida o su utilización en modo de coprocesador, mientras que su corriente de funcionamiento inferior a 18 mA permite una alimentación directa desde una pila de botón.

Entre los periféricos mejorados se encuentran contadores de pulsos de bajo consumo que funcionan en modo de reposo y sirven para el recuento de pulsos en equipos de lectura automática de medidores (AMR) y un exclusivo motor de calibración de tiempo de vuelo (ToF) para soportar los servicios de ubicación precisos en las WSN.

Posteriormente, las soluciones SoC de Texas Instruments CC2530, CC2531 y CC2533 están diseñadas para aplicaciones 802.15.4, ZigBee y RF4CE. Combinan el rendimiento de un transceptor de radiofrecuencia líder con un MCU 8051 mejorado estándar del sector, una memoria flash programable en el sistema y 8 kB de RAM.

El modelo CC2531 permite la creación de dongles USB o nodos de red USB actualizables con costes de materiales bajos.

Sus diversos modos de funcionamiento hacen de este modelo la solución ideal para sistemas que requieren un consumo de energía ultra bajo y los cortos tiempos de transición entre los modos de funcionamiento aseguran un bajo consumo de energía.

Con su gran memoria flash de hasta 256 kB, el CC2530 ha sido diseñado para aplicaciones ZigBee PRO. Las versiones de 64kB y superiores admiten la pila RemoTI para ZigBee RF4CE, que es la primera pila de protocolos del sector que cumple la norma RF4CE de ZigBee. Los tamaños de memoria grandes permiten al sistema en chip la descarga inalámbrica que permite la reprogramación en el sistema. Y mientras, el modelo CC2533 ofrece hasta 96kB de memoria flash programable en el sistema y hasta 6kB de RAM.

Tecnología SmartMesh IP de Analog Devices

Finalmente, SmartMesh IP de Analog Devices (del grupo de productos de Dust Networks) presentan chips integrados y módulos PCB pre certificados. Los módulos disponen de un software inteligente de red en malla inalámbrica, íntegramente desarrollado y probado.

La elevada fiabilidad de datos (>99,999 %) sobre comunicaciones inalámbricas seguras y de ultra bajo consumo que proporcionan las WSN de SmartMesh permite la colocación de sensores en entornos de redes de sensores en el IIoT exigentes.

El SoC Eterna IEEE 802.15.4e, situado en el núcleo de los nodos SmartMesh y sus placas de gestión de red, presenta el diseño de radio altamente integrado y de bajo consumo de 2,4 GHz de la empresa con un microprocesador ARM Cortex-M3 de 32 bit que funciona con el software de red SmartMesh.

Conclusión sobre las nuevas redes de sensores

Se puede afirmar que contamos con el hardware de WSN necesario para respaldar el desarrollo de la tecnología de la Industria 4.0. Actualmente se encuentran en el mercado los circuitos integrados y módulos que alcanzan los niveles de rendimiento necesarios, y que, al mismo tiempo hacen frente a las limitaciones de los presupuestos de energía, a las difíciles condiciones de funcionamiento y a las diferentes amenazas a la seguridad.

Por consiguiente, en los próximos años, empezarán a constatarse a nivel mundial los numerosos beneficios que puede derivarse del aumento de la automatización.

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