Por Daniel Alsén, Mark Patel, y Jason Shangkuan
Internet de las Cosas (IoT)— la red de dispositivos “inteligentes” conectados que se comunican eficientemente a través de Internet- está transformando la forma en la que vivimos y trabajamos. En las granjas, los sensores inalámbricos de IoT pueden transmitir información acerca de la humedad y nutrientes del suelo a los expertos en agricultura a lo largo del país. Los sistemas de alarma de IoT, equipados con baterías que duran por años, proveen a los propietarios de protección a largo plazo. Los accesorios corporales deportivos – tanto para personas como para mascotas- pueden monitorear niveles de actividad e informar acerca de la frecuencia cardíaca y la respiración. Aunque estas aplicaciones cumplen distintas funciones, comparten una particularidad: dependen de una fuerte conectividad.
Los desarrolladores de IoT que buscan soluciones de conectividad incluyen fabricantes de radios y chipsets, vendedores de plataformas, fabricantes de dispositivos, y empresas en distintas industrias que compran productos compatibles con IoT, tanto para uso propio como para venta al público. Estas empresas ahora pueden elegir entre más de 30 opciones de conectividad distintas con diferente ancho de banda, alcance, costo, confiabilidad, y características del gerenciamiento de la red. Esta amplia variedad, junto con los requisitos de la tecnología que están en continuo crecimiento, ocasionan un dilema. Si los desarrolladores apuestan por una opción de conectividad y otra se vuelve dominante, sus dispositivos de IoT, aplicaciones, y soluciones pueden volverse obsoletas rápidamente. Si ellos vacilan en ver cómo se desarrolla el panorama de la conectividad, pueden quedar en desventaja en relación a competidores más agresivos.
Las redes 5G celulares -en perfeccionamiento actualmente- con el tiempo podrían convertirse en una solución universal para la conectividad IoT. Aunque en la actualidad algunas redes globales de telecomunicaciones y aplicaciones industriales utilizan 5G, esta tecnología no tendrá amplia disponibilidad por al menos 5 años, debido a los costos elevados de desarrollo e instalación. Con la expectativa de que los beneficios económicos anuales relacionados al Internet de las Cosas alcancen la suma de $3.9 millones de millones a $11.1 millones de millones para el año 2025, las empresas no pueden arriesgarse a postergar su inversión en IoT hasta la llegada de 5G.
Con la finalidad de ayudar a los empresarios a identificar las soluciones de conectividad que cumplan mejor con sus necesidades actuales, analizamos 13 sectores, incluyendo el automotriz, fabril, el sector de la construcción, y el del consumidor, en los cuales las aplicaciones IoT son comunes. En cada sector, el enfoque se centró en los requerimientos de conectividad para posibles casos de uso – es decir, tareas o actividades que sean más compatibles con soluciones IoT. A continuación, identificamos las soluciones de conectividad más relevantes para cada una. Asimismo, examinamos los factores empresariales que pueden ejercer influencia en la forma en que evolucione el ámbito de la conectividad, así como los elementos de una estrategia de conectividad sólida.
Una amplia gama de propuestas de conectividad
Al considerar opciones para conectividad IoT, las empresas deben seleccionar entre soluciones de cuatro categorías; no-licenciado, baja potencia, área amplia (LPWA), celular, y extraterrestre. Puede resultar difícil para las empresas seleccionar entre estas tecnologías dado que cada caso de uso IoT presenta requisitos únicos de banda ancha, alcance, y otras características de conectividad. Además, las opciones de LPWA son difíciles de evaluar debido a que aún se encuentran en las etapas iniciales de implementación, y su potencial absoluto y falencias no serán evidentes hasta que hayan sido implementadas en mayor escala.
Soluciones de conectividad no-licenciadas.
Estas soluciones no están licenciadas exclusivamente a una empresa en particular, permitiendo el acceso a ellas por parte del público en cualquier dispositivo IoT que utilice esta tecnología. Las soluciones no-licenciadas son relativamente económicas y permiten que las empresas gestionen sus propias redes, en vez de depender de un operador móvil para realizarlo. Como desventaja, las tecnologías no-licenciadas son vulnerables a recibir interferencia por obstáculos eléctricos o del medio ambiente, como ser el gran número de edificaciones que pueden interferir en la transmisión de la señal. También tienen dificultad en proveer conectividad para distancias extensas (de más de 100 metros). Las empresas cuentan con varias opciones para conectividad no-licenciada, y todas ellas poseen características específicas. Por ejemplo, Wi-Fi- tal vez la opción no-licenciada de mayor popularidad- cuenta con una banda ancha de hasta un gigabyte por segundo. Esto es superior a la banda ancha para Bluetooth, Zigbee, and Z’Wave.
Conectividad de área amplia, baja potencia
Las tecnologías LPWA son relativamente nuevas. Como su nombre lo implica, ellas tienen dos características:
- Baja potencia. Pueden permitir que los dispositivos estén en funcionamiento por años, suponiendo que recopilen y analicen datos a cada hora y tomando en cuenta el impacto característico de auto-descarga y deterioro de la batería.
- Area amplia. Estas tecnologías proveen un mínimo de 500 metros de alcance de señal desde el dispositivo de “gateway” hasta el punto terminal. La cobertura es menor en áreas de instalación más complejas, como ser locaciones urbanas o subterráneas.
Además de proveer batería de larga vida y extenso alcance, las tecnologías LPWA son confiables y son sinónimo de bajo costo. Ninguna otra tecnología ofrece estas cuatro características combinadas. Por ejemplo, las tecnologías no-licenciadas no son confiables, mientras que las tecnologías celulares son costosas y no pueden proveer potencia para varios años con una única carga. Entonces, LPWA cumple con una necesidad no satisfecha en la conectividad IoT.
Solo un 20% de la población global tiene cobertura de redes LPWA, de manera que no pueden convertirse en la solución por default dentro de los próximos 5 años, pero su disponibilidad está creciendo velozmente. Para el año 2022, esperamos que la mayoría de las aplicaciones IoT estén utilizando redes LPWA, a raíz de lo cual la selección de conectividad resultará menos confusa. (en ese momento, 5G aún no estará ampliamente disponible).
Algunas empresas han desarrollado tecnologías LPWA propietarias, incluyendo Ingenu (antes On-Ramp Wireless), Link Labs, LoRa, Sigfox, y Weightless. El “3rd Generation Partnership Project”, una organización que desarrolla normas de conectividad, también está trabajando para estandarizar distintas tecnologías no-propietarias que son compatibles con numerosos o todos los equipos móviles, chipsets y fabricantes de módulos. Las mismas incluyen IoT de banda estrecha (NB-IoT), que constituye la opción de LPWA más actual y fue especialmente desarrollada para Internet de las Cosas. Otras tecnologías no-propietarias incluyen comunicaciones de tipo LTE machine (categorías de equipos de usuarios 1, 0 y M), cobertura extendida GSM (EC-GSM), y redes baja capacidad de transmisión.
Cada tecnología LPWA tiene distintas ventajas y requisitos de implantación. Por ejemplo, Sigfox gestiona sus propias redes, mientras que LoRa es soportado por más de 400 socios. NB-IoT se basa en infraestructura celular existente para pilotos reducidos en los que está siendo probado. Lo mismo sucederá cuando NB-IoT esté más ampliamente disponible y se aplique a programas de mayor escala. Dado que el mercado LPWA aún se encuentra en sus primeras etapas, resulta difícil predecir cuál solución LPWA va a emerger como ganadora.
Conectividad celular
La tecnología 4G LTE actual ofrece banda ancha elevada de hasta 100 megabytes por segundo y un amplio alcance de más de diez kilómetros. La confiabilidad y disponibilidad también son buenas. Como desventaja, la tecnología 4G LTE se asocia con costos elevados-varios dólares o más por un módulo comparado con menos de un dólar por Wi-Fi. La conectividad celular también tiene requisitos de alto poder de consumo, haciéndola menos que ideal para aplicaciones IoT, en las cuales la vida útil de la batería debería extenderse por muchos años.
Las empresas pueden implementar conectividad 4G LTE en redes públicas o privadas. Las redes públicas utilizan la misma infraestructura de conectividad que los teléfonos móviles, mientras que las redes privadas segregan los dispositivos en un sistema separado sublicenciando frecuencias no utilizadas de operadores móviles por infraestructura perteneciente a una empresa. Algunas empresas en nuestro análisis gestionaban sus propias redes privadas, pero en la mayoría de los casos, no contaban con los recursos y presupuesto necesarios. Esto también sucederá en la población más amplia.
Conectividad extraterrestre
Esta opción de conectividad incluye satélites y otras tecnologías de microondas. Los desarrolladores de IoT generalmente la utilizan únicamente cuando las opciones celulares y de fibra no son viables, dado que tienen costos más elevados. Por ejemplo, las organizaciones dentro del ámbito de la defensa nacional pueden llegar a utilizar conectividad satelital para drones no tripulados. Las opciones extraterrestres tienen un ancho de banda de nivel bajo a medio, alto alcance, y confiabilidad y disponibilidad de nivel medio a elevado. Solo unas pocas industrias utilizan la conectividad extraterrestre para las apps de IoT.
La 1er IMAGEN resume las diferentes categorías de soluciones de conectividad,
Imagen 1
Requisitos de conectividad en las distintas industrias
Aunque ninguna solución de conectividad es perfecta, hemos podido determinar las opciones más apropiadas para cada industria identificando los casos de uso más probables en cada sector. Muchos de ellos implicaron reducción de costos y mejora de la productividad. Por ejemplo, empresas en diferentes industrias valoran las soluciones IoT que reducen el tiempo de caída de las máquinas brindando mantenimiento predictivo, así como aquellas que les dan mayor visibilidad en la cadena de suministro y eliminan embudos. Aún no existe una “killer application” basada en IoT para estos servicios, o cualquier otra tarea, pero podría surgir una en los próximos años a medida que la tecnología de conectividad evolucione.
Ello podría incrementar tanto el volumen como el valor de IoT.
Nuestra investigación demostró que los requisitos de conectividad suelen variar por industria, aun cuando los casos de uso potenciales eran idénticos (Imagen 2). Por ejemplo, el mantenimiento predictivo y la optimización de las operaciones son casos de uso de IoT potenciales para la producción industrial, minería, construcción, y gas y petróleo. Sin embargo, los requisitos de alcance y confiabilidad variaron por industria, así como la voluntad y habilidad para gestionar las redes.
Una vez identificados los casos de uso probables y requisitos correspondientes, determinamos qué soluciones de conectividad es probable sean adoptados en cada industria a lo largo de los próximos cinco años (Imagen 3). Creemos que numerosas empresas van a migrar de tecnologías no-licenciadas a LPWA al volverse más ampliamente disponible, dado que satisface mejor sus requisitos de conectividad. Consideren la minería. Una empresa en esta industria tuvo que realizar un tendido de cables muy por debajo de la superficie de la tierra e instalar puntos de acceso frecuentes para proveer conectividad de Wi-Fi a una de sus instalaciones. (No pudo utilizar otras tecnologías de conectividad debido a que las soluciones celulares y extraterrestres no pueden transmitir señales tan por debajo de la superficie de la tierra). LPWA puede atravesar paredes y otros obstáculos con mayor facilidad, y puede convertirse en la solución de conectividad preferida de la empresa una vez que esté comercialmente disponible en su área. Las empresas en muchas otras industrias, incluyendo la agricultura y la producción industrial, pueden llegar a migrar también de tecnologías no-licenciadas a LPWA. Efectivamente, pudimos ver una situación en la cual IoT crece conjuntamente con LPWA, dado que la mejora de la conectividad incrementará tanto el número de dispositivos IoT en uso como los lugares en donde son utilizados.
A pesar de la creciente popularidad de LPWA, las opciones celulares continuarán facilitando la conectividad para casos de uso en numerosas industrias. La mayor demanda de celulares involucrará redes LTE públicas, dado que la construcción y mantenimiento de redes privadas es más costosa.
Las soluciones de comunicación satelital y otras soluciones de comunicación extraterrestre continuarán desempeñando un papel de nicho, brindando conectividad solamente en aquellas situaciones en que las tecnologías celulares o de fibra óptica no sean viables.
Factores de negocio ayudarán a determinar qué soluciones de conectividad adquirirán mayor relevancia.
Nuestro análisis sugiere que los avances tecnológicos no serán la única fuerza que determine qué soluciones de conectividad se vuelvan dominantes. En efecto, los siguientes factores de negocio –incluyendo aquellos sobre los cuales los desarrolladores de IoT tienen poco control- pueden desempeñar un rol igualmente importante.
Cambiando modelos de negocio de fabricantes de dispositivos industriales.
La mayoría de los fabricantes de dispositivos que crean soluciones IoT industriales inicialmente seguían un modelo de negocio de pago-por-unidad en el cual cobraban un monto único por cada dispositivo vendido y percibían la mayor parte de sus ingresos de contratos de mantenimiento a largo plazo. Este modelo inadvertidamente creó un conflicto de intereses entre los consumidores, quienes querían que sus dispositivos funcionen ininterrumpidamente, y los fabricantes, quienes se beneficiaban al dar servicio a dispositivos con fallas. Pero este conflicto puede concluir pronto. Los fabricantes actualmente están en transición a un modelo de dispositivo-como-un-servicio (DaaS) en el cual venden a los consumidores una suscripción a sus productos. La suscripción cubre tanto la compra inicial del dispositivo como los costos de mantenimiento posteriores, lo cual permite a los fabricantes generar ganancias aun si los productos no requieren servicio. En realidad, ellos tienen un incentivo para mantener sus dispositivos en funcionamiento, dado que los costos de reparación podrían reducir sus ingresos. Para facilitar el modelo DaaS, los fabricantes desean soluciones de conectividad que les permitan conectar, monitorear, y realizar actualizaciones remotamente. Las soluciones LPWA son las que mejor satisfacen estas necesidades, dado que las tecnologías no-licenciadas como ser Wi-Fi no funcionan debidamente en ambientes “ruidosos” con alta interferencia eléctrica y ambiental, incluyendo aquellos en plantas de producción.
Costos asociados
Si bien los chipsets de conectividad IoT pueden ser relativamente económicos, las empresas pueden tener que afrontar costos adicionales para posibilitar las soluciones, incluyendo aquellas para módulos, “retrofitting”, e infraestructura. Por ejemplo, las empresas pueden pagar un monto inferior a un dólar por un módulo de Wi-Fi, pero pueden tener que comprar múltiples puntos de acceso, instalar cableado, y desarrollar un sistema de integración que permita la conectividad – todas actividades costosas. Si LPWA es una opción en tales circunstancias, las empresas pueden llegar a favorecerla debido a que los costos asociados serán menores.
¿Cuáles son las novedades en Internet de las Cosas?
Incluso tecnologías de conectividad en una misma categoría pueden tener distintos costos asociados, y esto puede determinar la solución elegida por una empresa. Consideren las distintas opciones LPWA. Mientras que las empresas tienen que construir torres de comunicación y comprar módulos para desplegar conectividad Sigfox, NB-IoT solamente requiere de la compra de un módulo, dado que puede hacer uso de la infraestructura celular existente.
Ecosistemas de soporte
Algunas soluciones de conectividad IoT son más fáciles de desplegar debido a que tienen un ecosistema fuerte que soporta su uso. Por ejemplo, LoRa es una opción atractiva de LPWA dado que ya hay cientos de miembros en la Alianza de LoRA, y el número está creciendo.
Disponibilidad comercial
Algunas soluciones de conectividad emergentes no se han sometido a prueba a larga escala. Consideren NB-IoT, una nueva tecnología LPWA que puede ser desplegada a través de infraestructura celular existente y es de bajo consumo energético. Esta tecnología no está ampliamente disponible comercialmente, aunque está siendo evaluada en distintas pruebas piloto. Por lo tanto, puede encontrarse en desventaja en relación con otras soluciones LPWA, como ser LoRA y Sigfox que han estado en el mercado por varios años y actualmente forman parte de un ecosistema en crecimiento.
Los elementos de una sólida estrategia de conectividad a corto plazo.
A medida que las empresas diseñan su estrategia de IoT, deben estar abiertas al cambio, adecuando su plan de juego para adaptarse a los nuevos estándares de conectividad y las preferencias del consumidor por la simplicidad. Asimismo, deberían estar dispuestas a investigar nuevos modelos de negocio, dado que los avances en conectividad IoT pueden presentar algunas oportunidades sorprendentes.
Apostando a múltiples estándares de conectividad IoT
Diversos grupos están intentando establecer estándares de conectividad IoT, incluyendo el Industrial Internet Consortium y empresas individuales que promueven iniciativas de estándares abiertos. Tales grupos han tenido éxito en establecer estándares para conectividad en otros ámbitos tecnológicos, pero sus esfuerzos suelen avanzar lentamente, lo cual puede demorar el crecimiento. También, algunas agrupaciones de empresas y fuertes protagonistas individuales están intentando fijar estándares de facto antes que los organismos que establecen estándares puedan alinearse y definir uno.
La experiencia con otras tecnologías sugiere que los estándares de conectividad IoT con mayor posibilidad de volverse dominantes van a brindar un valor claro a todos los desarrolladores, como ser reducción de costos y ventajas técnicas. También tendrán el apoyo de todos los actores dentro de uno o más ecosistemas sólidos que abarca un amplio número de productos. Finalmente, los estándares preferidos permitirán una salida a mercado y producción incremental rápidos, así como una simple adopción– lo cual muy probablemente ocurra si cuentan con el respaldo de socios o de grupos múltiples.
Hasta que los desarrolladores de IoT no tengan una mayor certeza en relación con los estándares, deben permanecer flexibles. Por ejemplo, Ericsson y Huawei están introduciendo diferentes versiones de NB-IoT, pero no está claro cuál se volverá más popular. Por consiguiente, los vendedores de plataformas que deseen permitir conectividad para dispositivos de consumo masivo para ofertas de IoT podrían hacer que sus productos sean compatibles con ambas versiones. Aunque esta estrategia garantiza que los dispositivos pueden comunicarse, también genera una complejidad adicional y podría incrementar potencialmente los costos del producto.
Haciendo foco en la simplicidad
Nosotros contamos con ingenieros talentosos y empresas de tecnología de punta a quienes agradecer por la riqueza de tecnologías de conectividad disponibles actualmente o en desarrollo. Las soluciones más sofisticadas y complejas reflejan fielmente la capacidad tecnológica de sus creadores, y pueden ser las más adecuadas para numerosos productos. Dentro del marco de IoT, sin embargo, las empresas deben enfocarse en casos de uso, en vez de sofisticación tecnológica, al elegir soluciones de conectividad. Es decir, deberían estar conformes con las soluciones de conectividad que satisfacen los requisitos básicos para el funcionamiento de dispositivos, aun si otras opciones más avanzadas están disponibles, si pueden procurarlas a un costo menor.
Explorando nuevos modelos de negocio
Una de las mayores necesidades en IoT es una conectividad ubicua – la capacidad de conectarse a cualquier dispositivo, independientemente de su ubicación. Los operadores de redes virtuales móviles (MVNOs) son los únicos protagonistas que proveen esta capacidad actualmente. Ellos alquilan capacidad inalámbrica de otras empresas que poseen sus propias redes celulares en distintos lugares – idealmente, en cada uno de los principales países. Luego, revenden esta capacidad a los desarrolladores de IoT, como ser fabricantes de dispositivos. Los MVNOs no emergerán necesariamente como los líderes de conectividad IoT, no obstante, porque no cierran la brecha entre compañías que deben usar la misma aplicación. Por ejemplo, si una empresa naviera está descargando cajones a un camión, necesita entregar sus datos logísticos a la empresa de transportes, y luego a la fábrica a la cual finalmente llegará esta carga. Las compañías que desarrollan soluciones de conectividad para resolver estas brechas podrían emerger como líderes de IoT.
IoT es compleja por naturaleza, con dispositivos y apps que requieren de la cooperación de múltiples vendedores. Del mismo modo, brindar conectividad IoT de extremo a extremo puede ser complejo ya que requiere de múltiples vendedores y las compañías pueden reconocer que necesitan diferentes soluciones para sus casos de uso potenciales. Las empresas ganadoras intentarán esclarecer la confusión y establecer soluciones de conectividad ahora, a pesar de que abunda la incertidumbre, de manera que puedan emerger como líderes de IoT
Acerca de los autores
Daniel Alsén es un socio en la oficina de McKinsey’s en Estocolmo, Mark Patel es un socio en la de San Francisco, y Jason Shangkuan es consultor en la oficina de Dallas.