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Tecnologías de comunicación de contadores inteligentes, qué son y cómo gestionarlas

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25/04/2024

Contadores inteligentes
Tecnologías de comunicación de contadores inteligentes, qué son y cómo gestionarlas

 

  • NB-IoT, LoRaWAN, GSM/GPRS, RadioFrequency y Power Line Communication son las principales tecnologías detrás de los contadores inteligentes construidos por los principales proveedores del mercado
  • ¿Cuáles son sus ventajas? ¿Cuáles son sus desventajas? ¿Qué tecnología es más útil adoptar? ¿Y cómo pueden gestionarse simultáneamente varias tecnologías en la misma zona?
 
El tema de las tecnologías de comunicación subyacentes al funcionamiento de los contadores inteligentes es tan importante como poco discutido. De hecho, los contadores inteligentes pueden clasificarse de diferentes maneras, según el criterio que se elija para ello. Por ejemplo, si se considera el ámbito de medición, se puede distinguir entre contadores de gas, electricidad o agua.
 
Sin embargo, una de las principales características por las que se clasifican es precisamente la tecnología con la que se comunican. En este estudio en profundidad, intentaremos saber más sobre qué son y cómo funcionan.
 

Las tecnologías de comunicación

 
En función del modo de comunicación establecido entre los contadores y el Head-End System (HES), es posible dividir los contadores en dos grandes familias:
 
  • En primer lugar, tenemos los contadores con tecnología punto a punto, que establecen una sesión de comunicación directa con el HES. En este caso, las peticiones y las respuestas se producen dentro de la misma sesión y, por tanto, hablamos de comunicación síncrona;
     
  • Los contadores con tecnología punto a multipunto, en cambio, se comunican con el HES a través de otros dispositivos (los concentradores que actúan como intermediarios entre un determinado número de contadores y el HES, concentrando los datos de varios contadores), dando lugar a una conversación que incluye peticiones y respuestas a realizar en varias sesiones de comunicación. En este segundo caso, hablamos de comunicación asíncrona. 
 
 
 
Otra clasificación muy común para los contadores se refiere al medio que soporta la comunicación de los paquetes de datos intercambiados entre el contador y el HES. Se conocen cuatro tipos:
 
  • Power Line Communication (PLC), que sólo puede utilizarse en el escenario operativo de los sistemas de contadores eléctricos inteligentes y que utiliza cables eléctricos para la transmisión de datos;
     
  • Telephone Line Communication, que utiliza las líneas telefónicas tradicionales para transportar los datos;
     
  • Comunicación por fibra óptica, que se basa en la fibra óptica;
     
  • Wireless communication, que incluye las tecnologías más utilizadas en la medición inteligente.
 

Digitalización

 
El último opera en frecuencias dedicadas a las comunicaciones móviles y se basa en arquitecturas de redes móviles (celulares). Utilizan un espectro de frecuencias gestionado por los operadores de telefonía, como demuestra la presencia de una tarjeta SIM en el interior de los contadores inteligentes. Las capas de transporte y red, sobre protocolos TCP/IP, se ocupan directamente de la conexión entre dos dispositivos a través de la propia red: gracias a la dirección IP y al Protocolo de Internet, el paquete de datos se envía al destinatario correcto.
 
El protocolo TCP, por su parte, tiene la misión de establecer una conexión entre las partes implicadas (el contador y el HES, por ejemplo) y preservarla para que puedan transferirse los datos. En relación con este último sistema de comunicación, se habla también de tecnologías licenciadas Wireless: las bandas de frecuencia inalámbricas sobre las que se comunican las tecnologías son asignadas por el Estado a contratistas, para su gestión, mediante concursos públicos. La exclusividad de uso, tras las licitaciones, suele ser prerrogativa de los operadores de telefonía. Dado que las tecnologías de medición inteligente se basan en la red celular explotada por los operadores de telefonía, hablamos de tecnologías inalámbricas con licencia, ya que se trata de frecuencias con licencia. 
 

Tecnologías Wireless con licencia: el sector del gas

 
Según el servicio de distribución, se utilizan distintas tecnologías. En el gas, las más utilizadas hasta la fecha son la radiofrecuencia 169/868 MHz y GSM/GPRS. La primera suele ser habitual en los contadores domésticos, mientras que la segunda se utiliza para contadores medianos o grandes.
 
La comunicación por radiofrecuencia, que se engloba en la modalidad punto a multipunto, consiste en que el contador envía los datos a otro dispositivo previo al Head-End System, el concentrador. La red de comunicación por radiofrecuencia, de hecho, se basa en el mecanismo por el que los concentradores recogen datos de varios contadores dentro de un rango específico (hasta 1 km aproximadamente en un entorno urbano denso) y luego los envían al concentrador a través de ondas de radio.
 
Posteriormente, el concentrador envía los datos al HES mediante comunicación GPRS. Del mismo modo, siguiendo el sentido inverso, los comandos dirigidos al contador pasan por el concentrador hasta su destino. Las ventajas de utilizar la radiofrecuencia en la medición inteligente son el muy bajo consumo de batería de los contadores, la alta capacidad de penetración de la señal en el interior de los edificios y, en general, un buen alcance de los concentradores (hasta 1 km aproximadamente en un entorno poblado, 10 km sin obstáculos urbanos), así como una conexión gratuita si la infraestructura de red ya está instalada y lista para usar. En cambio, si la infraestructura aún no existe, la inversión para construirla es muy cara y puede ser un obstáculo para la empresa que quiera empezar a adquirir contadores de RF.
 
La otra tecnología utilizada en el sector del gas es GSM/GPRS, que es una de las tecnologías punto a punto. No se basa en el uso de concentradores: los contadores inteligentes, de hecho, se comunican directamente con el HES a través de la red de Internet, utilizando una tarjeta SIM real, suministrada por un operador de telefonía, y basándose en los paquetes TCP/IP de la propia red. La mayor ventaja, por tanto, de la tecnología GSM/GPRS es la capacidad de hacer que los contadores y el HES se comuniquen sin una infraestructura de red propia y dedicada, superando el problema de la inversión inicial para construirla.
 
Además, los contadores inteligentes GSM/GPRS tienen una baja necesidad de mantenimiento de la red de comunicación, lo que reduce los gastos para ello, así como el tiempo para llevarlo a cabo. Las desventajas, sin embargo, no son desdeñables: las baterías de los contadores inteligentes están sometidas a una tensión que las desgasta más rápidamente, y la comunicación suele tener dificultades para penetrar en materiales más pesados. Por último, si bien es cierto que no se necesita una infraestructura de red como la que sirve de base a la tecnología de radiofrecuencia, hay que tener en cuenta la carga que suponen las tarjetas SIM y las suscripciones con el proveedor de telefonía.
 

Innovación

 
Estas dos tecnologías, sin embargo, están dejando paso poco a poco a una tercera, cada vez más presente en el mercado de los servicios públicos, la NB-IoT (NarrowBand - Internet of Things). Al funcionar en frecuencias dedicadas a las comunicaciones móviles y basarse en arquitecturas de redes celulares, garantiza una comunicación eficaz y en tiempo real. La tecnología NB-IoT representa una mejora significativa del rendimiento con respecto a la red GSM/GPRS, ya que hace uso de las redes 4G o 5G, y esto le permite soportar la propagación de la señal dentro y fuera incluso de contadores situados en condiciones críticas, gracias a su capacidad de penetración mejorada.
 
Además, se optimiza notablemente el consumo de batería. Sin embargo, incluso en este caso, la conexión de pago por uso con SIM y suscripción implica costes operativos para la comunicación, pero el alto rendimiento de los contadores con tecnología NB-IoT, junto con el bajo consumo de batería y los bajos requisitos de mantenimiento, hacen que esta tecnología sea la mejor en términos de coste-beneficio.
 

Tecnologías Wireless con licencia: el sector del agua

 
En el sector del agua, la situación es diferente. La medición inteligente llegó a gran escala mucho más tarde que en el sector del gas, lo que ha llevado a la adopción de tecnologías más actuales que la radiofrecuencia o GSM/GPRS, que no requieren infraestructuras dedicadas o que se basan en tipos de conexión más recientes: hablamos de LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) y la ya mencionada NB-IoT. La primera, que se encuadra entre las tecnologías de radiofrecuencia punto a multipunto, es la que se utiliza en zonas de población más densa, para las que tiene más sentido construir una red con unos pocos concentradores que escuchen a miles de contadores.
 
En general, LoRaWAN es una de las tecnologías más utilizadas en los últimos años por sus ventajas. El amplio rango de cobertura, combinado con el bajo consumo de batería de los contadores, es una de las piedras angulares en la elección de la tecnología de contadores por parte de los distribuidores. Por otro lado, requiere la construcción de una infraestructura de red, con concentradores y servidores de red. La tecnología NB-IoT, por su parte, se utiliza principalmente en zonas poco pobladas. En estas zonas, la baja densidad de población hace que la construcción de una red LoRaWAN sea poco útil en términos de coste-beneficio. Por ello, resultan más funcionales los contadores punto a punto como los NB-IoT, capaces de comunicarse incluso en condiciones de baja cobertura de red. 
 

Tecnologías Wireless con licencia: el sector eléctrico

 
En el sector eléctrico, los contadores inteligentes tienen su propia historia. La tecnología más extendida es Power Line Communication.
 
La PLC sólo se utiliza en el escenario operativo de los sistemas de contadores inteligentes de electricidad y consiste en la transmisión de mediciones y otros datos a través de líneas eléctricas. Posteriormente, los datos llegan a un punto de recogida, normalmente la subestación de distribución que alimenta al propio contador, donde se instala un concentrador. Sólo en algunos casos los datos llegan a un punto de recogida situado cerca de un transformador de distribución. Desde los puntos de recogida, los datos llegan a los Head-End System.
 
Las ventajas de la tecnología PLC son varias. En primer lugar, se basa en una infraestructura existente, ya que las redes eléctrica y telefónica ya existían antes de la llegada de la medición inteligente. Por lo tanto, la carga de construir la red necesaria para la comunicación ya está rebajada de entrada. Además, los contadores inteligentes son también muy eficaces en zonas de baja densidad y son capaces, gracias a la red, de funcionar a grandes distancias. Por otro lado, la comunicación por línea eléctrica tiene algunas desventajas: la atenuación en determinadas frecuencias, debida a la conmutación aleatoria de los dispositivos eléctricos en una red de distribución de energía, puede provocar cambios en los parámetros de potencia. Además, el ruido de los equipos eléctricos utilizados en la red, como fuentes de alimentación conmutadas e inversores, puede causar diversas interferencias. Por último, las variaciones en la impedancia de carga pueden afectar a las tensiones de señal.
 
Para superar las desventajas del PLC, en los últimos años se han añadido al PLC tecnologías de respaldo inalámbricas y se han iniciado varios experimentos con tecnologías punto a punto, aún minoritarios en número, pero en constante crecimiento.
 

Innovación

 

El enfoque de Terranova: una plataforma multi-tecnología

 
La gestión de los contadores inteligentes, independientemente de su tecnología, es mucho más compleja de lo que podría pensarse. En función de las características demográficas, geográficas y tecnológicas (presencia o ausencia de infraestructuras específicas) de la zona que debe gestionar, el distribuidor puede necesitar contadores inteligentes con tecnologías diferentes en una misma ciudad o región. Esto conlleva a menudo un problema nada desdeñable en la elección de los dispositivos y del software para telegestionarlos y telegestionarlos. Nuestro enfoque, en este sentido, está diseñado precisamente para satisfacer las necesidades de los distribuidores que, por diversos motivos, adoptan contadores de diferentes marcas y, sobre todo, con diferentes tecnologías de comunicación.
 
Nuestra plataforma de medición inteligente, TAMM (Terranova Advanced Metering Management), tiene la capacidad de gestionar todas las tecnologías de comunicación del mercado, mencionadas en los párrafos anteriores, sin ninguna limitación. Esto permite a los distribuidores que eligen TAMM aprovechar al máximo el potencial de la medición inteligente y adoptar cualquier combinación de contadores que necesiten, tanto si ya están instalados como si aún no los han adquirido.
 
Además, como empresa especializada en contadores inteligentes desde que empezamos a implantarnos en el mercado de los servicios públicos, hemos acumulado una gran experiencia, lo que nos ha permitido seguir la evolución del sector desde que aparecieron los primeros contadores. Nuestra experiencia no se basa sólo en el estudio de especificaciones y documentación sino también en lo que sucede en el campo, con muchos proyectos realizados junto con clientes y socios. Nuestro conocimiento de la evolución de todo tipo de contadores y sus tecnologías nos hace estar preparados para telegestionarlos y telegrafiarlos de la mejor forma posible, así como estar preparados cuando aparezcan nuevas tecnologías.
 

Fuente www.terranovasoftware.eu

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