Las conversaciones sobre la selección de sensores en las implementaciones de IoT suelen centrarse en la capa física: precisión de medición, rango de temperatura de funcionamiento, índice de protección contra la entrada de agua y polvo, y consumo energético en los estados activo y de reposo. Se trata de consideraciones técnicas legítimas. Sin embargo, los requisitos de conectividad que un tipo de sensor concreto impone a la arquitectura general del sistema son igual de importantes, y a menudo se abordan demasiado tarde en el proceso de diseño.
Una elección errónea de la conectividad para una categoría de sensores no siempre se manifiesta como un fallo grave. Lo más habitual es que se traduzca en un rendimiento del sistema mermado. Un sensor de temperatura que debería transmitir cada quince minutos acaba almacenando datos en el búfer durante horas porque la sobrecarga que supone el establecimiento de una sesión NB-IoT hace que las transmisiones frecuentes resulten prohibitivas desde el punto de vista económico. Un sensor de vibraciones que genera datos de formas de onda de alta frecuencia satura un enlace LPWAN de bajo ancho de banda. Un localizador GPS de activos agota las reservas de batería porque la tecnología de radio elegida requiere demasiado tiempo de enlace ascendente para conectarse a la red. Se trata de incompatibilidades arquitectónicas, y la mayoría de ellas se pueden evitar si se asignan los requisitos de conectividad al tipo de sensor antes de que se confirme la selección del hardware.
En este artículo se analizan las principales categorías de sensores del IoT, las características de los datos que genera cada una de ellas y las decisiones que hay que tomar en materia de tecnología de conectividad que dichas características implican. El objetivo es ofrecer a los arquitectos y a los ingenieros de implementación un marco práctico que les permita armonizar, desde el principio, la selección de sensores con la infraestructura de conectividad.
Cómo las características de los datos de los sensores impulsan la conectividad
Antes de analizar cada sensor por separado, conviene definir las cuatro características de los datos que determinan los requisitos de conectividad de cualquier sensor del IoT. Cada una de ellas influye de forma independiente en la selección de la tecnología, y la combinación de las cuatro define el perfil completo de requisitos de conectividad para una implementación concreta.
Tamaño de la carga útil es el volumen bruto de datos generados por cada evento de transmisión.
- Los sensores de estado binario (puerta abierta/cerrada, detección de manipulación) generan datos de carga útil que se miden en bytes de un solo dígito.
- Los sensores ambientales que transmiten una sola lectura generan entre 10 y 50 bytes por evento.
- Los sensores de vibración que transmiten datos espectrales FFT generan cargas útiles que oscilan entre varios kilobytes y cientos de kilobytes por transmisión.
- Los sensores de vídeo e imagen que generan flujos continuos funcionan a diferentes órdenes de magnitud
El tamaño de la carga útil determina los requisitos mínimos de ancho de banda y afecta directamente a la viabilidad de LPWAN las tecnologías, que imponen límites máximos estrictos al tamaño de los mensajes a nivel de protocolo.
Frecuencia de transmisión es la frecuencia con la que el sensor debe enviar datos a la plataforma.
- Los contadores de servicios públicos que transmiten cuatro lecturas al día se sitúan en el extremo inferior de la escala
- La monitorización medioambiental a intervalos de un minuto constituye un caso de uso de frecuencia moderada
- La monitorización del estado de las máquinas con una frecuencia de transmisión de un segundo o menos se sitúa en el límite superior de lo que la mayoría de las tecnologías de « LPWAN » pueden gestionar sin que se vea afectado el rendimiento.
La frecuencia de transmisión, junto con el tamaño de la carga útil, determina los requisitos totales de ancho de banda. También determina si la sobrecarga derivada del establecimiento de la sesión supone un coste significativo en términos de latencia y consumo energético.
Tolerancia a la latencia es el tiempo que la aplicación puede esperar entre la generación de datos en el sensor y la recepción de los mismos en la plataforma.
- Los sensores de humedad del suelo utilizados en la agricultura de precisión pueden soportar retrasos de varios minutos u horas sin que ello tenga consecuencias operativas.
- La monitorización de la temperatura en la cadena de frío suele tolerar una latencia de entre uno y quince minutos.
- Los monitores cardíacos que llevan los pacientes y los sensores industriales críticos para la seguridad requieren una transmisión casi en tiempo real, con una latencia que se mide en segundos.
La tolerancia a la latencia determina si las arquitecturas de «almacenamiento y reenvío» son viables y condiciona el uso de tecnologías como NB-IoT que conllevan una mayor latencia en el establecimiento de la sesión que el «LTE-M» o el 4G.
Perfil de movilidad describe cómo se mueve el sensor durante su vida útil.
- Los sensores fijos instalados de forma permanente en una ubicación conocida no tienen requisitos de traspaso ni necesitan cobertura multiportadora.
- En ocasiones, los sensores móviles —como los activos que se desplazan periódicamente entre almacenes— necesitan una conectividad que se mantenga incluso cuando cambian de ubicación de forma esporádica.
- Los sensores en continuo movimiento instalados en vehículos, personal o contenedores de transporte en tránsito necesitan continuidad de sesión al pasar de una torre de telefonía móvil a otra, al cambiar de zona de cobertura de operador y, posiblemente, al cruzar fronteras internacionales.
El perfil de movilidad determina las decisiones relativas a la selección de la tecnología de red, la arquitectura de la tarjeta SIM y si se requiere una conectividad multired o basada en el servicio « eUICC ».
Si se toman estas características como marco de evaluación, los requisitos de conectividad específicos de cada sensor resultan mucho más manejables.
Sensores de monitorización ambiental y de estado
Los sensores de temperatura, humedad, presión, calidad del aire y detección de gases se encuentran entre los tipos de sensores más utilizados en el Internet de las cosas industrial, la logística de la cadena de frío, los edificios inteligentes y las aplicaciones de servicios públicos. Su perfil de datos se adapta perfectamente a las tecnologías de « LPWAN ».
Características típicas de los datos de esta categoría:
- Tamaño de la carga útil: de 10 a 50 bytes por lectura
- Frecuencia de transmisión: entre una vez por minuto y una vez por hora, dependiendo de la aplicación
- Tolerancia a la latencia: alta, normalmente de minutos a horas
- Perfil de movilidad: fijo o casi fijo
NB-IoT es la recomendación tecnológica para esta categoría. Su eficiencia energética en las configuraciones eDRX y PSM permite que los sensores ambientales alimentados por batería alcancen una vida útil de varios años sobre el terreno sin necesidad de alimentación externa. Su presupuesto de enlace superior al de « LTE-M» lo hace viable para sensores en ubicaciones donde el rendimiento de la red móvil en superficie se ve atenuado, como salas de máquinas en sótanos, cámaras de servicios públicos subterráneas y recintos industriales con alta densidad de estructuras.
LTE-M es la alternativa preferida cuando se da cualquiera de las siguientes condiciones:
- La implementación requiere actualizaciones de firmware OTA con una periodicidad regular, pero la limitada asignación de ancho de banda de NB-IoThace que las cargas útiles de gran tamaño en el enlace descendente resulten poco viables.
- La frecuencia de transmisión es lo suficientemente alta como para que la latencia en el establecimiento de la sesión de NB-IoTgenere una sobrecarga de potencia inaceptable por cada ciclo de transmisión.
- La aplicación requiere comunicación por voz o en dúplex completo, además de los datos de los sensores.
La consideración clave en cuanto a la arquitectura de los sensores medioambientales en el modo de suspensión permanente ( NB-IoT , PSM) es el coste de establecimiento de la sesión. Los dispositivos en PSM pasan la mayor parte de su vida útil en un estado en el que la red los considera inaccesibles. Cada ciclo de transmisión requiere activar el dispositivo, restablecer una sesión de red, transmitir la carga útil y volver al modo PSM. Con frecuencias de transmisión inferiores a un minuto, esta sobrecarga puede hacer que NB-IoT resulte inviable desde el punto de vista energético y económico, por lo que LTE-M o 4G Cat-1 se convierten en la opción más adecuada.
Sensores de vibración, acústicos y de monitorización del estado de la maquinaria
La monitorización del estado de las instalaciones industriales es una de las categorías de sensores que más conectividad exigen en el Internet de las cosas (IoT). Los sensores de vibración utilizados para la detección de fallos en los cojinetes, los sensores acústicos que monitorizan las señales anómalas de las máquinas y los sensores de corriente que registran el comportamiento de los motores generan datos a frecuencias de muestreo que son arquitectónicamente incompatibles con el modelo de baja frecuencia y pequeña carga útil para el que están diseñadas las tecnologías de « LPWAN ».
Características típicas de los datos de esta categoría:
- Tamaño de la carga útil: de kilobytes a cientos de kilobytes por transmisión para datos espectrales; megabytes para la captura de formas de onda sin procesar
- Frecuencia de transmisión: de segundos a minutos durante los periodos de monitorización activa
- Tolerancia a la latencia: de moderada a baja, dependiendo de si la aplicación se dedica al mantenimiento predictivo o a la detección de anomalías en tiempo real
- Perfil de movilidad: fijo
Opciones tecnológicas de conectividad y sus ventajas e inconvenientes:
- NB-IoT solo es viable para transmitir estadísticas resumidas preprocesadas, no datos brutos ni espectrales. El límite de ancho de banda de la tecnología y las restricciones en el tamaño de los mensajes hacen que no sea adecuada para formas de onda completas ni cargas útiles de FFT de alta resolución.
- LTE-M es viable cuando el procesamiento en el borde traslada el análisis FFT al nivel del sensor o la pasarela, reduciendo las cargas útiles a características espectrales derivadas en lugar de datos sin procesar. El ahorro en los costes de conectividad que supone el estándar « LTE-M» frente al 4G Cat-4 en miles de sensores puede justificar una inversión significativa en hardware de computación en el borde.
- 4G Cat-4 es la recomendación básica para la transmisión de datos espectrales de alta resolución o de forma de onda completa sin procesamiento en los extremos. Su mayor rendimiento permite gestionar el volumen de carga útil sin limitar la frecuencia de transmisión.
- 5G NR es la opción adecuada para implementaciones que requieran análisis de formas de onda en tiempo real, una latencia inferior a un segundo o una alta densidad de sensores en un entorno de espectro compartido.
- LTE o privado o privado 5G se está convirtiendo cada vez más en la arquitectura adecuada para implementaciones densas de monitorización de estado del IIoT en las que el volumen de datos es elevado, la contienda por el espectro compartido supone un problema y la instalación tiene un requisito de seguridad de la tecnología operativa para mantener los datos industriales en las propias instalaciones.
La decisión sobre la computación en el borde es la elección arquitectónica más trascendental en esta categoría. La ejecución del análisis FFT en el borde reduce drásticamente las cargas útiles y permite el uso de tecnologías de conectividad más económicas y de menor consumo energético. La inversión inicial en hardware de computación en el borde suele amortizarse rápidamente a gran escala cuando se reduce el coste de conectividad por dispositivo en una amplia población de sensores.
GPS y sensores de localización
Los sensores de localización basados en GPS y GNSS abarcan una gama de requisitos de conectividad más amplia que casi cualquier otra categoría de sensores, ya que los escenarios de implementación varían desde localizadores de palés de bajo consumo que transmiten dos veces al día hasta dispositivos telemáticos para vehículos de alta frecuencia que transmiten simultáneamente a través de múltiples flujos de datos.
Seguimiento de activos de bajo consumo abarca palés, contenedores, equipos de gran valor y activos retornables.
- Tamaño de la carga útil: pequeño; suele incluir la latitud, la longitud, la marca de tiempo y el estado de la batería (menos de 100 bytes)
- Frecuencia de transmisión: de unos minutos a unas horas entre actualizaciones
- Tolerancia a la latencia: alta
- Perfil de movilidad: movilidad ocasional, con cambios de ubicación poco frecuentes
LTE-M es la tecnología recomendada para este caso de uso. La compatibilidad con PSM y eDRX permite una autonomía de la batería de varios meses o años en dispositivos de tamaño compacto, mientras que su mayor rendimiento en comparación con el protocolo « NB-IoT » hace que las actualizaciones periódicas de configuración por OTA resulten viables. El protocolo « NB-IoT » es viable para los casos con mayores restricciones de energía y menor frecuencia, especialmente para activos casi fijos en entornos con una cobertura sólida de « NB-IoT », pero su latencia en el establecimiento de la sesión plantea problemas para las aplicaciones que requieren una adquisición rápida de la ubicación al activarse el movimiento.
Telemática de vehículos de alta frecuencia abarca el seguimiento de flotas comerciales, la supervisión de vehículos de emergencia y la gestión de maquinaria pesada.
- Tamaño de la carga útil: de moderado a grande, con flujos simultáneos de datos de GPS, diagnóstico del motor, ELD y comportamiento del conductor.
- Frecuencia de transmisión: cada 30 segundos o menos para las actualizaciones de posición; casi continua para los datos generados por eventos
- Tolerancia a la latencia: baja para eventos críticos para la seguridad; moderada para actualizaciones de posición rutinarias
- Perfil de movilidad: movilidad continua a través de las zonas de cobertura de los operadores y, potencialmente, de las fronteras internacionales
LTE-M Cat-M1 es la tecnología mínima viable para este caso de uso. 4G Cat-1 o Cat-4 es la opción adecuada para implementaciones con flujos de datos simultáneos más intensos.
La arquitectura SIM multired es importante para el seguimiento de la ubicación móvil. Un dispositivo telemático vinculado a un único operador se encontrará con zonas sin cobertura en cualquier ruta que presente una diversidad geográfica significativa. Las soluciones SIM multiIMSI , o el servicio « eSIM » basado en el sistema de gestión de operadores ( eUICC) con cambio de perfil OTA a través del proveedor de servicios de red (RSP), permiten que el dispositivo se conecte a la red más potente disponible sin necesidad de una reconfiguración manual. Para las operaciones de flotas transfronterizas, esto marca la diferencia entre un informe telemático continuo al cruzar la frontera y un vehículo que queda fuera de contacto hasta que un operador lo investigue manualmente.
Sensores de medición de caudal, nivel y consumo de servicios públicos
La medición inteligente en las empresas de suministro de agua, gas y electricidad, junto con la monitorización de caudales y niveles en aplicaciones industriales y de infraestructuras, constituye uno de los segmentos de sensores de IoT más extendidos a nivel mundial. El perfil de datos de esta categoría se adapta perfectamente a LPWAN.
Características típicas de los datos:
- Tamaño de la carga útil: muy pequeño, normalmente inferior a 50 bytes por lectura
- Frecuencia de transmisión: de cuatro a veinticuatro veces al día para la mayoría de las aplicaciones de medición
- Tolerancia a la latencia: muy alta; en muchos casos, de horas a días
- Perfil de movilidad: fijo
NB-IoT es la tecnología más recomendada para la medición de servicios públicos a gran escala, por varias razones que se suman entre sí:
- Su ventaja en cuanto al presupuesto de enlace frente al modelo « LTE-M» lo hace viable en pozos de contadores subterráneos, instalaciones en sótanos y entornos urbanos densos tipo «cañón», donde el rendimiento de la red móvil en superficie se ve significativamente atenuado.
- Los costes de datos por tarjeta SIM para cargas útiles pequeñas y poco frecuentes son más bajos en NB-IoT que en LTE-M, y a escala de despliegue en toda la ciudad o a nivel regional, la diferencia en el coste por unidad se traduce en un ahorro significativo en el coste total de propiedad.
- NB-IoTSu menor consumo energético a frecuencias de transmisión muy bajas alarga la duración de la batería más allá de lo que ofrece el LTE-M con el mismo ciclo de trabajo
La consideración arquitectónica específica de la medición de servicios públicos es la longevidad del despliegue. Los contadores inteligentes que se ponen en servicio hoy estarán operativos entre diez y quince años. El panorama de las redes móviles al final de su vida útil será diferente al del momento del despliegue, tal y como ya han demostrado los plazos de retirada de las redes 2G y 3G. La tecnología « eUICC », con aprovisionamiento remoto de SIM a través de SGP.02 o de la especificación SGP.32 optimizada para el IoT, no es una característica opcional para una infraestructura con una vida útil en el campo de varias décadas. Es el mecanismo que permite enviar actualizaciones del perfil de red por OTA sin necesidad de acceder físicamente a los dispositivos, lo que constituye la única vía viable de corrección para un gran parque de sensores fijos cuando se produce un cambio de operador o una tecnología de red queda obsoleta.
Sensores de imagen, vídeo y de gran ancho de banda
Los sensores basados en cámaras —que abarcan la vigilancia, la visión artificial para el control de calidad, la supervisión del tráfico y la seguridad de instalaciones remotas— representan el extremo superior del espectro de ancho de banda de conectividad del IoT. El volumen de datos generado incluso por vídeo comprimido a resoluciones modestas difiere del de los tipos de sensores mencionados anteriormente.
Requisitos de conectividad para esta categoría:
- Tamaño de la carga útil: de grande a muy grande, desde megabytes por evento en el caso de los clips activados hasta flujos continuos de varios megabits en el caso del vídeo en directo
- Frecuencia de transmisión: continua para la transmisión en directo; basada en eventos para arquitecturas basadas en clips
- Tolerancia a la latencia: baja para aplicaciones en tiempo real; moderada para la subida de clips activada por eventos
- Perfil de movilidad: generalmente fijo, con algunas excepciones en el caso de la vigilancia móvil y las cámaras instaladas en vehículos
Selección de tecnología según el tipo de arquitectura:
- Carga de clips activada por eventos con inferencia en el borde:LTE-M Cat-M1 puede ser suficiente para el canal de subida cuando el sensor realiza la inferencia de forma local y transmite únicamente metadatos o clips cortos activados por eventos. Los requisitos del canal de bajada para las actualizaciones de firmware y el despliegue de modelos siguen favoreciendo LTE-M frente a NB-IoT.
- Transmisión continua de vídeo: 4G Cat-4 es la tecnología mínima viable. Los requisitos de ancho de banda sostenido, incluso para la transmisión continua en baja resolución, superan lo que LTE-M puede ofrecer de forma fiable a gran escala.
- Visión artificial en tiempo real con requisitos de latencia inferiores a 10 ms:5G La red de red (NR) con computación en el borde ubicada en la estación base es la arquitectura que hace viable este caso de uso. La combinación del perfil de latencia de la red de red ( 5G), el rendimiento de varios gigabits en despliegues de ondas milimétricas y la inferencia en el borde de la red permite un control de calidad en tiempo real y aplicaciones de sistemas autónomos que no son viables con 4G.
La arquitectura de alimentación es la limitación práctica para el despliegue de esta categoría. Las radios de 5G y 4G Cat-4 consumen tanta energía que el funcionamiento con batería para la transmisión continua no resulta viable más allá de breves intervalos de tiempo. Los despliegues de sensores de gran ancho de banda se alimentan casi siempre mediante la red eléctrica, lo que limita las ubicaciones de despliegue a aquellos lugares donde exista infraestructura eléctrica o donde esta pueda ampliarse de forma rentable.
Adaptación de la infraestructura de conectividad a la arquitectura de los sensores
La selección de sensores y la elección de la tecnología de conectividad son decisiones arquitectónicas indisolubles. Una implementación que optimice el hardware de los sensores sin tener en cuenta los requisitos de conectividad de cada categoría de sensores se enfrentará a problemas de rendimiento y costes que resultarán difíciles y costosos de solucionar una vez que los dispositivos estén en funcionamiento.
El marco de evaluación es el mismo para todos los tipos de sensores:
- El tamaño de la carga útil y la frecuencia de transmisión determinan los requisitos mínimos de ancho de banda y marcan la diferencia entre la elección de una conexión de banda ancha o de « LPWAN ».
- La tolerancia a la latencia determina si las arquitecturas de «almacenamiento y reenvío» o PSM son viables
- El perfil de movilidad determina los requisitos de la tarjeta SIM multin red y la gestión de los traspasos
- La escala de implementación y la vida útil en el campo determinan si es obligatorio, en lugar de opcional, utilizar un servicio de gestión de dispositivos ( eUICC ) con aprovisionamiento OTA.
La infraestructura de conectividad de KORE es compatible con toda la pila tecnológica que este análisis sensor por sensor pone de manifiesto, incluyendo NB-IoT, LTE-M, 4G, 5G, LoRaWAN y satélite, a través de más de 40 colaboraciones con operadores y en más de 200 países. La plataforma ConnectivityPro ofrece gestión del ciclo de vida de las tarjetas SIM, controles de políticas de red y gestión del uso que requieren las implementaciones empresariales cuando el parque de dispositivos abarca simultáneamente múltiples categorías de sensores, tecnologías de conectividad y zonas geográficas. Con más de 21 millones de tarjetas SIM activas desplegadas en los sectores industrial, sanitario, de flotas y de servicios públicos, la infraestructura está diseñada para dar soporte a implementaciones de sensores desde la fase piloto hasta la producción a escala global.
Los sensores generan los datos. La arquitectura de conectividad determina si esos datos llegan de forma fiable, rentable y a la escala que exige el despliegue.
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Publicado el 9 de junio de 2026.