Wi-Fi x celular: encontre a melhor solução para seu projeto IoT

Decidir qual opção de conectividade usar é uma decisão extremamente importante ao desenvolver um novo projeto IoT , o que levanta a questão: Devo usar conectividade Wi-Fi ou celular?

Responder não é fácil, considerando que existem múltiplas respostas baseadas nos requisitos exclusivos de cada aplicação IoT . Tudo depende das características do seu projeto, das suas necessidades e, claro, do ambiente onde os dispositivos estão localizados.

Neste artigo, veremos a questão Wi-Fi vs. celular para apresentar os prós e contras de cada um e explicar como você pode escolher a opção certa para o seu projeto.

Um dispositivo que se conecta a uma rede celular depende de seu cartão SIM, porque o link usa uma conexão celular sem fio, em vez de passar por um roteador, como faz o Wi-Fi. O envio de dados por meio de um cartão SIM ou roteador envolve diferenças significativas em segurança, cobertura e custo; entre outros.

Vejamos os principais benefícios e limitações de cada um deles.

Celular para IoT

tecnologias IoT celulares mais populares LTE-M e NB- IoT .

LTE-M (também conhecido como Cat M1 ou Cat M2, dependendo da especificação do padrão LTE-M) é o método mais utilizado. Vários provedores de serviços IoT o escolhem devido ao seu custo acessível, simplicidade de implementação e baixa demanda de energia. Há também o NB- IoT (Narrowband Internet of Things), que foi projetado especificamente para implantações IoT . Opera em redes 4G (mas não nas bandas LTE), o que o torna amplamente disponível em todo o mundo.

Ambas as opções são válidas, mas uma será sempre melhor , dependendo das características do projeto. Por exemplo, o LTE-M oferece suporte à tecnologia VoLTE, o que o torna muito útil para mobilidade e voz, e o NB- IoT é melhor para baixas taxas de dados em casos de uso que não exigem altas taxas de atualização.

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Prós e contras do celular para IoT

Prós:

• Alta confiabilidade de rede: IoT celulares podem enviar dados em altas taxas de dados (10 a 100 Gbps), independentemente do clima ou da distância entre a estação base e o dispositivo (até a distância mais longa em que o dispositivo pode estar localizado). Consequentemente, a popularidade da conectividade celular está crescendo para o desenvolvimento de comunicações integradas máquina a máquina que permitem o monitoramento de condições sem fio de ativos industriais.
• Segurança: Ao contrário do que acontece com o Wi-Fi, os dados são sempre criptografados com a conectividade celular. A segurança é frequentemente um problema para o Wi-Fi, dependendo da implantação da rede.
• Versatilidade: Além disso, permite liberdade de movimento, facilitando a manutenção da conectividade mesmo em circunstâncias desafiadoras com equipamentos móveis.
  

Contras:

• Recepção: Uma das características mais criticadas é a má recepção interna e subterrânea . Se seus dispositivos estiverem constantemente nessas condições, eles poderão ter uma conexão intermitente. O mesmo pode acontecer se seus dispositivos estiverem localizados em uma área rural ou subdesenvolvida, onde pode não haver uma boa infraestrutura para garantir que a rede esteja sempre atualizada e disponível.
• Recertificação: a combinação de cartões SIM de várias operadoras pode exigir a recertificação toda a sua IoT .
• Despesas: se o seu caso de uso exigir o envio de quantidades significativas de dados, o alto custo dos planos de dados pode se tornar um problema.

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Wi-fi

Dispositivos que usam Wi-Fi precisam de um roteador para se conectar à internet, o que força o dispositivo a ficar dentro do alcance do roteador. Isso geralmente significa que tanto o roteador quanto o dispositivo devem estar na mesma sala ou prédio.

No entanto, numa configuração devidamente organizada, isto dificilmente deverá ser um problema, considerando que, em caso de necessidade, podem ser utilizados repetidores para garantir que a ligação na área necessária é óptima.

Para locais como edifícios com paredes grossas, áreas remotas, regiões rurais, locais subterrâneos, etc., que não podem ser alcançados pelo sinal celular ou onde não há sequer uma infraestrutura celular desenvolvida, o Wi-Fi pode muitas vezes ser a única conectividade viável. opção.

Como o desempenho do Wi-Fi se desenvolveu ao longo das gerações. Fonte: Quectel .

Prós e contras do Wi-Fi para IoT

Prós:

• Capacidade de transferência: O Wi-Fi é adequado para transferências com muitos dados porque não há limitação de custo na quantidade de dados transferidos, ao contrário do que acontece com o celular.
• Conexão de vários dispositivos: O Wi-Fi é sempre uma boa opção na hora de conectar vários dispositivos, desde que você tenha uma excelente capacidade de rede.
• Baixa latência: você não precisa compartilhar sua rede com outros usuários, ao contrário das redes celulares. Conseqüentemente, a latência geralmente é mais curta.
• Sem fio confiável: Devido a uma banda de frequência menos congestionada, maior sensibilidade e margem de link, oferece um link sem fio confiável.
  

Contras:

• Configuração fixa: a conexão funciona muito bem desde que o dispositivo conectado esteja dentro dos limites da rede Wi-Fi. Isto restringe severamente a mobilidade.
• Segurança: Privacidade e segurança podem ser um problema dependendo da opção escolhida. Normalmente, a comunicação não é criptografada por padrão em redes públicas. Certifique-se de usar um mecanismo de autenticação seguro como WPA2/WPA3.
• Manutenção da rede: Ao contrário do celular, onde a infraestrutura da rede é cuidada pela operadora móvel, no caso do Wi-Fi é necessário pelo menos um roteador com acesso à internet. Manter e garantir o tempo de atividade dessa infraestrutura pode ser um desafio em grande escala.
  
  
  

IoT Wi-Fi vs celular: comparação

*Embora os padrões Wi-Fi tenham avançado para Wi-Fi 6 (802.11ax), a maioria dos chips IoT suportam até 802.11n, como o ESP32. Isso ocorre porque a maioria dos aplicativos IoT não requer alta largura de banda ou altas velocidades.

**A fonte desses valores é a pesquisa de Mehmet Erkan Yüksel e pode ser acessada aqui .

***Esses valores podem variar amplamente dependendo de fatores como a operadora de rede e os protocolos que ela emprega, a qualidade do sinal, as configurações do dispositivo e até mesmo o tamanho da carga útil.

Quando o Wi-Fi é uma opção melhor?

• Quando você tem acesso ao site remoto para configurar uma rede Wi-Fi.
• Ao pagar uma taxa mensal de conectividade por dispositivo não é financeiramente possível.
• Quando seu projeto está localizado em uma área onde os dados de celular são limitados.
• Quando você precisar conectar vários dispositivos em um espaço confinado, como um prédio, desde que seja possível a cobertura Wi-Fi.
  

Quando o celular é a melhor opção:

• Quando as condições de implantação não facilitam a conexão de energia.
• Ao pagar uma taxa mensal de conectividade por dispositivo é viável.
• Quando o local de implantação é incerto ou você precisa usar a detecção de local.
  

Por que não usar os dois?

Sua resposta pode ser diferente de escolher entre Wi-Fi e celular; uma combinação de opções de conectividade pode ser a escolha certa para o seu projeto. Embora não seja um IoT , o mundo dos PCs mostrou como os dispositivos finais podem se beneficiar da conectividade dupla adicionando módulos celulares aos computadores: “A conectividade celular não se destina a substituir o Wi-Fi, mas, para organizações que possuem grandes forças de trabalho móveis , é sabido que o Wi-Fi acessível nem sempre está disponível”, Joe O'Connor, vice-presidente de vendas OEM de PC, Quectel Wireless Solutions .

Um estudo da Deloitte sobre adoção avançada de redes sem fio prova ainda que faz sentido usar ambas as tecnologias para algumas implementações: “Os executivos de redes relatam que suas empresas estão adotando ambas as tecnologias para suas iniciativas sem fio, indicando que preferem Wi-Fi 6 para ambientes internos, no campus, e situações de rede fixa e 5G para ambientes de rede externa, fora do campus e móvel.”

Na mesma linha, um produto IoT pode se beneficiar de ter conectividade celular, seja como backup ou como backhaul para um roteador Wi-Fi.

Se você quiser saber mais sobre a implementação de Wi-Fi e celular em seu IoT , faça o download do white paper da Quectel: Por que o Wi-Fi 6 anda de mãos dadas com o celular para permitir o futuro empresarial hiperconectado .

Wi-Fi HaLow: um novo padrão para tornar o Wi-Fi mais adequado para IoT

Um padrão interessante e ainda novo feito sob medida para IoT é o 802.11ah ou Wi-Fi HaLow , uma tecnologia de rede sem fio de padrão aberto operando na faixa de 850-950 MHz. Os sinais podem viajar por muito mais tempo e atravessar paredes e obstáculos não penetráveis ​​em frequências mais altas.

Além do Wi-Fi HaLow, existe o Wi-Fi 6, 802.11ax , criado principalmente para satisfazer as necessidades de implantações públicas e industriais densas. Também se destaca pela sua resposta mais rápida de e para unidades conectadas. Acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal (OFDMA) , tempo de despertar alvo (TWT) e multiusuário, múltiplas entradas, múltiplas saídas (MU MIMO) estão entre as tecnologias incluídas no Wi-Fi 6 que são projetadas para melhorar a eficiência, melhorar o rendimento e/ou diminuir o consumo de energia.

Embora o Wi-Fi pareça deslocado na IoT quando comparado a outras opções que oferecem melhor alcance e menor demanda de energia, a verdade é que, mesmo sem contar com novos padrões como o HaLow, o Wi-Fi pode ser extremamente útil em implantações IoT em própria ou quando usada em conjunto com outras tecnologias.

O celular, por sua vez, tem sido um dos protagonistas do desenvolvimento da IoT e, como tal, deve ser sempre considerado como uma opção para uma nova aplicação graças à sua onipresença. Em última análise, porém, a decisão sobre uma dessas opções dependerá da localização e mobilidade do dispositivo, do número de dispositivos e da compatibilidade econômica da tecnologia e do seu projeto.

Perguntas frequentes

Quais são as vantagens do Wi-Fi para IoT ?

• Ótimo para contextos onde a maioria dos dispositivos está estacionária ou permanece dentro de uma determinada área.
• Maior largura de banda e menor latência.
• Ideal para locais como edifícios com paredes grossas, áreas remotas, regiões rurais, locais subterrâneos, etc.
  

Quais são as vantagens do celular para IoT ?

• A onipresença de sua infraestrutura torna-o uma opção quase sempre disponível.
• Muito eficiente em termos energéticos.
• Sua autenticação baseada em SIM e criptografia automática tornam-no uma opção muito segura.
  

Wi-Fi ou celular, o que devo usar?

Embora as vantagens acima possam fornecer uma ideia geral sobre qual pode ser a melhor opção, a resposta real varia de aplicação para aplicação e, por esse motivo, todos os prós e contras devem ser avaliados cuidadosamente. Algo que vale a pena lembrar, porém, é que essas tecnologias podem ser utilizadas em conjunto para se complementarem.