Tendencias emergentes en la tecnología de módulos multiprotocolo para un IoT más inteligente.

El mercado de módulos multiprotocolo crecerá mucho en 2025. Este crecimiento proviene de nuevas asociaciones tecnológicas y nuevos productos. Algunos cambios importantes son mejores módulo multiprotocolo Los SoC, los módulos pequeños con Zigbee y BLE, y las colaboraciones que utilizan criptografía postcuántica. La integración multiprotocolo permite que los dispositivos trabajen juntos, ahorra energía y mantiene los datos seguros. Esto impulsa el creciente mercado y aporta nuevas ideas al IoT.

• KORE Wireless mejoró la gestión de la conectividad con la compra del IoT Accelerator de Ericsson.

• SEALSQ y Wecan Group reforzaron la seguridad con criptografía postcuántica.

• InnoPhase IoT y Quectel presentaron nuevos módulos multiprotocolo.

Conclusiones clave

• El mercado de módulos multiprotocolo está creciendo rápidamente. Las nuevas tecnologías y el trabajo en equipo permiten que los dispositivos IoT funcionen bien juntos. Estos cambios también ayudan a ahorrar energía y proteger los datos.

• Los módulos multiprotocolo avanzados utilizan múltiples estándares inalámbricos en chips pequeños. Estos chips consumen menos energía. Los dispositivos pueden comunicarse entre sí en diferentes redes. Esto contribuye a que las aplicaciones inteligentes funcionen mejor.

• La buena interoperabilidad, el bajo consumo de energía y la mayor seguridad benefician a los módulos multiprotocolo. Permiten que los hogares inteligentes, la industria, la atención médica y el transporte funcionen de manera más eficiente. Además, estos entornos se vuelven más fiables.

Tendencias del mercado

Crecimiento del mercado de módulos multiprotocolo

El mercado de módulos multiprotocolo está creciendo muy rápidamente. En 2023, su valor rondaba los 7.000 millones de dólares. Los expertos creen que superará los 15.000 millones de dólares en 2033. Se espera que el mercado crezca un 15 % anual entre 2025 y 2033. Esto se debe al aumento del uso de dispositivos IoT, los hogares inteligentes y la automatización en las fábricas. Grandes empresas como NXP, Texas Instruments y STMicroelectronics invierten mucho en investigación para desarrollar módulos multiprotocolo nuevos y mejores. Asia-Pacífico es la región líder de este mercado, con China acaparando más de la mitad. Norteamérica y Europa también experimentan un rápido crecimiento. Los proyectos de ciudades inteligentes y las normativas para módulos seguros y de bajo consumo energético impulsan este crecimiento en estas regiones.

Factores impulsores de la industria

Muchos factores impulsan el crecimiento del mercado de módulos multiprotocolo. Los dispositivos necesitan comunicarse fácilmente entre sí, incluso si utilizan protocolos diferentes. Los módulos multiprotocolo funcionan con Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee y Thread, lo que facilita la colaboración entre dispositivos. Los nuevos chipsets y módulos abaratan el uso de estos dispositivos y, además, consumen menos energía. Algunas redes utilizan tanto cableado como conexión inalámbrica, lo que ofrece más opciones a las empresas. La Industria 4.0, el uso de la nube y las actualizaciones en tiempo real también contribuyen al crecimiento del mercado. Las pasarelas multiprotocolo facilitan la conexión entre fábricas, hospitales y hogares inteligentes. El mercado también crece gracias a que los módulos son más pequeños, pueden usar más radios y son compatibles con diversas plataformas.

Avances tecnológicos

Integración de módulos multiprotocolo

La integración multiprotocolo ha transformado el funcionamiento de las redes IoT. Los ingenieros diseñan módulos que integran múltiples estándares inalámbricos en un solo chip. Los módulos tipo 2FR/2FP de Murata son un buen ejemplo. Estos módulos se conectan mediante Wi-Fi 6, Bluetooth 5.4 y OpenThread. Su tamaño compacto permite su integración en numerosos dispositivos. Además, funcionan con el ecosistema Matter para una comunicación sencilla. Los módulos utilizan un microcontrolador Arm Cortex-M33 de 260 MHz, lo que les permite consumir menos energía y ofrecer una seguridad robusta.

STMicroelectronics también fabrica módulos multiprotocolo mejorados. El módulo ST67W611M1 utiliza el SoC Qualcomm QCC743. Es compatible con Wi-Fi 6, Bluetooth 5.3, Thread y Matter a través de Wi-Fi. Esto simplifica el diseño de módulos y se integra con el ecosistema STM32. Los diseños de hardware modulares ahora integran Wi-Fi, LoRa y BLE en componentes sencillos. Estos diseños permiten a los ingenieros cambiar de protocolo fácilmente. Además, simplifican la creación de dispositivos en un 70 % gracias a los SDK unificados.

Las actualizaciones modulares permiten a los ingenieros añadir o modificar funciones rápidamente, lo que facilita el crecimiento y la actualización de los dispositivos. La integración basada en chiplets permite diseños flexibles y ahorra energía. Los chiplets ayudan a fabricar más chips y ofrecen más opciones de diseño, lo que permite diseñar módulos multiprotocolo más avanzados.

Las arquitecturas multichip son fundamentales para estos nuevos módulos. La computación heterogénea, como la de CrowPanel con el procesador de doble núcleo ESP32-S3, separa las tareas gráficas de las de protocolo. Esto mantiene la estabilidad y la velocidad de los dispositivos al utilizar múltiples protocolos. La IA integrada facilita las tareas en tiempo real, como la detección de plagas, y consume poca energía. Los módulos de expansión se pueden intercambiar sin necesidad de cambiar el hardware. Las capas de abstracción de hardware ejecutan varios protocolos simultáneamente, lo que aumenta la fiabilidad de los dispositivos.

Las pasarelas multiprotocolo utilizan cuatro capas. La abstracción de hardware se conecta a diversos tipos de hardware. Los motores de análisis de protocolos gestionan múltiples pilas de protocolos. La estandarización de datos utiliza ISO/IEC 19464. Las capas de adaptación de aplicaciones proporcionan API RESTful y MQTT. El aprendizaje adaptativo de protocolos utiliza la inspección profunda de paquetes para encontrar nuevos protocolos. Las herramientas gráficas ayudan a añadir nuevos protocolos rápidamente. La computación de borde permite procesar datos con rapidez y cambiar protocolos con baja latencia y alta velocidad.

El IoT industrial mejora con estos nuevos módulos. Las pasarelas de red inteligente unifican los datos de múltiples dispositivos en un solo formato, lo que agiliza el intercambio de datos. Las pasarelas de borde multiprotocolo reducen la carga de trabajo en la nube y permiten que los dispositivos utilicen diferentes protocolos.

Evolución de los protocolos inalámbricos

Las conexiones inalámbricas mejoran constantemente e impulsan la innovación multiprotocolo. Silicon Labs creó un software que permite que Zigbee y Bluetooth LE funcionen en un solo chip. Esto simplifica el hardware y reduce su costo hasta en un 40 %. Los SoC multiprotocolo como Wireless Gecko son compatibles con Bluetooth, Zigbee, Z-Wave y LoRa. Estos chips permiten que los dispositivos se comuniquen a través de diferentes bandas de radiofrecuencia.

Las soluciones multirradio utilizan dos radios para diferentes protocolos. Esto evita problemas de rendimiento, algo fundamental para la medición inteligente. Las soluciones de radio única utilizan la división de tiempo, lo que puede ralentizar el sistema. Las soluciones multirradio funcionan mejor, pero son más caras y ocupan más espacio.

Nuevas alianzas permiten integrar SoC multiprotocolo en pasarelas para Bluetooth, Zigbee, Z-Wave y LoRa. Estos chips ahorran espacio y reducen costes. Los SoC multiprotocolo facilitan la comunicación entre dispositivos en múltiples bandas de radiofrecuencia, simplificando la creación de grandes redes IoT. El Wi-Fi no se utiliza mucho en dispositivos periféricos debido a su alto consumo energético. Por ello, los SoC multiprotocolo se centran en protocolos de bajo consumo.

Todavía ningún chip puede ejecutar todos los protocolos inalámbricos de IoT, pero los SoC multiprotocolo cubren los más importantes.

Los protocolos inalámbricos mejorados permiten que los dispositivos colaboren y envíen datos con mayor rapidez. La IA en las pasarelas IoT intercambia datos entre Zigbee, LoRaWAN y Bluetooth en tiempo real. Los módems 5G en las pasarelas ofrecen conexiones muy rápidas y con baja latencia. La computación perimetral con IA en las pasarelas 5G ayuda a los dispositivos a tomar decisiones y enviar datos rápidamente.

1. Los procesadores integrados y la IA ayudan a gestionar los recursos y protocolos en tiempo real. Esto ahorra energía y mantiene los dispositivos rápidos en múltiples estándares inalámbricos.

2. La programación inteligente en los SoC inalámbricos reduce las interferencias y la latencia. Esto se logra eligiendo qué tráfico se transmite primero y gestionando las señales de radio.

3. El uso de estándares como Matter permite que los dispositivos se comuniquen entre sí mediante la integración de Wi-Fi, Thread y Bluetooth. Esto facilita la conexión entre dispositivos.

4. La compatibilidad con múltiples protocolos permite que los dispositivos se comuniquen a través de diferentes protocolos. Esto ayuda a enviar datos más rápido y reduce el tiempo de espera.

5. Los diseños escalables ayudan a actualizar el firmware y a mantener los dispositivos funcionando correctamente a medida que se añaden más unidades.

6. Las funciones de coexistencia en hardware y software evitan las interferencias en bandas de frecuencia saturadas. Esto mantiene las conexiones estables.

7. Las conexiones multiplataforma permiten que los dispositivos, las pasarelas y los servicios en la nube compartan datos fácilmente. Esto mejora el funcionamiento de los sistemas y beneficia a los usuarios.

El diseño de chips multi-die ayuda a mejorar las conexiones inalámbricas. Las actualizaciones modulares permiten a los ingenieros añadir o modificar funciones fácilmente, lo que facilita el crecimiento de los dispositivos. La eficiencia energética mejora al reducir el consumo de energía y la generación de calor de los chiplets. La combinación de diferentes chiplets en un mismo paquete permite a los ingenieros crear diseños personalizados de alto rendimiento. Los nuevos estándares de empaquetado y conexión solucionan problemas como la lentitud en los enlaces entre chiplets y el consumo excesivo de energía, lo que contribuye a un mejor funcionamiento de los dispositivos.

La tecnología 5G es fundamental para las conexiones inalámbricas en redes multiprotocolo. Los módems 5G ofrecen velocidades rápidas y baja latencia, esenciales para tareas importantes y la gestión de numerosos dispositivos. La computación perimetral y la IA en las pasarelas 5G ayudan a los dispositivos a tomar decisiones y funcionar mejor. Estas nuevas ideas facilitan la comunicación entre dispositivos y su integración en grandes redes IoT.

Interoperabilidad y rendimiento

Conectividad multiprotocolo

La conectividad multiprotocolo es fundamental para las redes IoT actuales. Los ingenieros se enfrentan a numerosos problemas al diseñar sistemas con múltiples estándares inalámbricos. Algunos de estos problemas son el diseño complejo del hardware, la complejidad del software y la falta de recursos. Los equipos deben crear SoC que funcionen con diversas bandas de frecuencia y protocolos, sin aumentar los costos ni dificultar su uso. El software debe funcionar correctamente y cambiar de protocolo con rapidez, sin consumir recursos de CPU ni memoria.

• El hardware debe ser compatible con muchas radios y bandas.

• El software debe ser compatible entre sí para evitar conflictos.

• No disponen de mucha CPU, memoria ni energía, por lo que los equipos deben utilizarlas con prudencia.

• Los equipos utilizan pilas de protocolos de muchos lugares, lo que complica las cosas.

• Algunas bandas de frecuencia se superponen, por lo que pueden producirse interferencias de radiofrecuencia y se necesitan filtros especiales.

• El cambio de protocolos puede ralentizar el sistema y provocar la pérdida de paquetes.

La coexistencia de múltiples protocolos complica aún más las cosas. Los dispositivos deben gestionar varios protocolos simultáneamente, lo que requiere una colaboración eficaz entre hardware y software. La tecnología ConcurrentConnect de Qorvo ayuda a resolver estos problemas, permitiendo que los dispositivos se comuniquen mediante diferentes protocolos al mismo tiempo. Esto se traduce en menos esperas y menos pérdida de paquetes. Los filtros BAW especiales ayudan a evitar las interferencias de radiofrecuencia, lo que permite que las redes sean más amplias y fiables.

La conectividad multiprotocolo permite que los dispositivos IoT se comuniquen a través de diferentes redes. Esto facilita el crecimiento y la modificación de los sistemas.

Comunicación fluida entre dispositivos

Una buena comunicación entre dispositivos requiere más que solo hardware. Los módulos multiprotocolo funcionan como herramientas auxiliares. Admiten numerosos protocolos de capa de aplicación, como MQTT, CoAP, REST/HTTP, AMQP y WebSockets. Estos módulos intercambian mensajes entre protocolos, lo que permite que dispositivos y servicios colaboren, incluso si utilizan reglas diferentes. Los intermediarios de mensajes de código abierto, como RabbitMQ y Ponte, facilitan la conexión entre estos protocolos. Frameworks como OM2M proporcionan una capa de servicio común. El uso de Docker permite configurar estos componentes de diversas maneras.

Para solucionar los problemas de interoperabilidad, la industria utiliza algunas soluciones:

1. Los marcos de trabajo de IoT independientes del protocolo permiten que los dispositivos se comuniquen utilizando múltiples protocolos.

2. Las API personalizadas permiten que los datos se muevan y se conecten entre diferentes plataformas.

3. Los diseños seguros utilizan cifrado y autenticación para mantener la seguridad.

4. La computación perimetral reduce los tiempos de espera, ahorra ancho de banda y facilita el procesamiento de datos en tiempo real.

5. Las pasarelas IoT conectan diferentes protocolos para que los datos se transmitan sin problemas.

Los fabricantes también utilizan protocolos y marcos estándar como MQTT y CoAP. Organizaciones como IETF e IEEE los crearon. La colaboración con otras empresas y organizaciones contribuye a la creación de estándares abiertos. Las pruebas y certificaciones de organizaciones como UL y NIST verifican que los dispositivos funcionen correctamente entre sí y sean seguros. Las plataformas y pasarelas de interoperabilidad, como AWS IoT Greengrass y Azure IoT Hub, facilitan la comunicación entre dispositivos mediante el cambio de protocolos. La computación perimetral gestiona los datos cerca de donde se generan. Esto reduce los tiempos de espera y simplifica los procesos.

Las métricas de rendimiento ayudan a comprobar si los dispositivos se comunican correctamente en sistemas IoT multiprotocolo. Los ingenieros supervisan la CPU y la memoria para detectar problemas en las pasarelas. Verifican el rendimiento de la red para determinar la cantidad de datos que se transmiten. El control de tráfico mantiene la estabilidad y la velocidad. El balanceo de carga distribuye el trabajo para evitar la sobrecarga. La compresión de datos ahorra ancho de banda y, al mismo tiempo, protege los datos. La recuperación ante fallos, como reiniciar el sistema y volver a enviar los datos, resulta útil tras las fallas. Las capas de adaptación de protocolo protegen los datos al cambiar de protocolo.

La conectividad multiprotocolo y una buena comunicación entre dispositivos facilitan la colaboración en el IoT. Estas nuevas ideas permiten que dispositivos de diversas empresas y plataformas funcionen como uno solo. El módulo multiprotocolo es fundamental para lograrlo.

Eficiencia y seguridad

Multiprotocolo de baja potencia

Los módulos multiprotocolo de bajo consumo son fundamentales en el IoT. Los fabricantes utilizan procesadores de ultrabajo consumo como el Arm Cortex M33F de 64 MHz. Estos chips ayudan a ahorrar energía. Muchos módulos son compatibles con Bluetooth LE, Thread y Matter, lo que facilita la comunicación entre dispositivos. Algunos módulos utilizan la recolección de energía, lo que significa que pueden funcionar sin baterías o tener una larga duración. Esto evita tener que cambiar las baterías con frecuencia, incluso en lugares remotos o en proyectos de gran envergadura.

• Los sistemas avanzados de gestión de energía modifican el consumo energético según sea necesario.

• Los modos de suspensión profunda consumen tan solo 1 µA, lo que prolonga la duración de las baterías.

• La memoria escalable se adapta a las necesidades de cada protocolo y aplicación.

• La compatibilidad pin a pin facilita la actualización de SoC antiguos.

Las arquitecturas multichip aumentan aún más la eficiencia. Utilizan diferentes chips para tareas específicas, lo que reduce el desperdicio de energía y calor. Estas nuevas ideas ayudan a ahorrar dinero y fomentan el crecimiento de la IoT sostenible.

Innovaciones en seguridad

La seguridad es fundamental a medida que aumenta el número de dispositivos conectados. Nuevas soluciones como la tecnología Secure Vault protegen los datos y las claves. Los módulos ahora utilizan seguridad por hardware, como Arm TrustZone, que separa las tareas seguras de las normales. Los aceleradores de hardware realizan el cifrado y el hash, protegiendo así los datos de los hackers.

• La raíz de confianza del hardware comprueba si los dispositivos son reales.

• Los modos de arranque seguro impiden que alguien acceda al sistema sin autorización.

• Los dispositivos combaten los ataques de canal lateral y mantienen los datos seguros mediante el cifrado.

Los diseños multichip permiten a los fabricantes añadir chips de seguridad especiales. Esto proporciona mayor protección y mantiene la velocidad. Estas características ayudan a cumplir con normativas como la Ley de Ciberresiliencia de la UE. Con el crecimiento del IoT, estas nuevas ideas garantizan la seguridad y el buen funcionamiento de los dispositivos.

Aplicaciones en el mundo real

Hogar y edificio inteligente

Los módulos multiprotocolo contribuyen a mejorar los hogares y edificios inteligentes. El módulo RF-BM-2651B1 es compatible con Thread, Zigbee 3.0, Bluetooth 5.2 de bajo consumo y otros protocolos. Estos módulos se utilizan en cerraduras inteligentes, electrodomésticos, alarmas y sensores. La siguiente tabla muestra cómo estos módulos ofrecen diferentes ventajas:

El módulo Open M.2 Smart IoT utiliza un SoC Nordic nRF52840 y un acelerador de IA Edge TPU. Este módulo recopila datos de sensores, ejecuta IA y se comunica mediante múltiples protocolos. Se utiliza en timbres inteligentes, aspiradoras robot y sistemas de monitorización de oficinas. Los módulos multiprotocolo ayudan a gestionar la energía y permiten que los dispositivos colaboren. Los controladores LOYTEC y el EMS de Delta ayudan a ahorrar hasta un 20 % de energía. La tecnología Bluetooth Mesh ayuda a controlar la iluminación y la climatización, lo que permite ahorrar dinero y prolongar la vida útil de los dispositivos.

IoT industrial

Los módulos multiprotocolo ayudan a las fábricas a funcionar mejor y con mayor seguridad. Se utilizan para la verificación de procesos, el estado de las máquinas y el seguimiento de artículos. Bluetooth Low Energy permite rastrear objetos a distancia y transmite gran cantidad de datos. Los SoC EFR32MG24 admiten redes malladas para la automatización industrial. La IA de borde y el aprendizaje automático se ejecutan en ABB Genix, lo que ayuda a detectar problemas de forma temprana. Estas herramientas hacen que las fábricas sean más seguras y eficientes en el mundo del IoT.

Dispositivos médicos

Los módulos multiprotocolo cambian la forma en que se conectan los dispositivos médicos. Funcionan con BLE, Zigbee y Thread, lo que permite que los dispositivos se comuniquen entre sí. La siguiente tabla muestra los principales beneficios:

Los médicos pueden supervisar a los pacientes a distancia mediante estos módulos. Los dispositivos domésticos convierten los datos del dispositivo a formatos de salud para la telemedicina. Los sistemas seguros envían vídeo y datos en directo para consultas médicas y pruebas rápidas.

Transporte

Los módulos multiprotocolo contribuyen a que el transporte sea más inteligente. Los concentradores de puerta de enlace de GAO Tek utilizan Wi-Fi, BLE y Zigbee para el seguimiento, la verificación de máquinas y el control del combustible. Los enrutadores de Digi conectan camiones, autobuses y trenes para realizar controles y brindar asistencia a los pasajeros. Las puertas de enlace híbridas utilizan CAN, LIN, FlexRay, Ethernet y otros protocolos para gestionar los datos. Estas puertas de enlace transfieren datos entre vehículos y redes externas. La IA y el aprendizaje automático en las puertas de enlace ayudan a detectar problemas y a mantener la seguridad. La compatibilidad con múltiples protocolos permite que los vehículos compartan datos fácilmente, lo que facilita los viajes inteligentes y los vehículos conectados.

Perspectivas futuras

Multichip y computación de alto rendimiento (HPC)

Los diseños multi-die están cambiando el funcionamiento de los módulos multiprotocolo. Los ingenieros utilizan diseños multi-die 2.5D y 3D para mejorar los chips. Estos diseños permiten que los chips colaboren en tareas de computación de alto rendimiento (HPC). Pueden gestionar grandes cantidades de datos para la computación de alto rendimiento. Los nuevos estándares de interconexión, como PCIe 7.0, Ethernet de 224G, Ultra Ethernet y UCIe IP, permiten que los chips se comuniquen rápidamente. Los diseños multi-die ya se utilizan en chips de entrenamiento de IA de gran tamaño. Estos chips utilizan UCIe de 40G y Ethernet de 224G para transferir datos rápidamente. Los SoC de conmutación 100T utilizan componentes eléctricos y ópticos para grandes redes HPC. Los retemporizadores y herramientas especiales mantienen la señal fuerte y admiten PCIe y CXL. PCIe permite que los servidores se comuniquen internamente con baja latencia. Ethernet y UCIe IP permiten que los servidores se comuniquen rápidamente entre sí. Se necesitan PHY y IP multiprotocolo para los nuevos centros de datos de HPC e IA.

Para 2025, los expertos creen que la mitad de los nuevos chips de computación de alto rendimiento utilizarán diseños multichip 2.5D y 3D. Las fundiciones se están preparando con mejores métodos para fabricar chips.

Normalización

La estandarización es importante para los ecosistemas de módulos multiprotocolo. El estándar UCIe facilita la conexión de los componentes del chip. Esto ayuda a los ingenieros a diseñar y gestionar estructuras con múltiples chips. La siguiente tabla muestra cómo han cambiado las versiones de UCIe:

Matter es un protocolo para hogares inteligentes que facilita la estandarización. Permite que dispositivos de diferentes marcas funcionen juntos, lo que simplifica y abarata el trabajo de los fabricantes. Los dispositivos con certificación Matter generan mayor confianza y un uso más frecuente por parte de los usuarios.

Crecimiento del ecosistema

El módulo multiprotocolo La industria está creciendo rápidamente. El mercado estadounidense de pasarelas multiprotocolo podría duplicarse para 2033. Esto se debe a la Industria 4.0 y las fábricas inteligentes. Las empresas invierten en soluciones multichip seguras y escalables para mejorar la seguridad y la colaboración. Las alianzas, la adquisición de otras empresas y las nuevas ideas en computación en la nube y en el borde impulsan el crecimiento del ecosistema. La fuerte competencia fomenta el trabajo en equipo y una mejor tecnología. Nuevas aplicaciones, como los datos en tiempo real, el mantenimiento predictivo y las revisiones remotas, utilizan la IA y el aprendizaje automático para optimizar su funcionamiento. Texas, Ohio y nuevas regiones del sureste y la costa oeste están en auge. La transformación digital, el cumplimiento de las normativas y las nuevas ideas seguirán dando forma a la tecnología de módulos multiprotocolo.

El mercado de módulos multiprotocolo está transformando el funcionamiento del IoT. Las empresas están creciendo rápidamente gracias a los nuevos protocolos inalámbricos y a una mayor seguridad. La siguiente tabla ofrece consejos prácticos para empresas y desarrolladores:

• Los teléfonos inteligentes actúan como puertas de enlace y centros de conexión, lo que permite que los dispositivos funcionen mejor en conjunto.

• Utilizar los mismos protocolos y software intermedio facilita la conexión de todos los dispositivos.

• Las aplicaciones en tiempo real funcionan bien cuando los dispositivos se comunican directamente entre sí.

• Los equipos se mantienen a la vanguardia aprendiendo constantemente cosas nuevas sobre el mercado.