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Índice 1.

Introducción a las tecnologías de comunicaciones en el contexto de las Smart Cities .............. 3

2.

Situación actual. .......................................................................................................................... 4

a.

Estado del arte. ........................................................................................................................... 4

b.

Desarrollo de la industria del sector en Chile. ............................................................................ 9

c.

Regulación actual. ..................................................................................................................... 10

d.

Participación de la academia en Chile....................................................................................... 11

3.

Evolución prevista. .................................................................................................................... 12

a.

Evolución prevista del sector a corto plazo (2018-2020). ......................................................... 12

b.

Evolución prevista del sector a mediano plazo (2021-2023). ................................................... 16

c.

Evolución prevista del sector a largo plazo (2024-2027). ......................................................... 18

4.

Riesgos y medidas de mitigación para la adopción de tecnologías. ......................................... 22

5.

Bibliografía ................................................................................................................................ 24

6.

Anexo: Roadmap tecnológico (versión gráfica) ........................................................................ 27

........................................................................................................................................................... 28

1. Introducción a las tecnologías de comunicaciones en el contexto de las Smart Cities El avance sostenido y exponencial de las tecnologías de comunicaciones, experimentado en las últimas décadas, ha tenido un impacto masivo en la innovación y el emprendimiento, la organización social y el gobierno, el acceso a la información y a recursos educativos, las posibilidades del trabajo a distancia, la gestión de sistemas complejos distribuidos como la red de transporte de una ciudad, entre otros muchos aspectos. La ubicuidad de las tecnologías inalámbricas (como WiFi, Bluetooth y LTE) en países de ingresos medios y altos, ha permitido el desarrollo de soluciones para problemas cotidianos en las ciudades (gestión de tráfico, seguridad ciudadana, manejo del medio ambiente, nuevos modelos de negocios para emprendedores, etc), basadas intensivamente en la aplicación de tecnología de punta, con una amplia capacidad de procesamiento y almacenamiento en la “nube”, a menor costo que soluciones tradicionales, y con prestaciones que las hacen más eficientes, usables e integradas a la ciudad como un organismo vivo (1; 2). Una Ciudad Inteligente y sostenible es una ciudad innovadora que utiliza las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) y otros medios para mejorar la toma de decisiones, la eficiencia de las operaciones, la prestación de los servicios urbanos y su competitividad. Al mismo tiempo, procura satisfacer las necesidades de las generaciones actuales y futuras en relación con los aspectos económicos, sociales y medioambientales. Estas ciudades usan conectividad, sensores distribuidos en el ambiente y sistemas computarizados de gestión inteligente para solucionar problemas inmediatos, organizar escenarios urbanos complejos y crear respuestas innovadoras para atender las necesidades de sus ciudadanos. Con el fin de garantizar esa gestión eficiente y sostenible, las tecnologías de las Smart Cities integran y analizan una cantidad inmensa de datos generados y capturados en diferentes fuentes que anticipan, mitigan e inclusive previenen situaciones de crisis. Estos mecanismos permiten ofrecer de manera proactiva mejores servicios, alertas e información a los ciudadanos. En el presente documento se analizará el estado actual y el desarrollo futuro previsible de las principales tecnologías de comunicaciones que conforman el ecosistema propio de las Smart Cities.

2. Situación actual. a. Estado del arte. Las tecnologías de comunicaciones han evolucionado enormemente en las dos últimas décadas, a partir de la miniaturización de dispositivos, la digitalización de las comunicaciones, y la masificación de tecnologías de redes de banda ancha, basada mayormente en el uso de fibra óptica en el caso de las redes fijas, y en mecanismos sofisticados de radio en el caso de las redes inalámbricas y móviles. El foco en la última década, y especialmente en los últimos 5 años ha estado sobre tres grandes temas: el aumento de capacidades para absorber la creciente demanda de servicios (por parte tanto de usuarios finales como de dispositivos automatizados), el aumento de la calidad de experiencia, teniendo en cuenta throughput y latencia como indicadores fundamentales, y la convergencia de redes y servicios para lograr una conectividad universal, continua y transparente para los usuarios. Entre las aplicaciones de tecnologías de comunicaciones para IoT y las smart cities pueden citarse: 

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Soluciones IoT en base a wearables: servicios de e-health y localización de mascotas, por ejemplo, basados en wearables y provistos directamente por operadores LTE Advanced (3). El caso particular de chalecos y cascos con videocámaras para los operarios de túneles y obras críticas en las ciudades se ve potenciado por LTE Advanced para el manejo de mayores anchos de banda y de bajas latencias en el backhauling. Servicios de proximidad: servicios de anuncios de seguridad, de tráfico o de marketing basados en la proximidad del cliente objetivo, servicios de comunicaciones directas entre dispositivos cercanos, servicios relacionados con la realidad aumentada. Comunicaciones V2V: comunicaciones públicas entre vehículos para propósitos de seguridad, información de gestión de tráfico y servicios de valor agregado hacia los vehículos (4). Control crítico en latencia: podría aplicarse para sistemas de seguridad vehicular, control de vuelo de drones en las ciudades, transmisión de alarmas, entre otros. Las aplicaciones de Realidad Aumentada para procesos industriales y para turismo se ven potenciadas por la baja latencia y gran ancho de LTE Advanced. Backhaul para transmisión de imágenes: capturadas por drones y vehículos en movimiento. El procesamiento de las imágenes se ve potenciado por las técnicas de BDA y el Cloud Computing. Los requerimientos de latencia y de ancho de banda potencian a LTE Advanced en este tipo de aplicaciones. Smart Metering: medición en línea de consumo de servicios básicos. La bidireccionalidad en dichas comunicaciones permite ofrecer servicios como modificaciones a las tarifas de manera instantánea (antes aumentos de la oferta de energía, por ejemplo). Este proceso

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de despliegue ya ha comenzado en países de altos ingresos, muy recientemente. En (5) puede verse un ejemplo de dispositivo ya comercial capaz de operar con LPWA para Smart metering. E-health: uso de dispositivos permanentemente conectados para el monitoreo de parámetros de salud, los cuales pueden alimentar adicionalmente sistemas metropolitanos de gestión de recursos hospitalarios, o similares. Una red masiva con estas prestaciones ha sido el objetivo de Ericsson y AT&T expuesto en CES 2016 con su red LPWA de despliegue masivo (6). Smart Buildings: conexión de elementos sensores dentro de los edificios corporativos o residenciales, capaces de interactuar con redes externas, como sensores para estacionamientos y medidores de servicios básicos. Agricultura: existen ya soluciones disponibles para monitorear parámetros como calidad de suelos, humedad, temperatura, presencia de plagas, nivel de maduración de cultivos, entre muchas otras. Empresas (algunas startups) desarrollan soluciones para mercados de nicho (industria salmonera, vinícola, etc). En (7) puede verse un ejemplo de solución, con capacidades por Gateway de hasta 200.000 dispositivos y alcances superiores a 50 km, con tecnologías no estándares LPWA desplegadas en bandas no licenciadas. Medio ambiente: Estaciones de medición de parámetros medioambientales. Esta solución se ve potenciada por infraestructura inteligente que albergue los sensores y actuadores, como por ejemplo las luminarias inteligentes. En el caso de unidades remotas que no cuentan con alimentación eléctrica, estas soluciones de bajo consumo se potencian con paneles solares y optimización de los diseños.

Las redes inalámbricas juegan un papel cada vez más relevante dentro de la industria, especialmente las redes móviles, y dentro de estas, las redes LTE. Tecnologías específicas como las LPWA, específicamente ZigBee y la recién estandarizada NB-IoT (NarrowBand- IoT), se han optimizado para su uso en la IoT, por su bajo consumo y bajo costo. Otras tecnologías también han estado enfocadas en mercados específicos. Los desafíos fundamentales para los próximos años siguen siendo el incremento de la capacidad y la asimilación de volúmenes de datos masivos, especialmente aquellos provenientes de las IoT (8). La interoperabilidad entre tecnologías, redes y plataformas, así como la solución de los problemas de calidad de experiencia y continuidad del servicio en casos de uso puntuales (como las catástrofes naturales y los eventos masivos) siguen siendo igualmente temas muy relevantes para el desarrollo de las Smart Cities. Algunas de las tecnologías relevantes en el contexto de las ciudades inteligentes, que serán revisadas en el presente roadmap, son:   

Tecnologías LPWA: NB-IoT, LoRaWAN y ZigBee. Bluetooth. WiFi.

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GPS. FTTx.

LPWA (Low Power Wide Area) se refiere a un conjunto de tecnologías inalámbricas y plataformas, estándares o propietarias, cuya característica común es un bajo consumo energético. Las tecnologías LPWA son pensadas mayormente para el despliegue de servicios IoT, específicamente para el uso de sensores o actuadores cuya localización hace difícil la conexión a la red eléctrica, por lo que su bajo consumo es necesario. Claramente, las restricciones en cuanto al consumo de energía condicionan que las prestaciones alcanzadas (cobertura, throughput, BER, etc) sean igualmente bajas, por lo que su uso está limitado a determinadas aplicaciones con requerimientos más bien bajos. LTE-M es el nombre comercial de la tecnología LTE-MTC, que puede ser catalogado también como una red LPWA, estandarizado por la 3GPP en su Release 13 (o versión 13) de sus estándares como NB-IoT (9), para optimizar la capa física de la interfaz de radio LTE con el objetivo de acomodar de mejor manera las transmisiones de los dispositivos de las IoT, para las comunicaciones entre máquina, empleando transmisiones de espectro reducido, bajo consumo energético y elevado alcance. Su impacto principal en el ámbito de la logística y la trazabilidad de productos está precisamente en la posibilidad de convertirse en un estándar de comunicaciones para las IoT, aprovechando la infraestructura LTE actual en los operadores móviles (10). Bluetooth es una tecnología inalámbrica de comunicaciones para la transmisión de datos en cortas distancias, empleando para ello espectro no licenciado en banda ISM de 2,4 GHz. Es empleada de diversas maneras en aplicaciones en las Smart Cities, permitiendo eliminar el escaneo manual de productos, realizar transacciones seguras a corta distancia, el conteo automatizado de elementos e interoperabilidad con otros sistemas móviles e inalámbricos (11). El sistema GPS (Global Positioning System) consiste de una constelación de satélites de órbita media que proveen información de posicionamiento y tiempo a transceptores en tierra, con una precisión mayor a 5 metros (9). Existen sistemas de posicionamiento por satélite alternativos, como GLONASS, Galileo y Beidou. Es un servicio intensivamente empleado en las Smart Cities, para aplicaciones relacionadas con la gestión de flotas (para el transporte público, de carga y de recolección de desechos, por ejemplo), aplicaciones de seguridad para localización de elementos o personas, modelación geográfica de procesos o flujos dentro de la ciudad, prestación localizada de servicios de emergencia, y un largo etcétera (12) (10). LoRaWAN es una especificación para redes de baja potencia y área amplia (LPWAN, Low Power Wide Area Network), diseñada específicamente para dispositivos de bajo consumo de alimentación, que operan en redes de sensores con distinta cobertura (industrial, metropolitana, nacional). Es estandarizada por LoRa Alliance, una organización sin fines de lucro conformada por un conjunto de empresas líderes del sector TICAR a nivel mundial, y define el set de protocolos y la arquitectura de la red para comunicaciones con baja tasa de transferencia de datos (hasta 290 kbps), y con la intención de extender el tiempo de uso de batería de los dispositivos y el alcance de

las comunicaciones. LoRa es la denominación de la capa física que define el enlace de comunicaciones entre dispositivos de una red LoRaWAN, y permite diferenciar entre tres clases distintas de dispositivos, según la tasa de transferencia de datos necesaria y la disponibilidad de energía (13). Una lista no taxativa de las principales tecnologías de comunicaciones disponibles para las ciudades inteligentes es ofrecida en el gráfico que se muestra a continuación.

Tecnologías de comunicaciones

Cableadas

HFC FTTx xDSL

Inalámbricas

Fijas

Móviles

WiFi Zigbee NFC Bluetooth

LTE LPWA LTE-M NB-IoT 5G

En el contexto más general del sector de comunicaciones, un conjunto de nuevas tecnologías emergentes se elevan como habilitadoras de nuevos servicios y modelos de negocios en un entorno de ciudades inteligentes (y entornos similares como smart agro y smart mining). Algunas de estas tecnologías son (14): 

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Cloud computing: la computación en la nube permite el despliegue acelerado de nuevos servicios y modelos de negocios, dada su flexibilidad y rapidez de adaptación ante nuevos requerimientos. En particular, el denominado edge computing o computación en el borde implica la capacidad de procesamiento cercano a la ubicación de los elementos sensores y actuadores implicados, de manera que la toma de decisiones y ejecución de acciones en consecuencia experimente un mínimo retardo. Esto es fundamental en la provisión de servicios críticos (como el control de flotas o la asistencia a la conducción de los ITS) (15). Inteligencia artificial: el desarrollo exponencial de tecnologías asociadas a la inteligencia artificial (como el machine learning y las técnicas de BDA) está permitiendo la integración de sistemas capaces de tomar decisiones de manera automatizada en un número creciente de ambientes, desde procesos industriales al control del hogar.

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Realidad virtual y aumentada: la realidad aumentada (o capacidad de agregar información contextual a un ambiente real) y la realidad virtual (recreación de un ambiente ficticio mediante dispositivos tecnológicos que producen una experiencia inmersiva, principalmente dispositivos de audio y video) tienen actualmente variadas aplicaciones de nicho con un prometedor futuro, como la medicina a distancia (p.e. con diagnósticos o intervenciones quirúrgicas remotas), la educación, o el diseño industrial. Aunque aún no ha aparecido la killer app que permita su masificación, se prevé que su uso mantendrá una tendencia creciente en un futuro cercano, con importantes implicaciones en las redes de datos, dados sus elevadas exigencias en términos de retardos bajos y elevadas tasas de transferencia (16). Drones y robótica: los drones ya están teniendo un papel relevante en soluciones para las ciudades inteligentes, fundamentalmente en aplicaciones de seguridad y monitoreo de cultivos. Otros servicios se encuentran en fases iniciales de desarrollo y pruebas, notablemente los servicios logísticos basados en drones. La automatización a nivel industrial es un proceso en marcha por varias décadas, con perspectivas de continuar acelerándose y ocupar nuevos segmentos de mercado en aplicaciones no-industriales.

Por otro lado, desde el punto de vista de la organización de las redes de telecomunicaciones, como espina dorsal de la infraestructura habilitante necesaria para las ciudades inteligentes, existen también algunas tendencias importantes que vale la pena mencionar (14): 

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Enfoque en la calidad de experiencia vs la calidad de servicio: los operadores de redes tradicionalmente han empleado sistemas para la medición de parámetros concretos en sus redes (KPI, o Key Performance Indicators), tales como el retardo, las tasas de errores, o las tasas de transferencia. En la actualidad el foco se ha desplazado hacia la estimación de la calidad de experiencia en los servicios, mediante técnicas analíticas en combinación con mediciones específicas. Núcleo 3GPP como centro de la red: el núcleo o core de la red evolucionado en el centro de las redes móviles actuales, estandarizado por 3GPP, es capaz de manejar múltiples accesos de diferentes tecnologías, inclusive tecnologías estandarizadas por otros organismos y tecnologías de acceso fijas, con la capacidad de manejar calidades de servicio y niveles de seguridad diferenciados y eliminando la necesidad de múltiples cores de red. Migración hacia estructuras de core más ligeras: el core de las redes tiene limitaciones físicas en términos de localización, lo que introduce limitaciones de alcance a la provisión de servicios con requerimientos de retardo exigentes. Las funciones de control y gestión agrupadas en los elementos del core están siendo desplazadas en la medida de lo posible hacia los accesos, donde son provistos los servicios, mediante soluciones como Cloud RAN. Arquitecturas de redes móviles auto-diseñadas: los avances en AI, radios y redes definidas por software (SDR/SDN) y robótica ya permiten un conjunto de funciones automáticas de diagnóstico de redes, optimización, reparación de fallas y configuración, las cuales serán expandidas en las próximas generaciones de redes.

b. Desarrollo de la industria del sector en Chile. Según el Informe Sectorial del tercer trimestre de 2026 publicado por la Subsecretaría de Telecomunicaciones, a septiembre de ese año el total de accesos a Internet en Chile (fijo + 3G + 4G) es de 15,3 millones de usuarios, 81,2 % de ellos móviles. La penetración total en ese momento fue de 84,1 accesos por cada 100 habitantes (17). Los accesos 4G alcanzaron casi 5 millones de conexiones, con un crecimiento de 236% en un año. La velocidad de conexión (tasa de transferencia) promedio según los últimos estudios referidos en dicho informe fue de 2,5 Mbps para Internet móvil y 5,3 Mbps para Internet fijo. El desarrollo sostenido de infraestructura de redes, tanto fijas como móviles, en las últimas dos décadas fundamentalmente, permite que el país cuente en la actualidad con una cobertura generalizada para accesos móviles o fijos de banda ancha en las principales ciudades, y en la casi totalidad del territorio habitado. La penetración de los accesos a Internet alcanza como se ha visto a una amplia mayoría de la población. Como referencia, la inversión en los años 2013-2014 en el sector fue de 5.000 millones de USD (18), mientras que a junio de 2016 existían más de 2.700 millones de USD en inversiones en construcción, lo que lo convierte en uno de los mayores de la economía nacional.

c. Regulación actual. El organismo regulador de las telecomunicaciones en Chile es la Subsecretaría de Telecomunicaciones (Subtel), adscrita al Ministerio de Transporte y Telecomunicaciones. Entre sus principales funciones se encuentran: proponer las políticas nacionales en materias de telecomunicaciones, de acuerdo a las directrices del Gobierno, ejercer la dirección y control de su puesta en práctica, supervisar a las empresas públicas y privadas del sector en el país, controlando el cumplimiento de las leyes, reglamentos y normas pertinentes (19). Existen cinco ejes centrales que estructuran las políticas ministeriales en telecomunicaciones en la actualidad: a. b. c. d. e.

Disminuir la Brecha Digital y Potenciar la Inclusión Ciudadana. Defensa de los Usuarios de Telecomunicaciones. Aumentar la Calidad de Servicio en las Telecomunicaciones. Impulsar la Competencia para el Desarrollo de la Sociedad de la Información. Infraestructura con Sentido para el Desarrollo Digital y Espacial.

Aunque todos estos ejes centrales tributan hacia un desarrollo de las comunicaciones en el contexto de las Smart Cities, los ejes a., d. y e. pueden ser considerados vitales en este entorno. El último eje incluye además políticas para el potenciamiento de la Infraestructura de Telecomunicaciones a través de un Plan Nacional de Infraestructura de Telecomunicaciones o PNIT. La Subtel establece además concesiones para la prestación de servicios de telefonía móvil y fija, emisión de señales de radio y televisión, además de cualesquiera otros usos públicos y privados para el espectro radioeléctrico.

d. Participación de la academia en Chile. La participación de la academia en temas de infraestructura de comunicaciones para ciudades inteligentes se ve comprometida por el hecho que en Chile actualmente puede considerarse que existe un déficit de profesionales en el área TICAR, estimado en unos 5000 profesionales al año (20). No obstante, muchas universidades han establecido grupos de investigación para el área específica de las Smart Cities, los cuales han comenzado a producir estudios y artículos sobre el tema. Con el auspicio de organizaciones privadas e instituciones públicas, como Corfo y la Fundación País Digital, se han llevado a cabo un conjunto importante de talleres, encuentros y seminarios sobre el tema. Algunos de los estudios más importantes sobre el tema en Chile han sido elaborados por el profesor Boyd Cohen y su equipo, de la Facultad de Economía y Negocios de la Universidad del Desarrollo, estableciendo parámetros para la evaluación de las ciudades inteligentes y un primer ranking nacional de ciudades inteligentes (21). La Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile ha desarrollado periódicamente seminarios sobre el tema, además de contar con una asignatura específica en uno de sus programas de magíster (22). Además, cuenta con un grupo de trabajo dedicado a las Smart Cities como parte de su Instituto de Sistemas Complejos de Ingeniería (ISCI) (23), cuyos expertos en transporte y modelación han estado trabajando para disminuir la congestión y mejorar la seguridad en la ciudad de Santiago, capturando información de la ciudad en tiempo real, para luego evaluar cómo procesarla y generar nuevos conocimientos. La Facultad de Diseño y Arquitectura de la Pontificia Universidad Católica de Chile también ha estado activamente involucrada en la realización de talleres, participación en estudios y otras actividades de investigación y difusión de soluciones para Smart Cities, en coordinación con SE Santiago, Corfo y el Inria, entre otros (24). La Universidad de Santiago creó en septiembre de 2015 el Smart City Lab, el cual busca “proveer mecanismos que permitan vincular a los habitantes de la ciudad con la información que requieren para mejorar su calidad de vida, asegurando que esta información sea útil mediante un proceso de integración y modelación que la haga accesible y potencial”, según su director (25).

3. Evolución prevista. a. Evolución prevista del sector a corto plazo (2018-2020). Entre las perspectivas de evolución para los próximos 3 años en las tecnologías de comunicaciones, probablemente el desarrollo más importante y esperado es la culminación de los trabajos de estandarización de tecnologías 5G por la 3GPP, aproximadamente hacia la primera parte del año 2020. Entre sus aportes más relevantes se espera un soporte para IoT masivo, integración fija-móvil, posible uso de enlaces satelitales en segmentos de la red, comunicaciones ultra-confiables y de baja latencia para sistemas ITS y otros sistemas de las smart cities, empleo de nuevas regiones del espectro (fundamentalmente bandas por encima de los 5 GHz para entornos outdoor), mejoras de las características de la interfaz de aire y empleo de nuevas tecnologías (MIMO potenciado, SDR, NFV), entre otras funcionalidades. En la siguiente figura se muestra el roadmap para la estandarización de los requerimientos de redes IMT-2000 (5G, generados por la ITU), y los correspondientes estándares técnicos para las implementaciones reales de redes 5G, desarrollados por la 3GPP

Roadmap de tecnologías 5G (26)

El calendario de estandarización previsto para las tecnologías 5G por parte de 3GPP, divide los trabajos asociados en 2 fases, las cuales involucran 3 revisiones o Releases sucesivos del set de estándares para redes móviles de 3GPP: los Releases 14 al 16, los cuales se prevé que concluyan en su totalidad a marzo de 2020, según muestra la figura siguiente.

Calendario de estandarización de tecnologías 5G por parte de 3GPP (26)

La primera fase de estandarización de 5G por parte de 3GPP se prevé que incluya la capacidad de la segmentación de redes o network slicing, la cual permite dedicar porcentajes de recursos en los nodos y enlaces a lo largo de la red para servicios específicos (como comunicaciones M2M), así como mejoras en la gestión de QoS, seguridad y movilidad, mejoras en la red de acceso y consolidación de un core o núcleo de red para las distintas tecnologías de acceso. La segunda fase de estandarización aún está en proceso de definición, pero es previsible que incluya el resto de funcionalidades para 5G descritas arriba. Los primeros sistemas de prueba para redes 5G posiblemente serán mostrados durante los Juegos Olímpicos de PyeongChang en febrero de 2018, en una asociación entre Intel y el proveedor de servicios surcoreano KT Telecom (27). No obstante, estas pruebas incluirán casi seguramente tecnologías y configuraciones pre-estándares, los cuales pueden ser aún modificados o complementados, por lo que un sistema más cercano a la versión definitiva de estándares 5G muy probablemente sea el planeado para los Juegos Olímpicos de Tokio 2020 (28), para el cual un conjunto de iniciativas conjuntas público-privadas están llevándose a cabo en Japón, involucrando a algunos de los mayores proveedores de servicios y equipamientos del país y del mundo (entre otros, DDI, NTT DoCoMo, Fujitsu, Ericsson, Sony, SoftBank, NEC, NTT, Nokia, Panasonic, Hitachi, Huawei o Mitsubishi). Una representación de las redes 5G en el centro de un entorno de redes heterogéneas para los distintos servicios y casos de uso es presentada en la siguiente figura.

Integración de redes heterogéneas con 5G como centro (29)

Adicionalmente a los estándares para 5G elaborados por 3GPP, la IEEE probablemente desarrollará estándares que cumplan total o parcialmente con los requerimientos de las IMT-2000, y por tanto sean susceptibles de ser consideradas tecnologías 5G. Dichos estándares serían parte de la familia de protocolos 802.3 (30). Un hito importante en el corto plazo para el sector de comunicaciones será el desarrollo y puesta a punto de sistemas ITS validados y estandarizados, punto clave para la masificación de la conducción autónoma y otros sistemas avanzados Es esperable un desarrollo continuo de estándares de comunicaciones asociados a la explotación de la IoT, con alcances mejorados y mayor eficiencia energética. Se estima un mercado de aproximadamente 27 mil millones de USD en servicios derivados de tecnologías LPWA para 2020 (31). La base instalada de dispositivos en la IoT y dispositivos de uso personal es estimada para ese año en unos 20 mil millones de dispositivos, según un estudio de Gartner, según se muestra en la figura siguiente (32). Las estimaciones de cantidades de dispositivos conectados en general tienen una elevada variabilidad, con otros estimados situados en el orden de los 30 mil millones de dispositivos conectados para 2020.

Dispositivos conectados a 2020 (33)

Para ese año, el número estimado de usuarios conectados a redes móviles se espera que supere los 5,6 mil millones de usuarios, según la gráfica siguiente.

Número de usuarios únicos de redes móviles por año (34)

La tendencia a que los usuarios migren paulatinamente hacia tecnologías superiores se mantendrá, con una consolidación de usuarios mayormente en redes 4G. Esta tendencia se ilustra en la siguiente figura.

Distribución de usuarios por tecnologías (35)

b. Evolución prevista del sector a mediano plazo (20212023). Es previsible que en los países de ingresos altos e ingresos medios-altos (países OCDE y países emergentes) comience el despliegue masivo de redes 5G en un mediano plazo, considerando las distintas velocidades de los procesos regulatorios en cada país/región y la posterior inversión en redes y plataformas necesaria (36). En estos primeros sistemas, se estima que al menos el 20% del uso de las redes 5G estará enfocado a las comunicaciones IoT, con alrededor del 75% dedicado a la banda ancha móvil, y un 5% a servicios críticos y comunicaciones ultra-confiables.

Casos de uso para redes 5G tempranas (29) La introducción de dichas redes consolidará la infraestructura habilitante para las ciudades inteligentes, proveyendo de acceso ubicuo a banda ancha móvil, bajas demoras en la transferencia de información (aplicaciones en tiempo real), confiabilidad de las comunicaciones, eficiencia energética, flexibilidad para la introducción de nuevos servicios, resiliencia de las redes ante emergencias, integración de distintas tecnologías de acceso inalámbricas, entre otras mejoras previstas. Una tendencia importante en el sector de telecomunicaciones, el uso compartido de elementos y enlaces de red, se espera que sea consolidada de conjunto con la construcción de redes 5G, según se muestra en la siguiente gráfica, que ilustra la percepción de los operadores sobre el impacto de 5G en las formas predominantes de operación de las redes de comunicaciones. No obstante, con toda certeza muchos operadores permanecerán en control total de sus propias redes, con situaciones diversas para diferentes países/regiones, en consonancia con particularidades regulatorias y madurez del mercado.

Percepción de operadores sobre el impacto de 5G en el uso compartido de redes (29)

Las prestaciones previstas para las redes 5G en esta etapa incluyen tasa de datos máximas en el orden de las decenas de Gbps, con tasas en el borde de las celdas en el orden de los centenares de Mbps (36). Las prestaciones de banda ancha de 5G permitirán la masificación paulatina de productos y servicios relacionados con la realidad virtual y aumentada, el streaming de video en calidad 8K, los servicios hacia los autos conectados y las plataformas de juego en línea. Por otro lado, sus características de bajas latencias (en el orden de las unidades de ms para la red de acceso) y la elevada confiabilidad, harán cada vez más comunes aplicaciones de control industrial, salud a distancia, manejo de catástrofes, conducción automatizada de vehículos y manipulación remota de herramientas (telepresencia). Las herramientas de localización serán mejoradas sustancialmente, incorporando nuevas capacidades de localización vertical y posicionamiento 3D en tiempo real, mediante la combinación de posicionamiento satelitales (GPS, GLONASS, GALILEO, BeiDou) y nuevas técnicas de posicionamiento asistido por puntos de acceso de las redes inalámbricas móviles y fijas.

c. Evolución prevista del sector a largo plazo (2024-2027). Entre los años 2018 a 2027 se espera una agresiva inversión público-privada en redes y servicios 5G, llegando hacia 2025 a unos 28 mil millones de dólares anuales en infraestructura según estimaciones, las cuales serán complementadas con ventas en el orden de 520 millones de smartphones con tecnología 5G para ese mismo año (37). Para esa fecha se esperan 1.100 millones de conexiones 5G aproximadamente, y un ingreso global de los proveedores de servicios de alrededor de 1,3 billones de dólares (38). La evolución de la cantidad de usuarios de tecnologías 5G a nivel mundial, en términos absolutos y porcentuales, se presenta en la siguiente gráfica.

Evolución de usuarios 5G (29)

La cantidad de usuarios móviles totales superarán los 8.000 millones de usuarios en 2025, según proyecciones ITU, según se muestra en la gráfica siguiente, con una penetración de 101% respecto de la población proyectada para ese año.

Número total de usuarios móviles a 2025 (39)

Los sistemas ITS continuarán un desarrollo acelerado, potenciado con la previsible introducción paulatina de nuevas funcionalidades para la asistencia a la conducción, nuevos modelos de negocios y nuevas plataformas de control de tráfico a nivel metropolitano. En la figura siguiente se presenta un calendario estimado de introducción de mejoras en los sistemas de asistencia a la conducción.

Calendario de introducción de funcionalidades para sistemas de asistencia a la conducción (40)

Las tecnologías y protocolos de comunicación que darán soporte a las funcionalidades de los ITS se encuentran en muchos casos en distintas fases de desarrollo, con una finalización y puesta en servicio prevista para mediados de la próxima década. En la figura que se muestra a continuación se presenta un calendario estimado para algunas de las principales tecnologías y plataformas asociadas a la infraestructura habilitante de los ITS.

Calendario de introducción de nuevas tecnologías para sistemas ITS (40)

Las estimaciones del número de dispositivos y conexiones relacionados con la IoT hacia 2025 varían sustancialmente, dado el gran número de factores a considerar, las posibilidades de nuevos desarrollos tecnológicos o nuevas barreras de adopción, el crecimiento económico desigual entre regiones, entre otros factores. En la figura siguiente se presenta una de las proyecciones, situada en el rango medio-optimista entre las consultadas.

Total global de dispositivos IoT (41) El tamaño del mercado de comunicaciones para dispositivos IoT ha sido estimado en el orden de los centenares de miles de millones de USD para 2025. Específicamente, Mason (42) estima un tamaño de mercado global de 400 mil millones de USD aproximadamente, con una distribución de aproximadamente el 50% de los ingresos para redes móviles y otro 50% de ingresos correspondientes a tecnologías LPWA como LoRaWAN y Bluetooh BLE.

4. Riesgos y medidas de mitigación para la adopción de tecnologías. La adopción de tecnologías por parte de operadores, instituciones o Estados implica un proceso de análisis extenso, con un gran número de variables a considerar según el área de aplicación objetivo, por lo que resulta imposible un análisis exhaustivo de posibles riesgos a tener en cuenta (43) (44). No obstante, las principales áreas de riesgo de adopción de tecnologías de comunicaciones para ciudades inteligentes pueden resumirse en: 

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Problemas para el escalamiento de soluciones: una estimación deficiente del uso futuro de una determinada solución a la hora de seleccionar las tecnologías adecuadas puede llevar a problemas relacionados con la saturación de las plataformas y sistemas, la falta de capacidad de las tecnologías de comunicaciones empleadas, y la pérdida general de eficiencia y calidad de servicio asociadas a dichas situaciones. Problemas para la integración de soluciones: el uso de tecnologías no estándares puede implicar la incapacidad de integración de soluciones entre sí o a sistemas de gestión y control centralizados, o problemas para la sustitución de tecnologías por otras nuevas y más eficientes y ventajosas. De igual manera, tecnologías estándares con un bajo soporte de la industria pueden terminar en el mediano-largo plazo sin la capacidad de integrarse a los nuevos desarrollos. Problemas para la sustentabilidad de las soluciones: de manera similar a lo mencionado en el punto anterior, constituye un riesgo importante que al emplear tecnologías no estándares o con bajo nivel de adopción/soporte por parte de la industria, se llegue a un situación de escasez de repuestos, personal calificado para la operación y soporte en general, con el aumento consecuente en los costos operativos. Riesgos relacionados con la competitividad: para inversiones elevadas, la selección de tecnologías implica generalmente una decisión de uso por un lapso de tiempo relativamente largo, de modo que se justifique la inversión realizada. El surgimiento de nuevas tecnologías más eficientes en el mediano plazo puede conllevar a una pérdida de competitividad frente a soluciones alternativas.

Las medidas de mitigación asociadas pueden variar notablemente, dependiendo de las aplicaciones y servicios objetivo. Algunas recomendaciones generales son:      

Adopción de tecnologías estándares. Adopción de tecnologías probadas y de uso extensivo. Realización de pruebas en prototipos/pilotos. Capacitación del personal en múltiples tecnologías y plataformas. Selección de fabricantes con presencia en el territorio nacional. Aseguramiento de soporte continuado a través de contratos y seguros asociados.

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Gestión adecuada de piezas de repuesto mediante manejo de inventario propio, contratos con proveedores y seguros asociados.

5. Bibliografía

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6. Anexo: Roadmap tecnológico (versión gráfica)