Lectura remota de contadores vía red de telefonía móvil (ioT) - LTE cat.1,NB-IoT,LTE-M

El desarrollo dinámico de las tecnologías de la comunicación ha permitido la automatización de los procesos de medición en los sectores de energía, agua y gas. Una de las soluciones más versátiles es la lectura remota de contadores (AMI - Infraestructura de Medición Avanzada), implementada a través de la red de telefonía móvil GSM. Este tipo de infraestructura permite la transmisión fiable de datos desde múltiples puntos de medición.
La siguiente biblioteca aborda la lectura remota de contadores de energía, basada en la red móvil LTE cat. 1/NB-IoT/LTE-M, lo que elimina por completo la necesidad de lecturas manuales in situ. Mediante antenas externas y divisores profesionales, es posible conectar varios contadores de energía en una sola instalación y transmitir los datos de medición directamente al operador central o al sistema de gestión del edificio. Esta solución proporciona mayor fiabilidad, eficiencia y ahorro de tiempo, y facilita la gestión del consumo energético en edificios multifamiliares o multiviviendas.
Tabla de contenido:
Un poco de teoría
El sistema de lectura remota de medidores basado en GSM consta de tres capas principales:
  • Capa de medición: incluye contadores de energía, agua o gas equipados con módulos de comunicación (p. ej., GSM, GPRS, LTE-M). Estos módulos permiten la transmisión directa de datos o la cooperación con un concentrador local.
  • Capa de agregación (divisores GSM): en zonas con alta densidad de contadores, se utilizan dispositivos intermediarios, denominados divisores o concentradores GSM. Estos recopilan datos de varios contadores (p. ej., mediante RS-485, M-Bus o Modbus) y los transmiten a través de un único canal GSM al sistema central.
  • Capa de comunicación y central: los datos de los divisores se envían al servidor del operador del sistema a través de la red GSM. Posteriormente, se almacenan en una base de datos y se ponen a disposición de los sistemas de facturación o gestión energética.
LTE cat.1, NB-IoT y LTE-M son tres tecnologías de comunicación móvil diseñadas para dispositivos del Internet de las Cosas (IoT), pero con diferentes capacidades, ancho de banda y aplicaciones. LTE cat.1 es la solución que ofrece el mayor rendimiento de las tres tecnologías, permitiendo la transmisión de datos a velocidades moderadas y compatible con dispositivos más avanzados como medidores de energía, controladores o sistemas de monitorización que requieren una conexión estable y relativamente rápida. NB-IoT (IoT de banda estrecha) opera en un ancho de banda estrecho, consume muy poca energía y permite la comunicación entre dispositivos con bajos requisitos de transmisión, pero que funcionan durante muchos años con una sola batería; ideal para sensores, medidores de servicios públicos y sistemas de telemetría. LTE-M (LTE cat. M1) ofrece una solución intermedia que combina un bajo consumo de energía con mayor movilidad y la capacidad de soportar aplicaciones más complejas que NB-IoT, lo que la hace ideal para sistemas de seguimiento, dispositivos portátiles o componentes de automatización de edificios.
Para reducir costes y mejorar la calidad de la señal, se utiliza un sistema que conecta varios medidores a una única antena externa de alta ganancia de energía mediante divisores GSM. Esta solución permite una comunicación estable en zonas con poca cobertura y minimiza el número de puntos de servicio. La antena actúa como punto central de transmisión, y los divisores le transmiten los datos por cable, por ejemplo, mediante cables coaxiales o de par trenzado apantallado.
Elementos de la infraestructura de lectura remota GSM
El diseño e implementación correctos de la infraestructura de comunicación en los sistemas de lectura remota de medidores es crucial para la fiabilidad de la transmisión de datos. Los componentes físicos básicos incluyen antenas, divisores GSM, cables coaxiales y conectores de antena. Cada uno de ellos desempeña un papel importante para garantizar una conexión estable a la red del operador móvil.

Antenas

La antena es el elemento básico de la trayectoria radioeléctrica. Su función es recibir y emitir ondas electromagnéticas en la banda operativa de los dispositivos, generalmente 900 MHz, 1800 MHz y 2100 MHz. En los sistemas de telelectura, las más utilizadas son:
  • Antenas omnidireccionales: garantizan la propagación de la señal en un radio de 360°, utilizadas, entre otros, para dispositivos independientes, como cajeros automáticos, cajas eléctricas externas (WLZ) y contadores de agua en pozos de registro.
  • Antenas direccionales: se utilizan en zonas con poca cobertura o alta atenuación de la señal, como sótanos y estaciones transformadoras.
  • Antenas exteriores (de alta ganancia): se montan en tejados o mástiles y se conectan a varios dispositivos mediante divisores.
Los parámetros clave de la antena incluyen la ganancia de energía (dBi), la banda operativa, la polarización (vertical en Polonia) y la resistencia a la intemperie.
Antena GSM: ATK 20/800-980 MHz (20 elementos)
Antena direccional de alta ganancia, generalmente instalada en el techo - ATK-20 A7025
Antena 4G/3G/GSM: TRANS-DATA LTE KYZ 7.5/8/10
Antena de banda ancha (la más universal para un metro) - Trans-Data LTE KYZ7.5/8/10 A741031
Antena LTE: TRANS-DATA LTE KPV 7/10
Antena de panel: ideal para lugares donde la antena no debe ser visible - Trans-Data LTE KPV 7/10 A741021
Antena TRANS-DATA 5G DZ7
Antena omnidireccional para instalación independiente - Trans-Data 5G DZ7 A741009
Antena TRANS-DATA 5G DZ5 (617~960, 1695~2700, 3300-7200 MHz)
Antena omnidireccional - para montar directamente en la carcasa del dispositivo/caja - Trans-Data 5G DZ5 A741011

Divisores y Derivaciones

El divisor GSM actúa como dispositivo intermediario entre los medidores y la red móvil. Los módulos GSM de los medidores se conectan a divisores GSM, que a su vez están conectados a una antena externa. Un divisor típico se caracteriza por:
  • diferente número de salidas
  • banda de trabajo (los divisores deben operar entre 800 y 2200 MHz)
  • atenuación de la señal
Estas unidades pueden instalarse en armarios de medición o cuadros de distribución eléctrica. Con un mayor número de unidades, pueden combinarse en cascada o en paralelo, compartiendo una única antena y ruta de radio.
h3 Divisores h3
Divisor GSM TRANS-DATA bidireccional
Divisor bidireccional GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA 800-2500 MHz A6812
Divisor GSM TRANS-DATA de tres vías
Divisor tridireccional GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA 800-2500 MHz A6813
Divisor GSM/DSC/UMTS/LTE de 4 vías: TRANS-DATA 1x4
Divisor de cuatro vías GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA 800-2500 MHz A6814
Divisor de ocho vías GSM/DCS/3G/LTE/5G 670-3800 MHz
Divisor de ocho vías GSM/DCS/3G/LTE/5G TRANS-DATA 670-3800 MHz A6818

Derivaciones

Derivación TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 2,2/5 dB A6822
TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 1.3/8 dB tap A6824
Derivación TRANS-DATA 1/12 dB GSM/DSC/UMTS/LTE A6826

Cables

El cable coaxial se utiliza para conectar la antena al divisor o módem GSM. Consta de un conductor interno, un aislante dieléctrico, una malla de blindaje y una funda protectora exterior. La elección del cable depende de:
  • Longitud del trayecto (cuanto más largo, mayor atenuación de la señal)
  • Frecuencia de operación (las bandas más altas requieren un blindaje de mayor calidad)
  • Condiciones ambientales (UV, humedad, temperatura)
Se recomienda utilizar cables de la longitud más corta posible y con una alta calidad de blindaje para evitar pérdida de señal en la trayectoria de radio.
Cable coaxial (50 ohmios): Tri-Lan 240 PVC (blanco) Eca [100 m]
Cable coaxial (50 ohmios): Tri-Lan 240 PE Fca [100 m]
Cable coaxial de 50 ohmios Tri-Lan 240 PE Fca 1.4/3.8/6.1 ​​E1171_100
Cable coaxial (50 ohmios): Tri-Lan 400 WLL PE Fca [100 m]
Cable coaxial de 50 ohmios Tri-Lan 400 WLL PE Fca 2.7/7.2/10.3 E1173_100

Conectores

Los conectores proporcionan una conexión mecánica entre un cable coaxial y un dispositivo o antena. Los sistemas GSM suelen utilizar conectores de los siguientes tipos:
  • SMA: en módulos GSM pequeños y routers LTE
  • N: en instalaciones exteriores y profesionales
  • FME o TNC: en dispositivos industriales y de vehículos


Los conectores deben ser de buena calidad y resistentes a la corrosión. No se aceptan conexiones sueltas o desenroscadas que provoquen una alta atenuación de la señal y errores de transmisión.
Conector N para cable Tri-Lan 240/H-155 (6 GHz) E84130
Conector SMA engarzado en cable chapado en oro H-155E84544
Conector TNC hasta 6 GHz para cable Tri-Lan 240/H-155 E84140
Conector hembra de crimpado FME hasta 6 GHz para Tri-Lan 240/H-155 E84165

Medidores de señal

El medidor GSM es una herramienta de diagnóstico clave que se utiliza durante la instalación y el mantenimiento de la infraestructura de lectura remota de medidores. Permite determinar con precisión los parámetros de calidad de la señal de la red móvil en el lugar de instalación de la antena o el divisor GSM, lo que permite una selección óptima de los componentes del sistema y garantiza una transmisión de datos estable. Su función principal es medir la intensidad y la calidad de la señal de radio en la banda operativa de los módulos de comunicación (GSM 900, 1800, LTE 800/1800). Este dispositivo permite al instalador:
  • Comprobar el nivel de la señal RSSI (Indicador de Intensidad de la Señal Recibida)
  • Evaluar parámetros de calidad de la transmisión como la BER (Tasa de Error de Bit) o ​​la SINR (Relación Señal/Interferencia más Ruido)
  • Detectar las estaciones base (BTS) más cercanas y determinar sus identificadores (CID, LAC)
  • Seleccionar la ubicación o dirección óptima de la antena
  • Monitorear la estabilidad de la conexión a lo largo del tiempo
Medidor de señal NB-IoT / CAT-M / LTE cat.1 / GSM N7057 dedicado para la instalación, medición y optimización de redes IoT. El dispositivo se conecta a la red del operador mediante una tarjeta SIM y mide los niveles de los parámetros de radio en la ubicación seleccionada. Los resultados se presentan en una pantalla de fácil lectura y permiten evaluar la calidad de la señal en el lugar donde se instalarán los dispositivos IoT.
Medidor de red IoT: NB-IoT, CAT-M, CAT-1, GSM
IoT Network meter - NB-IoT, CAT-M, CAT-1, GSM N7057

Mástiles de lastre

El mástil de balasto no invasivo es una estructura de soporte diseñada para la instalación de antenas exteriores en las azoteas de edificios, donde no se puede interferir con el revestimiento ni la estructura del edificio. Se utiliza comúnmente en sistemas de lectura remota de contadores basados ​​en comunicación GSM, donde es importante obtener una señal estable sin necesidad de una instalación permanente. Ventajas de una solución no invasiva:
  • Sin interferencias con la estructura del edificio: no requiere perforaciones, anclajes ni alteraciones en el aislamiento de la azotea
  • Fácil montaje y desmontaje: el mástil se puede instalar en cuestión de minutos y trasladar a otra ubicación si es necesario
  • Movilidad y flexibilidad: ideal para instalaciones temporales, pruebas de alcance o soluciones piloto
  • Seguridad de operación: gracias al balasto adecuado y al bajo centro de gravedad, la estructura es resistente al viento y a las vibraciones
  • Cumplimiento de la normativa de construcción: en muchos casos, la instalación no requiere permiso si no supera la altura y la carga admisibles de la azotea
Mástil de lastre no intrusivo ZB-500/38+RAM2/415*265 con ajuste del ángulo del mástil E8747
Non-invasive ballast mast ZB-1000/38+RAM2/415*265 E8746
Non-invasive ballast mast ZB-1500/38+RAM4/415*265 E8745

Biblioteca de elementos DWG para diseñadores de sistemas GSM

Para facilitar el proceso de diseño y estandarizar la documentación técnica, ofrecemos una biblioteca de componentes DWG para diseñadores de sistemas de lectura remota de contadores e infraestructura GSM. El conjunto de archivos contiene modelos 2D completos de los componentes de instalación más utilizados, desarrollados en un formato compatible con AutoCAD, BricsCAD, ZWCAD y otras plataformas CAD.
Divisores
Divisor bidireccional GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA 800-2500 MHz A6812

Divisor tridireccional GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA 800-2500 MHz A6813

Divisor cuádruple GSM/DCS/3G/LTE TRANS-DATA 800-2500 MHz A6814
Divisor octogonal GSM/DCS/3G/LTE/5G TRANS-DATA 670-3800 MHz A6818
Derivaciones
Derivación TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 2,2/5 dB A6822 
Derivación TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 1,3/8 dB A6824 
Derivación TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 1/12 dB A6826 
Accesorios
Derivación TRANS-DATA GSM/DSC/UMTS/LTE 1,3/8 dB A6824

Diagramas de instalación

El diagrama muestra un circuito completo para conectar medidores de electricidad a la red LTE, lo que permite la lectura remota de datos de medición. La antena LTE externa A741031 es responsable de recibir y transmitir la señal LTE y garantizar una conexión estable a la red móvil. La señal de la antena se alimenta al divisor A6812 a través de un cable coaxial. Este elemento actúa como un dispositivo intermedio: recibe la señal de la antena y luego la pasa a dos ramas independientes de la instalación. Desde A6812, la señal se enruta a dos divisores A6814. Cada uno de estos da servicio a un grupo de cuatro medidores de electricidad. Todo el sistema forma un sistema de comunicación coherente, con una antena LTE que proporciona el enlace. Gracias a esta configuración, todos los medidores pueden enviar datos de forma remota y los datos de medición se transmiten de forma fiable al operador o al sistema de gestión de energía.
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El diagrama muestra un sistema complejo para conectar medidores de electricidad a la red LTE, lo que permite la lectura centralizada y remota de datos de medición desde múltiples puntos. La antena externa (banda de 900 MHz) del A7025 se encarga de recibir y transmitir la señal LTE, garantizando una conexión estable a la red móvil, incluso con un gran número de dispositivos conectados. La señal recibida por la antena se transmite mediante un cable coaxial a la primera unidad de derivación A6826. Desde las derivaciones A6826, la señal se dirige a dos derivaciones adicionales, A6824 y A6822, que constituyen otros puntos de distribución de la instalación. Cada una de estas derivaciones alimenta la señal a un divisor A6818. Los módulos A6818 desempeñan un papel clave en el sistema: distribuyen la señal de comunicación recibida a múltiples salidas que conducen directamente a los medidores de electricidad. Cada módulo A6818 admite un conjunto de más de una docena de medidores, lo que les permite operar en paralelo dentro de una única red de transmisión. Esto permite que todos los medidores transmitan información de consumo de energía al sistema del operador.
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El diagrama muestra un sistema de comunicación para dos escaleras en un edificio multifamiliar, que permite la lectura remota de datos de medición de los contadores de electricidad a través de la red LTE. Cada escalera cuenta con su propia antena direccional LTE externa, tipo A7025, encargada de recibir y transmitir la señal LTE a la red del operador. Con esta solución, cada escalera funciona como un segmento de comunicación independiente, lo que aumenta la estabilidad y la fiabilidad de la transmisión de datos. La señal recibida por la antena se enruta mediante un cable coaxial al divisor A6812, ubicado en la base de la instalación de cada escalera. El divisor A6812 la distribuye a los demás componentes del sistema. Desde el divisor, la señal se enruta a una serie de módulos A6814, dispuestos verticalmente a lo largo de las líneas de contadores. Cada módulo A6814 distribuye la señal a un conjunto de contadores y permite su conexión en paralelo dentro de una única infraestructura de comunicación. En cada escalera se utiliza un conjunto multietapa de divisores A6814, cada uno de los cuales soporta un grupo de varios contadores de electricidad. Estos módulos distribuyen la señal a medidores individuales, lo que permite que cada dispositivo se comunique de forma independiente y estable con el sistema principal. Esta estructura permite escalar la instalación eficazmente: cada módulo A6814 se conecta al siguiente, creando un sistema de colector en cascada que soporta todos los medidores ubicados en una sola escalera.