¿Qué es LoRa? ¿y LoRaWAN?¿cuándo hay que utilizarlo?

En el post anterior hablamos de Moteino, un dispositivo de bajo coste que nos permitía desarrollar proyectos basados en comunicaciones LoRa pero, ¿qué es LoRa?. ¿Por qué usar LoRa y no cualquier otra norma de comunicación inalámbrica?.

LoRa es el acrónimo de Long Range (largo alcance) y, a su vez, es el nombre comercial de una modulación patentada por Cycleo. Entre sus características principales encontramos:

  • Se basa en una modulación de espectro expandido, lo que le aporta una gran robustez ante interferencias.
  • Bajo consumo.
  • Baja tasa (255 Bytes máximo).
  • Enlace punto a punto.
  • Muy largo alcance (hasta 20 Kms).
  • Usa las bandas libres de frecuencia: 433 MHz, 868 MHz (Europa) y 915 MHz.

Estas características son las que la convierten en una firme candidata para el despliegue de sensores, sin embargo, existe un problema. Está pensado para enlaces punto a punto. Esto impide que se pueda desplegar una red como tal.

Siguiendo el modelo OSI de torre de protocolos, LoRa representaría la para de enlace y LoRaWAN sería el nivel de red, que se apoya en LoRa para establecer la comunicación entre dispositivos y establecer el nivel de red.

Gateways y nodos

En una red LoRaWAN existen dos roles: Gateway y nodo.

  • Nodo: Es el dispositivo final; el sensor que recoge la información y la transmite. Por ejemplo, un sensor de temperatura.
  • Gateway: Es el mediador; recibe la información de los diferentes sensores y la retransmite, generalmente a través de Internet, a la nube para que ésta unifique la información de todos los sensores y actúe en consecuencia.

Por lo tanto, es fácil deducir que nos encontramos ante una topología jerárquica con forma de estrella, Donde la información sigue un camino ascendente o descendente.

Arquitectura en estrella de una red LoRaWAN

¿Qué añade LoRaWAN a la comunicación?

  • Como vimos anteriormente añade la topología en estrella.
  • Encriptación AES de 128 bits.
  • Gestión de dispositivos.
  • Soporte para redes públicas y privadas.
  • Tasa de datos de hasta 242 bytes.

Sin embargo, existe un problema en este tipo de redes. Como vimos en el post sobre moteino, la legislación limita el uso de la banda libre para que todo el mundo tengamos oportunidad de transmitir. Es por esto que solo se permite transmitir durante el 1% del tiempo.

Esta regla se aplica a todos los dispositivos sin excepción. Esto supone un «problema» ya que implica que el gateway tampoco puede transmitir más del 1% del tiempo. De modo que ese 1% se tiene que repartir entre todos los nodos a los que controla. Veamos un ejemplo:

Ejemplo de red LoRaWAN

  • Un gateway gestiona 100 nodos.
  • Cada nodo puede enviar hasta 100 mensajes al día, lo que corresponde al 1% del tiempo.
  • El gateway puede enviar hasta 100 mensajes al día, lo que corresponde al 1% del tiempo.

Siguiendo nuestro ejemplo vemos que, como el gateway debe repartir sus mensajes entre todos los nodos, solo puede enviar 1 mensaje a cada nodo al día.

Por este motivo decíamos que este tipo de redes es ideal para desplegar sensores. Ya que éstos recogen información del entorno (temperatura, posición, luz,…), la transmiten a la red y, por regla general, no necesitan recibir nada de esta. Sin embargo, si necesitásemos actuar sobre el sensor como respuesta a una medición, solo podríamos hacerlo 1 vez al día (según nuestro ejemplo inventado).

Foto cabecera: Franklin Heijnen

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