¿Qué es el protocolo LoRaWan?
Historia y definición
LoRa es una red de radio de baja frecuencia, creada en 2009 por una startup francesa (Cycléo), y luego adquirida en 2012 por la empresa estadounidense de semiconductores Semtech.
LoRaWAN (Red de Área Amplia de Largo Alcance) es un protocolo de comunicación basado en la red LoRa.
El objetivo de LoRaWAN es permitir la comunicación de información entre dispositivos de bajo consumo (como sensores alimentados por batería) y software en redes locales o en la nube. En este objetivo de ahorro de energía, LoRaWAN está especialmente diseñado para transmitir pequeñas cantidades de datos con una baja tasa de datos. Ejemplo: medir la temperatura ambiente cada 15 minutos.
Una de las principales características de la red LoRa es su rango extendido: es una red inalámbrica que permite la comunicación hasta varios kilómetros*.
* En áreas abarrotadas de grandes obstáculos metálicos o infraestructura, el alcance de la red es limitado. Sin embargo, sigue siendo significativamente mayor que el de la red inalámbrica más popular: Wi-Fi.
La arquitectura típica de una red LoRa
Para configurar una red LoRa, son necesarios dos tipos de dispositivos:
- Transmisores, a menudo sensores (temperatura, vibración, corriente, etc.).
- Receptores, comúnmente conocidos como puertas de enlace.
Las puertas de enlace están equipadas con una antena de radio LoRa, que les permite recibir mensajes enviados por los sensores.
Dependiendo de su área geográfica, las bandas de frecuencia utilizadas y autorizadas para la red LoRa son diferentes:
Europa: 863 - 870 MHz / 433 MHz*
Estados Unidos: 902 - 928 MHz
China: 470 - 510 MHz / 779 - 787 MHz
Australia: 915 - 928 MHz
India: 865 - 867 MHz
Asia: 433 MHz
América del Norte: 915 MHz
* Las bandas de 863 - 870 MHz tendrán un alcance teórico mayor que la banda de 433 MHz, pero esta última será más adecuada para entornos saturados de infraestructura y congestión.
Asegúrese de tener equipos compatibles de acuerdo con las bandas de frecuencia autorizadas en su región.
El propósito de la puerta de enlace es recibir los mensajes enviados por los sensores conectados, decodificar estos mensajes y luego enviar los datos decodificados al software o base de datos deseada.
Los mensajes de LoRaWAN se envían en formato hexadecimal. Los fabricantes de sensores proporcionan documentación técnica para transformar estos datos en bruto en datos inteligibles.
Por ejemplo: para un sensor de corriente e-green Sensor de la marca TCT, los datos en bruto recibidos en LoRaWAN son: "a00808970b00060a1039". Una vez que la decodificación se completa, la puerta de enlace devuelve los siguientes datos:
[
[
{
"payload":{
"d":{
"XXXXX":{
"Val":{
"XXXXX:temperature":21.99,
"XXXXX:current":0.06,
"XXXXX:voltage":4.153
}
}
},
"ts":"2024-12-31T10:56:56.063Z"
}
}
]
]
La red LoRa privada
Ya sea pública o privada, la arquitectura de la red LoRa permanece sin cambios (ver sección anterior). La principal diferencia radica en la puerta de enlace LoRa.
Al configurar una red privada (o red operada), despliegas una puerta de enlace privada dedicada a este propósito en tu sitio. Esta puerta de enlace se asemeja a una pequeña computadora con una antena receptora LoRa y software de gestión de red, llamado LNS (Servidor de Red LoRa). El LNS sirve principalmente para conectar tus diversos sensores y dispositivos LoRaWAN con tu puerta de enlace y para gestionar la decodificación de paquetes.
Integral System trabaja en colaboración con Advantech, que proporciona una puerta de enlace industrial LoRa dedicada: el
Wise-6610. Esta puerta de enlace está construida de metal, diseñada para operar entre -40 °C y +75 °C, y está garantizada por el fabricante, asegurando longevidad industrial. Cuenta con un LNS propietario de Advantech, para el cual Integral System ofrece documentación técnica así como soporte.
Existen diferentes LNS que puedes instalar en sistemas operativos tradicionales para crear tu propia puerta de enlace LoRa.
ChirpStack es un LNS de código abierto, ampliamente utilizado en el mundo de LoRaWAN.
Para crear tu propia puerta de enlace, también necesitarás un módulo receptor LoRaWAN así como una antena.
Cómo desplegar una red privada de LoRaWan
En la práctica, para desplegar una red privada, solo necesitas conectar una puerta de enlace LoRaWAN que incluya un LNS.
Una vez que la puerta de enlace esté encendida, podrá escuchar los paquetes LoRaWAN que se transmiten a través de la red que la antena puede capturar.
El siguiente paso es conectar tus sensores a tu puerta de enlace a través del LNS y configurar tus decodificadores de paquetes para redirigir los datos al software o base de datos de tu elección.
Ten en cuenta que si el software de destino no está en la misma red que tu puerta de enlace, necesitarás conectarlo a Internet a través de un cable Ethernet o una tarjeta SIM 4G.
Existen diferentes versiones de la puerta de enlace Advantech Wise-6610, incluida una versión 4G que cuenta con un lector de tarjetas SIM y dos antenas adicionales para proporcionar conectividad a Internet celular.
Si tienes otra puerta de enlace o una versión estándar, también es posible conectar un enrutador 4G independiente a través de un cable Ethernet para proporcionar conectividad a Internet a la puerta de enlace.
Integral System ofrece un enrutador industrial 4G además de sus puertas de enlace si es necesario: el
ICR-2031.
La red LoRa pública
Como se explicó anteriormente, la principal diferencia entre una red LoRa gestionada y una red pública radica en la puerta de enlace.
En este último caso, es el operador de telecomunicaciones que elijas quien recupera tus datos y los envía de vuelta a tu software proporcionando sus propias puertas de enlace.
Configurar sensores utilizando la red LoRa pública sigue la misma lógica que la de una red privada. El operador proporciona un LNS accesible por web a través de un navegador. Puedes conectar tus dispositivos allí y configurar el reenvío de datos a tu software.
Sistema Integral también ofrece el despliegue de sensores en la red LoRa pública de Orange (LiveObjects). Nuestros sensores están certificados compatibles con la red pública y proporcionamos los decodificadores de datos asociados.
Desde diciembre de 2024, la oferta de red LoRa pública del operador Bouygues Telecom (Objenious) ha sido descontinuada. La estrategia del operador se centra en el despliegue de redes LoRa privadas.
Orange es ahora el único operador que ofrece un servicio LoRa público con LiveObjects.
Comparación de la red LoRa pública y privada
Costes de Despliegue
El despliegue de una red privada implica necesariamente la propiedad de una o más puertas de enlace (
ver aquí el precio público del Wise-6610). Dependiendo del tamaño de su instalación y del número de sensores que desee desplegar, el costo total varía.
El uso de la red pública está sujeto a pagos mensuales basados en el número de sensores emparejados (unos pocos euros al mes, por sensor).
El cálculo es el siguiente: cuando el costo anual de la suscripción pública de LoRa se acerca al costo fijo de una puerta de enlace, es momento de considerar el despliegue de una red privada en su sitio.
El costo total de desplegar la red puede variar. En general, es necesario planificar la intervención de un integrador industrial que generalmente le ofrecerá un estudio de cobertura preliminar para determinar el número de puertas de enlace que necesitará.
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Cobertura de red
La red pública LoRa de Orange cubre actualmente el 95% de la población francesa y más de 30,000 municipios. También puedes comprobar
aquí si tu área está cubierta por la red pública.
En algunas áreas rurales o muy densas, la cobertura pública puede resultar insuficiente para garantizar la transmisión de tus datos. En este caso, necesitarás desplegar una red privada.
El despliegue de una red privada también está sujeto a una restricción técnica: el área cubierta por la puerta de enlace. Por eso se recomienda involucrar a un integrador industrial cuando desees desplegar una red LoRa privada. Este generalmente ofrece un estudio de cobertura de red y determina el número de puertas de enlace que necesitas para tu proyecto.
Compatibilidad de Equipos
Si se respetan las bandas de frecuencia LoRa, se pueden utilizar todos los sensores independientemente del tipo de red que tenga. Sin embargo, si sus sensores provienen de fabricantes menos conocidos o menos extendidos en Europa, el decodificador de datos necesario para descifrar sus mensajes puede no estar disponible en LiveObjects. En este caso, ofrecemos redacción de decodificadores de datos y su integración en LiveObjects para sus sensores.
El problema es similar en el caso de las puertas de enlace privadas. Sin embargo, Integral System ofrece sistemáticamente un conjunto de sensores compatibles con una selección de puertas de enlace industriales, cuyos decodificadores han sido previamente validados.
Seguridad y Protección de Datos
Si su organización tiene los recursos internos necesarios para gestionar una red y una infraestructura de TI (computación en el borde, servidores locales, software instalado en su red…), encontrará problemas de seguridad de red al utilizar LoRa público.
De hecho, para redirigir sus datos a su software, será necesario abrir una conexión a Internet entre LiveObjects (Orange) y su infraestructura. Desplegar una puerta de enlace privada conectada solo a su red le libera de este paso de conexión y asegura la impermeabilidad de su red con Internet.
En algunos casos, el software al que desea enviar sus datos decodificados se encuentra en la nube (SaaS). En esta situación, se requiere una conexión a Internet para la puerta de enlace. Si su política interna no le permite utilizar su red, ofrecemos
enrutadores 4G autónomos (
vea aquí el precio público del ICR-2031) que proporcionan una conexión a Internet celular y se conectan a través de RJ45 a su puerta de enlace.
