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LoRa/LoRaWAN, Sigfox, NB-IOT y Zigbee
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¿Qué son las redes LPWAN?
Las redes Low Power Wide Area Network (LPWAN) son redes de telecomunicaciones destinadas al envío de pequeños paquetes de datos, a un bajo consumo. El consumo debe ser tan pequeño que permita a dispositivos del Internet of the Things (IoT) operar durante largo tiempo sin necesidad de recargar o cambiar pilas.
Atendiendo a esta característica de bajo consumo encontramos varias tecnologías y estándares líderes en el mercado.
Si nos fijamos en el radio de alcance, encontramos tecnologías de pocos metros de operación: Bluetooth Low Energy (BLE), ZigBee, NFC, etc. El radio de operación es de poco metros (incluso de pocos centímetros en el caso de NFC). Para poder tener más alcance, se organizan mallas (meshed) de estos dispositivos que permite mandar datos de un extremo a otro.
Sin embargo, la explosión del IoT se debe a la proliferación de redes de largo alcance. Esto permite que una misma antena/gateway pueda dar cobertura hasta 10 o más KM a la redonda.
Las principales tecnologías de largo alcance y bajo consumo son: LoRa/LoRaWAN, SigFox, NB-IOT y LTE-M.
LoRa
LOng RAnge, LoRa, es un tipo de modulación de señales RF que permite enviar pequeños paquetes de datos a largas distancias con una potencia señal baja. Es una tecnología creada y comercializada por Semtech, bajo el desarrollo y fabricación de una extensa familia de chips RF.
La técnica de modulación deriva del Chirp Spread Spectrum (CSS). Básicamente se utiliza todo el ancho de banda disponible para modular una señal en base a cambios de frecuencia.
La característica principal de esta modulación LoRa es el tiempo que están en el aire las señales mediante spread factor (repetición). La idea es sencilla, repetir varias veces el mensaje con el objeto de que al menos uno llegue bien destino. A mayor spread factor, menor tasa de bits.
LoRaWAN
Con LoRa solo es posible comunicar punto a punto. Esto quiere decir que solo podemos comunicar un dispositivo LoRa con otro.
Como bien sabemos, el principal uso de LoRaWAN es poder comunicar pequeños dispositivos o sensores con un servidor de aplicaciones en Internet o en la nube donde se recogen todos esos datos. Para esta interconexión, así como el control de acceso al medio (MAC) se necesita de un protocolo de red (OSI 3) que interconecte los diferentes dispositivos y que permita pasar esa información a Internet mediante el uso de gateways (también conocidos como HotSpot).
Las principales funciones del protocolo son:
- Configurar cada dispositivo para que use un canal correcto, ancho de banda, spread factor, …
- Cifrar la información
- Enrutar la información hacia y desde Internet
Es un protocolo abierto y creado por la LoRa Alliance. Existen varias redes públicas disponibles. Las más conocidas son: The Things Network y Helium.
También existe la posibilidad de crear redes privadas donde desplegar tus sensores, actuadores.
Lo normal es que LoRaWAN funcione sobre LoRa, pero también podemos usar otra modulación como puede ser la FSK.
Helium
La red LoRaWAN con tracción de crecimiento es Helium. Combina criptomoneda con proporcionar una red LoRaWAN.
El funcionamiento es muy sencillo: a los miembros de la red que montan y mantienen un HotSpot para dar cobertura LoRaWAN, se les da criptomoneda (minado). A los dispositivos que utilizan la red deben abonar una tasa. Esa tasa es parte de la recompensa que reciben los propietarios de los HotSpot.
Pero existen más recompensas.
Como se trata de una red nueva (se lanzó en 2019), lo primero que se necesita es conseguir una cobertura amplia y fiable para que las empresas del IoT decidan usar Helium en lugar de otras alternativas o incluso montar su propia red.
Esto implica que existen recompensas muy grandes por el simple hecho de montar y mantener HotSpot y que se encuentre relativamente cerca entre sí (al menos a 300m). La idea es que rápidamente se tenga cobertura en extensiones y los HotSpot estén bien colocados los unos respecto a los otros. La recompensa del «witness» premia precisamente eso.
LoRa/LoRaWAN
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Helium
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