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LPWAN - Todo sobre las redes LoRaWAN, Sigfox, NB-IOT

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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.

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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.

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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.

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LoRa/LoRaWAN

Sistema de alerta de sequía en Nueva Zelanda con LoRaWAN

agosto 31, 2022

En Nueva Zelanda han desarrollado un curioso e importante proyecto de sostenibilidad. Se trata de un sistema para avisar sobre sequias. El sistema de alerta temprana sobre sequía comprende un tanque de agua…

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Wio-WM1302: Módulo Gateway basado en Semtech SX1302 de Seeed Studio

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El módulo Wio-WM1302 es una nueva generación de módulo de gateway LoRaWAN en formato mini PCIe basado en el famoso chip de Semtech® SX1302. Cuenta con un consumo de energía extremadamente bajo y…

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Solución de monitorización en tiempo real de inundaciones

agosto 12, 2022

Hartl Consulting y Milesight han llevado acabo recientemente un proyecto de monitorización en tiempo real de inundaciones en Chorinsky-Klause, Austria. Problema Se trata una de presa muy antigua y gran valor histórico situada…

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WisToolBox: la propuesta de RAKwireless para configurar los dispositivos LoRaWAN

agosto 11, 2022

Los dispositivos LoRa/LoRaWAN requieren de configuración: red upstream, credenciales OTAA, … Normalmente estas configuraciones se realizan mediante conexión línea serie o si hay suerte a través de una interfaz web. Incluso en el…

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Arduino lanza sus propios gateways LoRaWAN

agosto 8, 2022

¿Para edificios de plantas industriales o exteriores o campos remotos? WisGate Puertas de borde tienen cubierto Ambos modelos WisGate Edge ofrecen: conectividad Ethernet segura, Wi-Fi o LTE; configuración rápida y diagnóstico, copia de seguridad y registro de datos gracias a una ranura de tarjeta SD; WisGateOS completamente personalizable, propulsado por RAKwirelessTM, basado en OpenWRT de código abierto; y requisitos de cableado limitados gracias a Power over Ethernet (POE.) También son compatibles con redes públicas e ideales para implementar redes privadas conectadas directamente a plataformas cloud.

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Helium

Pycom lanza su primer hotspot Helium a un precio muy competitivo

chema
marzo 13, 2022

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Votaciones en Helium, HIP 54 y HIP 55

chema
febrero 22, 2022

Conoce cómo votar las propuestas de cambio en Helium (HIP) y las HIPs más polémicas.

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¿Qué antena es mejor para mi Hotspot Helium?

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febrero 17, 2022

Es habitual entrar en el mundo de Helium por referencias de amigos o familiares que ya tienen HotSpots operativos y están «minando» $HNT con ellos. Uno de los primeros impulsos es hacer una orden de pre-compra sobre algunos de lo más vendidos (Bobcat Miner 300, SenseCAP, …) y luego empezar a comprender en qué fascinante…

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Usando la red Helium para tus proyectos IoT con LoRaWAN

chema
febrero 16, 2022

Helium es a día de hoy la red LoRaWAN más grande del planeta. Con más de 500.000 Hotspots por todo el planeta, ya existe cobertura LoRaWAN en la mayoría de las principales capitales. De hecho, en algunos sitios saturados disponemos de varios Hotspots para nuestras comunicaciones. Helium es conocida por su capacidad para generar tokens…

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Taller Maker – Sensor de calidad del aire para Helium

chema
febrero 6, 2022

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chema
enero 20, 2022

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NB-IoT

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