Tecnología LoRa para sistemas IoT

Artículo de fondo sobre la tecnología LoRa y sus posibles usos, escrito por Andrew Bickley, Director de Marketing de Arrow Electronics.

Internet de las cosas (IoT por sus siglas en inglés) tocará todos los aspectos de nuestra vida diaria, cubriendo una gama inimaginable de aplicaciones que van desde dispositivos portátiles conectados diseñados para comunicarse a distancias de solo unos centímetros, hasta una amplia variedad de aplicaciones de gestión de activos y monitorización de sensores que deben comunicarse con uno o más portales a distancias de hasta varios kilómetros.

En aquellos lugares en los que se necesitan comunicaciones de largo alcance y las conexiones de datos inalámbricas simples y sin licencia no son factibles, las redes móviles ofrecen una forma de conectividad atractiva. Sin embargo, hay algunas desventajas. Aunque un dispositivo IoT puede ser conectado a una red 2G de forma económica y con un consumo de energía bajo, para que aquellos dispositivos que funcionan con batería ofrezcan una durabilidad aceptable, sigue habiendo cierto nivel de incertidumbre en lo referente al futuro de las redes 2G. Algunos operadores han indicado que tienen la intención de desactivar estas redes en tanto que los usuarios gravitan hacia los más modernos servicios 3G y 4G que ofrecen mejores experiencias de internet en los móviles. La desactivación de 2G podría comenzar muy pronto, en 2017 en algunas partes del mundo, como por ejemplo los EEUU.

Confianza en la red bajo tecnología LoRa

Los dispositivos IoT están normalmente diseñados para tener una larga vida de utilización que puede variar de entre cinco a ocho años. Esto requiere un soporte continuo a la conectividad de red elegida a lo largo de la vida del dispositivo. Debido a la incertidumbre en lo referente a la longevidad de la red 2G los diseñadores deben considerar una conectividad alternativa que no solo tenga un soporte seguro a largo plazo, sino que también se adecúe a las limitaciones de consumo de energía, rango de comunicación y bajo coste que se usa con las aplicaciones típicas de IoT.

Entre los posibles candidatos, la tecnología LoRa tiene sólidos credenciales técnicos y ya está siendo utilizada en aplicaciones que requieren comunicaciones fiables en distancias de varios kilómetros, como por ejemplo la lectura de contadores inalámbricos y control de alumbrado público. Es una tecnología sub-GHz Low-Power Wide Area Network (LPWAN por sus siglas en inglés) que mantiene una velocidad de datos de 0,3 kbps a 50 kbps dependiendo del rango y duración del mensaje. Las distancias de transmisión pueden ser de hasta 15 o 20 km.

Las comunicaciones en distancias de más de 2 km se pueden conseguir incluso en ambientes urbanos muy densos. Una red bajo tecnología LoRa es de base IP compatible con IPv6 que es esencial para cualquier nuevo proyecto de desarrollo IoT.

Una red LoRa incluye portales que se conectan a un servidor de red central. Los extremos se comunican con una topología de red estrella, vía enlaces inalámbricos de un solo salto a los portales, y pueden transmitir a múltiples portales de manera simultánea ofreciendo así redundancia de enlaces. Solo se necesita una infraestructura ligera para ofrecer cobertura a un área amplia: Microchip ha probado una red LoRa privada que cubre la mayor parte de la ciudad de Múnich usando solo siete portales.

En lo relativo a aplicaciones IoT, una red LoRa también incorpora encriptación de seguridad a nivel de red, aplicación y dispositivo; ofreciendo así una estructura de protección de datos personales y funciones esenciales contra ataques físicos o ciber-ataques. Su modulación de amplio espectro habilita una alta capacidad de red y un largo alcance con potencia RF baja. Gracias a su mínima demanda de energía, un punto extremo de red LoRa alimentado por batería puede operar durante varios años. Esto es suficiente para funcionar a lo largo de toda la vida de algunas aplicaciones, lo que puede influir de forma significativa en los gastos de funcionamiento de una red con muchos extremos.

Hay, sin embargo, un obstáculo potencial. Aunque varios países europeos están en proceso de aprobar un marco legislativo para las redes con tecnología LoRa, esos acuerdos no han sido ratificados y a día de hoy las redes públicas no han sido implementadas en su mayor parte. Una vez se apruebe la legislación, se espera que haya una rápida implementación de redes públicas LoRa. Lo cual estimulará una demanda de mercado de tecnología LoRa y dispositivos IoT Edge que no están listos porque los desarrolladores siguen esperando el despliegue de la red. Esto parece la situación del pez que se muerde la cola: pocos tendrán el valor suficiente para empezar el desarrollo antes de que las redes públicas estén disponibles; pero los operadores de red necesitan confiar en que el mercado dirija el ritmo de legislación y además necesitan comprometerse a construir redes LoRa.

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