Dispositivos conectados: LPWAN y su importancia para la Internet de las Cosas
Las tecnologías de Low Power Wide Area Network (redes de área amplia de baja potencia, o LPWAN) nacieron en el marco de la potencial necesidad planteada por la Internet de las Cosas, aunque sus antecedentes se remontan hacia fines de la década de 1980. A pesar de que las conexiones inalámbricas de corto alcance como Wi-Fi, Bluetooth y PLC seguirán siendo importantes (representarán el 72% de los 27.000 millones de conexiones de IoT hacia 2025, según Machina Research), un 11% de las conexiones usarán tecnologías definidas por 3GPP —como LTE Cat M1 y Narrowband IoT (NB-IoT)— y las de LPWAN como la impulsada originalmente por Sigfox y LoRa.
A menudo, LoRa es usado para describir todos los sistemas de comunicaciones de LPWAN. Sin embargo, estrictamente hablando, LoRa es un formato de moculación propietario de Semtech. Concretamente, los chips LoRa SX1272 y SX1276 usan una técnica de modulación llamada “chirp spread spectrum” (CSS) para constituir la capa física (PHY) del stack tecnológico.
LoRaWAN es un estándar abierto que define el protocolo de comunicaciones para la tecnología LPWAN basada en los chips LoRa. LoRaWAN define el control de acceso al medio (MAC) en la capa de enlace de datos y es mantenido por la LoRa Alliance. Cisco, Gemalto, IBM, Orange y ZTE están entre los auspiciantes de la alianza. En la otra vereda, impulsando las tecnologías basadas en comunicaciones celulares (LTE-M y NB-IoT), están varios incumbentes de la industria de las telecomunicaciones como Qualcomm y Nokia.
Por qué y para qué LPWAN
Las características de LPWAN a tener en cuenta son:
- Baja potencia. Los dispositivos pueden operar con baterías pequeñas y baratas por términos que rondan los 7 o 10 años como mínimo.
- Wide area: El rango operativo es típicamente superior a dos kilómetros en entornos urbanos.
La mayoría de las tecnologías LPWAN pueden sólo enviar menos de 1.000 bytes de datos al día o menos de 5.000 bits por segundo. Esto hace que LPWAN sea una excelente elección para aplicaciones de IoT del tipo:
- Locaciones densas: ciudades o grandes edificios para iluminación inteligente, smart grid, y seguimiento de activos.
- Monitoreo de largo plazo. Los sensores y medidores pueden ser instalados y monitoreados a lo largo de grandes períodos (por ejemplo: medidores de agua, detectores de gas, cierres remotos de puertas, pequeños sensores para agricultura).
En general la tecnología LPWAN trabaja bien en situaciones donde los dispsitivos necesitan enviar pocos datos sobre un área amplia mientras que es necesario que la vida de la batería se prolongue a lo largo de muchos años. Esto distingue LPWAN de otros protocolos de redes inalámbricos como Bluetooth, RFID, M2M celular y ZigBee.
En el caso particular de LoRA, además del bajísimo consumo y la vigorosa cobertura en rangos amplios de distancia se suman el bajo costo, tanto de los sensores como de los gateways (y no requiere bandas de frecuencia licenciadas, como sí sucede con las tecnologías celulares), y soporta geolocalización que no depende del sistema GPS. Esto último ofrece una alternativa económica para soluciones de optimización en el uso de activos.
Algunos de los beneficios técnicos de LoRa, según destacan sus promotores, incluyen sencillez de despliegue y un modelo de negocios abierto, además de un ecosistema en crecimiento de proveedores y operadores en más de cien países. Esos mismos promotores aseguran que los miembros de LoRa Alliance ya están brindando servicios de IoT basados en LoRaWAN para edificios inteligentes, agricultura, proveedores de servicios públicos y otros verticales.
