Dos redes IoT muy utilizadas son LoRa y LTE-M / NB-IOT.
¿Qué es LoRaWAN?
LoRa significa “Long Range” y es un protocolo de red inalámbrica que originalmente fue diseñado para aplicaciones IoT de bajo consumo. Pertenece al tipo de redes llamadas “Low Power Wide Area Networks” (LPWAN). Se trata de redes cuya característica principal es que permiten comunicar información a largas distancias utilizando cantidades muy pequeñas de energía. Por lo tanto, es ideal para dispositivos que se encuentran en lugares remotos o aislados o en instalaciones donde no se desea modificar nada. Piensa en elementos como farolas, diques, muelles o contenedores de basura.
En su uso, el envío de mensajes LoRa se parece mucho al tráfico de SMS. Mientras no se envía nada, el módulo celular tampoco está activo. A diferencia del SMS, el módulo celular tampoco necesita establecer o mantener una conexión. En el momento en que se envía un mensaje, el módulo celular se activa y transmite el mensaje en la frecuencia correcta utilizando las claves de red adecuadas. Las gateways cercanas captan esta señal y la procesan hacia internet y finalmente hacia la plataforma a la que está conectado el sensor.
Principales ventajas de LoRa
Las características y ventajas más importantes son el consumo de energía extremadamente bajo y la larga distancia que un mensaje puede recorrer desde el dispositivo hasta la red. Gracias al bajo consumo energético, se pueden fabricar sensores que con 2 baterías AA pueden enviar información cada hora durante años (3-5). El tiempo exacto de funcionamiento depende de varios factores, como la cobertura de la red, la antena del propio sensor y la cantidad de información que se envía en cada mensaje.
Otra gran ventaja es la seguridad del sistema. Muchas redes que conocemos, como WiFi y 4G, tienen la característica de que existe una conexión directa con internet. Con ellas puedes visitar sitios web y solicitar información. La red LoRa, en cambio, está separada de “internet”. Solo después de que los mensajes son recibidos dentro de la red, se envían a través de internet hacia una aplicación.
Gracias a esto, los módulos LoRa no son vulnerables a los “ataques típicos” de hackers como ataques DDoS o ataques de tipo man-in-the-middle. Dentro del protocolo LoRa se aplican cifrados en varias capas, lo que impide que se pueda interceptar o falsificar la comunicación. Los sensores también renuevan periódicamente y de forma segura sus claves de red, evitando que se genere una vulnerabilidad permanente.
En una red profesional bien diseñada y gestionada, cada módulo también puede ser localizado dentro de la red. De esta manera sabes dónde se encuentra, sin necesidad de utilizar un módulo GPS o WiFi que consuma mucha energía. Por esta razón existen bastantes trackers basados en LoRa.
Proveedores de LoRa
LoRa depende de una red LoRaWAN (Wide Area Network). En los Países Bajos existen varios proveedores: la red pública de KPN, la red comunitaria The Things Network y diversas iniciativas privadas. La diferencia entre estas redes suele estar en la cobertura y en la garantía de disponibilidad. Cualquiera puede instalar y activar una gateway LoRa, entre otras cosas porque la frecuencia de radio en la que funciona el protocolo LoRaWAN no requiere licencia.
Desventajas de LoRa
Por supuesto, también existen desventajas en el uso de LoRa. En los Países Bajos hay dos normas que son impuestas y supervisadas por el Agentschap Telecom. La primera regla establece que cada módulo no puede enviar señales de radio con demasiada frecuencia. Esto se conoce como la limitación de duty cycle. Además, la intensidad de la señal de radio no puede ser demasiado fuerte (máximo 20 mW).
También existe la limitación de la cantidad de datos. En LoRa esta es muy pequeña, aproximadamente 54 bytes. Eso equivale a un mensaje SMS de unos 50 caracteres. Esto no tiene por qué ser un problema si solo deseas enviar información de sensores o ubicaciones. De hecho, funciona mejor cuando los mensajes son lo más pequeños posible, ya que el envío es más rápido y consume menos energía.
¿Qué es LTE M / NB-IOT?
LTE-M / NB-IOT funciona dentro de las redes 4G y 5G. Son las redes que normalmente conoces porque permiten transmitir y navegar más rápido en tu smartphone. LTE, o “Long Term Evolution”, hace referencia a una serie de protocolos de red cada vez más rápidos basados en hardware cada vez más potente. Además de que estas conexiones se vuelven más rápidas, también han surgido conexiones que pueden ser muy eficientes en consumo energético y que funcionan con las mismas torres de radio, antenas y redes. Esto es posible porque enviar pequeñas cantidades de información puede hacerse de forma rápida y eficiente sin utilizar todas las capacidades de la red.
Principales ventajas de LTE-M y NB-IOT
LTE-M y NB-IOT ofrecen muy buena cobertura, alta velocidad de datos y también pueden configurarse para ser energéticamente eficientes. Esto los hace interesantes para aplicaciones que funcionan con baterías. Además, también son más eficientes en costes en comparación con hardware 4G estándar. Normalmente se envía información técnica cifrada, por lo que la cantidad de datos es compacta. Esto mantiene bajo el consumo de datos: normalmente hablamos de MB en lugar de GB.
Otros puntos positivos son que existen acuerdos de roaming con países vecinos y que internacionalmente ya hay muchos países con cobertura LTE-M o NB-IoT. Dependiendo del tipo de módulo celular elegido, también es posible disponer de un fallback hacia otras redes como 2G. La ventaja de esto es que tu hardware puede obtener conexión de red en más lugares del mundo.
Desventajas de LTE-M y NB-IOT
Aunque LTE-M y NB-IOT se promocionan como tecnologías eficientes en el consumo energético, un dispositivo sigue consumiendo bastante energía mientras mantiene conexión con la red y envía datos.
Es aproximadamente el doble de eficiente que el 4G estándar, pero aun así necesitas baterías bastante grandes si quieres enviar datos con frecuencia y que el dispositivo funcione durante más de un año. El consumo energético también depende del intervalo con el que transmites. Puedes elegir apagar completamente el dispositivo o mantenerlo en modo de suspensión. Volver a conectarse después de apagarlo consume cierta cantidad de energía, pero mantenerlo constantemente en suspensión y despertarlo periódicamente también.
El punto óptimo entre apagar y encender suele estar alrededor de una vez al día. Si deseas recibir datos con mayor frecuencia, es mejor utilizar el llamado Power Save Mode (modo de suspensión con activación periódica). Si deseas enviar datos menos de una vez al día o solo cuando ocurre un evento específico, entonces es mejor apagar completamente el dispositivo.
Un requisito frecuente para los dispositivos IoT es que sean pequeños, prácticos y compactos. Los dispositivos LTE y NB-IOT actualmente todavía suelen ser relativamente grandes y requieren bastantes componentes adicionales para construir un dispositivo sensor completo.
Conclusión
LTE-M / NB-IOT y LoRa son dos tecnologías totalmente diferentes que tienen una similitud en la forma en que se aplican. Ambas redes son inalámbricas, eficientes en consumo energético y se utilizan para transmitir información de sensores y máquinas. La elección debe basarse principalmente en dónde deseas implementar tu solución y en los requisitos de consumo energético.
Si el consumo energético es el requisito de diseño más importante, entonces deberías optar por LoRaWAN. Si el uso internacional es tu principal requisito, entonces es mejor elegir LTE-M o NB-IOT.
Para más información sobre LoRa, LTE-M y NB-IOT, puedes contactar a través del número de teléfono 085-0443500 o por correo electrónico a info@thingsdata.com.
