LoRaWAN

Low-Power, Wide-Area Network

Antes de introducir el concepto de LoRaWAN y su relación con LoRa es necesario conocer el concepto de LPWAN (low-power, wide-area network) el cual es posible definir como una red inalámbrica de área amplia diseñada para aplicaciones con características de bajo consumo, a una tasa de bits baja y en una área de cobertura amplia (mayor a 2 km).

Este tipo de red se adecua a necesidades de IoT, concretamente en el sector de ancho de banda reducido, ya que es una tecnología que satisface necesidades de largo alcance, datos limitados y con una larga duración de la batería que alimenta los dispositivos.

LoRaWAN y LoRa

Ahora, cuando se habla de LoRa, esta no se refiere a un caso de implementación de una LPWAN, ya que por si sola representa solamente la capa física de la red . Para poder crear una red se necesita una capa de control de acceso al medio (MAC), esta capa asociada a los chips LoRa es llamada LoRaWAN.

Esta es la función de LoRaWAN, que es la red en la que Lora opera y además se encarga de definir el protocolo de comunicación y la arquitectura del sistema para la red, mientras que Lora, capa física, habilita el enlace de comunicación de largo alcance.

Arquitectura

Arquitectura de LoRaWAN.

LoRaWAN implementa una topología estrella-estrella para retransmitir los datos a un servidor central a través de gateways. En esta red, los nodos no están asociados a un puerto de enlace específico, sino que los datos transmitidos por un nodo típicamente son recibido por distintos puertos de enlace. Cada uno de estos gateways reenviará el paquete recibido desde el nodo final hasta el servidor de red en la nube. La parte de la inteligencia y complejidad se encuentran en el servidor de la red, que se encarga de administrar la red y filtrar los paquetes redundantes recibidos, realizar funciones de seguridad y de tasas de datos adaptables.

Es posible pensar en aplicar una topología mesh, en la que los dispositivos finales reenvían los mensajes de otros dispositivos con el fin de aumentar la cobertura. Esto para aplicaciones dependientes de baterías no resulta la mejor opción, debido al elevado consumo energético que tendría cada dispositivo por estar constantemente escuchando y reenviando datos que en realidad son irrelevantes para ellos.

Clases de dispositivos

Los llamados dispositivos finales,(sensores, actuadores) pueden tener distintos requerimientos dependiendo de la aplicación, y con el fin de optimizar esta tecnología a las distintas posibilidades de dispositivos LoRaWAN, se clasifican en diferentes clases .

Clase A : Cada enlace de subida es seguido por 2 ventanas pequeñas de recepción de enlace de bajada. Estos dipositivos utilizan la menor cantidad de potencia y son útiles para aplicaciones en las que la comunicación de enlace de bajada no es crítica.

Clase B: Además de las 2 ventanas que tienen habilitados los dispositivos en modo escucha, también tienen programadas en tiempos predeterminados la apertura de más ventas de recepción, esto permite que el servidor sea consiente del momento en el que el dispositivo esta escuchando.

Clase C : Tienen ventanas de recepción abiertas que solamente se cierran cuando se transmite. Esto consume mucha potencia y lo hace inadecuado para aplicaciones que buscan una larga duración de las baterías.

Clases de dispositivos en LoRaWAN.