redes lpwa (low power wide area)

Redes LPWA (Low Power Wide Area)

Redes Narrowband

- Tecnologías tradicionales de conectividad inalámbrica: WiFi y la red celular (del 2G al 5G),

alto consumo energético, pero ampliamente soportadas y con gran cobertura.

- Tecnologías de corto alcance, que requieren de repetidores o pasarelas: En muchos casos

son poco eficaces en despliegues amplios, al trasladar la responsabilidad de operación de red al

cliente final, ZigBee, Z- Wave, 6LowPAN, etc.

- Las que ofrecen una conectividad entre el objeto conectado y dispositivos móviles: Por ej,

Bluetooth, el BLE (Bluetooth Low Energy), o NFC.

- Tecnologías Nativas para IoT: Estas redes tienen consumos bajos, capacidad de ofrecer

diseños de dispositivos baratos y altas coberturas.

- Sigfox: un operador francés desplegando y gestionando su propia red basada en su propia

tecnología

- LORA: desplegar redes privadas o bien ser usada por operadores para sus propias redes

IoT.

- Evolucion LTE/4G adaptadas al IoT: Con unas características, ancho de banda y consumo

superiores a LoRa y Sigfox, con requerimientos energéticos muy reducidos.2

Redes mas usadas en IoT

Alta tolerancia a las interferencias

Basado en modulación CHIRP

Alta sensibilidad para recibir datos (-168dB)

Bajo consumo hasta 10 años con una batería*

Largo alcance 10 a 20km

Conexión punto a punto

Frecuencias de trabajo

915MHz América, 868MHz Europa, 433MHz Asia

LoRaWAN

Todo esto hace a la

tecnología ideal para

conexiones a grandes

distancias y para redes de

IoT que se pueden utilizar

en ciudades inteligentes,

lugares con poca

cobertura celular o redes

privadas de sensores o

actuadores, por eso es

que nace LoRaWAN.

Redes LoRa

3

* Información provista por Semtech

LoRa RF

Stack o pila de LoRa

LoRaWAN es un protocolo de redabierto que ofrece servicios delocalización, movilidad y comunicaciónsegura bidireccional estandarizadas ymantenidas por LoRa Alliance.

Clases de dispositivos

Clase A TX/RX

Adaptive Data Rate / Throughput adaptivo

Tamaño variable de carga útil máxima de la aplicación (11-242 bytes) según la velocidad de datos utilizada y la regulación local de ISM

Casos de uso de LoRa / LoRaWAN

▪ Conexiones punto a punto (P2P) o

máquina a máquina (M2M).

▪ Redes de sensores en ciudades,

campos o industria.

▪ Redes IoT donde No se require

transferir voz o video.

▪ Tracking de vehículos, animales o

personas.

▪ Redes privadas que no requieren

conectarse a servicios en la nube o en

zonas donde no hay cobertura celular

8

SigFox

▪ SigFox se basa en una infraestructura de antenas y de

estaciones de base totalmente independientes de las

redes existentes.

▪ En esta red, los dispositivos envían sus datos a través

hacia un backend propietario y este maneja la

transferencia de los mensajes haciendo una petición

HTTP a un backend preconfigurado.

▪ SigFox gestiona completamente la comunicación entre

el dispositivo IoT y el backend de la aplicación, lo que

hace que la integración del módulo de radio sea un

proceso bastante sencillo para los desarrolladores.

Para interactuar con el módulo de radio se

proporciona una sola API, no se requiere ninguna

configuración.

▪ Para comenzar a integrar SigFox, solo es necesario

adquirir un módulo de radio compatible y un plan de

suscripción renovable para su dispositivo.

Menos mensajes hasta 140 diarios, limitados a 7 por hora.

Cada mensaje puede tener hasta 12 bytes de longitud. Los

módulos de radio son capaces de recibir solo 4 transmisiones

entrantes por día.

Cobertura La red abarca más de 33 países, desplegando

antenas con ayuda de compañías locales de

telecomunicaciones, evitando al proveedor IoT el desarrollo de

la infraestructura de red.

Tecnología Ultra-Narrowband: O de banda ultra

estrecha, con bajas velocidades de transferencias de 10 a

1.000 bits por segundo9

Infraestructura de SIGFOX

De forma predeterminada, los datos se transmiten a través de la interfaz aérea sin ningún cifrado.

Sigfox ofrece a los clientes la opción de implementar sus propias soluciones de cifrado de extremo a

extremo.

El enlace de radio SIGFOX utiliza bandas ISM. Las frecuencias exactas pueden variar de acuerdo a las

regulaciones nacionales, (Europa, 868 MHz, en EE UU es 915 MHz). La densidad de las células en la red

SIGFOX se basa en un rango promedio de unos 30-50km en las zonas rurales. En las zonas urbanas, donde

hay más obstáculos y el ruido es mayor, la densidad podrá reducirse a entre 3 y 10 km.

Analítica

Monitoreoremoto

NB-IoT (Narrowband IoT)

▪ Narrowband IoT (conocido como NB-IoT o LTE-M2) es

una tecnología LPWAN propuesta que no operará en la

construcción LTE. En cambio, está siendo diseñado

para existir de una de estas tres formas:

▪ Independientemente

▪ En las bandas de 200 Khz no utilizadas que se

han utilizado previamente para GSM (Sistema

Global para Comunicaciones Móviles)

▪ En las estaciones base LTE que asignan un bloque

de recursos a las operaciones NB-IoT o en sus

bandas de guarda.

Beneficios

▪ Eficiencia Energética & Ahorros de Costos

▪ Confiabilidad y Calidad de Servicio (QoS)

▪ Alcance Global

Aplicaciones

❑ Smart metering (elec, gas y agua)

❑ Facility management services (y Logistica)

❑ Sensores de aplicaciones criticas (Seguridad Publica

/ defensa Civil / emergencias)

❑ Alarmas de intrusión o incendio para casas y

propiedades comerciales

❑ Aparatos personales que miden parámetros de salud

❑ Infraestructura de ciudad inteligente como farolas

o basura

❑ Dispositivos industriales conectados en líneas

de producción1

2

▪ Anterior (Creada en 2015)

▪ Standard: PRIVADO

▪ Tecnología Base: 3G

▪ Menor costo por dispositivo, pero se

requiere un Gateway

▪ Mayor duración de baterias

▪ Alta Latencia / Menor frecuencia de

envio de datos

▪ Entre 14 y 20 KM

▪ Mejor rendimiento en escenarios

rutales

▪ Menor tasas de transferencia

▪ Mas Reciente (Creada en 2017)

▪ Standard: Basado en 3GPP

▪ Tecnología Base: 4,5G

▪ Mayor costo por dispositivo, pero no se requiere

Gategay

▪ Menor duración de baterias

▪ Baja Latencia / Mayor frecuencia de envio de

datos

▪ Entre 17 y 25 KM

▪ Mejor rendimiento en escenarios urbanos,

densos y poblados

▪ Mayor tasas de transferencia (10x)

LoRa vs NB-IoT

1

3

NB.IoT opera sobre redes móviles existentes en el espectro de radio licenciada. Utiliza la infraestructura actual móvil 4Gpara una solución por el recambio de fuentes de alimentación locales (baterías), por conveniencia (contadores de agua, rastreadores o sensores en exteriores) o seguridad (contadores de gas), etc.

NB-IoT también puede ofrecer velocidades de datos más rápidas para admitir aplicaciones que desean grandescantidades de rendimiento de datos. Esto es viable para un entorno urbano denso que tiene cobertura 4G/LTE, quees el área objetivo proyectada de NB-IoT, no es ideal para regiones rurales o suburbanas que no tienen cobertura 4G

1

6

Desafíos LPWAN

Las tecnologías de LPWAN logran coberturas de red inalámbrica a miles de dispositivos

repartidos en una superficie de varios kilómetros cuadrados. Llegan a localizaciones donde no

hay un tendido eléctrico o cobertura celular. Los datos combinados de ese alto número de

dispositivos resultan de gran valor para ofrecer servicios complejos. Sin embargo, el principal

problema de LPWANs actuales, como Sigfox, LoRaWAN o NB-IoT, es que utilizan protocolos

de comunicación específicos fuertemente ligados a las limitaciones de la tecnología radio. Este

hecho las incapacita para interoperar con otros dispositivos pertenecientes a despliegues

distintos.

Con tamaños de mensajes pequeños, aproximadamente 120 bytes, los protocolos y

tecnologías utilizados comúnmente en redes de equipos más potentes no son aplicables en

este contexto. La necesidad de protocolos seguros y ligeros se ha convertido en una prioridad

para poder integrar estos dispositivos en Internet.

La, Internet Engineering Task Force (IETF), se encarga de definir protocolos para la

comunicación de todo tipo de dispositivos y aplicaciones a través de la red. Actualmente, el

grupo de trabajo ‘LPWAN’ se dedica en exclusiva a integrar LPWANs en Internet.

Conclusiones

LoRaWAN es usada cuando la empresa tiene la capacidad para desplegar y mantener su propia

red de comunicaciones o en algunos entornos de comunicaciones en interiores en donde

aspectos como la interferencia afecta la conectividad. Facilita varias clases de dispositivos finales

para dar respuesta a los requisitos de una amplia gama de aplicaciones de IoT como, por

ejemplo, los requerimientos de latencia.

NB-IOT y Sigfox aportan valor en los casos en que se requiere optar por un servicio completo, en

donde el mantenimiento de la infraestructura esté en manos de un proveedor que proporcione

servicio y, con lo cual, nuestro modelo de inversión incluirá este costo como un rubro adicional a

los necesarios para gestionar la solución.