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Tecnología LoRa y su aplicación en la iluminación LED (Smart Cities)

Tecnologia LoRa (LORAWAN) en la iluminación de LED

Hoy queremos compartir con nuestros lectores información acerca de una nueva tecnología inalámbrica con infinitas aplicaciones, entre ellas el control de sistemas de iluminación, llamada LoRa. Esta tecnología está desarrollada para crear redes que cubran amplias áreas a baja potencia y tasa de transferencia (LPWANs Low Power Wide Area Network), sin necesidad de usar otro tipo de redes como el Wi-Fi o conexiones a internet.

LoRa Alliance™ ha desarrollado un protocolo abierto llamado LoRaWAN™ para asegurar que todos los dispositivos, servidores y componentes de software en LPWANs sean interoperables entre sí, y a su vez ,proporcionar unas comunicaciones seguras en Internet of Things (IoT), M2M, Smart City, aplicaciones industriales…

Para que hagáis una idea de lo relevante que la tecnología inalámbrica LoRa será a corto plazo nombres como IBM, Actility, Sagemcom, Semtech, Cisco forman parte de los fundadores de esta tecnología, así como operadores líderes de telecomunicaciones como Telecom, Orange, SingTel, Swisscom… casi nada, ¿verdad?. Podéis ver el listado completo de miembros en https://www.lora-alliance.org/The-Alliance/Member-List

Las principales características de LoRa

  • Largo alcance, con más de 15 km permitiendo llegar a los equipos de difícil acceso (garajes, sótanos, montañas…).
  • Red bidireccional y alta capacidad de interconexiones entre nodos (hasta 1 millón).
  • Larga autonomía de la batería (más de 10 años).
  • La velocidad de datos es desde 0,3 kbps ahasta 50 kbps dependiendo del rango y la duración del mensaje.
  • Reducción de la sobrecarga de sincronización y saltos de red.
  • Red segura y eficiente, usualmente sin interferencias.

En estos últimos meses, LoRa ha ganado cierta popularización en redes IoT ya que están siendo desarrollada por los operadores de redes inalámbricas. Es decir, una red basada en la tecnología inalámbrica LoRa puede proporcionar una cobertura de mayor alcance en comparación con la de las redes celulares existentes. De hecho, muchos operadores de redes móviles han optado por complementar sus redes celulares e inalámbricas existentes con LPWAN basado en la tecnología LoRa.

Aplicaciones de la tecnología LoRa

https://www.lora-alliance.org/What-Is-LoRa/LoRaWAN-Videos (VIDEO)

La tecnología inalámbrica LoRa es ideal para ser utilizada en una amplia variedad de aplicaciones. De hecho, se puede utilizar en cualquier lugar donde se requiera extraer/enviar información o tener el control remoto de alguna cosa como pueden ser alarmas, contadores de agua, control de tráfico y, por supuesto, puntos de luz. Entre algunas de sus aplicaciones más comunes a corto plazo, podríamos destacar:

  • Internet de las Cosas (IoT)
  • Agricultura inteligente: ioTREES, detección del picudo rojo en palmeras
  • Ciudad inteligente
  • Redes de sensores
  • Automatización industrial
  • Medidores inteligentes
  • Seguimiento de activos
  • Intercambio de información o comunicación en formato de datos entre dos máquinas remotas

En LED Y SPA S.L., ya estamos trabajando en el control del alumbrado público por medio de la tecnología LoRa, lo que nos permitiráe que miles de farolas LED, proyectores LED o cualquier otro sistema de iluminación LED se conecten directamente a un pequeño conjunto de estaciones base receptoras y, así, poder modificar desde un ordenador las características de funcionamiento: encendido/apagado, intensidad de la luz, programación por consumo, monitorización de consumo… Es más, las farolas LED se pueden designar como repetidores para asegurar una cobertura de red del 100%.

Con todo ello, podríamos incluso ver la cantidad correcta de luz que se proporciona donde y cuando sea necesario, ya que se puede encender, apagar o incluso oscurecer todas las luces de su ciudad, manualmente o de acuerdo a unos horarios de área preestablecidos. Es decir, tener el control total del alumbrado de cualquier ciudad y aumentar, más todavía, la eficiencia de la instalación.

La tecnología LoRa consta de varios elementos:

  • Interfaz de RF / capa física: La capa física de LoRa regula los aspectos de la señal de RF que se transmiten entre los nodos, es decir, los sensores y la pasarela LoRa donde se reciben las señales. Consta de aspectos de la señal como pueden ser las frecuencias, el formato de modulación, los niveles de potencia, la señalización entre los elementos transmisores y receptores y otros temas relacionados
  • Arquitectura de red LoRa: Aparte de los elementos RF del sistema inalámbrico LoRa, existen otros elementos de la arquitectura de red, incluyendo la arquitectura general del sistema, el backhaul, el servidor y las aplicaciones en ordenadores

Tipos de dispositivos

En LoRaWAN se definen 3 tipos distintos de dispositivos:

  • Clase A: Permiten una comunicación bidireccional, pero sólo pueden recibir datos “downlink” si antes se ha enviado un paquete “uplink”. Se utilizan para aplicaciones donde habitualmente no se reciban datos
  • Clase B: Pueden recibir datos “downlink” sin necesidad de enviar paquetes “uplink”, esto permite enviar datos a los dispositivos de forma programada.
  • Clase C: están continuamente escuchando, lo que permite recibir datos “downlink” en cualquier momento (excepto en el caso que coincida con el envío de datos “uplink”). Esta clase tiene tiempos de respuesta más cortos, pero por otra parte el consumo energético es más elevado si lo comparamos con las clases anteriores

Bandas de frecuencia LoRa

El sistema inalámbrico LoRa hace uso de las frecuencias sin licencia que están disponibles en todo el mundo. Las frecuencias más utilizadas son:

  • 868 MHz (868.10, 868.30 y 868.50 MHz) para Europa
  • 915 MHz para América del Norte
  • 433 MHz para Asia

El uso de frecuencias más bajas que las de las bandas ISM de 2,4 o 5,8 GHz permite lograr una mejor cobertura, especialmente cuando los nodos están dentro de los edificios, aunque normalmente se utilizan las bandas ISM por debajo 1GHz.

En conclusión

Existen tecnologías “similares”, como pueden ser Sigfox o ZigBee, pero LoRa es una gran opción si se desea construir redes inalámbricas para aplicaciones como IoT, medidores inteligentes, Smart City, automatismos…

Actualmente, LoRa está creciendo exponencialmente teniendo las ventajas principales de un bajo consumo de energía y un largo alcance, lo que nos permitirá en unos años crear redes inteligentes con infinidad de aplicaciones.

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1 comentario

  1. Muy interesante blog. Nosotros también trabajamos en el sector de la iluminación. Si quereis podeis consultar nuestro catálogo. Estaremos encantandos de solucionar cualquier duda.

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