¿Cuál es la diferencia entre LoRa y LoRaWAN?
LoRa es la técnica de radio: una modulación que ensancha tanto una señal estrecha que aún se detecta por debajo del ruido. Eso aporta alcance y cuesta velocidad de datos. LoRaWAN es el protocolo de red de arriba. Regula cómo se registran los equipos, cómo se cifran los datos y cómo llegan de la pasarela al servidor de red. Más en el artículo ¿LoRa o LoRaWAN?.
¿Cómo está estructurada una red LoRaWAN?
- Dispositivo final: el contador o el sensor. Envía sus datos por radio sin estar asignado a una pasarela concreta.
- Pasarela: recibe todos los paquetes LoRa a su alcance y los reenvía por Ethernet o red móvil al servidor de red.
- Servidor de red: comprueba los paquetes, elimina los recibidos por duplicado y gestiona equipos y claves. Ejemplos son The Things Network y ChirpStack.
- Servidor de aplicación: descifra los datos útiles y los transmite a su sistema por MQTT, HTTP o API.
Los datos útiles se cifran dos veces con AES-128: una para la red y otra de extremo a extremo para la aplicación. La pasarela no ve el contenido.
¿Cómo se registra un equipo: OTAA o ABP?
Con OTAA (Over-the-Air Activation), el equipo envía una solicitud de registro con DevEUI y JoinEUI. El servidor de red la comprueba con la AppKey y asigna nuevas claves de sesión. Con ABP (Activation by Personalization), las claves de sesión están guardadas de forma fija en el equipo. OTAA es más seguro y es la vía habitual.
¿Qué significan las clases A, B y C?
| Clase | Recepción | Consumo | Uso típico |
|---|---|---|---|
| A | dos ventanas de recepción cortas tras cada envío | muy bajo | sensores con batería, contadores de agua |
| B | ventanas de recepción adicionales según un horario | bajo | equipos que reciben órdenes a horas fijas |
| C | recepción abierta casi continuamente | más alto | equipos alimentados por red como los contadores de energía |
¿Qué alcance tiene LoRaWAN?
En exteriores son habituales varios kilómetros, en el campo con visión despejada bastante más. En los edificios el alcance es menor: forjados de hormigón, puertas metálicas y armarios de contadores atenúan mucho la señal, y los sótanos suelen ser lo más difícil. Una pasarela en el edificio o una antena externa en el contador suelen resolverlo.
Hasta dónde llega un paquete depende también del factor de dispersión, de SF7 a SF12. Un factor más alto llega más lejos, pero la transmisión dura más y consume más del tiempo de emisión limitado. Con ADR (Adaptive Data Rate), el servidor de red elige para cada equipo el factor de dispersión más bajo que todavía llega de forma fiable.
¿Por qué LoRaWAN no entrega valores por segundo?
En la banda EU868, un equipo puede emitir como máximo el 1 % del tiempo en la mayoría de las subbandas. Con un factor de dispersión alto, un solo paquete puede durar más de un segundo, y la pausa posterior es igual de larga. Para los contadores no es una desventaja: un valor cada 15 minutos basta para la facturación y la curva de carga.
Además, un paquete LoRaWAN ocupa solo unas decenas de bytes y está codificado en binario. Para convertir los bytes en lecturas, el servidor de red o de aplicación necesita un decodificador para el equipo concreto. Cómo se hace lo muestra el artículo Decodificar la carga útil LoRa.
LoRaWAN con equipos de EMU
El contador de energía EMU Professional II con LoRa funciona según LoRaWAN 1.0.3 en clase C, se registra por defecto por OTAA y envía cada 15 minutos consumo y vertido por tarifa. Está disponible con antena interna o además con conector SMA para una antena externa.
Para The Things Network hay una plantilla de equipo, y ponemos el decodificador a disposición en GitHub. La guía está en EMU Professional II LoRa en The Things Network. Quien no quiera operar un servidor de red propio recibe los valores directamente en Joulio-Web con servidor de red integrado.