Conectividad LoRaWAN: Construir vs. Comprar

Ha investigado las distintas opciones de conectividad, ha sopesado los pros y los contras de NB-IoT, Wi-Fi, Sigfox y otras, y se ha decantado por LoRaWAN como la mejor opción para su proyecto. Pero ahora se enfrenta a otra decisión importante en su proceso de despliegue: si construir su propia red LoRaWAN o hacer uso de las opciones de red pública que tiene a su disposición.

Como ocurre con la mayoría de las decisiones en IoT, dado que no existen soluciones únicas para todos los casos, tomar esta decisión sigue requiriendo considerar detenidamente las opciones. La respuesta dependerá en última instancia de las características de su proyecto, de lo que pretenda hacer y de los recursos de que disponga.

" PRUEBA GRATUITA: Lance su aplicación IoT al mercado en menos de 30 días con Ubidots IoT Device Management Dashboard

En este artículo, analizaremos la cuestión de construir o comprar para ofrecerte los pros y los contras de cada una y explicarte qué debes tener en cuenta a la hora de elegir la opción adecuada para tu proyecto.

Empecemos con un resumen sobre la propia LoRaWAN.

Contexto sobre LoRaWAN

LoRaWAN es un protocolo de red de área extensa y bajo consumo que da vida al mundo de la Internet de los objetos proporcionando comunicación bidireccional, seguridad de extremo a extremo, movilidad y servicios de localización. Está construido sobre la tecnología de radio LoRa (la capa física de la red), una técnica de modulación que codifica información en ondas de radio y funciona especialmente bien en la transmisión de pequeños paquetes de datos.

A pesar de su crecimiento constante, la tecnología es joven, con tres episodios que destacan en su historia:

• Dos amigos franceses empezaron a desarrollar LoRa con fines comerciales en 2009.
• En 2012, se creó un protocolo MAC propio llamado "LoRaMAC" para especificar los formatos de los mensajes y las capas de seguridad.
• En febrero de 2015, se fundó la Alianza LoRa y el protocolo de red pasó a llamarse "LoRaWAN"."

Arquitectura LoRaWAN

La arquitectura LoRaWAN consta de cuatro partes:

Nodo: Dispositivos equipados con sensores para recoger datos y transmisores LoRa para enviar esos datos a gateways. Aunque puedes montar tus propios nodos, hay muchos buenos dispositivos listos para usar, como la serie SenseCAP S210X de Seeed Studio.

Gateway: Dispositivos, como el WisGate Edge Lite 2 de RAKwireless, que normalmente sólo se encargan de reenviar los datos de los dispositivos al servidor. Están equipados con un concentrador LoRa que les permite recibir información de los nodos. Para comunicarse con los servidores, gateways utiliza protocolos de comunicación de mayor ancho de banda, como Wi-Fi o celular.

Servidor de red: Se encarga de la gestión de gateways, la autorización de los sensores y el intercambio bidireccional de datos entre los sensores y las aplicaciones.

Servidor de aplicaciones: Es la capa de aplicación de la arquitectura y, desde ahí, se gestionan cosas como el descifrado y descifrado de datos de enlace ascendente, la cola de enlace descendente y la codificación y cifrado de datos de enlace descendente.

En LoRaWAN, los nodos finales "hablan" con gateways (no con otros nodos). Gateways reenvía los datos que recibe de los nodos al servidor, que elimina los paquetes de datos duplicados, verifica la integridad de los datos y realiza comprobaciones de seguridad antes de enviar el mensaje al servidor de aplicaciones. Puedes encontrar una explicación más detallada de cómo funciona LoRaWAN en este artículo.

Ventajas de LoRaWAN

No es casualidad que LoRaWAN se encuentre entre las opciones más populares para la conectividad IoT, teniendo en cuenta la lista de ventajas que pueden derivarse de su uso. Aparte de la baja demanda de energía y el largo alcance por los que es bien conocida, LoRaWAN también destaca por su compatibilidad con la comunicación bidireccional, lo que significa que es posible enviar mensajes a los dispositivos finales, una característica que facilita el control en entornos industriales.

La lista de ventajas que aporta LoRaWAN también incluye su bajo coste, la capacidad de sus servidores para gestionar millones de mensajes procedentes de miles de gateways, su sólido ecosistema y por ser accesible de forma pública o privada.

Y es precisamente en este último punto en el que queremos centrarnos en este post, porque aun cuando la posibilidad de utilizar LoRaWAN con una red privada o pública es beneficiosa, decidirse por una u otra puede ser difícil. Así que vamos a repasar qué aportan ambas opciones y a comparar sus pros y sus contras.

Redes LoRaWAN privadas (Build)

Gracias a la naturaleza abierta del protocolo LoRaWAN, cualquiera puede crear su propia red.

En general, una red privada es aquella en la que sus elementos (gateways y servidores) están bajo el control del usuario y sólo acceden a ella el propietario y quien tenga permiso para ello. En resumen, estas redes tienen uno o pocos usuarios, suelen ser de pequeña escala y sus propietarios tienen el control sobre ellas.

Dependiendo de la escala de la red, en comparación con otras tecnologías, desplegar una red LoRaWAN no es tan caro. Esto se debe a que una gateway puede manejar miles de nodos finales y cubrir 10 km o más, lo que es suficiente para la mayoría de las operaciones. Con el precio de gateways para interiores a partir de 70 dólares o menos y las suscripciones de servidor a unos 85 dólares al mes para los planes básicos, montar una red privada no es prohibitivo.

Estos son los principales pasos para configurar una red privada:

• Decidir si pagar por un servicio de servidor o hacer un servidor a medida.
• Obtención del número necesario de gateways.
• Desplegándolos en el lugar deseado.
• Declaración de los sensores en gateways.
• Creación de las conexiones entre gateways y la plataforma de tratamiento de datos.
• Activación de los dispositivos.

Las principales ventajas de una red privada son la seguridad y el control que ofrecen.

LoRaWAN es un protocolo seguro, pero una implementación deficiente puede hacerlo vulnerable. Una configuración privada da todo el control a su propietario, lo que puede reducir el riesgo de escuchas o filtraciones de datos. Pero este control va más allá de la seguridad, ya que cualquier personalización o cambio en la red (por ejemplo, para aumentar su cobertura) puede hacerse y depende sólo del propietario y sus recursos.

Otras dos ventajas importantes de una configuración privada son que, en algunos casos, puede ser una opción más barata, ya que los gastos de suscripción de una red pública pueden ser bastante elevados si el número de dispositivos que utilizan la red es alto. La otra ventaja es la posibilidad de garantizar una cobertura óptima en interiores, gracias al control que tiene el propietario sobre el despliegue de las piezas y su crecimiento.

Por otro lado, estas son algunas de las desventajas de una instalación privada:

• En cuanto a los gastos, requiere una inversión inicial y unos costes de mantenimiento recurrentes más elevados.
• Configurar y desplegar correctamente todas las partes de la red requiere ciertos conocimientos técnicos.

Redes públicas LoRaWAN (Comprar)

Las redes LoRaWAN públicas cubren franjas de territorio y son ofrecidas por empresas de telecomunicaciones u organizaciones comunitarias propietarias de gateways y/o servidores. A diferencia de sus homólogas privadas, las redes públicas son utilizadas por múltiples personas y organizaciones.

Según el proveedor de red, la cuota a pagar por el abono puede depender de un plan fijo, del número de dispositivos conectados a la red, de la cantidad de datos transmitidos durante un periodo determinado o de una combinación de estos factores.

Las redes públicas tienen la ventaja inmediata de proporcionar partes de la red, como gateways y los servidores de red, lo que te deja con menos cosas de las que preocuparte.

Utilizarlos suele requerir unos pocos pasos: pagar la suscripción, registrar los dispositivos en la plataforma del operador, activarlos y recuperar los datos generados por los sensores en la plataforma del operador y reenviarlos a otra plataforma para que los procese (ese último paso es opcional).

Dependiendo del país, existen múltiples o ningún operador de redes públicas LoRaWAN, que ofrecen diferentes planes de suscripción y diferentes densidades de cobertura.

En cuanto a las redes comunitarias, el caso de The Things Network destaca como un gran ejemplo de lo que la naturaleza abierta del protocolo puede permitir: una red creciente y global en la que miles de personas contribuyen a ella. Otro ejemplo en esta categoría es Loriot, una empresa que ofrece servidores gratuitos para que conectes tu gateways y tus dispositivos.

He aquí una lista de las ventajas que ofrecen las redes públicas:

• Su cobertura es amplia, por lo que resulta ideal para operaciones con dispositivos dispersos o en movimiento.
• En línea con el primer punto, una red gestionada por un operador permite traspasar fronteras gracias al roaming.
• Como la infraestructura ya existe, los costes iniciales son bajos.

Mientras tanto, el uso de una alternativa pública tiene principalmente cinco contras. El principal está relacionado con la seguridad. Aunque las dos partes de una red son más vulnerables a los ataques -es decir, los dispositivos y la comunicación entre el servidor de red y el servidor de aplicaciones- según el usuario en cualquier tipo de red LoRaWAN, las redes públicas siguen siendo una opción más arriesgada.

Estas son las cuatro desventajas restantes:

• Aumentar el número de dispositivos (y de datos) puede traducirse en costosas facturas de suscripción.
• La cobertura disponible puede no ser suficiente para las necesidades de interiores o lugares específicos.
• La itinerancia puede ser costosa.
• Potencialmente, más tiempos de inactividad no programados.

Híbrido

Hay otra opción en la cuestión de construir o comprar, y es, sencillamente, optar por una combinación de ambas. Un enfoque híbrido puede colmar las lagunas de cobertura al permitir al usuario acceder a zonas más amplias con una red pública y, al mismo tiempo, garantizar una conectividad óptima en interiores o en ubicaciones específicas con su propia configuración. También podría ser una buena estrategia económica para algunas operaciones, en las que equilibrar los costes de las redes privadas y públicas podría superar a sus versiones por separado.

Cuadro comparativo

" PRUEBA GRATUITA: Lance su aplicación IoT al mercado en menos de 30 días con Ubidots IoT Device Management Dashboard

Preguntas frecuentes

¿Qué es una red LoRaWAN privada?

Es una configuración de red desplegada, mantenida y utilizada por un número limitado de organizaciones o personas. La dirección gateways y los servidores de red son propiedad privada y pueden modificarse y mejorarse a voluntad.

¿Qué es una red LoRaWAN pública?

Es una configuración de red gestionada por un operador o una comunidad que puede ser utilizada por múltiples organizaciones y personas que, por lo general, pagan una cuota de suscripción. El operador o la comunidad deciden qué cambios o mejoras se introducen en la red.

¿Cuáles son las diferencias entre ambos?

Las redes privadas ofrecen un mayor grado de control, lo que suele traducirse en una mejor cobertura y seguridad. Al ser de pequeña escala, una red privada es una buena opción para una operación en la que los dispositivos están concentrados y fijos. Montar una red privada requiere mayores gastos iniciales y facturas de mantenimiento recurrentes, pero puede resultar más barato a largo plazo, sobre todo si el número de nodos conectados a ella es elevado.

Por otro lado, como las redes públicas ya existen, los usuarios sólo tienen que pagar una suscripción y registrar los dispositivos para utilizarlas. Suelen ser grandes en cuanto a cobertura, lo que las hace buenas para dispositivos móviles y dispersos, pero no ideales para nodos que estén en interiores o en zonas rurales donde la cobertura puede ser insuficiente o inexistente. El modelo de suscripción hace que las redes públicas sean una buena opción para operaciones a pequeña escala, ya que los precios suelen depender del número de nodos o de la cantidad de datos que generan -esto, como se puede adivinar, se convierte en una desventaja cuando aumenta el número de nodos-.

¿Cómo crear una red privada?

El primer paso es conseguir gateways y un servidor. Se puede pagar recurrentemente por un servicio de servidor, o se puede montar un servidor a medida; una tercera opción es utilizar los servicios públicos de servidor disponibles, como el de Loriot. Después de conseguir estas piezas, construir una red requiere los siguientes pasos:

• Desplegar la gateways en el lugar deseado.
• Declaración de los nodos en gateways.
• Creación de las conexiones entre gateways y la plataforma de tratamiento de datos.
• Activación de los nodos.

Construir una red privada requiere los conocimientos adecuados para que las distintas partes se coordinen y todo funcione correctamente.

¿Qué proveedores de red hay disponibles?

Existen 170 operadores LoRaWAN en todo el mundo, según la LoRaWAN Alliance, que varían de un país a otro. Hay dos opciones destacables en el entorno de las redes públicas: The Things Network, una red abierta, global e impulsada por la comunidad, y Loriot, un proveedor de servidores de red LoRaWAN que ofrece una versión pública gratuita de su servicio destinada a pruebas de concepto, investigación académica o entusiastas de LoRaWAN.