Conectividad LoRaWAN: construir versus comprar

Investigaste las diferentes opciones de conectividad, sopesaste las ventajas y desventajas de NB-IoT, Wi-Fi, Sigfox y otras, y te decidiste por LoRaWAN como la mejor opción para tu proyecto. Pero ahora te enfrentas a otra decisión importante en tu proceso de implementación: construir tu propia red LoRaWAN o usar las opciones de red pública disponibles.

Como ocurre con la mayoría de las decisiones en IoT, dado que no existen soluciones universales, tomar esta decisión requiere una cuidadosa evaluación de las opciones. La respuesta dependerá, en última instancia, de las características de su proyecto, sus objetivos y los recursos disponibles.

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En este artículo, analizaremos la cuestión de construir o comprar para brindarle los pros y los contras de cada uno y explicarle qué considerar al elegir la opción correcta para su proyecto.

Comencemos con un resumen de LoRaWAN.

Contexto sobre LoRaWAN

LoRaWAN es un protocolo de red de área amplia y bajo consumo que impulsa el mundo del Internet de las Cosas al proporcionar comunicación bidireccional, seguridad de extremo a extremo, movilidad y servicios de localización. Se basa en la tecnología de radio LoRa (la capa física de la red), una técnica de modulación que codifica la información en ondas de radio y funciona especialmente bien en la transmisión de pequeños paquetes de datos.

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

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

Arquitectura LoRaWAN

La arquitectura LoRaWAN consta de cuatro partes:

Nodo: Dispositivos equipados con sensores para recopilar datos y transmisores LoRa para enviarlos a las gateway . Si bien puede configurar sus propios nodos, existen numerosos dispositivos listos para usar, como la serie SenseCAP S210X de Seeed Studio .

Gateway : Dispositivos, como Edge Lite 2 de RAKwireless , que normalmente solo se encargan de reenviar los datos al servidor. Están equipados con un concentrador LoRa que les permite recibir información de los nodos. Para comunicarse con los servidores, gateway utilizan protocolos de comunicación de mayor ancho de banda, como Wi-Fi o telefonía móvil.

Servidor de red: Se encarga de la gestión de los gateway , 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 allí, se manejan cuestiones como la descodificación y el descifrado de datos de enlace ascendente, la puesta en cola de enlace descendente y la codificación y el cifrado de datos de enlace descendente.

En LoRaWAN, los nodos finales se comunican con las gateway (no con otros nodos). Gateway reenvían los datos que reciben de los nodos al servidor, que elimina los paquetes duplicados, verifica la integridad de los datos y realiza comprobaciones de seguridad antes de enviar el mensaje al servidor de aplicaciones. Puede encontrar una explicación más detallada del funcionamiento de LoRaWAN en este artículo.

Beneficios de LoRaWAN

No es casualidad que LoRaWAN sea una de las opciones más populares para la conectividad IoT , considerando la lista de beneficios que ofrece. Además de su bajo consumo y su amplio alcance, LoRaWAN también destaca por su compatibilidad con la comunicación bidireccional, lo que permite enviar mensajes a los dispositivos finales, una característica que facilita el control en entornos industriales.

La lista de beneficios que trae LoRaWAN también incluye su bajo costo, la capacidad de sus servidores para manejar millones de mensajes desde miles de gateway, su robusto ecosistema y ser accesible tanto de manera pública como privada.

Y es precisamente en este último punto en el que nos gustaría centrarnos en esta publicación, ya que, aunque la posibilidad de usar LoRaWAN con una red privada o pública es beneficiosa, decidir cuál elegir puede ser difícil. Así pues, repasemos las ventajas de ambas opciones y comparemos sus ventajas y desventajas.

Redes privadas LoRaWAN (Construcción)

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

En general, una red privada es aquella en la que sus elementos (gatewayy servidores) están bajo el control del usuario y solo pueden acceder a ellos su propietario y quien tenga permiso para ello. En resumen, estas redes tienen uno o pocos usuarios, suelen ser de pequeña escala y sus propietarios las controlan.

Dependiendo de la escala de la red, en comparación con otras tecnologías, implementar una red LoRaWAN no es tan costoso. Esto se debe a que una gateway puede gestionar miles de nodos finales y cubrir 10 km (6,2 mi) o más, lo cual es suficiente para la mayoría de las operaciones. Con el precio de gateway para interiores desde $ 70 dólares o menos y las suscripciones a servidores de aproximadamente $ 85 dólares al mes para los planes básicos, configurar una red privada no es prohibitivo.

Estos son los pasos principales para configurar una red privada:

• Decidir si pagar por un servicio de servidor o hacer un servidor personalizado.
• Obtener el número necesario de gateway.
• Desplegarlos en el lugar deseado.
• Declarar los sensores en el gateways.
• Creación de las conexiones entre los gatewayy la plataforma de procesamiento de datos.
• Activando los dispositivos.

Las principales ventajas de una red privada vienen en forma de seguridad y control que ofrecen.

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

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

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

• En cuanto a los gastos, requiere una mayor inversión inicial y costos de mantenimiento recurrentes.
• Para configurar e implementar correctamente todas las partes de la red se requieren algunosedgetécnicos.

Redes públicas LoRaWAN (Comprar)

Las redes públicas LoRaWAN cubren grandes extensiones de territorio y son ofrecidas por compañías de telecomunicaciones u organizaciones comunitarias propietarias de las puertas de gatewayo servidores. A diferencia de sus contrapartes privadas, las redes públicas son utilizadas por múltiples personas y organizaciones.

Dependiendo del proveedor de red, la tarifa a pagar por la suscripción puede depender de un plan fijo, la cantidad de dispositivos conectados a la red, la cantidad de datos transmitidos durante un período determinado o una combinación de estos factores.

Las redes públicas tienen la ventaja inmediata de proporcionar partes de la red, como las gatewayy los servidores de red, lo que deja al usuario con menos cosas de qué preocuparse.

Su uso 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 enviarlos a otra plataforma para procesarlos (este último paso es opcional).

Dependiendo del país, existen múltiples o ningún operador de red pública 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 excelente ejemplo de lo que la naturaleza abierta del protocolo puede permitir: una red global en crecimiento donde miles de personas contribuyen. Otro ejemplo en esta categoría es Lor iot , una empresa que ofrece servidores gratuitos para conectar gateway y dispositivos.

A continuación se muestra una lista de los beneficios que ofrecen las redes públicas:

• Su cobertura es amplia, lo que la hace 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 costos iniciales son bajos.

Mientras tanto, existen principalmente cinco desventajas en el uso de una alternativa pública. La principal está relacionada con la seguridad. Si bien las dos partes de una red son más vulnerables a ataques (es decir, los dispositivos y la comunicación entre el servidor de red y el servidor de aplicaciones), dependiendo del usuario en cualquier tipo de red LoRaWAN, las redes públicas siguen siendo una opción más riesgosa.

Estas son las cuatro desventajas restantes:

• Aumentar la cantidad de dispositivos (y datos) puede resultar en facturas de suscripción costosas.
• Es posible que la cobertura disponible no sea suficiente para los requisitos interiores o ubicaciones específicas.
• El roaming puede ser costoso.
• Potencialmente más tiempos de inactividad no programados.

Híbrido

Existe otra opción en la cuestión de construir o comprar, y es, simplemente, optar por una combinación de ambas. Un enfoque híbrido puede cubrir las carencias de cobertura al permitir al usuario acceder a áreas más amplias con una red pública, garantizando al mismo tiempo una conectividad óptima en interiores o en ubicaciones específicas con su propia configuración. También podría ser una buena estrategia económica para algunas operaciones, donde equilibrar los costos de las redes privadas y públicas podría superar el rendimiento de sus versiones por separado.

Tabla comparativa

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Preguntas frecuentes

¿Qué es una red LoRaWAN privada?

Se trata de una configuración de red implementada, mantenida y utilizada por un número limitado de organizaciones o personas. Las gatewayy los servidores de red son de propiedad privada y pueden modificarse y mejorarse a voluntad.

¿Qué es una red LoRaWAN pública?

Se trata de una configuración de red gestionada por un operador o una comunidad, que puede ser utilizada por múltiples organizaciones y personas que, generalmente, pagan una cuota de suscripción. Es el operador o la comunidad quien decide qué cambios o mejoras se realizan en la red.

¿Cuáles son las diferencias entre ambos?

Las redes privadas ofrecen un mayor grado de control, lo que generalmente se traduce en mejor cobertura y seguridad. Al ser de pequeña escala, una red privada es una buena opción para operaciones donde los dispositivos están concentrados y fijos. Configurar una red privada implica mayores gastos iniciales y costos de mantenimiento recurrentes, pero puede resultar más económico a largo plazo, especialmente si el número de nodos conectados es elevado.

Por otro lado, dado que las redes públicas ya existen, los usuarios solo necesitan pagar una suscripción y registrar sus dispositivos para usarlas. Suelen tener una gran cobertura, lo que las hace ideales para dispositivos móviles y dispersos, pero no para nodos en interiores o zonas rurales donde la cobertura puede ser insuficiente o inexistente. El modelo de suscripción convierte a las redes públicas en 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 es de suponer, se convierte en una desventaja al aumentar el número de nodos.

¿Cómo construir una red privada?

El primer paso es obtener las gateway y el servidor. Se puede pagar un servicio de servidor recurrente o configurar un servidor personalizado. Una tercera opción es usar servicios de servidor públicos disponibles, como el de Lor iot . Después de obtener estos componentes, construir una red requiere los siguientes pasos:

• Desplegar la gatewayde enlace en el lugar deseado.
• Declarar los nodos en la gateways.
• Creación de las conexiones entre los gatewayy la plataforma de procesamiento de datos.
• Activando los nodos.

Construir una red privada requiere eledge adecuado para que las diferentes partes se coordinen y todo funcione correctamente.

¿Qué proveedores de red están disponibles?

existen 170 operadores LoRaWAN a nivel mundial , que varían según el país. Existen dos opciones destacadas en el entorno de redes públicas: The Things Network , una red abierta, global y comunitaria, y Lor iot , un proveedor de servidores de red LoRaWAN que ofrece una versión pública gratuita de su servicio, diseñada para pruebas de concepto, investigación académica y entusiastas de LoRaWAN.