Conectividad LoRaWAN: construir versus comprar

Entonces, investigó las diferentes opciones de conectividad, sopesó los pros y los contras de NB- IoT , Wi-Fi, Sigfox y otros, y se decidió por LoRaWAN como la mejor opción para su proyecto. Pero ahora se enfrenta a otra decisión importante en su proceso de implementación: si construir su propia red LoRaWAN o utilizar las opciones de red pública que están disponibles para usted.

Como ocurre con la mayoría de las decisiones en IoT , dado que no existe una solución única para todos, tomar esta decisión aún requiere considerar cuidadosamente las opciones. La respuesta dependerá en última instancia de las características de su proyecto, de lo que pretende hacer y de los recursos disponibles.

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En este artículo, analizaremos la pregunta de construcción versus compra para brindarle los pros y los contras de cada una 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 de energía que da vida al mundo del Internet de las cosas al proporcionar 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 particularmente 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, 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 enviar esos datos a las gateway . Aunque puedes montar tus propios nodos, hay muchos buenos dispositivos listos para usar, como la serie SenseCAP S210X de Seeed Studio .

Gateway : dispositivos, como WisGate Edge Lite 2 de RAKwireless , que normalmente solo 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, gateway utilizan protocolos de comunicación de mayor ancho de banda, como Wi-Fi o celular.

Servidor de red: Se encarga de la gestión de 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 cosas como el descifrado y decodificación de datos de enlace ascendente, las colas de enlace descendente y la codificación y cifrado de datos de enlace descendente.

En LoRaWAN, los nodos finales "hablan" con las gateway (no con otros nodos). Gateway reenvían los datos que reciben de los nodos al servidor, que elimina paquetes de datos 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 de cómo funciona LoRaWAN en este artículo.

Beneficios de LoRaWAN

No es casualidad que LoRaWAN se encuentre entre las opciones más populares para la conectividad IoT considerando la lista de beneficios que se pueden derivar de su uso. Además de la baja demanda de energía y el largo alcance por el que es conocido, LoRaWAN también destaca por su soporte de comunicación bidireccional, lo que significa que es posible enviar mensajes a los dispositivos finales, característica que facilita el control. en entornos industriales.

La lista de beneficios que LoRaWAN aporta también incluye su bajo costo, la capacidad de sus servidores para manejar millones de mensajes desde miles de gateway , su ecosistema robusto y su acceso público o privado.

Y es precisamente en ese último punto en el que nos gustaría centrarnos en este post, porque incluso cuando la posibilidad de utilizar LoRaWAN ya sea con una red privada o pública es beneficiosa, decidir cuál elegir puede ser complicado. Entonces, repasemos lo que ambas opciones aportan y comparemos sus pros y sus contras.

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 ( gateway y servidores) están bajo el control del usuario y sólo acceden a ella el propietario y quien tiene permiso de éste. En resumen, estas redes tienen uno o pocos usuarios, suelen ser de pequeña escala y tienen el control de sus propietarios.

Dependiendo de la escala de la red, en comparación con otras tecnologías, implementar una red LoRaWAN no es tan costoso. Esto se debe al hecho de que una gateway puede manejar miles de nodos finales y cubrir 10 km (6,2 millas) o más, lo que es suficiente para la mayoría de las operaciones. Con el precio de gateway interiores a partir de $ 70 dólares o menos y las suscripciones a servidores de alrededor de $ 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.
• Obteniendo la cantidad necesaria de gateway .
• Implementándolos en el lugar deseado.
• Declarar los sensores en la gateway s.
• Crear las conexiones entre los gateway y 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 violaciones 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.

Otros dos beneficios importantes de una configuración privada son que, en algunos casos, puede ser una opción más económica, ya que los gastos de suscripción de una red pública pueden ser bastante elevados si la cantidad de dispositivos que utilizan la red es alta. El otro beneficio es la capacidad de garantizar una cobertura interior óptima, 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 configuración privada:

• En cuanto a gastos, requiere una mayor inversión inicial y costes de mantenimiento recurrentes.
• Configurar e implementar correctamente todas las partes de la red requiere algunos conocimientos técnicos.

Redes públicas LoRaWAN (Comprar)

Las redes públicas LoRaWAN cubren franjas de territorio y son ofrecidas por empresas de telecomunicaciones u organizaciones comunitarias propietarias de las gateway y/o servidores. A diferencia de sus homólogos privados, 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 gateway y los servidores de red, lo que le deja con menos cosas de qué preocuparse.

Su uso suele requerir algunos 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 procesarlos (ese 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 se destaca como un gran ejemplo de lo que la naturaleza abierta del protocolo puede permitir: una red global en crecimiento donde miles de personas contribuyen a ella. Otro ejemplo en esta categoría es Lor iot , una empresa que ofrece servidores gratuitos para que conectes tus gateway y dispositivos.

Aquí hay una lista de los beneficios que ofrecen las redes públicas:

• Su cobertura es amplia, lo que lo 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 costes iniciales son bajos.

Mientras tanto, el uso de una alternativa pública tiene principalmente cinco desventajas. 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), 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 generar costosas facturas de suscripción.
• Es posible que la cobertura disponible no sea suficiente para los requisitos interiores o ubicaciones específicas.
• El roaming puede resultar costoso.
• Potencialmente más tiempos de inactividad no programados.

Híbrido

Hay otra opción en la cuestión de construir versus comprar, y es, simplemente, optar por una combinación de ambas. Un enfoque híbrido puede llenar los vacíos de cobertura al permitir que el usuario acceda a áreas más grandes 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, donde equilibrar los costos de las redes públicas y privadas podría superar a sus versiones separadas.

Tabla comparativa

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Preguntas frecuentes

¿Qué es una red LoRaWAN privada?

Es una configuración de red implementada, mantenida y utilizada por un número limitado de organizaciones o personas. Las gateway y los servidores de red son de propiedad privada y se pueden cambiar y mejorar a voluntad.

¿Qué es una red pública LoRaWAN?

Es una configuración de red administrada por un operador o una comunidad que puede ser utilizada por múltiples organizaciones y personas que, normalmente, pagan una tarifa 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 suele traducirse en una mejor cobertura y seguridad. Al ser de pequeña escala, una red privada es una buena opción para una operación donde los dispositivos están concentrados y fijos. Configurar una red privada requiere mayores gastos iniciales y facturas de mantenimiento recurrentes, pero puede resultar más barato a largo plazo, especialmente si el número de nodos conectados a ella es elevado.

Por otro lado, como ya existen redes públicas, los usuarios sólo necesitan pagar una suscripción y registrar los dispositivos para utilizarlas. Por lo general, son grandes en términos de cobertura; esto los hace buenos para dispositivos móviles y dispersos, pero no ideales para nodos que están en interiores o en áreas 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, lo que, como se puede intuir, se convierte en una desventaja cuando aumenta el número de nodos.

¿Cómo construir una red privada?

El primer paso es obtener la gateway de enlace y el servidor. Se puede pagar un servicio de servidor de forma recurrente o se puede configurar un servidor personalizado; una tercera opción es utilizar servicios de servidor públicos disponibles, como el de Lor iot . Después de obtener estas piezas, construir una red requiere los siguientes pasos:

• Implementar las puertas de gateway en el lugar deseado.
• Declarar los nodos en las puertas de gateway .
• Crear las conexiones entre los gateway y la plataforma de procesamiento de datos.
• Activando los nodos.

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

¿Qué proveedores de red están disponibles?

Hay 170 operadores LoRaWAN a nivel mundial , según la Alianza LoRaWAN, que varían de un país a otro. Hay dos opciones dignas de mención en el entorno de la red pública: The Things Network , una red abierta, global e impulsada por la comunidad, y Lor iot , un proveedor de servidores de red LoRaWAN que ofrece una versión pública gratuita de su servicio destinada a la prueba de concepto. , investigación académica o entusiastas de LoRaWAN.