Colecciones

Arquitectura de red LoRa: LoRaWAN

Arquitectura de red LoRa: LoRaWAN

La red LoRa utiliza una red de telecomunicaciones llamada LoRaWAN que proporciona el enrutamiento de los datos desde el nodo final a través de una puerta de enlace LoRaWAN a las entidades requeridas. LoRaWAN también defiende la forma en que se envían los datos por la red, detallando las respuestas de las puertas de enlace LoRaWAN y el servidor de red LoRa.

De la misma manera que una red celular tiene una red cableada o una red central, también lo hace LoRa, que a menudo se conoce como LoRaWAN.

Arquitectura de red LoRa

Una red LoRa consta de varios elementos:

  • Puntos finales: Los puntos finales son los elementos de la red LoRa donde se lleva a cabo la detección o el control. Normalmente se encuentran ubicados de forma remota.
  • Puerta de enlace LoRa: La puerta de enlace recibe las comunicaciones de los puntos finales de LoRa y luego las transfiere al sistema de backhaul. Esta parte de la red LoRa puede ser Ethernet, celular o cualquier otro enlace de telecomunicaciones cableado o inalámbrico. Las puertas de enlace están conectadas al servidor de red mediante conexiones IP estándar. De esta forma los datos utilizan un protocolo estándar, pero pueden conectarse a cualquier red de telecomunicaciones, ya sea pública o privada. En vista de la similitud de una red LoRa con la de una celular, las puertas de enlace LoRaWAN a menudo se pueden ubicar junto con una estación base celular. De esta manera, pueden utilizar la capacidad disponible en la red de backhaul.
  • Servidor de red LoRa: El servidor de red LoRa administra la red y, como parte de su función, actúa para eliminar paquetes duplicados, programa el reconocimiento y adapta las velocidades de datos. En vista de la forma en que se puede implementar y conectar, hace que sea muy fácil implementar una red LoRa.
  • Computadora remota: una computadora remota puede controlar las acciones de los puntos finales o recopilar datos de ellos, siendo la red LoRa casi transparente.

En términos de la arquitectura real de la red LoRa, los nodos están típicamente en una topología de estrella de estrellas con puertas de enlace que forman un puente transparente. Estos retransmiten mensajes entre los dispositivos finales y un servidor de red central en el backend.

La comunicación con los nodos de punto final es generalmente bidireccional, pero también es posible admitir la operación de multidifusión, y esto es útil para funciones como actualizaciones de software y similares u otros mensajes de distribución masiva.

Clases de punto final LoRaWAN

Hay muchas necesidades diferentes para los terminales LoRa. En consecuencia, LoRaWAN admite tres clases de puntos finales:

  • Clase A - dispositivos finales bidireccionales:Los dispositivos de punto final LoRaWAN clase A proporcionan comunicaciones bidireccionales. Para lograr esto, cada transmisión de punto final es seguida por dos breves ventanas de recepción de enlace descendente. El intervalo de transmisión programado por el punto final particular se basa en las necesidades del punto final y también hay una pequeña variación determinada usando una base de tiempo aleatoria.

    La operación LoRa Clase A proporciona la opción de menor potencia para los puntos finales que solo requieren comunicación de enlace descendente del servidor poco después de que el dispositivo final haya enviado una transmisión de enlace ascendente. Las comunicaciones de enlace descendente desde el servidor en cualquier otro momento esperan hasta la próxima hora de enlace ascendente programada.

  • Clase B: dispositivos finales bidireccionales con ranuras de recepción programadas:Los dispositivos LoRa Clase B proporcionan la funcionalidad de Clase A y, además, abren ventanas de recepción adicionales en horarios programados. Para lograr la sincronización requerida de la red, el punto final recibe una baliza sincronizada en el tiempo desde la puerta de enlace. Esto permite que el servidor sepa cuándo está escuchando el dispositivo final.
  • Clase C: dispositivos finales bidireccionales con ranuras de recepción máximas:Los dispositivos LoRa Clase C proporcionan ventanas de recepción casi continuamente abiertas. Solo se cierran cuando el punto final está transmitiendo. Este tipo de punto final es adecuado cuando se necesitan grandes cantidades de datos para recibir en lugar de transmitir.

Mensajería LoRa

Cuando los mensajes se transmiten a través de la red LoRaWAN por un dispositivo final, son recibidos por todas las estaciones base LoRa que están dentro del alcance. Esta capacidad mejora la resiliencia de la red, mejorando la cantidad de mensajes que se reciben correctamente.

Aunque tener varias estaciones base LoRa en un área aumenta el gasto de capital de implementación, mejora el rendimiento y, al planificar una red, es necesario hacer un compromiso entre rendimiento y costo.

Las instancias de recepción múltiples o redundantes son filtradas en la red por el servidor LoRa, y esto también proporciona verificación de seguridad de mensajes.

El servidor LoRa también envía reconocimientos al dispositivo final, además de enviar el mensaje al servidor de aplicaciones correspondiente.

Además de todo esto, el servidor LoRa también puede proporcionar información de ubicación sobre los dispositivos finales. Utiliza una técnica llamada TDOA, diferencia de tiempo de llegada y esto se puede lograr porque existe una sincronización de tiempo muy precisa entre las diferentes estaciones base.

La capacidad de la red LoRa para acomodar la recepción múltiple de los mismos mensajes por diferentes estaciones base también ayuda en el traspaso entre estaciones base si el nodo es móvil.

Seguridad de la red LoRa

El tema de la seguridad de la red es cada vez más importante. Como tales, las redes LoRa requieren altos niveles de seguridad para evitar la interrupción de cualquier sistema.

Para lograr los niveles de seguridad requeridos para las redes LoRa, se han empleado varias capas de cifrado:

  • Clave de red única (EUI64) y garantiza la seguridad a nivel de red
  • La clave de aplicación única (EUI64) garantiza la seguridad de extremo a extremo en el nivel de la aplicación
  • Clave específica del dispositivo (EUI128)

El empleo de estas capas de cifrado garantiza que la red LoRa siga siendo lo suficientemente segura.

La red LoRaWAN proporciona la conectividad requerida, lo que permite que los puntos finales de LoRa pasen datos a través de la interfaz inalámbrica a la puerta de enlace y luego al destino requerido.

Temas de conectividad inalámbrica y por cable:
Conceptos básicos de comunicaciones móviles2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT teléfonos inalámbricos NFC- Comunicación de campo cercano Fundamentos de red ¿Qué es la nube? Ethernet Datos en serieUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Volver a la conectividad inalámbrica y por cable

Ver el vídeo: LoRaWAN enabled Smart Retrofit Water Meters (Octubre 2020).