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Tecnologías LPWan. ¿Cuál elegir?

  • Tecnologías LPWan. ¿Cuál elegir?

Sobre el blog

Raúl Alarcón Tárraga
Graduado en Electrónica y Automática. Especialista en diseño de hardware basado en microcontroladores de muy bajo consumo e IoT con 20 años de experiencia en el sector del agua.

No es objetivo de esta mi primera entrada en el blog explicar, de forma técnica, el funcionamiento de las diferentes tecnologías LPWAN. Para eso, cualquiera puede encontrar en la web numerosos artículos que lo harán de forma mucho más precisa de lo que yo pueda conseguir en estas breves líneas. Más bien se trata de compartir con el lector la experiencia que he acumulado en este tipo de despliegues y así, fijar unas sencillas pautas que el usuario no iniciado pueda seguir a la hora de seleccionar la tecnología que mejor se adapte a su caso de uso.

4 aspectos a tener en cuenta

  • Cobertura

Posiblemente uno de los factores principales es la disponibilidad de cobertura en la zona del despliegue.

En la actualidad, sobre el territorio español, podemos encontrar una cobertura de operador bastante extensa tanto de Sigfox como de NBIoT, sobre todo en los núcleos de población y alrededores, siendo LoRaWAN la tecnología que se encuentra un poco atrás en este sentido.

Un elemento muy importante a valorar es la posibilidad de desplegar cobertura de forma privada.

Tanto Sigfox como LoRaWAN funcionan sobre banda libre 868MHz y ambas permiten el despliegue de cobertura de por parte del instalador, es decir que, cualquier persona puede comprar un gateway e instalarlo dotando de cobertura a una zona que antes no la tenía.

Sobre esto, cabe aclarar un matiz:

  • Los gateways Sigfox conectan directamente con el back-end del operador. Es por tanto inevitable seguir pagando por la conectividad. No disponen tampoco de una función de “lista blanca” que nos permita dar acceso sólo a los elementos de nuestra red.
  • LoRaWAN por el contrario, nos da la posibilidad de poder desplegar una red totalmente privada (backend incluido) sin pagar por la conectividad.

Si optamos por esta solución, recomendamos considerar también lo siguiente:

Por las características especiales de la modulación que hacen de la señal tanto Sigfox como LoRaWAN, se comporten de forma distinta dependiendo del escenario.

Mientras que Sigfox obtiene mejores resultados a largas distancias en campo abierto, LoRa, por su parte, es superior en entornos más indoor o con más presencia de ruido. Esto al final se traduce en que, en caso de tener que desplegar cobertura, utilizar preferentemente Sigfox en escenarios más rurales donde las visiones de antena son mejores ya que la mejor distancia de comunicaciones nos permite un menor número de concentradoras (urbanizaciones, zonas de plantas bajas, aplicaciones de agricultura…), mientras que en entornos más urbanos (edificios altos) mayor presencia de ruido en la banda utilizada o localizaciones más en interior, nos decantamos preferentemente por la tecnología LoRa.

Respecto a NBIoT, por funcionar sobre bandas licenciadas de telefonía, depende totalmente de la disponibilidad que nuestro operador ofrezca, sin embargo, también por este motivo, no está tan limitada en cuanto a potencia de transmisión, lo cual hace que su desempeño en entornos “deep-indoor” y muy ruidosos sea mucho mejor que las dos anteriores.

  • Consumo

En aplicaciones alimentadas mediante baterías no recargables, el consumo de un dispositivo está directamente ligado con su vida útil, así como con el tamaño de la batería que utiliza para conseguirlo.

En los últimos tiempos estas 3 tecnologías han evolucionado mucho en cuanto al ahorro de energía se refiere, obteniendo niveles que nos han permitido a los desarrolladores el diseño de dispositivos muy pequeños, con vidas útiles de varios años.

Si el tamaño encaja ¿qué más tenemos que valorar?

Tanto LoRaWan como NB utilizan métodos de “auto-regulación” de la potencia de transmisión. Reducen la potencia cuando la cobertura es buena ahorrando batería, mientras que la aumentan en las zonas de baja cobertura. Esto implica también que la horquilla de duración de batería es muy amplia y depende mucho del punto donde se ha instalado el equipo, pudiendo llegar a varios años de diferencia entre dos dispositivos de una misma instalación.

Sigfox, por su parte, no utiliza estos métodos de ahorro de energía y por tanto la vida útil de los dispositivos que usan esta opción es más homogénea.

  • Requerimientos de bidireccionalidad

En este sentido la tecnología más restrictiva es Sigfox, sin lugar a dudas. Su excelente rendimiento a largas distancias lo han conseguido, entre otros factores, reduciendo el tamaño de los paquetes, el número que se pueden transmitir y, por último, limitando la bidirecionalidad. Esta característica descarta prácticamente el uso de Sigfox en aplicaciones que requieran un alto intercambio de datos.

LoRaWAN, por tratarse de un estándar más abierto, no está tan limitado en este sentido, sin embargo, a la hora del diseño de una red, tenemos que tener en cuenta que el aumento del tamaño de las tramas y la necesidad de bidireccionalidad, disminuye también la distancia de comunicaciones, siendo necesario aumentar el número de concentradores disponibles.

Por último, nos encontramos con NBIoT que no tiene más limitación que el ancho de banda máximo de la tecnología, no estando limitados ni el tamaño, ni la dirección, ni la cantidad de datos enviados por el medio.

  • Coste de las comunicaciones

Para calcular un coste realista de las comunicaciones de nuestra red, primero tenemos que tener claro la cantidad de datos diarios que vamos a transmitir, número, tamaño de tramas y periodicidad. Con esta información un operador nos podrá dar un precio exacto de las comunicaciones por dispositivo y año.

Si optamos por desplegar una red privada, tengamos en cuenta que LoRaWAN es la única tecnología que lo permite. En este caso las comunicaciones serían GRATIS y el coste estaría ligado simplemente al mantenimiento de las infraestructuras, esto es, concentradores y servidor.

No quisiera cerrar esta entrada al blog sin hablar brevemente de las posibilidades de GPRS.

Como todos sabemos, es una tecnología muy madura y con un consumo energético muy alto, sin embargo, en esta madurez radica su principal fortaleza ya que está ampliamente extendida, existiendo muy pocas zonas de sombra. En mi opinión, GPRS continúa siendo una excelente opción para dotar de telelectura a puntos de control que, por ser especialmente remotos y aislados, no disponen de cobertura de otra tecnología y no compensa el despliegue necesario para obtenerla.

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