Como ya hemos mencionado en anteriores entradas, el IoT está ganando adeptos y transformará el mundo en el que vivimos, permitiendo una comunicación más eficiente entre dispositivos. El Internet de las cosas de largo alcance (LoRa) es una de las tecnologías que empieza a sonar con más fuerza en el campo de las redes de área extensa y baja potencia (LPWAN).

LoRa es la capa física de la modulación inalámbrica empleada para crear el enlace de comunicación de largo alcance. Usa modulación de espectro ensanchado, manteniendo características de baja potencia similares a las de la modulación por desplazamiento de frecuencia, pero aumentando notablemente su rango de comunicaciones. Estas frecuencias se han empleado en comunicaciones militares y espaciales durante años, por las largas distancias que pueden alcanzar y por su capacidad de resistencia frente a posibles interferencias. Sin embargo, el LoRa es el primer intento de aplicación comercial a bajo coste.

Características clave de la tecnología LoRa

• Largo alcance: hasta 15 km entre nodos sensores con tasas de transferencia de datos que van de los 300 a los 50.000 bits por segundo.  
• Baja potencia: los nodos sensores pueden consumir muy poca energía y su batería durar entre 5 y 10 años.
• Bajo coste: la inversión necesaria para montar la infraestructura y hacerse con el nodo sensor final es bajo.
• Seguridad: gracias a su cifrado de datos AES-128 extremo a extremo integrado, interceptar la información es prácticamente imposible.
• Altamente escalable: billones de sensores que pueden conectarse a millones de nodos.
• Geolocalización: permite realizar un seguimiento interno/ en exteriores sin GPS.

LoRa ha demostrado ser tremendamente útil en numerosos mercados pertenecientes a sectores muy distintos (como agricultura, ganadería, servicios, seguridad pública, fabricación, etc.).

El protocolo que se usa en la capa superior de la estructura LoRa es el LoraWAN. Éste determina parámetros muy importantes de la solución (como seguridad, capacidad de la red o vida útil de la batería).

Comparación entre arquitecturas de red de malla y LoRa

En el caso de las arquitecturas de red de malla, que se usan frecuentemente en algunos escenarios por su versatilidad, los parámetros ligados a la tecnología LoRa previamente mencionados serían difíciles de obtener (debido al aumento exponencial del número de dispositivos que, a su vez, multiplica las demandas de banda ancha, el número de nodos, pasarelas y controladores centrales). A medida que estos parámetros aumentan, también lo hace la complejidad. La capacidad de la red disminuye y la vida útil de la batería se reduce por el trasiego de información que los nodos reciben y transmiten sin que sea necesario. Sin embargo, si se pudiese evitar esto, se podría minimizar la energía y el ancho de banda empleados.

Al comparar las arquitecturas de red de malla con las estructuras LoRa de largo alcance, éstas últimas tienen más sentido cuando se trata de preservar la vida útil de la batería y conseguir conexiones de largo alcance. En las redes tipo LoRa, los nodos no se asocian a una pasarela específica (como en una red móvil 3G/4G). En su lugar, los datos que transfiere un nodo son recibidos por múltiples pasarelas. Cada una transmite luego los paquetes al servidor red en la nube a través de otra tecnología (móvil, Ethernet, satélite, o Wi-Fi). El servidor red es el que aplica filtros y políticas de seguridad para gestionar, de la mejor manera posible, la complejidad de la instalación.

Escenarios de aplicación

Para ahorrar energía y ampliar la vida útil de la batería, el protocolo de comunicación que se usa con los nodos es Aloha (por lo que no se precisa sincronización con la pasarela).

Para garantizar la seguridad, el protocolo usa dos capas: una para la red y otra para la aplicación. La seguridad de red garantiza la autenticidad del nodo mientras que la seguridad en la capa de la aplicación garantiza que el operador no tendrá acceso a información sobre el equipo del usuario final. Como ya hemos mencionado, el cifrado AES se usa en el intercambio de claves con identificador IEEE EUI64.

Aunque existe gran competencia entre los nuevos proveedores de soluciones LPWAN, LoRa ha conseguido destacar gracias a sus múltiples ventajas: larga vida útil de la batería, medidas de seguridad, posibilidad de escenarios móviles y potencia de salida. Es una de las tecnologías con más posibilidades de convertirse en clave en el nuevo mundo IoT que se abre ante nosotros.