LoRaWAN® para la gestión del agua

LoRaWAN® (Long Range Wide Area Network) es un protocolo de comunicación diseñado específicamente para redes de área extensa de baja potencia (LPWAN). Opera en el espectro sin licencia y ofrece comunicación de largo alcance, bajo consumo de energía y transmisión segura de datos, lo que la hace idónea para aplicaciones del Internet de las Cosas (IoT).  

Pero, ¿por qué es importante un protocolo de comunicación y cómo contribuye el protocolo LoRaWAN® a mejorar la comunicación de datos en la gestión del agua? A continuación, analizaremos en detalle LoRaWAN® y su importancia en las aplicaciones IoT.  

Para proporcionar una comunicación escalable, segura y eficiente, la arquitectura LoRaWAN® se basa en tres componentes clave: nodos finales, pasarelas o gateways y servidor de red.  

Los nodos finales son los dispositivos o sensores que recogen datos y los transmiten a la red, como los contadores de agua.  

Las pasarelas o gateways actúan como puente entre los dispositivos finales y el servidor de red. Reciben los datos transmitidos por los dispositivos finales y los reenvían al servidor de red. Las pasarelas utilizan redes basadas en IP (como Ethernet, Wi-Fi o telefonía móvil) para comunicarse con el servidor de red. El servidor de red es el componente central de la arquitectura LoRaWAN® responsable de gestionar la red, procesar los datos y garantizar la comunicación entre los nodos finales y las aplicaciones con seguridad de extremo a extremo.  

Largo alcance: LoRaWAN® puede transmitir datos a distancias de hasta 15-30 kilómetros en zonas rurales y de 2-5 kilómetros en entornos urbanos. Por eso es ideal para aplicaciones que requieren conectividad en zonas geográficas extensas.  

• Bajo consumo de energía: Los dispositivos que utilizan LoRaWAN® pueden funcionar con pilas pequeñas hasta 16 años, lo que es esencial para lugares de difícil acceso o zonas remotas. 
• Escalabilidad: Las redes LoRaWAN® pueden soportar decenas de miles de dispositivos, lo que las hace escalables para grandes despliegues de IoT. 
• Seguridad: LoRaWAN® proporciona cifrado de seguridad de extremo a extremo, lo que garantiza la seguridad de los datos desde el dispositivo hasta el servidor de red.  
• Comunicación bidireccional: LoRaWAN® admite comunicación de enlace ascendente (dispositivo a pasarela) y descendente (pasarela a dispositivo), lo que permite controlar el dispositivo y realizar actualizaciones de firmware.  

Además de estas ventajas, otro factor clave de LoRaWAN® es su gran versatilidad, que la convierte en una valiosa tecnología de comunicación inalámbrica para una amplia variedad de escenarios. Entre los elementos clave relacionados con su versatilidad figuran:  

• Protocolo de comunicación normalizado  
• Rápida integración con sistemas de terceros  
• Infraestructura de bajo coste y fácilmente disponible  
• Interoperabilidad entre proveedores de contadores  
• Funciona tanto en redes públicas como privadas  

Aunque LoRaWAN® es una tecnología potente y flexible para aplicaciones IoT, su enfoque en el largo alcance, el bajo consumo y la rentabilidad implica ciertas limitaciones en otras áreas. Antes de decidirse, los posibles retos incluyen la velocidad de transmisión de datos, la capacidad de la red, la latencia y las interferencias, como se describe a continuación. 

• Velocidades de datos bajas: LoRaWAN® ofrece velocidades de datos inferiores a las de otras tecnologías menos enfocadas en la comunicación de largo alcance y bajo coste. Para aplicaciones que requieren una transmisión de datos de alto rendimiento, considere una solución híbrida con mayor ancho de banda o de red móvil.  
• Interferencias internas: Aunque LoRaWAN® es robusta frente a las interferencias de equipos externos, su uso de espectro sin licencia la hace susceptible a las interferencias internas dentro de su propia infraestructura de red. Si reducir los riesgos de interferencia y garantizar una comunicación fiable es una prioridad, tecnologías como NB-IoT que operan en el espectro con licencia son preferibles.  
• Infraestructura relativamente compleja: En comparación con M-Bus inalámbrico, las redes LoRaWAN® suelen requerir una arquitectura más compleja en la que intervienen pasarelas, servidores de red y dispositivos finales. Esto puede dar lugar a un despliegue y una gestión más complejos, especialmente en proyectos a gran escala.  
• Latencia: El diseño de red de área extensa de baja potencia de LoRaWAN® implica una latencia mayor que otras tecnologías IoT, lo que la hace menos adecuada para aplicaciones que requieren comunicación de datos en tiempo real o casi real. Sin embargo, lo mismo ocurre con las transmisiones diarias a través de NB-IoT. 

Las redes LoRaWAN® pueden desplegarse en diversas aplicaciones IoT, como ciudades inteligentes, agricultura, monitorización industrial, seguimiento de activos, monitorización medioambiental, entre otras. Gracias a su capacidad de largo alcance y bajo consumo, esta tecnología de comunicación es muy adecuada para aplicaciones que requieren dispositivos alimentados por batería en lugares remotos. 

Si nos fijamos en los casos de diversas industrias, LoRaWAN® ha demostrado ser una tecnología versátil y valiosa para mejorar la eficiencia, reducir los costes y mejorar la calidad de los servicios y productos: 

• Contadores de agua inteligentes: Gracias a la colaboración entre Kamstrup, Gelsenwasser AG y PHYSEC GmbH, miles de contadores de agua se han sustituido por contadores LoRaWAN® con cifrado TLS para garantizar la máxima seguridad de los datos. A finales de 2028 se habrán instalado un total de 180.000.
• Agricultura inteligente: Kerlink y Sensoterra han implantado un sistema de control de la humedad del suelo en Thorigné-Fouillard (Francia) y Ámsterdam, lo que ha permitido reducir el consumo de agua, aumentar el rendimiento de los cultivos y ahorrar costes gracias a la reducción de la mano de obra.
• Ciudades inteligentes: En París, la ciudad ha desplegado un alumbrado inteligente que contribuye al ecosistema de la red urbana y permite supervisar y controlar a distancia las farolas. Los resultados se han traducido en ahorro energético, mayor eficacia en el mantenimiento y aumento de la seguridad pública.
• Vigilancia medioambiental: Debido a las frecuentes inundaciones, Malasia ha instalado sensores de vigilancia a lo largo de los ríos y zonas propensas a inundaciones para proporcionar un sistema de alerta que mitigue el impacto en las comunidades. Los resultados fueron alertas oportunas que proporcionaron una mejor respuesta, una reducción de los daños causados por las inundaciones y una mayor seguridad para los residentes.