La especificación LoRaWAN® es un protocolo de red de área amplia y baja potencia (LPWA) diseñado para conectar a Internet de forma inalámbrica 'things' que funcionan con batería. Se enfoca en cubrir los requisitos fundamentales de IoT, como la comunicación bidireccional, seguridad de extremo a extremo y servicios de localización.

AWS IoT Core for LoRaWAN es un servidor de red LoRaWAN (LNS) totalmente administrado que permite a los clientes conectar dispositivos inalámbricos que utilizan el protocolo LoRaWAN para una conectividad de red de área amplia de bajo consumo y largo alcance con la nube de AWS. Con AWS IoT Core, los clientes ahora pueden configurar una red LoRaWAN privada conectando sus dispositivos y puertas de enlace LoRaWAN a la nube de AWS, sin necesidad de desarrollar, mantener u operar su propio servidor de red LoRaWAN..

AWS IoT Core for LoRaWAN elimina el trabajo de desarrollo indiferenciado y la carga operativa necesarios para configurar y administrar un LNS y la infraestructura asociada. AWS IoT Core for LoRaWAN administra su dispositivo y las conexiones de la puerta de enlace a la nube, lo que acelera el tiempo de configuración de la red.

AWS IoT Core para LoRaWAN es compatible con el software de protocolo LNS de puerta de enlace de código abierto llamado LoRa Basics Station, que simplifica la administración de la puerta de enlace a escala. El programa de calificación de puerta de enlace IoT Core para LoRaWAN permite a los clientes obtener puertas de enlace LoRaWAN y kits de desarrollador probados previamente que cumplen con la especificación requerida de LoRa Basics Station.

Neuron se apoya en AWS IoT para LoRaWAN para la autenticación, conectividad, seguridad, repositorio de datos y administración de dispositivos LoRaWAN, ofreciendo una solución asequible y segura con un proceso de instalación muy sencilla.

La arquitectura de red LoRaWAN® se implementa en una topología de estrella de estrellas en la que los gateways transmiten mensajes entre los dispositivos finales y un servidor de red central. Los gateways están conectados al servidor de red a través de conexiones IP estándar y actúan como un puente transparente, simplemente convirtiendo paquetes de RF en paquetes de IP y viceversa.

La comunicación inalámbrica aprovecha las características de largo alcance de la capa física de LoRa®, lo que permite un enlace de un solo salto entre el dispositivo final y una o varios gateways. Todos los modos son capaces de ofrecer comunicación bidireccional, y hay soporte para grupos de direccionamiento de multidifusión para hacer un uso eficiente del espectro durante tareas como actualizaciones de firmware por el aire (FOTA) u otros mensajes de distribución masiva.

La especificación define los parámetros de la capa física LoRa® de dispositivo a infraestructura y el protocolo LoRaWAN® y, por lo tanto, proporciona una interoperabilidad perfecta entre todos los fabricantes, como se demuestra en el programa de certificación de dispositivos.

Si bien la especificación define la implementación técnica, no define ningún modelo comercial o tipo de implementación (pública, compartida, privada, empresarial) y, por lo tanto, ofrece a la industria la libertad de innovar y diferenciar cómo se usa. Se desarrolla la especificación LoRaWAN® mantenida por LoRa Alliance®, una asociación abierta de miembros colaboradores.

LoRaWAN tiene tres clases diferentes de dispositivos de punto final para abordar las diferentes necesidades reflejadas en la amplia gama de aplicaciones:

Clase A: dispositivos finales bidireccionales de menor potencia:

La clase predeterminada que debe ser compatible con todos los dispositivos finales de LoRaWAN, la comunicación de clase A siempre la inicia el dispositivo final y es totalmente asíncrona. Cada transmisión de enlace ascendente se puede enviar en cualquier momento y va seguida de dos breves ventanas de enlace descendente, lo que brinda la oportunidad de comunicación bidireccional o comandos de control de red si es necesario. Este es un tipo de protocolo ALOHA.

El dispositivo final puede entrar en el modo de suspensión de bajo consumo durante el tiempo definido por su propia aplicación: no hay requisitos de red para activaciones periódicas. Esto convierte a la clase A en el modo de funcionamiento de menor consumo de energía, al mismo tiempo que permite la comunicación de enlace ascendente en cualquier momento.

Debido a que la comunicación de enlace descendente siempre debe seguir una transmisión de enlace ascendente con un cronograma definido por la aplicación del dispositivo final, la comunicación de enlace descendente debe almacenarse en el servidor de red hasta el próximo evento de enlace ascendente.

Clase B: dispositivos finales bidireccionales con latencia de enlace descendente determinista:

Además de las ventanas de recepción iniciadas de clase A, los dispositivos de clase B se sincronizan con la red mediante balizas periódicas y abren 'ranuras de ping' de enlace descendente en horarios programados. Esto proporciona a la red la capacidad de enviar comunicaciones de enlace descendente con una latencia determinista, pero a expensas de un consumo de energía adicional en el dispositivo final.

La latencia es programable hasta 128 segundos para adaptarse a diferentes aplicaciones, y el consumo de energía adicional es lo suficientemente bajo como para seguir siendo válido para aplicaciones alimentadas por batería.

Clase C: latencia más baja, dispositivos finales bidireccionales:

Además de la estructura de clase A de enlace ascendente seguida de dos ventanas de enlace descendente, la clase C reduce aún más la latencia en el enlace descendente al mantener abierto el receptor del dispositivo final en todo momento en que el dispositivo no está transmitiendo (semidúplex). En base a esto, el servidor de red puede iniciar una transmisión de enlace descendente en cualquier momento suponiendo que el receptor del dispositivo final esté abierto, por lo que no hay latencia. El compromiso es el consumo de energía del receptor (hasta ~50 mW), por lo que la clase C es adecuada para aplicaciones en las que se dispone de alimentación ininterrumpida externa del dispositivo.

Para los dispositivos alimentados por batería, es posible el cambio de modo temporal entre las clases A y C, y es útil para tareas intermitentes, como actualizaciones inalámbricas de firmware.

Además del salto de frecuencia, todos los paquetes de comunicación entre los dispositivos finales y las puertas de enlace también incluyen una configuración de 'Velocidad de datos' (DR) variable. La selección de DR permite un equilibrio dinámico entre el rango de comunicación y la duración del mensaje.

Además, debido a la tecnología de espectro ensanchado, las comunicaciones con diferentes DR no interfieren entre sí y crean un conjunto de canales virtuales de 'código' que aumentan la capacidad del gateway. Para maximizar tanto la vida útil de la batería de los dispositivos finales como la capacidad general de la red, el servidor de red LoRaWAN® administra la configuración de DR y la potencia de salida de RF para cada dispositivo final individualmente mediante un esquema de velocidad de datos adaptativa (ADR). Las velocidades en baudios de LoRaWAN® varían de 0,3 kbps a 50 kbps.

La seguridad es una preocupación principal para cualquier implementación masiva de IoT y la especificación LoRaWAN® define dos capas de criptografía:

Los algoritmos AES se utilizan para proporcionar autenticación e integridad de paquetes al servidor de red y cifrado de extremo a extremo al servidor de aplicaciones. Al proporcionar estos dos niveles, es posible implementar redes compartidas 'multitenant' sin que el operador de la red tenga visibilidad de los datos de carga útil de los usuarios.

Las claves se pueden activar por personalización (ABP) en la línea de producción o durante la puesta en marcha, o se pueden activar por aire (OTAA) en el campo. OTAA permite que los dispositivos se vuelvan a reinstalar si es necesario.

Si quieres saber más, puedes visitar la Página Oficial de LoRaWAN o consultar a nuestro servicio de soporte técnico para que estudien tu caso enviando un correo a neuron@plexo.cloud.