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LoRa: La Gran Red del IoT

Andrés Sabas @sabasacustico

¿Que es ?

▪ LoRaWAN es una especificación de una red LPWAN (Low Power Wide Area Network) propuesta por la LoRa Alliance y pensada para comunicar dispositivos de bajo coste y bajo consumo alimentados por baterías. La especificación cubre las capas PHY y MAC de la red, dejando a las aplicaciones el resto de capas.

▪ La comunicación entre los dispositivos y las estaciones base (llamadas gateways por la especificación) se basa en la modulación LoRa™ desarrollado por Semtech. Esta modulación permite enlaces de varios kilómetros incluso en entornos urbanos (el link budget máximo es de 155dB), con un baudrate de hasta decenas de kbps (de 0.3 kbps hasta 50 kbps.) en la frecuencia de 433Mhz Asia , 868MHz Europa y 915 MHz America.

¿Que es LoRa?▪ Debido a las particularidades de la codificación LoRa, distintos dispositivos emitiendo

en la misma frecuencia pero con bit-rates distintos no corrompen las transmisiones. Esto permite disponer de un amplio número de “canales virtuales” para la comunicación entre dispositivos y las Gateways.

Arquitectura▪ La topología de la red propuesta por LoRaWAN es el de estrella de estrellas, es

decir, los dispositivos se conectan directamente (one-hop) con una (o más) estaciones base o gateways de forma bidireccional (con restricciones). Estas gateways transmiten los datos de los dispositivos al servidor de red y viceversa usando una conexión IP estándar

Seguridad▪ LoRaWAN incluye seguridad en dos niveles: encriptación de paquetes a nivel de red y

a nivel de aplicación. De esta forma se protege la red de dispositivos maliciosos (primer nivel) y con el segundo nivel se protegen los datos de aplicación, de forma que los servidores de red no pueden leer los datos de cada aplicación.

▪ Para los dos niveles se usa AES con claves de 128 bits de longitud basadas en distintos identificadores del dispositivo, aplicación y red.

Gateways▪ Una parte muy importante de esta red son las Gateways, ya

que deben escuchar en varios canales simultáneamente y ser capaces de recibir múltiples paquetes a la vez. Actualmente hay pocos fabricantes de dicha Gateways, siendo los mas importantes Kerlink, Multitech y The Things Networks.

▪ Una característica interesante de LoRaWAN es que las Gateways son simples intermediarios entre los dispositivos inalámbricos y el servidor de red. Este servidor es el encargado de gestionar la red de dispositivos LoRaWAN, permitiendo así la presencia de múltiples Gateways y la gestión centralizada de toda la red.

▪ Ampliar la red con más Gateways para mejorar la cobertura es un proceso muy sencillo. Además, permite que distintas sub-redes de dispositivos sean gestionadas por distintos servidores de red usando las mismas Gateways.

Nodos▪ Los nodos son dispositivos que se conectan a los gateways, envían información la

información de los sensores o actuadores conectados. ▪ Existen varias versiones de nodos ya pre-diseñados e incluso basados en tecnologías

open source como Arduino y Raspberry Pi.

LoPy: Lora Python

The Things Network▪ Es un proyecto abierto para dar cobertura de una red LoRaWAN en ciudades. Empezó

como una iniciativa para dar cobertura en Amsterdam y se ha expandido a decenas de ciudades.

▪ Han lanzado un proyecto de Gateway de bajo coste mediante crowdfunding. El objetivo es desarrollar una Gateway de bajo coste y pre-configurada para integrarse fácilmente en la red de The Things Network.

¿Cómo contribuir?

Gateway RaspberryPi

Servidor▪ IBM, AWS, Nube ▪ Nodejs, Python ▪ SSL ▪ BigData ▪ Aplicaciones y API

Ejemplo TTN

Ejemplo

Satélite: CatSat I

Lora Tracker

▪ https://www.youtube.com/watch?v=x4Ic92efLY8

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¿Preguntas?Andrés Sabass@electroniccats.com@sabasacustico