1. Introducción
La llegada de la Internet de las cosas (IoT) ha revolucionado el seguimiento de activos, proporcionando soluciones innovadoras para supervisar y gestionar recursos de forma eficaz. Entre las diversas tecnologías de conectividad disponibles, LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) destaca como una opción óptima para fábricas, puertos, campus, estacionamientos, hospitales e incluso proyectos de seguimiento a nivel nacional. Este artículo explora las ventajas de LoRaWAN, en particular en el contexto de un estacionamiento, una fábrica, un almacén o el seguimiento de ganado, y demuestra por qué es la mejor tecnología de conectividad para tales iniciativas.
2. Ventajas de LoRaWAN
2.1 Cobertura de largo alcance
La tecnología LoRaWAN es famosa por su amplia capacidad de cobertura, que abarca varios kilómetros. Esto es particularmente beneficioso para un estacionamiento donde los autos pueden estar dispersos en áreas grandes, incluidos edificios, espacios abiertos y ubicaciones remotas. La capacidad de cubrir largas distancias garantiza que los dispositivos de seguimiento puedan comunicarse de manera efectiva con las puertas de enlace, independientemente de su ubicación.
Distancia de comunicación del rastreador de insignias Lansitec:
· 5 km a SF9 con algunos edificios y bosques entre la puerta de entrada y el rastreador.
· 19 km a SF9. La puerta de enlace está en un edificio de 30 m de altura en la costa y el rastreador está en un barco.
Puerta de enlace solar Bluetooth:
· 3 km a SF9 con algunos edificios y bosques entre la puerta de entrada y el rastreador.
La distancia puede ser mayor aumentando el SF a 10, 11 o 12.
Para obtener más información sobre la cobertura de LoRaWAN, consulte “¿Cuáles son los factores que afectan el alcance de LoRaWAN en IoT??”
La función de cobertura de largo alcance hace que LoRaWAN sea ideal para los siguientes proyectos de seguimiento:
· Seguimiento de vehículos y llaves en los estacionamientos de los concesionarios
· Seguimiento de pescadores y trabajadores en alta mar
2.2 Bajo consumo de energía
Una de las ventajas más importantes de LoRaWAN es su bajo consumo de energía. Los dispositivos que utilizan LoRaWAN pueden funcionar durante períodos prolongados con una sola carga de batería o con una pequeña batería no recargable, lo que resulta crucial para aplicaciones de seguimiento en las que los reemplazos frecuentes de la batería serían poco prácticos. Esta característica reduce los costos de mantenimiento y garantiza un monitoreo continuo del personal, los automóviles y los activos sin interrupciones.
La baja corriente TX y RX en comparación con la red celular también reduce el requisito de salida de batería, por lo que tenemos más opciones de batería.
- Unidad de control numérico: nRF52832
- Radiofrecuencia LoRa: SX1262
- SF9
- Tamaño de los datos: 9 bytes
- Mensaje confirmado
- Corriente TX promedio del sistema: 110,78 mA
- Corriente RX promedio del sistema: 4,97 mA
- Consumo total de energía: 16,01 mC, 0,00445 mAh
2.3 Rentabilidad
LoRaWAN es una solución asequible para el seguimiento de activos. La tecnología no requiere una infraestructura costosa, por lo que es accesible para todos los proyectos con presupuestos limitados. Utiliza la banda ISM, que es de uso gratuito en todo el mundo para que todos puedan construir su propia LPWAN.
LoRaWAN tiene bajos costos operativos, como reemplazos mínimos de baterías, varias puertas de enlace LoRaWAN y servidores de red (NS) a diferentes costos y tarifas bajas de transmisión de datos, lo que mejora aún más su rentabilidad. Algunas puertas de enlace LoRaWAN tienen un servidor de red integrado, lo que es ideal para proyectos pequeños.
Además, podemos encontrar opciones adicionales para varios proveedores, incluidos fabricantes de dispositivos, NS y proveedores de aplicaciones en LoRa Alliance, para optimizar nuestra solución.
2.4 Variedad de redes
Una de las ventajas más importantes de LoRaWAN es que cualquiera puede construir su propia red LoRaWAN local o en la nube para distintos tipos de proyectos. Además de una red privada, los usuarios pueden aprovechar las redes nacionales existentes en países como Francia, Bélgica y los Países Bajos. Estas redes establecidas proporcionan una cobertura e infraestructura integrales para los dispositivos habilitados para LoRaWAN.
Para quienes buscan un enfoque más descentralizado, Helium ofrece una alternativa interesante. La red de Helium opera a escala global y se basa en una red distribuida de puntos de acceso mantenidos por usuarios individuales. Este modelo descentralizado permite una cobertura más amplia y una mayor flexibilidad, lo que lo convierte en una opción atractiva para aplicaciones de IoT (Internet de las cosas) en todo el mundo.
La comunicación LoRaWAN basada en satélites ofrece otra forma de rastrear ganado, vehículos y contenedores. Incluye algunas características únicas:
Cobertura global: La conectividad satelital garantiza que los dispositivos LoRaWAN puedan comunicarse desde prácticamente cualquier lugar de la Tierra, incluso en áreas remotas o rurales con una infraestructura de red terrestre limitada.
Escalabilidad: Las redes satelitales LoRaWAN pueden albergar una gran cantidad de dispositivos, lo que las hace adecuadas para implementaciones de IoT a gran escala.
Rentable: Las soluciones satelitales LoRaWAN a menudo ofrecen una alternativa más rentable que las tecnologías de comunicación por satélite tradicionales.
Fiabilidad: La comunicación por satélite proporciona un alto nivel de confiabilidad y resiliencia, incluso en entornos difíciles.
Los usuarios pueden incluso utilizar la comunicación peer to peer (además de LoRaWAN) en casos donde solo se necesitan unos pocos dispositivos y una red simplificada, como en un sistema de alerta y seguimiento de pescadores.
Por lo tanto, la red LoRaWAN es flexible y puede ser tan pequeña como un barco para rastrear a navegantes y pescadores, o a nivel nacional para rastrear contenedores, Paletasy activos de alquiler.
2.5 Capacidad de la red
La capacidad de la red no es un problema en la mayoría de los sistemas de monitoreo porque la frecuencia de los informes es baja, de minutos a horas, o puede ser activada por eventos. Sin embargo, en un proyecto de seguimiento, los usuarios desean rastrear activos o personal cada varios segundos o minutos.
Ejemplo 1:
- Rastreador GNSS: 750 piezas
- Intervalo de informe: 5 minutos
- Tamaño de los datos: 9 bytes
- SF7, la tasa de capacidad de la puerta de enlace LoRaWAN es 3,6%
- SF8, la tasa de capacidad de la puerta de enlace LoRaWAN es 7%
- SF9, la tasa de capacidad de la puerta de enlace LoRaWAN es 14%
Para maximizar la capacidad de la red y minimizar la pérdida de paquetes, es mejor mantener la tasa de capacidad por debajo de 15%.
Ejemplo 2:
- Rastreador GNSS: 50 uds.
- Intervalo de informe: 15 s
- Tamaño de los datos: 9 bytes
- SF7, la tasa de capacidad de la puerta de enlace LoRaWAN es 5%
- SF8, la tasa de capacidad de la puerta de enlace LoRaWAN es 10%
- SF9, la tasa de capacidad de la puerta de enlace LoRaWAN es 20%
Para una evaluación detallada de la capacidad de la red, consulte nuestra “Evaluación de la capacidad de la red LoRaWAN de 8 canales”, PN: 511-00054.
Como podemos ver en los ejemplos 1 y 2, la capacidad de una red LoRaWAN es una función de su densidad de gateways. El factor de dispersión (SF), el tamaño de los datos y el ancho de banda determinan la capacidad de una red con un gateway. También podemos ampliar la capacidad de la red añadiendo más canales de comunicación: de 8 a 16 canales de enlace ascendente en EU868 o de 8 a 16 o más (hasta 64) en US915, AU915 y CN470. La capacidad también se puede aumentar añadiendo más gateways LoRaWAN.
Para Pasarelas Bluetooth y sensores estáticos, es esencial utilizar un mecanismo de velocidad de datos adaptativa (ADR). El objetivo principal de ADR es ahorrar la energía de la batería de los nodos finales de LoRaWAN. Tener los nodos finales más cercanos a una puerta de enlace transmitiendo utilizando el factor de expansión más bajo minimiza su tiempo en el aire y prolonga la vida útil de la batería. Los sensores más distantes transmiten con un factor de expansión más alto. Se realiza un equilibrio entre la energía de la batería y la distancia, dado que un factor de expansión más alto permite que una puerta de enlace se conecte a dispositivos que están más lejos.
Sin embargo, para un rastreador móvil, es mejor utilizar una tasa de datos fija para ahorrar energía mientras se desplaza a diferentes distancias de la puerta de enlace LoRaWAN. La tasa de datos fija también mantiene una comunicación estable para un dispositivo móvil, es decir, rastreadores.
2.6 Roaming y movilidad
En LoRaWAN, los nodos finales no están conectados a una puerta de enlace específica. En cambio, los datos transmitidos por un nodo normalmente son recibidos por varias puertas de enlace y reenviados al servidor de red central, donde los mensajes se verifican y reenvían de forma segura a la aplicación. La inteligencia y la complejidad se transfieren a los servidores de red que administran la red y filtrarán los paquetes redundantes recibidos, realizarán controles de seguridad, programarán los reconocimientos a través de la puerta de enlace óptima, realizarán velocidades de datos adaptables y más. Si el nodo es móvil o se mueve, no es necesario pasar el control de una puerta de enlace a otra, lo que es una característica clave que permite la aplicación de seguimiento de activos.
2.7 Alta seguridad
La seguridad es una preocupación primordial en cualquier proyecto de seguimiento, especialmente cuando se trata de datos confidenciales. LoRaWAN emplea estándares de cifrado robustos, como AES-128, para garantizar que los datos transmitidos entre dispositivos y pasarelas sean seguros y estén protegidos contra el acceso no autorizado. Este alto nivel de seguridad es esencial para mantener la integridad y la confidencialidad de la información de seguimiento.
2.8 Tamaño de la carga útil, velocidad de datos y latencia
LoRaWAN ofrece un perfil de transmisión de datos versátil con una carga útil máxima de aplicación de 11 a 242 bytes (según la banda de frecuencia y el factor de expansión), velocidades de datos que van desde 255 bps a 50 kbps y una latencia que normalmente se mide en segundos según la configuración RECEIVE_DELAY. Si bien estos parámetros pueden no superar siempre a NB-IoT, CAT-M o Cat-1 en todos los aspectos, son adecuados para muchas aplicaciones de seguimiento.
3. Estudios de casos e implementaciones prácticas
3.1 Autos y llaves en el estacionamiento de los concesionarios
Solución Lansitec B-Mobile® Combina balizas Bluetooth y una puerta de enlace Bluetooth con LoRaWAN para ofrecer capacidades de seguimiento de vehículos y llaves sin inconvenientes. Así es como funciona:
Balizas Bluetooth:Estos pequeños dispositivos se pueden colocar en las llaves y colgar en los espejos retrovisores. Anuncian continuamente su presencia.
Puertas de enlace Bluetooth:Las puertas de enlace Bluetooth ubicadas estratégicamente detectan estas balizas cuando entran en el rango de alcance. Luego, estas puertas de enlace transmiten los datos de las balizas (principal, secundaria, estado de la batería y RSSI) a través de redes LoRaWAN.
LoRaWAN: Ofrece un seguimiento de amplio alcance y bajo consumo de energía. Con un alcance de hasta 5 km en áreas urbanas y más de 20 km en entornos rurales, las puertas de enlace LoRaWAN cubren grandes áreas. La modulación Chirp Spread Spectrum garantiza resistencia a las interferencias.
Beneficios
Experiencia del cliente mejorada:El seguimiento en tiempo real mejora el servicio al cliente durante las auditorías y las interacciones.
Baliza Bluetooth con batería de larga duración:Las balizas Bluetooth pueden durar más de 5 años, lo que garantiza un seguimiento persistente.
Puerta de enlace solar Bluetooth: La recepción Bluetooth en la puerta de enlace Bluetooth puede recibir continuamente señales cercanas e informar a una LoRaWAN de inmediato. El bajo consumo de energía permite que la puerta de enlace Bluetooth no requiera mantenimiento.
3.2 Seguimiento de contenedores
Los usuarios pueden implementar puertas de enlace LoRaWAN en puertos entre islas, fábricas y almacenes para proporcionar una conectividad perfecta.
Seguimiento de contenedores: El Lansitec Rastreador de contenedores LoRaWAN Proporciona visibilidad en tiempo real durante el tránsito entre islas. Siempre sabrá dónde se encuentran sus contenedores, ya sea en barcos, camiones o en patios de almacenamiento.
Coloque estos rastreadores en palés, maquinaria u otros activos en fábricas y almacenes. Controle el movimiento, optimice los flujos de trabajo y evite pérdidas o robos.
Monitoreo del uso de la máquina: Realice un seguimiento de los patrones de uso de los equipos. Identifique maquinaria inactiva o detecte anomalías en su funcionamiento.
Gestión de activos: Ya sean herramientas, repuestos o inventario valioso, este rastreador agiliza la gestión de activos con Bluetooth y transmite la información a través de LoRaWAN.
3.3 Seguimiento de trabajadores
El rastreador de insignias y el sensor de casco de Lansitec se pueden usar para rastrear a los trabajadores en un sitio de construcción, una plataforma petrolera o una planta de energía eólica en el mar.
Rastreador de insignias
El rastreador de insignias Lansitec está diseñado con tecnología GNSS, Bluetooth 5.0 y LoRa. Admite seguimiento en interiores y exteriores. La insignia se utiliza principalmente para la gestión de personal y activos.
Su acelerador de 3 ejes integrado se puede utilizar para determinar el estado de movimiento del terminal, lo que puede ayudar a ahorrar batería y mejorar la experiencia del usuario.
Sensor de casco
El sensor para casco Lansitec está diseñado con tecnología GNSS, Bluetooth 5.0 y LoRaWAN. Admite seguimiento en interiores y exteriores.
Admite varias funciones que contribuyen a una fácil gestión en entornos industriales. Su acelerador de 3 ejes integrado se puede utilizar para determinar el estado de movimiento del terminal. Por lo tanto, puede ayudar a ahorrar batería y mejorar la experiencia del usuario.
3.4 Seguimiento de alta precisión UWB
LoRaWAN se puede utilizar para la sincronización y transmisión de datos en un sistema de seguimiento de alta precisión UWB. Los anclajes desplegados a 20~30 m de distancia entre sí pueden funcionar con baterías durante más de 5 años con el beneficio del bajo consumo de energía de LoRaWAN. Los rastreadores con LoRaWAN y UWB envían la información de distancia a una puerta de enlace LoRaWAN para que el servidor calcule su posición.
En esta solución de seguimiento UWB basada en LoRaWAN, tanto los anclajes como los rastreadores funcionan con baterías, lo que reduce significativamente el esfuerzo de mantenimiento de la implementación.
No dude en ponerse en contacto con nosotros para obtener más información sobre la solución de seguimiento UWB basada en LoRaWAN.
4. Conclusión
LoRaWAN surge como la mejor tecnología de conectividad para un proyecto de seguimiento regional debido a su cobertura de largo alcance, bajo consumo de energía, rentabilidad y alta seguridad. Al aprovechar LoRaWAN, los estacionamientos, puertos marítimos, hospitales y sitios de construcción pueden monitorear y administrar eficazmente sus activos, lo que garantiza una mayor seguridad y eficiencia operativa.
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