Arquitectura de red en LoRaWAN

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Para el diseño de redes inalámbricas en IoT existen dos topologías usualmente implementadas: red en malla y en estrella. La principal diferencia entre estas topologías es que en malla la red tiene la habilidad de auto-organización y autoconfiguración dinámicamente, mientras que en estrella los nodos se conectan a un punto central que los conecta a un nivel más alto en la red.

Con una topología en malla, cada nodo reenvía la información de otros nodos, lo cual incrementa el alcance de la red. Sin embargo, esto añade complejidad a los nodos, reduciendo el tiempo de vida de las baterías ya que los nodos deben estar continuamente “escuchando” a los otros nodos para recibir y reenviar su información.

Una arquitectura en estrella tiene más sentido si se requiere preservar el tiempo de vida de las baterías. Por este motivo, LoRaWAN utiliza una configuración de estrella entre nodos y puertas de enlace, ya que al implementar una modulación de largo alcance y bajo consumo de potencia, permite diseñar nodos sencillos sin sacrificar la cobertura de la red.

Otra característica importante es que los nodos no están asociados a una puerta de enlace específica. En vez de eso, la data transmitida por un nodo puede ser recibida por múltiples puertas de enlace, las cuales reenviarán cada paquete que reciban al servidor de red.

La complejidad de toda la red yace en el servidor, quien administrará la red y filtrará los paquetes redundantes recibidos, ejecuta el control de seguridad, programa reconocimientos (acknoledgements) a través de la puerta de enlace más optima y ejecuta la velocidad de datos adaptativa.

Arquitectura de red LoRaWAN

Se destacan cuatro (4) componentes importantes de la arquitectura de la red según el protocolo LoRaWAN: nodos, puertas de enlace, servidor de red y servidor de aplicación.


Referencias
  • Yu Liu, Dr. Kin-Fai Tong, “Wireless Mesh Networks in IoT Networks,” International Workshop on Electromagnetics: Applications and Student Innovation Competition (iWEM), 2017.
  • LoRa Alliance, Inc. (2015), “What is LoRaWAN.” Disponible en: https://lora-alliance.org/sites/default/files/2018-04/what-is-lorawan.pdf. Ultima vez visitado: 23 de agosto 2020.