¿Qué es una pasarela LoRaWAN y cómo funciona?
Una pasarela LoRaWAN es un puente esencial para las redes IoT. Captura señales de dispositivos de baja potencia y las transmite a un servidor central. Al utilizar la tecnología LoRa, estas pasarelas permiten comunicación de largo alcance a través de grandes distancias.
Esta configuración ahorra batería, lo que permite que los sensores duren años. Es la opción de conectividad ideal para aplicaciones a gran escala, como la agricultura inteligente, la infraestructura urbana y las fábricas industriales.
Antes de profundizar en los aspectos técnicos, estos son los factores esenciales para una implementación exitosa de LoRaWAN:
- Adapta el hardware al clima. No lo pienses demasiado: utiliza elegantes unidades interiores para oficinas, pero para cualquier aplicación industrial o expuesta, opta por una puerta de enlace exterior resistente con clasificación IP67.
- Evite el cuello de botella de datos. Evite las unidades de un solo canal para proyectos profesionales. Las pasarelas multicanal son la única forma de gestionar una alta densidad de dispositivos sin perder paquetes.
- La supervisión no es opcional. No basta con «configurarlo y olvidarse». Utilice una plataforma de gestión para detectar interferencias y mantener su conexión en buen estado a medida que crece.
- Piensa a largo plazo en cuanto al coste. La pasarela más barata suele ser la más cara si falla o no se adapta al sitio. Elige ahora las especificaciones adecuadas para mantener bajo el coste total de propiedad más adelante.
Conectando lo inalcanzable: ¿Qué es LoRaWAN?
Imagina un sensor de humedad enterrado en un campo remoto o un detector de humo en un enorme almacén. Estos dispositivos LoRaWAN suelen estar a kilómetros de distancia de la señal Wi-Fi más cercana, pero necesitan enviar datos durante años sin cambiar la batería.
Aquí es donde entra en juego la pasarela LoRaWAN. Si se pregunta«¿qué es LoRaWAN?», la respuesta más sencilla es que se trata de un protocolo inalámbrico de largo alcance y bajo consumo diseñado para el Internet de las cosas. La pasarela actúa como puente fundamental en este ecosistema. «Escucha» las señales de largo alcance enviadas por sus sensores LoRaWAN, las capta y transmite esos datos de forma segura a un servidor central.
Al utilizar la tecnología LoRaWAN, esta configuración puede salvar las distancias que las redes móviles o Wi-Fi tradicionales simplemente no pueden alcanzar. Ya sea para supervisar una granja inteligente de cientos de hectáreas o para garantizar la seguridad contra incendios en una fábrica de hormigón, la pasarela LoRaWAN es el estándar de referencia para una comunicación fiable a larga distancia.
Por qué es la solución preferida:
- Eficiencia de largo alcance: transmite datos a grandes distancias mientras conserva la energía de la batería del dispositivo final.
- Escalabilidad: una solución rentable que se adapta a un número creciente de dispositivos sin sacrificar la fiabilidad de la conexión.
- Rendimiento probado: Las investigaciones indican una alta eficacia en edificios inteligentes, alarmas contra incendios y sistemas energéticos, incluso en condiciones difíciles.
Para una implementación eficaz implementaciones de IoT, se utilizan dos capas de plataforma distintas para garantizar un funcionamiento fluido:
- Chirpstack LNS: Desempeña un papel crucial en la gestión de las comunicaciones de la red LoRaWAN y las interacciones con los dispositivos finales.
- Robustel RCMS: Instrumental en la supervisión del rendimiento operativo de las pasarelas que alimentan estas redes. Juntas, estas herramientas supervisan toda la red y mejoran la funcionalidad general de la pasarela.
Cómo Dfuncionan funcionan?
Proceso de comunicación
Las pasarelas LoRaWAN son fundamentales para la comunicación IoT. Reciben datos de los dispositivos y los envían a los servidores. Un dispositivo envía una señal utilizando la modulación LoRa. La pasarela capta la señal y la prepara para su envío.
Las pasarelas pueden gestionar muchos dispositivos a la vez. A diferencia de las redes más antiguas, LoRaWAN utiliza una configuración en estrella. Los dispositivos se comunican directamente con la pasarela, no entre sí. Este diseño simplifica la transferencia de datos y funciona bien a largas distancias.
Aquí hay algunos cifras de rendimiento de rendimiento de las pasarelas LoRaWAN :
| Métrico | Valor |
| Total de paquetes transmitidos | 100 % (línea de base) |
| Paquetes únicos transmitidos | 87.32% |
| Ahorro de ancho de banda (filtrar por ID de nodo) | 12.68% |
| Ahorro de ancho de banda (filtrar por presupuesto/paquetes) | 34.57% |
| Paquetes transmitidos (filtrar por prioridad de nodo) | 19.88% |
Estas cifras muestran cómo las puertas de enlace ahorran ancho de banda al tiempo que mantienen un buen flujo de datos.
Enlace ascendente y enlace descendente
En LoRaWAN, el enlace ascendente y el enlace descendente son las dos rutas principales de datos. El enlace ascendente envía datos desde los dispositivos a la pasarela. El enlace descendente envía datos desde la pasarela a los dispositivos. El enlace ascendente se produce con más frecuencia, por ejemplo, cuando los dispositivos envían datos de sensores. El enlace descendente se utiliza para comandos o actualizaciones.
Los diferentes protocolos gestionan los enlaces ascendentes y descendentes de forma diferente. A continuación se muestra una comparación:
| Protocolo | Velocidad de transmisión de datos | Velocidad de transmisión de datos | Latencia |
| LoRaWAN | Bajo | Bajo | N/A |
| LTE-M | Hasta 1 Mbps | 384 Kbps | 50-100 ms |
| NB-IoT | Hasta 20 kbps | Más bajo que el enlace ascendente | N/A |
| Sigfox | N/A | N/A | N/A |
LoRaWAN es ideal para enviar pequeños datos a largas distancias. Funciona bien para la agricultura y el seguimiento medioambiental. Sin embargo, es más lento y menos receptivo que LTE-M o NB-IoT, por lo que no es ideal para tareas en tiempo real.
Conectividad de retorno
La conectividad de retorno conecta la puerta de enlace con el servidor de red. Esta conexión envía los datos del dispositivo al servidor para su análisis. Las puertas de enlace utilizan redes Ethernet, Wi-Fi o celulares para ello, dependiendo de dónde estén configuradas.
Las pasarelas LoRaWAN tienen tres clases de funcionamiento para equilibrar la potencia y la velocidad :
| Clase operativa | Descripción | Consumo de energía | Latencia |
| Clase A | Comunicación bidireccional con bajo consumo energético. | Más bajo | Más alto |
| Clase B | Horas de recepción programadas. | Moderado | Moderado |
| Clase C | Siempre abierto para recibir, con el menor retraso posible. | Más alto | Más bajo |
La clase A es la que más energía ahorra, ideal para dispositivos con batería. La clase C es la mejor para tareas rápidas, como el trabajo en fábricas. Elegir la clase adecuada ayuda a que la pasarela funcione mejor según tus necesidades.
Servidor de red LNS LoRaWAN
El servidor de red LoRaWAN (LNS) es el centro de control del sistema. Gestiona el flujo de datos entre los dispositivos IoT y los servidores de aplicaciones. Cuando una pasarela recibe datos de un dispositivo, el LNS los procesa. A continuación, envía los datos al servidor de aplicaciones adecuado de forma segura.
Hay diferentes formas de configurar un LNS. Un LNS integrado como Chirpstack LNS combina el servidor y la puerta de enlace, lo que resulta sencillo para redes pequeñas. Un LNS basado en la nube permite el acceso remoto y funciona bien para redes grandes. Las configuraciones de LNS locales ofrecen un control total sobre la seguridad y la personalización. Esto le permite ajustar el servidor para que se adapte a sus necesidades en cuanto a coste, seguridad y tamaño.
Las herramientas LNS modernas, como el servidor de red Loriot LoRaWAN, mejoran la escalabilidad y la comunicación. Estas características ayudan a gestionar redes con muchos dispositivos. Tanto si su proyecto es pequeño como grande, estas herramientas garantizan un manejo fluido de los datos y un rendimiento fiable.
El LNS también incluye características importantes como la autenticación de dispositivos, el cifrado de datos y la velocidad de datos adaptativa (ADR). La ADR cambia la velocidad de datos en función de la distancia a la que se encuentran los dispositivos de la puerta de enlace. Esto ahorra batería y reduce el tráfico de red.
Elegir la configuración LNS adecuada ayuda a que tu red LoRaWAN crezca y funcione de manera eficiente a medida que tu sistema IoT se expande.
Partes de una pasarela LoRaWAN
A pasarela LoRaWAN tiene varias partes que funcionan juntas. Estas partes ayudan a los dispositivos IoT a conectarse al servidor de red. Conocer estas partes muestra cómo la puerta de enlace es compatible con el sistema LoRaWAN.
Sistema anfitrión
El sistema host es como el cerebro de la puerta de enlace. Gestiona los datos de los dispositivos y los envía al servidor. Este sistema incluye un procesador, memoria y almacenamiento. Su velocidad afecta al funcionamiento de la puerta de enlace.
Los ingenieros prueban el sistema host mediante comprobaciones de rendimiento. Estas pruebas muestran cómo procesa los datos y mantiene la estabilidad de la red. Estas son algunas medidas habituales:
| Métrico | Qué mide |
| Índice de entrega de paquetes | Cuántos paquetes enviados se reciben, lo que muestra la potencia de la red. |
| Utilización de la CPU | Cuánto está trabajando el procesador, mostrando la carga del sistema. |
| Uso de memoria | Cuánta memoria se utiliza, importante para un funcionamiento fluido. |
| Tiempo de ejecución | Cuánto tiempo tardan las tareas, mostrando la velocidad del sistema. |
| Colisiones | Cuando las señales se superponen y provocan pérdida de datos, lo que afecta al rendimiento. |
Un buen sistema host consume poca energía, lo cual es fundamental para el IoT. Elija sistemas con un alto rendimiento en la entrega de paquetes y un bajo consumo de CPU para mejorar la comunicación.
Concentrador LoRa
El concentrador LoRa es el núcleo de la pasarela. Recoge las señales de los dispositivos, las decodifica y envía los datos al sistema host. A diferencia de los transceptores básicos, maneja muchos canales a la vez. Esto lo hace ideal para grandes instalaciones de IoT.
Los estudios demuestran que el lugar y la forma en que se coloca el concentrador son importantes. Por ejemplo:
| Ciudad | Detalles de la captura de datos | Información del paquete |
| Lieja | Una mala ubicación provocó más paquetes de enlace descendente. | Más paquetes de enlace descendente que de enlace ascendente. |
| Graz | Similar a Liege, con énfasis en los paquetes de enlace descendente. | |
| Viena | Una buena ubicación proporcionó una combinación de tipos de transmisión. | Los paquetes de enlace descendente eran comunes; los mensajes se comprobaban en busca de errores. |
| Brno | Se han encontrado balizas de clase B, añadiendo detalles de ubicación. |
Un buen concentrador gestiona bien el tráfico ascendente y descendente. Elija uno que admita múltiples canales y compruebe los errores.
Antenas
Las antenas ayudan a la puerta de enlace a enviar y recibir señales a gran distancia. Influyen en la calidad de la conexión de los dispositivos a la puerta de enlace. La mayoría de las puertas de enlace utilizan antenas que envían señales en todas las direcciones, lo que resulta adecuado tanto para ciudades como para zonas rurales.
Al instalar antenas, tenga en cuenta la altura, la dirección y las interferencias. Una ubicación más elevada evita obstáculos y aumenta la intensidad de la señal. Las antenas resistentes a la intemperie funcionan mejor en exteriores.
Las antenas también ayudan a ampliar su red IoT. Una antena potente puede cubrir más área y conectar más dispositivos. Esto ahorra dinero al reducir la necesidad de pasarelas adicionales.
Tipos de puertas de enlace LoRaWAN
Pasarelas interiores frente a exteriores
Al elegir una pasarela LoRaWAN, tenga en cuenta su ubicación. Las pasarelas de interior son pequeñas y funcionan bien en hogares u oficinas. Cubren unos 500 metros y admiten de 100 a 500 dispositivos. Por cada 100 dispositivos añadidos, la velocidad de datos aumenta en 37 kbps. Sin embargo, el éxito de los paquetes puede disminuir ligeramente cuando las alarmas utilizan factores de dispersión, con un margen de error de solo el 1,186 %.
Las puertas de enlace para exteriores (puertas de enlace + carcasa IP67) son más resistentes y soportan las inclemencias meteorológicas. Cubren hasta 10 kilómetros y admiten entre 500 y 2000 dispositivos con cuatro puertas de enlace. La velocidad de datos mejora en un 16,60 % en comparación con una sola puerta de enlace, añadiendo 37 bps por cada 100 dispositivos. Las puertas de enlace exteriores también aumentan el éxito de la transmisión. Los dispositivos normales mejoran en un 16 % y las alarmas alcanzan un 98,45 % de éxito, incluso en condiciones de uso intensivo.
Pasarelas de un solo canal frente a pasarelas multicanal
El número de canales afecta al número de dispositivos que gestiona una pasarela. Las pasarelas de un solo canal son más baratas y sencillas. Son adecuadas para proyectos pequeños o pruebas, pero solo admiten una frecuencia a la vez. Esto limita su uso en redes más grandes.
Las pasarelas multicanal son mejores para grandes instalaciones de IoT. Gestionan muchas frecuencias a la vez, lo que las hace ideales para fábricas o ciudades. Estas pasarelas mantienen una comunicación estable, incluso con muchos dispositivos. Si desea ampliar su red, elija una pasarela multicanal.
Implementación e instalación
Opciones de implementación
Al configurar una pasarela LoRaWAN, puede elegir en función de su proyecto. En el ámbito agrícola, empresas como Netafim utilizan LoRaWAN para controlar la humedad del suelo y las condiciones meteorológicas. Esto ayuda a ahorrar agua y a mejorar el riego. The Things Network también utiliza LoRaWAN para realizar un seguimiento de la calidad del aire y del agua en el medio ambiente.
En las fábricas, la plataforma LoRaWAN de KORE, KORA, mejora la seguridad. Utiliza sensores inalámbricos en grúas para evitar averías. Las empresas de servicios públicos utilizan KORA para comprobar los niveles de gas en los tanques. Esto garantiza un servicio rápido y menos retrasos. Para el seguimiento de vehículos, las pasarelas LoRaWAN ayudan a gestionar mejor los datos, lo que facilita las operaciones.
Estos ejemplos muestran la flexibilidad de LoRaWAN. Funciona para ahorrar agua en granjas o hacer que las fábricas sean más seguras.
Consejos de instalación
Es importante instalar correctamente tu puerta de enlace LoRaWAN. Sigue estos pasos para configurarla correctamente:
- Coloca la puerta de enlace donde haya pocos obstáculos para obtener un mejor alcance.
- Utilice el software o la herramienta web para configurar la puerta de enlace.
- Conecta tus dispositivos y sensores LoRa a la pasarela.
- Comprueba con frecuencia el rendimiento de la puerta de enlace para mantenerla estable.
- Compruebe la intensidad de la señal y la velocidad de transmisión de datos para garantizar un buen funcionamiento.
- Controle el uso del ancho de banda para evitar ralentizaciones en la red.
Para obtener actualizaciones en tiempo real, utilice el panel de control de la pasarela. Muestra estadísticas de rendimiento y detalles del tráfico LoRa. La página Estadísticas LoRa proporciona más información sobre la red, lo que le ayudará a ajustar la configuración.
Comprobaciones de rendimiento
Después de la configuración, pruebe la puerta de enlace para comprobar su funcionamiento. Los estudios demuestran que unos algoritmos mejores pueden reducir los retrasos en un 26 %, ahorrar un 12 % de energía y prolongar la vida útil de las redes en un 14%. Estos cambios ayudan a que su sistema LoRaWAN siga siendo fiable.
El rendimiento depende del dispositivo y la ubicación. Por ejemplo:
| Dispositivo | Eficiencia del área 1 | Eficiencia del área 2 | Eficiencia del área 3 (Ruta 2) | Eficiencia del área 3 (ruta 1) | Eficiencia del área 3 (Ruta 3) |
| Arduino | ~100% | Mejor que los RAK | 70% | 25% | 25% |
| Viga en T | Mejor rendimiento | Mejor rendimiento | Mejor rendimiento | N/A | N/A |
Comprobar estos números con frecuencia te ayuda a detectar problemas y mantener tu red LoRaWAN en buen estado.
Selección de la pasarela LoRaWAN adecuada
Cobertura y escalabilidad
Al elegir una pasarela LoRaWAN, tenga en cuenta su área de cobertura y capacidad de dispositivos. La cobertura depende de la calidad de la antena, la intensidad de la señal y los obstáculos cercanos. La escalabilidad garantiza que la pasarela pueda gestionar más dispositivos a medida que crece su red.
Aquí están las métricas clave que hay que comprobar:
- Índice de recepción de paquetes (PRR): muestra cuántos paquetes se han recibido correctamente.
- Tiempo de confirmación de mensajes: mide la rapidez con la que se confirman los mensajes.
- Indicador de intensidad de señal recibida (RSSI): Indica la intensidad de la señal en el receptor.
- Relación señal-ruido (SNR): Compara la claridad de la señal con el ruido de fondo.
Un estudio realizado con LoRaSim reveló que añadir puertas de enlace mejora la escalabilidad. Los esquemas de transmisión dinámica funcionan mejor en redes grandes que los estáticos. Esto mantiene la fiabilidad de las comunicaciones a medida que se expande el sistema IoT.
| Descripción de las pruebas | Principales conclusiones |
| Análisis de escalabilidad de LoRaSim | Las configuraciones dinámicas se adaptan mejor que las estáticas. |
| Optimización de la asignación de SF | Aumenta el éxito de los paquetes y reduce las interferencias. |
Consideraciones medioambientales
El entorno afecta al funcionamiento de la pasarela. Las pasarelas de interior son las más adecuadas para oficinas y hogares. Las pasarelas de exterior son más resistentes y soportan mejor las inclemencias meteorológicas y los espacios abiertos.
Para uso en exteriores, elija puertas de enlace con carcasas resistentes a la intemperie y antenas potentes. Por ejemplo, el Robustel R1520LG es duradero y ofrece múltiples opciones de backhaul, lo que lo hace ideal para entornos difíciles. Coloque la puerta de enlace en un lugar elevado para evitar obstáculos y mejorar el alcance de la señal.
Si tu proyecto se enfrenta a condiciones extremas, elige una pasarela con protecciones adicionales. Esto garantiza su buen funcionamiento, ya sea para supervisar cultivos o gestionar dispositivos de fábrica.
Presupuesto y requisitos técnicos
Su presupuesto y sus necesidades técnicas le ayudarán a elegir la pasarela LoRaWAN adecuada. Las redes privadas tienen un coste inicial más elevado (CAPEX), pero permiten ahorrar en costes a largo plazo (OPEX). Las redes públicas son más baratas al principio, pero pueden tener cuotas de mantenimiento más elevadas.
El CAPEX incluye costes como los de propiedad, equipamiento e instalación:
∑Ccapex = Cprop + Csus + Cbld + Cres + Ccap-oth − Cdis − Csell
Los gastos operativos (OPEX) cubren las tarifas, la energía y el mantenimiento a lo largo del tiempo:
∑Copex = t · (Cfee + Cenr + Crent1 + Crent2 + Cope-oth)
Si necesita funciones avanzadas como computación periférica o compatibilidad multicanal, invierta en una pasarela de alto rendimiento como la Robustel R1520LG. Es compatible con herramientas como Docker, Node-RED y MQTT, lo que la hace ideal para proyectos complejos de IoT. Equilibrar el coste y las funciones le garantiza obtener el mejor valor.
Las pasarelas LoRaWAN son fundamentales para las redes IoT, ya que permiten que los dispositivos se comuniquen a largas distancias con un consumo mínimo de energía. Sirven como enlace principal para enviar y recibir datos, manteniendo los dispositivos conectados sin problemas. Con características como la velocidad de datos adaptativa y la compatibilidad multicanal, estas pasarelas ahorran energía y gestionan más dispositivos de forma eficiente. Son asequibles y excelentes para el seguimiento en tiempo real, lo que las hace perfectas para grandes proyectos. A medida que aumenta el uso del IoT, las pasarelas LoRaWAN seguirán mejorando las ciudades y las industrias inteligentes al proporcionar una comunicación sólida y escalable.
Conclusión: Por qué la pasarela LoRaWAN es su ancla para el IoT
Al fin y al cabo, una pasarela LoRaWAN es el pilar de toda su operación. Es el puente que convierte un campo disperso de dispositivos LoRaWAN en una red única y cohesionada.
Cuando decide implementar la tecnología LoRaWAN, está invirtiendo en tres pilares fundamentales:
- Cobertura masiva: la distancia ya no es un impedimento.
- Economía operativa: está diseñado para grandes proyectos de IoT que deben mantenerse dentro del presupuesto.
- Crecimiento preparado para el futuro: construya con confianza sabiendo que su red puede escalar desde unas pocas docenas de sensores hasta miles de nodos sin problemas.
Ya sea para proteger una ciudad inteligente u optimizar una cadena de suministro global, contar con la pasarela adecuada marca la diferencia.
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Preguntas frecuentes
P1: ¿Cuál es el alcance de una pasarela LoRaWAN?
R1: La pasarela LoRaWAN puede cubrir entre 2 y 15 kilómetros en zonas rurales. En ciudades, cubre entre 500 metros y 5 kilómetros. El alcance depende de la calidad y la ubicación de la antena.
💡 Consejo: Coloca el router en un lugar elevado para mejorar su alcance y reducir las interferencias.
P2: ¿Cuántos dispositivos puede admitir una pasarela LoRaWAN?
R2: Una pasarela puede conectar miles de dispositivos. Las pasarelas multicanal funcionan mejor para redes grandes. El número exacto depende del diseño y la configuración de la pasarela.
P3: ¿Puedo utilizar una pasarela LoRaWAN en interiores?
R3: Sí, las puertas de enlace interiores están diseñadas para hogares y oficinas. Son pequeñas y fáciles de instalar. Sin embargo, su alcance es menor que el de las puertas de enlace exteriores, que son más adecuadas para espacios grandes.
P4: ¿Las pasarelas LoRaWAN requieren acceso a Internet?
R4: Sí, las puertas de enlace necesitan Internet para enviar datos al servidor. Para esta conexión, utilizan redes Ethernet, Wi-Fi o celulares 4G/5G. Elija la opción que mejor se adapte a su ubicación.
P5: ¿Cómo se mantiene una pasarela LoRaWAN?
R5: Comprueba con frecuencia el rendimiento de la puerta de enlace utilizando su panel de control o la plataforma de gestión de dispositivos basada en la nube. Observa métricas como la intensidad de la señal y la entrega de paquetes. Actualiza el firmware para que siga funcionando con los nuevos dispositivos.
🔧 Nota: El mantenimiento regular ayuda a que la puerta de enlace dure más tiempo y funcione mejor.
Acerca del autor
Yang Tao | Fundador y director ejecutivo
Robustel Yang Tao fundó Robustel en 2010 con la visión de simplificar la conectividad industrial. En la actualidad, dirige un equipo global de más de 300 expertos y distribuye soluciones de IoT de misión crítica a más de 100 países.
Firme creyente en la excelencia técnica, Yang dedica el 15 % de los ingresos a I+D y opera una fábrica inteligente 5G propia. Su compromiso con la seguridad está respaldado por certificaciones de primer nivel (IEC 62443, ISO 27001), lo que garantiza que el hardware de Robustel sea tan seguro como innovador.