¿Qué es un módulo LoRa? & Cómo funciona el hardware de IoT

Tabla de contenido

A medida que nuestro mundo se cubre de dispositivos y sensores conectados, Un desafío persistente estrangula las implementaciones. – Conectividad inalámbrica confiable en vastas áreas. Mientras que tecnologías como WiFi y Bluetooth fomentan los hogares inteligentes, sus alcances limitan las implementaciones en infraestructuras en expansión, granjas o logística distribuida. Ingrese a largo alcance (LoRa) inalámbrico – una tecnología innovadora que permite que pequeños dispositivos que funcionan con baterías envíen datos a lo largo de kilómetros a puertas de enlace ubicuas conectadas a la nube. Esto está habilitado por módulos LoRa., Componentes de hardware del tamaño de un sello que contienen los transceptores., Se necesitan antena y microcontrolador para la comunicación LoRa.. Comencemos a desentrañar esta maravilla inalámbrica que es la tecnología del módulo LoRa.!

¿Qué es un LoRa metropaís

Un módulo LoRa contiene un chip transceptor LoRa y un microcontrolador, dándole todos los elementos necesarios para la comunicación de largo alcance. Sirve como bloque de construcción para conectar sensores., actuadores y todo tipo de dispositivos de borde de IoT a través de una red basada en LoRa. Los módulos LoRa permiten que los dispositivos se conecten a una red LoRaWAN para enviar y recibir datos a través de largas distancias.

Los módulos LoRa están disponibles como componentes independientes listos para usar o integrados en placas de desarrollo y sensores.. Las interfaces comunes incluyen UART, SPI e I2C para conectar con microcontroladores externos. o sensores a bordo. A medida que LoRaWAN gana popularidad para aplicaciones LPWAN, El ecosistema de módulos LoRa asequibles ha crecido exponencialmente..

¿Cómo funciona un módulo LoRa?

Los módulos LoRa permiten la comunicación inalámbrica de varios kilómetros mediante el uso de un enfoque patentado de modulación de espectro ensanchado desarrollado por Semtech llamado LoRa.. Utiliza una forma de modulación de espectro ensanchado conocida como Chirp Spread Spectrum. (CSS) cuya frecuencia aumenta o disminuye con el tiempo en todo el ancho de banda del canal. Esto permite que la señal se recupere por debajo del nivel de ruido, proporcionando un largo alcance de comunicación con resiliencia.. La modulación LoRa compensa la velocidad de datos sin procesar por la sensibilidad, inmunidad a interferencias y alcance.

En lenguaje sencillo, Los módulos LoRa toman datos de entrada, codificarlo a través de una modulación compleja, y transmitir una señal de radio que puede viajar millas a bajos niveles de potencia. Esta señal es demodulada por dispositivos de puerta de enlace LoRa conectados a Internet a través del celular., satélite, Wi-Fi o Ethernet. Luego, las puertas de enlace envían los datos a un servidor de red centralizado para su procesamiento y análisis.. La comunicación ocurre de manera bidireccional. – Los dispositivos finales envían datos de enlace ascendente al servidor cuando es necesario.. Los servidores también pueden enviar mensajes de enlace descendente a los nodos finales a través de puertas de enlace..

Arquitectura de trabajo del módulo LoRa

Popular unAplicaciones de LoRa metroódulos

La larga duración de la batería, El alcance y la robustez de las redes LoRa son ideales para conectar sensores de bajo ancho de banda y permitirles realizar mediciones periódicas durante años sin necesidad de cargarlos.. Por lo tanto, Los módulos LoRa están experimentando una gran adopción en muchas aplicaciones industriales de IoT, incluidas:

Agricultura inteligente

Los módulos LoRa permiten rastrear microclimas en todos los cultivos mediante sensores de suelo, permitiendo un riego preciso y un tratamiento químico adaptado a las condiciones de cada región de una granja. Los rastreadores de ubicación también pueden seguir el uso de los activos mientras los sensores de los equipos de riego detectan fugas o mal funcionamiento..

Ciudades inteligentes

Los módulos LoRa conectan la infraestructura de la ciudad para monitoreo y control remotos. Las aplicaciones incluyen lectura de agua., medidores de gas y electricidad, monitorear el alumbrado público y el flujo de tráfico, seguimiento de vehículos de transporte público, estado del contenedor de basura en tiempo real, detectores de fugas en sistemas de distribución de agua, etc..

Monitoreo Industrial

Las fábricas se benefician de LoRa para el seguimiento de activos, por ejemplo, el seguimiento del estado y la posición de palés o contenedores., Monitoreo de temperatura de productos perecederos., detección de fugas, etc.. Los sitios mineros también utilizan redes LoRa para monitorear la ventilación, seguimiento de vehículos, etc..

Monitoreo ambiental

Los gobiernos implementan redes LoRa con sensores ambientales en los bosques, ríos y hábitats en peligro para detectar actividades ilegales y retroalimentar datos sobre proyectos de restauración. Estos sensores de larga duración forman redes de recopilación de datos de IoT que recopilan indicadores clave como la humedad del suelo., humedad, calidad del agua y más.

Cadena de suministro / Logística

Los rastreadores de activos y monitores de condición LoRa permiten la visibilidad y evitan pérdidas a lo largo de las cadenas de suministro.. Las empresas rastrean los palés desde el almacén hasta el cliente, monitorear productos farmacéuticos y alimentos para detectar desviaciones de los niveles seguros de temperatura y humedad, garantizar la integridad de los productos manufacturados de alto valor en tránsito y más.

Ventajas y desventajas de LoRa metropaís

Los módulos LoRa brindan importantes beneficios en términos de conectividad de largo alcance y funcionamiento con bajo consumo de energía, lo que los hace muy útiles para muchas aplicaciones de IoT.. sin embargo, como con cualquier tecnología, También hay algunas desventajas que se deben considerar según los diferentes casos de uso..

Pros y contras de los módulos LoRa.

Ventajas del módulo LoRa

Exploremos las ventajas clave que impulsan la adopción de este estándar inalámbrico de largo alcance:

  • Comunicación de largo alcance: Hasta 5 autonomía de kilómetros en zonas urbanas y hasta 15 km en zonas rurales o más posibles con una ubicación ideal en la línea de visión. Una pequeña cantidad de puertas de enlace LoRa brindan una amplia cobertura.
  • Excelente capacidad de red, miles de nodos por puerta de enlace: El uso de diferentes canales y factores de dispersión minimiza las colisiones.. Una única puerta de enlace LoRa puede manejar miles de dispositivos de nodo final simultáneamente – garantizar la capacidad para implementaciones masivas de dispositivos.
  • Bajo consumo de energía: Es posible disfrutar de años de vida útil de la batería mientras se envían pequeños paquetes de datos regulares gracias al consumo mínimo de energía en los modos de suspensión..
  • Resistencia a la interferencia: La modulación de espectro ensanchado chirp proporciona una excelente resistencia al ruido y la interferencia del canal..
  • Transmisión segura de datos: LoRaWAN define el cifrado AES de 128 bits de extremo a extremo para la confidencialidad de los datos.
  • Bajos costos de módulo: Como estándar de hardware producido en volumen, Los módulos LoRa y las placas de desarrollo son bastante asequibles, promoviendo la adopción masiva.
  • Interoperabilidad de la red global: El protocolo LoRaWAN garantiza la interoperabilidad entre la infraestructura y los módulos de diferentes fabricantes en implementaciones globales.

Contras del módulo LoRa

Mientras que los módulos LoRa brindan un alcance inalámbrico y una duración de batería excepcionales, tienen algunas limitaciones incluyendo:

  • Menor ancho de banda de datos: Las velocidades máximas de datos de LoRa son mucho más bajas que las de WiFi, 4Ancho de banda G/5G en el rango de Mbps o Gbps.
  • Capacidad limitada por puertas de enlace: El número de nodos finales está limitado por la densidad y cobertura de la puerta de enlace LoRa..
  • Interferencia en bandas sin licencia: A pesar de la excelente robustez de la modulación LoRa, La interferencia externa puede limitar el rendimiento..
  • Ciclo de trabajo restrictivo: Las regulaciones relacionadas con el funcionamiento en bandas sin licencia limitan la capacidad de conectividad permanente.

Diferencias sientre LoRa y LoRaWAN

Cuando se trata de LoRa y LoRaWAN, LoRa se refiere al protocolo de modulación de largo alcance subyacente, mientras que LoRaWAN define las capas de comunicación de red de nivel superior y la arquitectura de sistemas.:

Capa física LoRa – La capa de modulación física LoRa desarrollada por Semtech permite el largo alcance, Conexión RF inalámbrica de baja potencia mediante la codificación de datos en paquetes de espectro ensanchado chirrido.. Parámetros como la potencia de transmisión., tasa de bits, numero de canal, La frecuencia portadora, etc., se configuran aquí..

Capa de control de acceso a medios LoRaWAN – LoRaWAN es un estándar abierto que define las capas de comunicación de nivel superior, como la autenticación entre dispositivos y puertas de enlace., integración en la nube, métodos para la comunicación bidireccional, programación de espacios de recepción y más. La seguridad también está garantizada mediante el soporte de cifrado AES-128 de extremo a extremo para proteger los datos en el aire y a través de enlaces de retorno..

Implementando correctamente LoRaWAN, Los módulos y puertas de enlace pueden interoperar entre varios proveedores de servicios de red.. La mayoría de los módulos disponibles hoy en día vienen con soporte integrado del protocolo LoRaWAN para conectividad en la nube..

Factores para elegir el módulo LoRa adecuado

Con estandarización de protocolos mediante LoRaWAN, Los módulos de varios fabricantes son ampliamente compatibles.. sin embargo, Comprender los factores siguientes ayuda a seleccionar el componente adecuado para su aplicación.:

  • Soporte de banda de frecuenciat: Hacer coincidir la banda ISM adecuada según la región geográfica garantiza el cumplimiento normativo. Las bandas comunes a considerar son 433Mhz(Asia), 868megahercio (Europa) y 915MHz (Norteamérica).
  • Potencia de transmisión y sensibilidad del receptor: Los módulos de alta potencia amplían el alcance pero consumen más energía.
  • Rango de temperatura: Los módulos industriales soportan temperaturas extremas entre -40 y +85 ° C.
  • Factor de forma: Los módulos SMD en miniatura permiten la integración, mientras que las opciones de PCB integradas se adaptan a la creación de prototipos.. Consultar talla, opciones de antena, orificios de montaje.
  • Soporte de clase LoRaWAN (UNA, B o C):La especificación LoRaWAN define clases de dispositivos finales que equilibran la bidireccionalidad, Latencia y duración de la batería.. Por ejemplo, La Clase A permite una máxima eficiencia energética, mientras que la Clase C intercambia la duración de la batería por una capacidad de respuesta en tiempo real..
  • Certificaciones como CE, FCC: Las certificaciones indican que los módulos cumplen con los estándares de emisión e inmunidad necesarios para la implementación comercial..

Eligiendo MOKOSmart LoRa metroódulos

Una excelente fuente de módulos LoRa capaces y rentables es MOKOSmart. Nos centramos exclusivamente en dispositivos inalámbricos de IoT, incluido el celular., Opciones de Bluetooth y LoRa. Nuestra MKL62 viene equipado con el chipset LoRa SX1262 de Semtech que proporciona un rendimiento de RF confiable durante millas junto con soporte para el protocolo LoRaWAN. Ofrece servicios de ubicación y rango de temperatura extendido que permiten soluciones para la agricultura inteligente., seguimiento de ubicación, contadores inteligentes, etc.. Con la capacidad de personalizar dispositivos IoT combinados con el ecosistema completo de hardware IoT, MOKOSmart demuestra ser un proveedor ideal para cualquier Solución basada en LoRaWAN.

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Nick él
Nick él
Mella, un gerente de proyectos experimentado en nuestro R&Departamento D, aporta una gran experiencia a MOKOSMART, habiendo trabajado anteriormente como ingeniero de proyectos en BYD. Su experiencia en R&D aporta una habilidad integral a la gestión de proyectos de IoT. Con una sólida trayectoria que abarca 6 años en gestión de proyectos y obtener certificaciones como PMP y CSPM-2, Nick se destaca en la coordinación de esfuerzos en todas las ventas., Ingenieria, pruebas, y equipos de marketing. Entre los proyectos de dispositivos IoT en los que ha participado se encuentran Beacons, Dispositivos LoRa, pasarelas, y enchufes inteligentes.
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Mella, un gerente de proyectos experimentado en nuestro R&Departamento D, aporta una gran experiencia a MOKOSMART, habiendo trabajado anteriormente como ingeniero de proyectos en BYD. Su experiencia en R&D aporta una habilidad integral a la gestión de proyectos de IoT. Con una sólida trayectoria que abarca 6 años en gestión de proyectos y obtener certificaciones como PMP y CSPM-2, Nick se destaca en la coordinación de esfuerzos en todas las ventas., Ingenieria, pruebas, y equipos de marketing. Entre los proyectos de dispositivos IoT en los que ha participado se encuentran Beacons, Dispositivos LoRa, pasarelas, y enchufes inteligentes.
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