LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) es un protocolo de red abierto de la LoRa Alliance que funciona sobre la modulación de radio LoRa. LoRa es la capa física que lleva la señal a kilómetros de distancia con muy poca energía; LoRaWAN es la capa MAC que define cómo los dispositivos se unen a la red, envían paquetes pequeños a través de gateways hasta un servidor de red y los cifran con AES-128. Está pensado para sensores y controladores que envían pocos bytes de vez en cuando, funcionan con baterías o están lejos de cualquier cable.
Esta guía explica cómo se construye una red LoRaWAN, la diferencia entre LoRa y LoRaWAN, las tres clases de dispositivo, los límites de carga útil y de tiempo en el aire, y cuándo un PLC industrial es un buen dispositivo LoRaWAN.
LoRa vs LoRaWAN: ¿en qué se diferencian?
| LoRa | LoRaWAN | |
|---|---|---|
| Qué es | Modulación de radio (espectro ensanchado por chirp) desarrollada por Semtech | Protocolo de red (capa MAC) especificado por la LoRa Alliance |
| Capa | Capa física | Capa MAC, sobre LoRa |
| Topología | Punto a punto entre dos radios | Estrella de estrellas: dispositivos, gateways, servidor de red, servidor de aplicación |
| Seguridad | Ninguna por sí misma, la debe añadir la aplicación | AES-128 con claves de sesión de red y de aplicación |
| Unión y gestión de dispositivos | No definidas | Activación OTAA o ABP, velocidad de datos adaptativa, contadores de trama |
| Uso típico | Enlace privado entre dos PLC o entre un PLC y un sensor | Muchos sensores en una red pública o privada, integración con la nube |
Para la parte de radio, los factores de ensanchamiento y los enlaces punto a punto, consulta qué es LoRa.
Cómo funciona una red LoRaWAN
- Los dispositivos finales (sensores, PLC) envían un mensaje de subida por radio LoRa. No están ligados a un gateway concreto.
- Los gateways reciben todos los paquetes LoRaWAN a su alcance y los reenvían por Ethernet, Wi-Fi o red móvil al servidor de red. Un gateway no descifra la carga útil.
- El servidor de red elimina los paquetes duplicados que reciben varios gateways, comprueba el código de integridad del mensaje, gestiona la velocidad de datos y programa los mensajes de bajada.
- El servidor de aplicación descifra la carga útil y pasa los datos a tu software: MQTT, HTTP, una base de datos o un SCADA.
La red puede ser pública, como The Things Network o la red de un operador, o privada, con tus propios gateways y servidor de red en la planta.
Características principales de LoRaWAN
| Característica | Valor o comportamiento |
|---|---|
| Alcance | Varios kilómetros con visión directa en campo abierto, mucho menos en ciudades y dentro de edificios. Depende de la altura de la antena, el terreno y el factor de ensanchamiento |
| Carga útil | Pequeña. En EU868, de 51 bytes con SF12 a 222 bytes con SF7 (242 bytes en redes sin repetidores) |
| Límite de tiempo en el aire | Ciclo de trabajo del 1 % en la mayoría de subbandas de EU868. Las redes públicas como The Things Network añaden una política de uso justo de 30 s de tiempo de subida por dispositivo y día |
| Seguridad | AES-128: la clave de sesión de red protege la integridad y la clave de sesión de aplicación cifra la carga útil de extremo a extremo |
| Activación | OTAA (claves derivadas en cada unión, recomendada) o ABP (claves fijas) |
| Consumo | Bajo. Un dispositivo de clase A puede dormir entre envíos y funcionar con baterías |
LoRaWAN no está pensado para datos continuos, lazos de control ni vídeo. Encaja con valores que cambian despacio o con eventos: niveles, temperaturas, contadores, alarmas, estados.
Clases de dispositivo LoRaWAN A, B y C
| Clase | Cuándo puede recibir | Consumo | Dispositivo típico |
|---|---|---|---|
| A | Solo en dos ventanas cortas de recepción después de cada envío. Todos los dispositivos la deben admitir | El más bajo | Sensores con batería que informan y duermen |
| B | También en ranuras de recepción programadas, sincronizadas por balizas de los gateways | Medio | Dispositivos que necesitan mensajes de bajada en momentos conocidos |
| C | Siempre, excepto mientras transmite | El más alto | Dispositivos alimentados por red que reciben órdenes, como un PLC que activa salidas |
LoRaWAN con un PLC industrial
Un PLC es un buen dispositivo LoRaWAN cuando el lugar no tiene cable ni cobertura móvil, o cuando muchos valores pequeños deben llegar a un sistema central: depósitos y bombas remotos, pozos, campos solares, granjas, cámaras frigoríficas. El PLC lee sus entradas locales, empaqueta unos pocos bytes y envía un mensaje cada pocos minutos o cuando cambia una alarma. El control local se queda en el PLC; LoRaWAN solo transporta los datos y, si hace falta, órdenes lentas.
- ESP32 PLC con placa LoRa: módulo RN2483 para Europa y Asia o RN2903 para EE. UU. y Australia. La pila LoRaWAN funciona dentro del módulo. Consulta LoRaWAN con un ESP32 PLC.
- Raspberry PLC con LoRa, programado en Linux. Consulta LoRaWAN en Raspberry Pi y LoRa con Raspberry PLC.
- PLC basado en Arduino con LoRa: registro paso a paso en The Things Network, claves y ciclo de envío en cómo trabajar con LoRaWAN y un PLC.
LoRaWAN en una instalación real. En el caso de conteo de personas, unas fotocélulas en los accesos de una plaza alimentan un ESP32 PLC con LoRa, y los recuentos van a un histórico en la nube. Para probar la telemetría remota sin hardware, abre el simulador de telemetría de sitios remotos: una red de agua municipal con alarmas y detección de fugas por caudal nocturno.
Preguntas frecuentes sobre LoRaWAN
¿LoRaWAN es lo mismo que LoRa?
No. LoRa es la modulación de radio. LoRaWAN es el protocolo de red que funciona sobre LoRa y añade direccionamiento, seguridad, activación y la arquitectura de gateways y servidores.
¿Qué alcance tiene LoRaWAN?
Varios kilómetros con visión directa en campo abierto, y mucho menos en ciudades y dentro de edificios. La altura de la antena y el factor de ensanchamiento son lo que más influye.
¿Cuántos datos puede enviar un dispositivo LoRaWAN?
Unos pocos bytes por mensaje y pocos mensajes por hora. En EU868 la carga útil máxima va de 51 bytes con SF12 a 222 bytes con SF7, y el ciclo de trabajo y las políticas de la red limitan el tiempo total en el aire.
¿Necesito un gateway propio?
No, si una red pública como The Things Network cubre tu instalación. Para una planta o un sitio remoto sin cobertura, un gateway propio y un servidor de red privado dan el control completo.
¿Es seguro LoRaWAN?
Sí. Cada mensaje lleva un código de integridad y la carga útil se cifra de extremo a extremo con AES-128. Con la activación OTAA, se derivan nuevas claves de sesión en cada unión.