Una red LoRaWAN privada permite conectar sensores a una infraestructura de radio gestionada directamente por la empresa. A diferencia de una red LoRaWAN pública, las pasarelas y el servidor de red se implementan según las necesidades de cada emplazamiento.
Esta arquitectura resulta especialmente adecuada para edificios de servicios, instalaciones industriales y complejos inmobiliarios que deseen centralizar sus datos en una BMS, sin necesidad de contratar una suscripción con un operador por cada sensor.
Sin embargo, su implantación requiere dimensionar adecuadamente la cobertura de radio, proteger los equipos y prever la descodificación de los datos.
¿Qué es una red LoRaWAN privada?
En una red LoRaWAN privada, los sensores se comunican con una o varias pasarelas instaladas en las instalaciones. Estas pasarelas transmiten los mensajes a un servidor de red LoRa, denominado LNS, que gestiona la red y los dispositivos conectados.
La arquitectura suele seguir este proceso:
Sensores LoRaWAN → Pasarela → LNS → Descodificación de datos → BMS o aplicación
Cada componente tiene una función concreta:
- Los sensores miden y transmiten los datos
- La pasarela recibe las tramas de radio
- El LNS gestiona los equipos, las sesiones y las comunicaciones
- El códec transforma los datos sin procesar en valores útiles
- BMS muestra, archiva y utiliza los datos
El LNS puede alojarse en un servidor remoto o integrarse directamente en la pasarela. La solución LoRaWAN privada de Enless se basa en este segundo enfoque.
¿Por qué elegir una red LoRaWAN privada?
La red privada permite controlar la infraestructura y adaptarla a las limitaciones del edificio.
Sus principales ventajas son:
- Una cubierta adaptada a las dimensiones del emplazamiento
- La ausencia de una suscripción con un operador por cada sensor
- Una arquitectura capaz de funcionar de forma local
- Una integración directa con la BMS
- La posibilidad de utilizar sensores de diferentes marcas
- Una gestión autónoma de los equipos y los datos
Esta autonomía implica también gestionar las pasarelas, las claves de seguridad, el LNS, las actualizaciones y la supervisión de la red.
En el caso de un conjunto de emplazamientos muy dispersos, una red LoRaWAN pública puede seguir siendo la opción más adecuada. En el caso de un « edificio » o un campus en el que se concentran numerosos sensores, la red privada suele ofrecer un mayor control.
1. Definir las necesidades del proyecto
El primer paso consiste en identificar los datos que hay que recopilar y su destino.
En una aplicación BMS, una red LoRaWAN privada puede utilizarse para transmitir:
- La temperatura y la humedad
- La concentración de CO₂
- El consumo de agua, gas o electricidad
- Los estados de funcionamiento de los equipos
- Las aberturas de puertas y ventanas
- Las alarmas técnicas
- Los datos procedentes de equipos Modbus
A continuación, hay que especificar el número de sensores, su frecuencia de transmisión, las posibles necesidades de control descendente y el protocolo que debe utilizar la BMS.
Una medición que se envía cada quince minutos no supone las mismas limitaciones que una alarma que debe transmitirse de inmediato.
2. Analizar la cobertura de la red LoRaWAN
El alcance de LoRaWAN depende en gran medida del entorno. Una distancia teórica en campo abierto no garantiza la cobertura en el interior de un edificio.
Los principales factores que hay que analizar son:
- El número de plantas
- El grosor de las paredes y los suelos
- La presencia de hormigón armado
- Las estructuras metálicas
- Las salas técnicas subterráneas
- La ubicación de los armarios eléctricos
- La ubicación y el tipo de antena
- Las interferencias de radio del entorno
Lo ideal es instalar la pasarela en un lugar elevado, en una zona céntrica y despejada. Si se encuentra dentro de un armario metálico, la antena debe colocarse en el exterior.
Las pruebas de radio deben realizarse desde las ubicaciones más desfavorables. El RSSI y la SNR permiten evaluar la calidad de las conexiones y mantener un margen suficiente para futuras variaciones.
En una gran red de edificio, un campus o una instalación crítica, puede ser necesario disponer de varias puertas de enlace para mejorar la cobertura o garantizar la redundancia.
3. Seleccionar las puertas de enlace y el LNS
No hay que confundir la pasarela con el LNS. La pasarela recibe los mensajes de radio, mientras que el servidor de red se encarga, entre otras cosas, de:
- La autenticación de los sensores
- Los procedimientos de activación
- La eliminación de tramas duplicadas
- El ADR o adaptación del caudal por radio
- Los mensajes descendentes
- Seguimiento de las sesiones de LoRaWAN
Un LNS integrado simplifica la arquitectura local al agrupar la recepción de radio y la gestión de la red en un mismo equipo.
La pasarela LoRaWAN Enless RX LORAWAN 500-602 incorpora su propio LNS y puede gestionar hasta 500 sensores LoRaWAN. Funciona en la banda EU868 y es compatible tanto con los sensores Enless como con los dispositivos LoRaWAN de otros fabricantes.
4. Proteger la red privada LoRaWAN
LoRaWAN incorpora mecanismos de autenticación y cifrado AES-128. No obstante, su eficacia depende de cómo se configure y se gestione la red. La LoRa Alliance recomienda, en particular, proteger las claves y evitar su reutilización en distintos dispositivos.
Las buenas prácticas consisten en:
- Dar prioridad a la activación de OTAA
- Utilizar claves únicas para cada sensor
- Almacenar las AppKey y otras credenciales en un lugar seguro
- Limitar el acceso a la interfaz de configuración
- Aislar la pasarela en una red adecuada
- Guardar la configuración
- Mantener el firmware actualizado
- Desactivar los equipos que ya no se utilizan
El acceso al LNS, a la puerta de enlace y a BMS también debe integrarse en la política de ciberseguridad de edificio.
5. Registrar y activar los sensores
Para conectarse a la red, cada sensor debe registrarse con sus identificadores LoRaWAN. En la activación OTAA, suelen ser:
- DevEUI
- JoinEUI o AppEUI
- AppKey
La región de radio y el plan de frecuencias también deben coincidir con la red utilizada. En Francia y en la mayoría de los países europeos, los equipos funcionan en la banda EU868.
Tras la activación, hay que comprobar lo siguiente:
- El éxito de la unión
- La recepción de los primeros enlaces ascendentes
- El nivel RSSI
- El nivel SNR
- La frecuencia de transmisión
- La coherencia de los datos recibidos
La documentación de GitBook Enless detalla los procedimientos de activación y los diagnósticos correspondientes. Por ejemplo, un LED naranja puede indicar que la activación se ha realizado correctamente con un nivel de RSSI bajo, mientras que un LED rojo puede indicar un problema con las claves o con la cobertura.
6. Descifrar e integrar los datos en la BMS
La compatibilidad con LoRaWAN garantiza que un sensor pueda comunicarse con una pasarela compatible. No garantiza que la pasarela sea capaz de interpretar automáticamente el contenido de sus mensajes.
Cada fabricante define el formato de la carga útil que transmiten sus sensores. Por lo tanto, se necesita un códec para convertir la trama sin procesar en datos como una temperatura, una lectura de contador o un estado de contacto.
La pasarela Enless decodifica de forma nativa los sensores LoRaWAN de Enless. En el caso de los sensores de terceros, es posible añadir códecs y asignar los valores obtenidos.
A continuación, los datos pueden prepararse para su transmisión a la « BMS » a través de Modbus o BACnet, en función del firmware y la arquitectura implementados. La guía técnica de la pasarela LoRaWAN detalla la configuración, la instalación y las interfaces disponibles.
7. Probar y documentar la instalación
Antes de su puesta en servicio, la red debe someterse a pruebas en condiciones reales de funcionamiento.
La inspección debe abarcar:
- La recepción de todos los sensores
- Las zonas con peor cobertura de radio
- La correcta recuperación de los valores
- La gestión de las interrupciones en la comunicación
- Las alertas por datos faltantes
- El reinicio de la pasarela
- Los intercambios con la BMS
- Las posibles órdenes de arriba hacia abajo
También se recomienda conservar un plano de instalación, la lista de sensores, sus identificadores, su ubicación, los códecs utilizados y una copia de seguridad de la configuración.
Errores que hay que evitar
Hay varios errores que pueden debilitar una red LoRaWAN privada:
- Instalar la pasarela en un armario metálico sin antena externa
- Dimensionar la cubierta basándose únicamente en un vano teórico
- Confundir la compatibilidad con LoRaWAN con la decodificación nativa de los sensores
- Utilizar las mismas claves en varios dispositivos
- No prestar atención a la frecuencia de los mensajes
- Instalar todos los sensores antes de haber comprobado las zonas problemáticas
- Olvidarse de supervisar las interrupciones en la comunicación
- No prever la integración definitiva en la BMS
En resumen
La implantación de una red LoRaWAN privada se basa en seis elementos esenciales:
- Una definición precisa de los datos que hay que recopilar
- Un estudio de cobertura realizado in situ
- Una ubicación adecuada de las pasarelas y las antenas
- Un LNS correctamente configurado
- Una activación segura de los sensores
- Una decodificación y una asignación coherentes hacia la BMS
Enless ofrece sensores LoRaWAN para la « BMS », así como una pasarela con LNS integrado para crear una arquitectura privada local. Para comprobar el dimensionamiento o la compatibilidad con tu controlador, puedes ponerte en contacto con el equipo de Enless.
