Comparativa de LoRaWAN, NB-IoT y Sigfox: Protocolos para Comunicación a Larga Distancia en el envío de mensajes de auxilio

El equipo formado por Fausto Raúl Orozco Lara, Janeth Pilar Díaz Vera, Andy Alexander Toro López y Abel Roberto Castro Potes, de la Universidad de Guayaquil, desarrolló una investigación titulada "Estudio comparativo de protocolos de comunicación a larga distancia", donde se comparan los protocolos de comunicación LoRaWAN, NB-IoT y Sigfox. El estudio se centró en determinar la eficiencia, cobertura, seguridad, costo y resiliencia de cada uno de los protocolos usados, esencialmente, en aplicaciones de IoT, donde cada uno está optimizado para diferentes escenarios. El trabajo se centró en analizar su aplicabilidad para el envío de mensajes de auxilio en situaciones de emergencia, mediante simulaciones y análisis técnico. https://pisapapeles.net/que-es-el-internet-de-las-cosas/ https://pisapapeles.net/vodafone-premiada-por-tecnologia-que-puede-oler-incendios-en-el-mwc25/ La intención de llevar a ustedes este estudio, es por la nota que publicamos sobre Vodafone, donde fue premiada por una tecnología que le permite anticiparse o avisar de manera temprana incendios en bosques. De hecho, la tecnología usa el protocolo de LoRaWAN para la transmisión de la data. Los protocolos de comunicación LoRaWAN, NB-IoT y Sigfox Un poco de ellos antes de entrar en materia del estudio. De manera genérica, los tres protocolos funcionan de este modo: Funcionamiento de los protocolos de comunicación a distancia LoRaWAN NB-IoT Sifgox | Fuente: Estudio comparativo de protocolos de comunicación a larga distancia de Fausto Raúl Orozco Lara, et alls. LoRaWAN: ideal para redes privadas y bajo consumo Según la asociación a cargo de establecer el protocolo, LoRa Alliance, señala que este mecanismo de comunicación fue diseñado para operar redes de bajo consumo y un largo alcanza, sobre bandas sin licencias. https://www.youtube.com/watch?v=rQ1AEA06Byw&ab_channel=LoRaAlliance Esta red está orienta para conectar de manera inalámbrica dispositivos operados por batería a Internet, por medio de redes regionales, nacionales o globales, cuyo objetivo es permitir la comunicación del IoT, esto considera: La comunicación bidireccional. La seguridad de extremo a extremo. La movilidad. Los servicios de localización. LoRaWAN tiene la capacidad de largo alcance de hasta 15 km sobre bandas sin licencias, es escalable y puede conectar a muchos dispositivos en su misma red. Su mayor ventaja es la autonomía energética, permitiendo que sensores funcionen con una sola batería por hasta 10 años y la ya mencionada escalabilidad. Sin embargo, su velocidad de transmisión es limitada entre 0.3 a 50 kbps, y una latencia moderada, no lo hace ideal para aplicativos en tiempo real. LoRaWAN es un protocolo diseñado para redes de bajo consumo y largo alcance, operando en bandas sin licencia. Su mayor ventaja es la autonomía energética, permitiendo que sensores funcionen con una sola batería por hasta 10 años. También destaca en escalabilidad, ya que una sola red puede gestionar millones de dispositivos. Su combinación de bajo costo, gran alcance y fiabilidad lo convierten en la opción preferida para ciudades inteligentes, agricultura y telemetría industrial. Su arquitectura incluye dispositivos finales, gateways, servidores de red y servidores de aplicaciones, lo que permite una red escalable y flexible para diversas aplicaciones de IoT. NB-IoT: Tecnología LPWAN para conectar dispositivos en entornos difíciles NB-IoT (Narrowband IoT) es una tecnología LPWAN (tecnología de comunicación de bajo consumo y amplia cobertura) respaldada por operadores móviles, lo que le da una cobertura extendida y mayor seguridad. Su baja latencia (<1 s) lo hace ideal para aplicaciones críticas como infraestructura pública, sistemas de monitoreo y transporte. Además, este protocolo está estandarizado por la 3GPP, el mismo organismo a cargo de estandarizar los protocolos de las generaciones de telefonía móvil, a través de bandas licenciadas. Esto también le permite coexistir con redes 2G, 3G y 4G, lo que facilita su despliegue sin necesidad de infraestructuras adicionales Su principal ventaja es la reducción del consumo energético en dispositivos conectados, lo que permite una autonomía superior a 10 años, además de mejorar la eficiencia espectral y la capacidad del sistema, especialmente en zonas de difícil acceso para las redes celulares convencionales. Al compararla con LoRaWAN y Sigfox, su consumo eléctrico es mayor, sin embargo, es más eficiente que las redes de telefonía celular tradicional, pero su despliegue de infraestructura de antenas de los operadores. La GSMA destaca que operadores de telecomunicaciones en Asia, Medio Oriente, América Latina y Europa están implementando NB-IoT en aplicaciones como medición inteligente, estacionamientos conectados y agricultura digital. En Chile, tanto Entel como Movistar han anunciado sus despliegues de NB-IoT Despliegue de la arquitectura - Entel - NB-IoT Sigfox: cobertura global con mínima energía Es un protocolo francés creado en 2010, para ser muy eficiente en energía para comunicar equipamiento IoT, con pequeños paquetes de datos, en que su consumo es marginal. En 2022 se declaró en bancarrota, y fue adquirida por una firma de Singapur llamada UnaBiz. A partir de esa fecha, son los encargados en su mantenimiento y operación Sigfox puede tener una cobertura de hasta 50 km en zonas rurales y 10 km en zonas urbanas; sin embargo, su limitación es su velocidad de descarga de 100 b/s y de subida de 12 byte por mensaje. De ahí que la comunicación debe pensarse muy bien, con los parámetros justos. Un punto en contra del protocolo es su latencia de 1 a 10 segundos, la que no lo hace viables para monitoreo de infraestructura crítica, como redes de transmisión eléctrica, equipamiento de telecomunicaciones, data centers, etc. https://pisapapeles.net/que-son-latencia-lag-ping-por-que-conocerlos/ Por su configuración, fue ideado para controlar sensores que no requieren situaciones en tiempo real, sino para eventos donde esto no es clave; de ahí que se recomiende para: Sensores ambientales, Control de temperatura, Seguimiento de activos en logística, Contenedores inteligentes de basura Rastreadores de ganado en zonas abiertas. Es una excelente opción para equipamiento IoT que solo necesitan transmitir datos ocasionalmente, como sensores ambientales, rastreo de activos o monitoreo remoto. Sin embargo, depende de infraestructura propietaria y no es tan flexible como LoRaWAN o NB-IoT. Según planteó en el estudio, es un protocolo simple, de muy bajo costo, siempre que exista la infraestructura desplegada en la zona y sus baterías duran hasta 10 años. Como ya comentó, por su latencia, lo imposibilita para el monitoreo de elementos esenciales. Tabla comapartiva de los protocolos de comunicación LoRaWAN, NB-IoT y Sigfox A continuación, presentamos una comparativa de los protocolos LoRaWAN, NB-IoT y Sigfox, con base en el estudio: https://datawrapper.dwcdn.net/1T8BZ/1/ Hallazgos y conclusiones del estudio El foco del estudio era determinar cuál de los tres protocolos es el más idóneo para envío de mensajes de auxilio en situaciones críticas, en un entorno rural y/o urbano. Entre los resultados más importantes tenemos: LoRaWAN Tiene bajo consumo energético Excelente cobertura rural, siendo una opción económica y práctica. NB-IoT, Ofrece una comunicación más rápida y segura Ideal para contextos donde la velocidad de transmisión y la confiabilidad son cruciales. Sigfox Tiene la mejor cobertura de los tres protocolos. Presenta limitaciones importantes en la velocidad y capacidad de transmisión, Se recomienda solo para comunicaciones breves y poco frecuentes. Finalmente, la investigación concluye que no hay un protocolo ideal para todos los casos, de ahí que plantean lo siguiente: LoRaWAN es recomendado para áreas rurales y redes privadas, por su bajo costo y autonomía energética. NB-IoT es ideal para aplicaciones críticas urbanas, debido a su baja latencia, seguridad y confiabilidad. Sigfox es útil en escenarios donde la prioridad es el bajo consumo de energía y las comunicaciones son breves y esporádicas. Para más detalles del estudio, lo puedes revisar en este link.