Redes de Sensores de Largo Alcance. WALC 2016 Tegucigalpa, Honduras Noviembre 19, 2016

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Purificación Luna García
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1 Redes de Sensores de Largo Alcance WALC 2016 Tegucigalpa, Honduras Noviembre 19, 2016

2 Soluciones LPWAN Bandas, coneccvidad LoRaWan Sigfox (Ultra Narrow Band) LinkLab Weightless RPMA, Random Phase MulCple Access, Ingenu

3 Soluciones LPWAN Bandas libres, sin costo de coneccvidad LoRa (Semtech) Sigfox Bandas licenciadas, alto costo de coneccvidad Weightless (Huawei), desplegado por Vodafone y pronto por otros operadores Otras ofertas

4 SigFox Fuente abierta, pero requieren suscripción a un proveedor del servicio Canales de 100 Hz (UNB) transmiten a 100 bps usando BPSK en la banda de 858 MHz Bajo consumo ( mw) y sensibilidad de hasta -142 dbm Mensajes de 12 Bytes, con un máximo de 6 mensajes por hora, sin ACK

5 SigFox Presupuesto de potencia de 162 db BPSK en canal descendente y GFS en ascendente Inapropiada para estaciones que se muevan a mas de 6 km/h

6 Weightless-p Weigtless-P es una tecnología LPWAN abierta liderada por un grupo especial de interés (SGI) Opera en frecuencias inferiores a 1 GHz Canales de 12.5 khz que usan frequency hopping Tasas de transmisión de 200 a bps Tres Cpos de radios para diferentes casos

7 LoRa LoRa es un formato de modulación propugnado por la empresa SemTech, que intercambia tasa de transmisión por ancho de banda Es la misma técnica empleada en WiFi, pero con tasas de transmision y anchos de banda mucho menores Esto le permite alcanzar mayores distancias, y tolerar mejor las interferencias

8 LoRa capa esica UCliza modulación de frecuencia de gorjeo (chirp) para ensanchar el espectro como método de codificación La señal recibida puede ser decodificada aunque esté por debajo del ruido El spreading factor SF, o factor de ensanchamiento del ancho de banda define la ganancia de procesamiento

9 LoRa capa esica

10 Ganancia de Procesamiento Processing Gain (PG) es el cociente entre el ancho de banda de la señal en el aire y el ancho de banda de la señal antes de la modulación. Se puede escoger entre un mínimo de 7 y un máximo de 12 A menudo se expresa en db A mayor PG, mejor sensibilidad del receptor y por ende mayor alcance, pero menor tasa de transmisión y Cempo de transmisión mas largo

11 Ganancia de Procesamiento Con un ancho de 62.5 khz y un Spreading Factor (SF) de 7, correspondiente a 128 chips por símbolo se puede trasmicr 2700 bps Con SF 11 correspondiente a 2048 chips por símbolo, la sensibilidad incrementa en 12 db pero la tasa de transmisión baja a 286 bps Cada incremento de SF duplica la sensibilidad en 3 db, pero reduce la tasa a la mitad

12 CaracterísCcas Uso de espectro ensanchado para crear varios canales simultáneos en la misma banda de frecuencia Tasas adaptacvas entre 0.3 kb/s y 50 kb/s, asignadas individualmente por el servidor de red Anchos de banda entre 7.5 khz y 500 khz El chip puede operar en una amplia gama de frecuencias por debajo de 1 GHz, pero los filtros estan diseñados para 433 MHz, 868 MHz y 915 MHz

13 Espectro de LoRa y de FSK

14 Tipos de disposicvos terminales Bidireccionales clase A: a cada transmisión ascendente (uplink) le siguen dos cortas ventanas de recepción de transmisiones descendentes (downlink) Bidireccionales clase B: añade a las de la clase A otras ventanas de recepción en Cempos predeterminados controlados por una baliza (beacon) Clase C: recepción interrumpida únicamente cuando el disposicvo está transmicendo

15 Estaciones LoRa Los disposicvos terminales se conectan con un solo salto a una o mas gateways El gateway se conecta al servidor de red usando IP La comunicación es bidireccional, pero predomina el modo ascendente (uplink), desde disposicvo hacia el gateway

16 DisposiCvo terminal Clase A TX RX RX Retardo de recepción 1 Retardo de recepción 2

17 LoRaWAN LoRaWAN es una especificación de red de área amplia a reducida tasa de transmisión y baja potencia (y por ende bajo consumo) Alcance regional, nacional o global Comunicaciones bidireccionales con soporte de movilidad y servicios de localización Topología de estrella de estrellas, con pasarelas (gateways) actuando como bridges transparentes entre disposicvos terminales y el servidor de red

18 Estaciones LoRa hops://

20 Ejemplo de larga distancia, LoRa 10/11/2016 Nikola Jovalekic y Ermanno Pietrosemoli

21 Ejemplo de larga distancia, LoRa 10/11/2016 Nikola Jovalekic y Ermanno Pietrosemoli

22 Ejemplo de larga distancia 10/11/2016 Nikola Joavelkic y Ermanno Pietrosemoli

23 112 km

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25 Conclusiones Para aplicaciones en sensores hay varias soluciones que permiten transmicr a largas distancias, si nos conformamos con tasas de transmisiòn modestas SigFox es esencialmente unidireccional LoRa es bidireccional y ofrece mayor flexibilidad, probado ha distancias de màs de 100 kilòmetros

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