「Adquirir conocimientos」¿Cuánto sabe sobre la tecnología LoRa Spread Spectrum?

LoRa (Long Range) es un protocolo de red de área amplia de baja potencia (LPWAN) basado en tecnología de espectro ensanchado, utilizado principalmente para la comunicación inalámbrica de larga distancia de dispositivos de Internet de las cosas (IoT). La tecnología LoRa emplea modulación de espectro ensanchado, logrando un buen equilibrio entre bajo consumo de energía y transmisión de larga distancia.

La tecnología de espectro ensanchado es una tecnología que utiliza un espectro mucho más amplio que el ancho de banda de la señal para transmitir información. En la comunicación de espectro ensanchado, los datos de información que se van a transmitir se modulan mediante codificación pseudoaleatoria, extendiendo así su espectro antes de la transmisión. En el extremo receptor, se utiliza la misma codificación para el procesamiento de demodulación y correlación para recuperar los datos de información originales. Este es un sistema de transmisión de codificación de banda ancha. 

En el enlace de transmisión de comunicación de espectro ensanchado, la información primero se modula utilizando técnicas de espectro ensanchado y luego se transmite mediante métodos de modulación de RF. En el enlace de recepción, después de la conversión descendente, se aplica el esquema de desensanchamiento del espectro ensanchado. Esto puede entenderse como agregar modulación de espectro ensanchado y desensanchamiento de espectro ensanchado de dos módulos a la ruta de RF existente.

Características de modulación de espectro ensanchado

Fuerte capacidad antiinterferencias:  la tecnología de espectro ensanchado tiene una fuerte capacidad antiinterferencias, que se puede dividir en resistencia a interferencias de banda ancha e interferencias de banda estrecha. La interferencia de banda ancha puede entenderse como una señal de interferencia con un alto ruido de fondo, mientras que la interferencia de banda estrecha se refiere a señales de pulso.

Alta ocultación:  las señales de espectro ensanchado tienen una fuerte ocultación. Debido al amplio ancho de banda y la baja densidad de potencia de la señal de espectro ensanchado, una vez que la señal se propaga, queda completamente por debajo del nivel de ruido y no se puede detectar a través de la intensidad de energía.

Acceso múltiple de espectro extendido : la  tecnología de acceso múltiple de espectro extendido permite que múltiples dispositivos se comuniquen simultáneamente dentro de la misma banda de frecuencia sin interferir entre sí. Diferentes dispositivos pueden utilizar diferentes factores de dispersión y la señal de cada dispositivo se transmite utilizando diferentes métodos de modulación. 

Alta utilización del espectro: la tecnología de espectro ensanchado tiene  características de  alta utilización del espectro y gran capacidad, lo que permite comunicaciones de larga distancia con una potencia de transmisión relativamente baja. Esto reduce la ocupación de los recursos del espectro. Diferentes factores de dispersión permiten que varios dispositivos compartan la misma banda de frecuencia, lo que mejora aún más la utilización del espectro.  

Posicionamiento y rango precisos:  la tecnología de espectro ensanchado permite una sincronización, rango y posicionamiento precisos. La tecnología UWB (banda ultraancha) utiliza esta característica transmitiendo señales de pulso de banda ultraancha de duración ultracorta para lograr un posicionamiento preciso.

Los sistemas de espectro ensanchado comunes se dividen en  espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS), espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) y espectro ensanchado por salto de tiempo (THSS).  El espectro ensanchado de secuencia directa se puede dividir a su vez en espectro ensanchado de banda ancha y espectro ensanchado de banda estrecha. El espectro ensanchado por salto de frecuencia se puede clasificar en salto de frecuencia rápido y salto de frecuencia lento. El espectro ensanchado de chirrido lineal de banda ancha y el espectro ensanchado híbrido también se incluyen en la tecnología de espectro ensanchado, combinando características de estas tres técnicas comunes de espectro ensanchado. 

Características de  los módulos frontales y los módulos de transmisión de datos inalámbricos de NiceRF que utilizan la tecnología LoRa Spread Spectrum

Larga distancia de transmisión :con una alta sensibilidad de recepción, estos módulos pueden alcanzar distancias de transmisión más largas.

Bajo consumo de energía y bajo costo: los módulos LoRa permiten un consumo de energía ultrabajo incluso en largas distancias. Además, LoRa tiene una alta capacidad, lo que permite que una única puerta de enlace LoRa se conecte a miles de nodos LoRa, lo que reduce significativamente los costos de módulos y cableado. Esto hace que sea ampliamente adoptado y aplicado en grandes áreas.

Alta sensibilidad: la tecnología de modulación de LoRa realiza un procesamiento de ampliación del espectro único en la señal .  En condiciones de velocidad de datos equivalentes, su modulación de espectro ensanchado logra una mayor sensibilidad en comparación con la modulación FSK tradicional. La mayor sensibilidad de recepción lo hace adecuado para transmisiones de larga distancia y escenarios que requieren alta confiabilidad.

Alta seguridad: los módulos LoRa utilizan tecnología de cifrado de datos AES-128 punto a punto integrada, lo que garantiza la seguridad de la transmisión de datos.

Fuerte capacidad antiinterferencias : la tecnología inalámbrica LoRa es un tipo especial de tecnología de espectro ensanchado. Al utilizar un factor de dispersión alto, puede transmitir datos de pequeña capacidad en un amplio espectro de radio. Incluso cuando las señales se envían al host utilizando la misma frecuencia simultáneamente, no interfieren entre sí, lo que proporciona fuertes capacidades antiinterferencias.

Velocidad de datos baja: L oRa tiene una velocidad de datos relativamente baja, que normalmente oscila entre unos pocos cientos y varias decenas de Kbps. Cuanto menor sea la velocidad de datos, mayor será la distancia de transmisión. Esto lo hace más adecuado para aplicaciones que requieren una transmisión de datos pequeña o de baja velocidad.

Debido a su distancia de transmisión ultralarga y sus características de bajo consumo de energía, la tecnología LoRa tiene amplias perspectivas de aplicación en el campo de Internet de las cosas (IoT). Por ejemplo, en ciudades inteligentes, LoRa se puede utilizar en iluminación inteligente, estacionamiento inteligente y sistemas de seguridad inteligentes para lograr una gestión urbana eficiente. En el sector agrícola, LoRa se puede aplicar al monitoreo del suelo, el monitoreo del clima y la acuicultura, mejorando la productividad agrícola. Además, en la logística y la gestión de la cadena de suministro, la tecnología LoRa se puede utilizar para el seguimiento de artículos y la gestión de almacenes, mejorando la eficiencia y precisión de la logística.