Alcance LoRaWAN: qué esperar en despliegues reales

El alcance LoRaWANProtocoloLoRaWANLPWAN abierta de largo alcance y bajo consumoVer perfil de la hoja de producto, esos 15 kilómetros, es cierto y casi nunca es el tuyo, y la diferencia entre los dos números se paga en campo.

La cifra del folleto se mide en línea de vista limpia, con la antena del gateway a buena altura y el sensor al aire libre. Tu contador está en una arqueta, bajo una tapa metálica, con un edificio de seis plantas en medio. El alcance real de ese enlace no tiene nada que ver con el del folleto, y ahí es donde se pierden los proyectos.

Esta guía explica qué determina de verdad el alcance, qué cifras son razonables en campo abierto, en ciudad y en interiores, cómo leer el RSSI y el SNR que ves en la plataforma, y cómo hacer un estudio de cobertura antes de comprar 500 sensores. Si necesitas repasar el protocolo antes, empieza por cómo funciona LoRaWAN.

Qué determina el alcance LoRaWAN

El alcance de un enlace de radio se explica con una cuenta sencilla, el presupuesto de enlace: lo que sale del emisor, menos lo que se pierde por el camino, tiene que quedar por encima de lo que el receptor es capaz de oír.

En LoRaWAN, los cuatro términos de esa cuenta son estos:

La potencia está limitada por la normativa: en la banda de 868 MHz, la norma ETSI EN 300 220 fija tanto la potencia como el ciclo de trabajo. Nadie sube el volumen para llegar más lejos.

La sensibilidad es la que hace posible el alcance LoRaWAN del que habla todo el mundo. Un receptor LoRa reconoce señales muy por debajo del ruido gracias a la modulación de espectro ensanchado, y las hojas de datos de los transceptores de Semtech publican esos umbrales por factor de dispersión y ancho de banda. La arquitectura completa del protocolo la mantiene la LoRa Alliance como estándar abierto.

El factor de dispersión es el volante

El factor de dispersión (spreading factor) define cuánto se alarga cada símbolo en el aire. Un SF alto se oye mucho más lejos, y a cambio ocupa el canal más tiempo, gasta más batería y transporta menos datos.

La documentación de The Things Network detalla esas relaciones. La consecuencia práctica importa más que los números: un sensor en el borde de la cobertura no solo va peor, también consume más batería y ocupa más tiempo de canal, restándoselo a los demás. Una red llena de nodos en SF12 se congestiona mucho antes de lo que sugiere el número de dispositivos.

El ajuste automático (ADR) lo gestiona el servidor de red, que sube o baja el factor según la calidad que observa. Quién opera ese servidor y con qué control lo hace está en la guía del servidor de red LoRaWAN.

Cifras razonables por entorno

El alcance LoRaWAN no se degrada como un círculo que se apaga poco a poco: es un mosaico. Una calle despeja tres kilómetros porque está alineada con el gateway, y la paralela, doscientos metros más allá, se cae detrás de un solo edificio alto. Planificar sobre un radio dibujado en un mapa produce una lista de puntos que casi todos funcionan y un puñado que no funcionará nunca, que son justo los que generan los avisos.

Cualquier número aquí es orientativo, porque el terreno manda. Aun así, estos son los órdenes de magnitud con los que conviene presupuestar, con el gateway bien colocado:

• Rural con línea de vista, gateway elevado: del orden de 10 a 15 km, y bastante más en condiciones excepcionales.
• Periurbano, edificios bajos y alguna arboleda: entre 2 y 5 km.
• Urbano denso, manzanas cerradas y edificios altos: entre 500 m y 2 km, con mucha variación de una calle a otra.
• Interior desde un gateway exterior: de una a tres plantas de penetración, y depende más del material de la fachada que de la distancia.
• Sótanos y arquetas: se trata como un caso propio. Aquí no se estima, se mide.

Dos matices que cambian estas cifras más que ninguna otra cosa. El primero es la altura de la antena del gateway: subirla de 3 a 10 metros suele hacer más por la cobertura que cualquier ajuste de configuración. El segundo es lo que hay justo al lado del sensor, no lo que hay a mitad de camino.

Luis instaló 60 sensores de nivel en depósitos de riego repartidos en 4 km alrededor del gateway. Cincuenta y ocho funcionaron a la primera. Los otros dos estaban a 900 metros, mucho más cerca que la mayoría, dentro de armarios metálicos cerrados. La distancia no era el problema: la caja lo era. Se resolvió sacando una antena externa fuera del armario, sin tocar ni el sensor ni la red.

Leer el RSSI y el SNR sin engañarse

Cuando un mensaje llega, la plataforma te enseña dos números, y conviene saber qué dice cada uno.

RSSI es la potencia con la que llegó la señal, en dBm, siempre negativa. Cuanto más cerca de cero, mejor. Como referencia de campo: por encima de -100 dBm es un enlace cómodo, entre -100 y -115 dBm es normal, y por debajo de -120 dBm estás en el límite.

SNR es la relación entre señal y ruido, en dB. LoRa tiene una propiedad poco intuitiva: puede demodular señales por debajo del nivel de ruido, hasta unos -20 dB de SNR con factores altos. Un SNR negativo no significa que el enlace esté roto.

Cómo se leen juntos:

• RSSI alto y SNR alto: enlace sano, se puede bajar el factor de dispersión y ahorrar batería.
• RSSI bajo y SNR razonable: estás lejos, pero limpio. Funciona, y conviene vigilar la batería.
• RSSI decente y SNR malo: hay interferencia cerca. Mover unos metros el sensor o el gateway suele arreglarlo más que subir potencia.
• Los dos bajos: el enlace está al límite. Con lluvia, con hojas en los árboles o con una furgoneta aparcada delante, dejará de llegar.

Conviene además no confundir la calidad del enlace con la saludSIndustriaSaludVer perfil del despliegue. Un sensor con RSSI excelente que lleva tres días sin enviar tiene un problema de batería, de firmware o de instalación, no de cobertura. Y al revés: un enlace flojo que entrega todos sus mensajes puntualmente está haciendo su trabajo, aunque el número asuste. Lo que se vigila es la tasa de mensajes recibidos frente a los esperados; el RSSI explica por qué, pero no es la medida del servicio.

Un aviso sobre lo que ves en el panel. Esos valores son los de la última recepción y describen ese momento, no la calidad media del enlace. Para decidir hay que mirar la serie de varios días, con sus horas y su meteorología, que es donde aparecen los enlaces que funcionan a las ocho de la mañana y no a mediodía.

Y un detalle de arquitectura que confunde a mucha gente: la plataforma IoTITérminoIoT (Internet de las cosas)El IoT (Internet of Things) es la red de objetos físicos con sensores, software y conectividad que recogen e intercambian datos y actúan de forma autónoma.Ver perfil ve lo que le entrega el servidor de red. Si un mensaje lo oyeron tres gateways, quien sabe cuál lo recibió mejor es el servidor de red, no la plataforma de aplicación. Las herramientas de cobertura y los mapas de gateways se miran ahí.

Dónde se pone el gateway

La decisión que más peso tiene en la cobertura no es del sensor, es del gateway, y suele tomarla quien tiene la llave del cuarto técnico.

Cuatro reglas que se sostienen en casi cualquier despliegue:

• Lo más alto que permita el sitio. Cada metro de altura amplía el horizonte de radio y libera la señal de los obstáculos cercanos. Un mástil corto en una azotea rinde más que una antena cara a nivel de calle.
• La antena vertical y despejada. Una antena inclinada pierde buena parte de su ganancia, y una masa metálica a menos de un metro deforma el patrón de radiación. La chapa de la propia caseta cuenta como obstáculo.
• Cable corto y del tipo correcto. La pérdida en el cable se descuenta directamente del presupuesto de enlace. Conviene acercar el gateway a la antena antes que alargar el cable, y elegir un cable de baja pérdida si hay que salvar varios metros.
• Lejos de otras radios. Un gateway junto a una antena de telefonía o a un enlace de datos puede quedar cegado. Si el SNR es malo con RSSI razonable, esta suele ser la causa.

Y una regla de coste: en zonas difíciles, un segundo gateway casi siempre sale más barato que el tiempo de ingeniería que se va en intentar cubrirlo con uno solo. Un gateway de interior cuesta menos que dos visitas de un técnico con dietas.

En instalaciones de ciudad, además, el emplazamiento decide el mantenimiento. Una azotea con acceso por escalera de gato y permiso del presidente de la comunidad es un sitio estupendo hasta el día que hay que subir a reiniciar un equipo. Conviene valorar la accesibilidad con el mismo peso que la cobertura, porque la vida útil del despliegue se mide en años.

El estudio de cobertura: medir antes de comprar

La forma más cara de descubrir un problema de cobertura es con 500 sensores ya instalados. La más barata cuesta dos días.

1. Coloca un gateway de prueba donde iría el definitivo, con la misma altura y la misma antena. Si el sitio definitivo es un mástil, no vale medir desde la ventana de la oficina.
2. Recorre los puntos reales de instalación con un nodo de prueba que envíe periódicamente, y mide en el punto exacto: dentro de la arqueta, dentro del armario, a la altura del contador. No junto a él.
3. Registra RSSI, SNR y factor de dispersión de cada punto, con su posición. Una hoja con veinte filas vale más que cualquier simulación.
4. Repite los puntos dudosos en otro momento del día. Lo que cambia entre dos medidas es la información útil.
5. Deja margen. Si un punto solo funciona en SF12, ese punto ya está al límite antes de instalar nada.

Con esos datos, las decisiones son directas: mover el gateway, subirlo, añadir un segundo, o cambiar la instalación de los sensores problemáticos.

Elena dirige los servicios técnicos de una empresa de aguas. En el proyecto de 1.200 contadores hizo un estudio de dos días sobre 30 puntos elegidos por barrio y tipo de arqueta. El estudio le dijo dos cosas: que con dos gateways cubría el 90 % del municipio, y que las arquetas de fundición del casco antiguo necesitaban antena externa. El coste de esos dos días fue una semana de trabajo. Descubrirlo después habría sido volver a abrir 300 arquetas.

Cuándo el problema no se arregla con más alcance

Hay situaciones donde insistir en LoRaWAN cuesta más que cambiar de enfoque.

Más gateways, no más potencia. Cuando la cobertura falla en zonas concretas, la respuesta casi siempre es densificar. Un gateway adicional bien colocado resuelve lo que ningún ajuste de radio va a resolver, y además baja el factor de dispersión medio de toda la red, con lo que mejora la batería de todos.

Repetidores, con cuidado. Existen, funcionan, y añaden un punto de fallo con alimentación propia. Antes de poner uno conviene descartar que un cambio de ubicación del gateway haga el mismo trabajo.

Otra red. Si el equipo se mueve, si necesita respuesta inmediata o si tiene que enviar más datos de los que LoRaWAN transporta con comodidad, la comparación honesta es con la red celular de bajo consumo. Las diferencias están en la guía de NB-IoT.

Un enlace que no toca. Un sensor dentro de una cámara frigorífica de acero, o en un foso de ascensor, no va a hablar por radio con un gateway a un kilómetro por mucho que se ajuste. Ahí la solución es un gateway local, un cable, o mover el punto de medida.

Conviene decidir esto durante el estudio, no durante la instalación. Cambiar de tecnología con el material comprado es la peor de las conversaciones posibles con un cliente.

Ocho comprobaciones antes de instalar

1. Altura del gateway. ¿Está tan alto como permite el emplazamiento, y por encima de los obstáculos cercanos?
2. Antena. ¿Es la adecuada, está vertical y lejos de masas metálicas?
3. Cable. ¿El cable de antena es corto y del tipo correcto? Diez metros de cable barato se comen buena parte de lo que gana una antena mejor.
4. Punto de medida real. ¿Se midió dentro de la arqueta o del armario, y no al lado?
5. Margen. ¿Hay puntos que solo funcionan en SF12? Esos son los que fallarán primero.
6. Densidad. ¿Un segundo gateway resolvería la zona difícil por menos de lo que cuesta pelearse con ella?
7. Estacionalidad. ¿Se midió con los árboles con hoja, o en enero?
8. Seguimiento. ¿Habrá alguien mirando la evolución de RSSI y SNR después de la puesta en marcha?

Las dos últimas son las que más se olvidan, y las dos avisan con meses de antelación. El seguimiento de estado del parque, incluida la batería y la última comunicación, es parte de la gestión de dispositivos.

Conclusión

El alcance LoRaWAN no es una cifra del fabricante, es el resultado de un enlace concreto entre dos puntos concretos. Lo que conviene llevarse:

• El presupuesto de enlace lo deciden cuatro cosas, y solo dos están en tu mano: el factor de dispersión y, sobre todo, las antenas y su posición.
• En campo abierto se cuentan kilómetros; en ciudad, centenares de metros. Lo que rodea al sensor pesa más que la distancia.
• RSSI y SNR se leen juntos, y en serie temporal. Un valor suelto del panel no describe un enlace.
• Un estudio de cobertura de dos días evita rehacer una instalación de meses.
• Cuando la cobertura falla, casi siempre la respuesta es otro gateway, no más potencia.
• Si el caso no encaja con LoRaWAN, mejor saberlo antes de comprar el material.

Si estás dimensionando un despliegue y quieres contrastar el planteamiento, habla con el equipo o mira cómo trabajan otros integradores en el programa de partners. Para el caso urbano completo, la referencia es la guía de LoRaWAN para ciudades inteligentes.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el alcance real de LoRaWAN?

Depende del entorno. Con el gateway bien colocado, del orden de 10 a 15 km en zona rural con línea de vista, entre 2 y 5 km en zona periurbana y entre 500 m y 2 km en urbano denso. Son cifras orientativas, porque el terreno manda.

¿Qué alcance tiene LoRaWAN en ciudad?

En urbano denso, con manzanas cerradas y edificios altos, entre 500 m y 2 km, con mucha variación de una calle a otra. La cobertura es un mosaico, no un círculo: una calle despeja varios kilómetros y la paralela se cae detrás de un solo edificio alto.

¿Funciona LoRaWAN en interiores y en sótanos?

Desde un gateway exterior suele penetrar de una a tres plantas, y depende más del material de la fachada que de la distancia. Los sótanos y las arquetas son un caso propio: ahí no se estima, se mide en el punto exacto de instalación.

¿Qué RSSI y SNR son buenos en LoRaWAN?

Como referencia de campo, por encima de -100 dBm es un enlace cómodo, entre -100 y -115 dBm es normal y por debajo de -120 dBm está en el límite. LoRa demodula hasta unos -20 dB de SNR con factores altos, así que un SNR negativo no significa que el enlace esté roto. Se leen juntos y en la serie de varios días.

¿Cómo afecta el factor de dispersión al alcance?

Un factor de dispersión alto se oye mucho más lejos. A cambio ocupa el canal más tiempo, gasta más batería y transporta menos datos. Un punto que solo funciona en SF12 ya está al límite antes de instalar nada.

¿Cómo se mejora la cobertura LoRaWAN?

Primero, subir la antena del gateway: pasar de 3 a 10 metros suele hacer más que cualquier ajuste de configuración. Antena vertical y lejos de masas metálicas, cable corto y, en zonas difíciles, un segundo gateway en vez de buscar más potencia, que además está limitada por la normativa.