La optimización de la duración de la batería es un aspecto de gran importancia en sensores LoRa y LoRaWAN. Estos sensores normalmente están alimentados con baterías no recargables y por ello este aspecto es de fundamental importancia para reducir los costes de mantenimiento y explotación y aumentar la fiabilidad el sistema.
Las baterías de un sensor LoRa correctamente configurado, pueden durar varios años sin problemas por ello este en un aspecto fundamental de la puesta en marcha de un sistema de monitorización.
La tecnología LoRa que usan estos sensores, ha sido desarrollada reducir las interferencias y para maximizar el alcance con el mínimo consumo y es capaz de realizar transmisiones con señales tan bajas como -120dBm. En contraprestación la velocidad de transferencia es baja, aunque esto no es importante en la mayoría de las aplicaciones.
Los sensores LoRa transmiten su nivel de batería y por eso es muy difícil quedarse sin baterías a no ser que se descuide el sistema y no se atiendas las alertas de batería baja, pero aún así es importante maximizar su duración para reducir los costes de explotación del sistema.
Entre los sensores LoRa comercializados hay gran disparidad en la capacidad de sus baterías y aunque una batería de gran capacidad siempre es buena idea, es mucho más importante la optimización de su consumo que la elección de un sensor con batería de gran capacidad.
En primer lugar hay que tener en cuenta los siguientes aspectos básicos:
- Todas las baterías se descargan con el tiempo, aunque no se usen. Según la tecnología (litio, NiCd, etc.) esta perdida es mayor o menor y esto es inevitable.
- Los sensores LoRa solamente consumen batería cuando transmiten información; el resto del tiempo está en modo dormido.
- Para conseguir el ahorro de batería, el protocolo LoRa permite configurar la potencia de transmisión así como el tiempo entre transmisiones.
- En el protocolo LoRaWAN, al recibir el valor de los sensores en nuestra aplicación, también recibimos el nivel de batería del sensor y la potencia con la que la puerta de enlace recibe la señal del sensor.
- Para facilitar su instalación, la mayoría de los sensores LoRa vienen de fábrica configurados para transmitir en potencias altas y emitir transmisiones cada pocos segundos.
Teniendo todo esto en cuenta, queda claro que las dos cosas que tenemos que hacer es aumentar al máximo el tiempo entre transmisiones y reducir al máximo la potencia de emisión de la señal de radio LoRa.
Por ejemplo, si nuestro sensor viene preconfigurado para transmitir en la máxima potencia cada 10 segundos, y por nuestra aplicación solo necesitamos los valores cada 10 minutos y por la cercanía con nuestra puerta de enlace podemos transmitir a 1/5 de su potencia máxima, tras configurar el sensor multiplicamos la duración teórica de su batería en 300 veces.
Para elegir el tiempo entre transmisiones, debemos pesar en las necesidades de la aplicación. Por ejemplo para monitorizar una cámara frigorífica no es necesario recibir las medidas de temperatura cada pocos segundos; es suficiente recibirlos cada pocos minutos. Esto puede hacerse antes de la instalación ya que depende de la aplicación.
Por otro lado, para optimizar la potencia de transmisión, debemos esperar a tener la instalación hecha y funcionando, ya que la potencia necesaria para conseguir una transmisión exitosa depende de cada caso en concreto (distancia entre sensor y puerta de enlace, interferencias, etc.). Una vez finalizada la instalación del sistema y al recibir los datos en nuestra aplicación, podemos usar los datos de Potencia de recepción y SNR (Relación de señal y ruido) para reducir al máximo la potencia de transmisión.
Resumen:
Para aumentar la duración de las baterías de un sensor LoRa debemos aumentar al máximo el tiempo entre transmisiones y reducir al máximo la potencia de emisión de la señal de radio LoRa. Para ello, debemos elegir el máximo tiempo entre transmisiones que permita nuestra aplicación y usar la información del nivel de batería del sensor y la potencia con la que la puerta de enlace recibe la señal del sensor que tenemos disponible en nuestra aplicación LoRaWAN.
