Análisis de los protocolos y tecnologías de comunicación para redes de sensores aplicados a la agricultura de precisión en zonas andinas

Abstract

La agricultura, es una de las actividades humanas más antiguas y esenciales para la vida, se encuentra en constante evolución para hacer frente a los desafíos modernos. En este contexto, el Internet de las cosas IoT ha surgido como una solución innovadora que está revolucionando la forma en la que los agricultores realizan y aplican sus técnicas. La combinación de sensores, dispositivos y conectividad ha abierto nuevas posibilidades para el monitoreo, gestión y optimización de los cultivos, permitiendo a los agricultores tomar decisiones informadas en tiempo real y mejorar la eficiencia y sostenibilidad de sus operaciones agrícolas. Desde el seguimiento del clima y la gestión del riego, hasta el monitoreo del ganado y la automatización de tareas agrícolas, la IoT está cambiando la forma en que se producen los alimentos. Existen muchos tipos de tecnologías para IoT, como las principales tenemos Sigfox que es una red LPWAN de bajo consumo de energía que proporciona una conectividad global para dispositivos IoT. Zigbee es una tecnología de red inalámbrica de corto alcance y baja potencia que se utiliza principalmente para aplicaciones de automatización del hogar y de la industria. LoRa es una tecnología de red inalámbrica LPWAN que se utiliza para la comunicación de larga distancia y bajo consumo de energía en aplicaciones de IoT. LoRa ofrece una gran cobertura de red, lo que la hace adecuado para aplicaciones que requiere una amplia área de cobertura, como monitoreo agrícola o seguimiento de activos. Además, LoRa tiene una alta capacidad de penetración en estructuras urbanas y rurales. NB-IoT Narrowband Internet of Things, es una tecnología de comunicación de red inalámbrica diseñada específicamente para aplicaciones de Internet de las cosas IoT. Es una de las tecnologías de red de baja potencia y largo alcance que se utilizan para conectar dispositivos IoT a la red de manera eficiente y confiable, NB-IoT utiliza la infraestructura de red celular existente, lo que permite una implementación rápida y escalable. Bluetooth es una tecnología de red inalámbrica de corto alcance que se utiliza ampliamente en aplicaciones de IoT, como dispositivos portátiles, dispositivos médicos y automatización del hogar. Bluetooth ofrece una alta velocidad de transmisión de datos y es ampliamente compatible con dispositivos móviles y otros dispositivos electrónicos. Sin embargo, la cobertura de Bluetooth es limitada en comparación con LPWAN y otras tecnologías de red, ya que su alcance es corto y puede verse afectado por obstáculos físicos.

Las zonas andinas de Ecuador son una región geográfica que se caracterizan por ser una región montañosa. Esta topografía montañosa tiene un profundo impacto en el clima y la biodiversidad. El clima en las zonas andinas de Ecuador también es característico. Debido a la altitud, las temperaturas suelen ser más frescas y cambiantes en comparación con las regiones costeras o amazónicas del país. Sin embargo, también existen desafíos en las zonas andinas de Ecuador. El acceso a servicios básicos como la educación y la salud puede ser limitado en algunas áreas remotas y montañosas. La falta de infraestructura de transporte y comunicación en algunas zonas dificulta la conectividad y la integración económica y social.

Según la información revisada, Sigfox y LoRa que son las principales tecnologías para la transmisión de largo alcance y LPWAN son las mejores y más importantes pero luego de analizar detalladamente las características de ambas se determinan que la que mejor se adapta a las condiciones de las zonas andinas es LoRa esto se debe a que tiene ventajas tanto técnicas como económicas sobre los protocolos establecidos como Wi-Fi debido a su largo alcance y conservación de energía, es más, el costo de instalar y mantener la infraestructura LoRa es más barato que el de las redes celulares, esto se debe a que el ancho de banda de LoRa es menor que el de ellos, otra ventaja de LoRa es que se puede configurar sus redes e infraestructura fácilmente, en otras tecnologías LPWAN, esto puede ser imposible. Existen múltiples campos donde se puede aplicar la tecnología LoRa de mucha mejor manera, es decir donde se usa de forma ideal y es en lugares donde no hay acceso a la electricidad sus dispositivos funcionan principalmente con baterías o pilas, esta característica de LoRa encaja perfectamente para su aplicación en zonas rurales, no hay necesidad de mensajes instantáneos, y donde es difícil acceder físicamente a la red.

Palabras Clave: IoT, LPWAN, Zigfox, LoRa, zonas andinas, agricultura inteligente.