13 DE MAI DE 2019

Tudo o que você precisa saber sobre o LoRa e as redes para IoT

Um guia para a LoRa/LoRAWAN, a tecnologia de comunicações que surge como líder entre as Redes de Área Ampla de Baixo Consumo (LPWANs) que entram no espaço da IoT.

Em termos de tecnologias LPWAN (Low Power Wide Area Network), atende para soluções que demandam tecnologia de baixo custo, pequeno tráfego e dados de longo alcance.

Um mapa da cobertura global do LoRa em dezembro de 2018 (Fonte da imagem: LoRa Alliance).

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Estamos entrando em um mundo no qual o WiFi e o Bluetooth podem não ser mais as melhores tecnologias de comunicação para aplicativos da Internet das Coisas (IoT). A IoT está ganhando mais terreno a cada ano. Vários especialistas no assunto prevêem que haverão 75 bilhões de dispositivos conectados até 2025.

Para suportar essa incrível demanda por largura de banda, novos players entraram na arena IoT. Para muitas indústrias, incluindo cadeia de suprimento, agricultura, saúde, energia e planejamento urbano, redes de área ampla de baixa potência (LPWANs) são um ajuste muito melhor.

O que são redes de área ampla de baixa potência (LPWANs)?

Redes de área ampla de baixa potência, também conhecidas como redes de baixa potência ou LPWANs, são redes de telecomunicações sem fio. Comparado ao WiFi e Bluetooth, um LPWAN é conhecido por sua capacidade de transmitir pequenos pacotes de dados em distâncias incríveis e de longo alcance usando o espectro não licenciado. Embora não sejam ideais para coisas como chamadas de vídeo e jogos de vídeo, os LPWANs brilham para aplicações maiores que envolvem sensores de baixa potência que enviam pequenas quantidades de dados por longas distâncias. Os exemplos pivos de irrigação automáticos no setor agrícola, iluminação inteligente em edifícios industriais, cidades e tecnologias de sensoriamento associadas a medidores de energia inteligentes de água e outros líquidos.

Existem duas razões pelas quais a LoRaWAN tem a atenção do mercado: em primeiro lugar, é atualmente a tecnologia mais forte disponível para aplicações LPWAN. Em segundo lugar, está amplamente disponível, com mais de 100 operadoras em mais de 100 países.

Uma das mais populares novas tecnologias de comunicação da IoT é o LoRa (abreviação de “Long Range”), que é executado sobre o protocolo de rede LoRaWAN.

LoRa é uma técnica de modulação de rádio. A Semtech, uma importante fornecedora de dispositivos e serviços LoRa, diz que a técnica é baseada na tecnologia de espalhamento espectral chirp (CSS). Além disso, a empresa mantém seus lábios fechados exatamente como a especificação da camada física se une. O que sabemos é que esta técnica é responsável pela impressionante distância de comunicação alcançada pela plataforma (o recorde mundial é de 436 milhas - que traduzindo para km daria 697,6). De acordo com Semtech, uma única estação base LoRa pode se conectar a sensores a mais de 15 a 30 milhas de distância em áreas rurais (45 km).

Donna Moore, CEO e Presidente da LoRa Alliance, uma associação sem fins lucrativos dedicada a permitir a implementação em larga escala de LPWANs, disse: “LoRaWAN é ideal para transmissões de banda larga de dados de longo alcance, baixa potência, onde pequenas quantidades de dados precisam ou viajam para longe, ou estão em locais difíceis como o subterrâneo, no concreto ou em ambientes urbanos densos.” Moore disse ao Design News que a razão LoRaWAN está sendo implantada em uma variedade tão ampla de verticais, incluindo cidades, indústrias, agricultura, logística e utilitários que se devem à “flexibilidade, desempenho comprovado e capacidade de atualização over-the-air por firmware”.

O LoRa é proprietário. As empresas que desejam usar a tecnologia devem adquirir chips compatíveis com LoRa que permitirão que os dispositivos se conectem à rede LoRaWAN. Isso pode tornar proibitivo a entrada no mercado de um ponto de vista de fabricação em grande escala. Se você precisar de chips de conectividade LoRa, terá que passar pela Semtech ou por um de seus parceiros autorizados ou licenciados. A Aliança LoRa atualmente conta com mais de 500 empresas em seus membros, e Moore disse que esse extenso ecossistema de membros oferece às empresas um conjunto diversificado de soluções para escolher. A Aliança LoRa também oferece um programa de certificação para garantir a interoperabilidade do dispositivo entre as soluções de seus membros.

LoRaWAN não é LoRA

É importante entender que LoRaWAN e LoRa não são sinônimos. O LoRaWAN é o protocolo de camada de controle de acesso à mídia (MAC) na parte superior da camada física que define o protocolo de comunicação e a arquitetura do sistema para um dispositivo. É, em suma, a rede na qual todos os dispositivos LoRa operam.

A especificação da camada de link LoRaWAN é a mesma em todas as regiões. Cada região pode, no entanto, diferir nos atributos da camada física do dispositivo. Esses dispositivos conectados não são específicos do gateway. Em vez disso, os consumidores podem pegar qualquer dispositivo LoRaWAN certificado e confiar que executará as tarefas necessárias, como filtrar mensagens redundantes e manter baixo consumo de energia. LoRaWAN, é claro, trabalha com a tecnologia LoRa, mas aproveita o ecossistema membro da LoRa Alliance para fornecer uma ampla gama de opções de fornecedores, desde chips até a nuvem. Há também muitos dispositivos LoRaWAN já no mercado e prontos para trabalhar com a nuvem.

Outras tecnologias LPWAN

LoRaWAN pode atualmente ser a tecnologia LPWAN mais popular. Dito isto, é importante notar que não é a única tecnologia no mercado.

A Internet das Coisas da NarrowBand (NB-IoT) é uma tecnologia de nível celular que suporta funções celulares mais complexas. Esta funcionalidade avançada vem à custa do baixo consumo de energia. Não é tão forte com as tecnologias itinerantes quanto o LoRaWAN, mas porque se baseia na rede 4G, prevê-se que ele se torne amplamente disponível assim que a infraestrutura se tornar difundida, coisa que no Brasil parece estar distante, visto as dificuldades de conectividade que enfrentamos hoje.

SigFox é outro jogador no campo de comunicações da IoT. Foi a primeira empresa a criar um LPWAN em uma rede de baixa largura de banda. A tecnologia não é amplamente implantada, mas pode ser usada para fins de pesquisa para seus módulos de rádio de baixo custo e módulos de ponta a ponta. Além disso, o SigFox é uma rede proprietária, muito parecida com o modelo da operadora de celular, em que os usuários têm que pagar o SigFox pelo acesso. Isso está em nítido contraste com o modelo LoRaWAN aberto, onde qualquer um pode configurar uma rede para uso público ou privado.

LoRA vs. 5G

O alcance de comunicação alcançado pela tecnologia LoRa é impressionante, sem dúvida. A capacidade de enviar pequenos pacotes de informações a mais de 400 milhas (640 km) usando um único gateway é rivalizada por nenhuma tecnologia concorrente. Dito isto, não é um ótimo ajuste para todas as tecnologias, devido aos limites da tecnologia ou aos custos de chips para startups. Para conectividade de curto alcance, tecnologias como Bluetooth, ZigBee e WiFi podem ser a melhor opção.

Há também a implantação acelerada de 5G a considerar. Muitos engenheiros ficarão imaginando como o 5G também funcionará no ecossistema de comunicações da IoT. "Do nosso ponto de vista, o 5G e o LoRaWAN são fundamentalmente adequados para diferentes aplicações", disse Moore, da LoRa Alliance. “O 5G será necessário para aplicações de alta largura de banda e baixa latência, como serviços de emergência, carros conectados e entretenimento. No entanto, para conectividade sem fio com longa duração de bateria, pequenos bytes de dados, longa distância e penetração profunda através de concreto e aço, somente o LoRaWAN pode acomodar esses aplicativos, que representam cerca de 75% dos casos de uso da IoT. ”

Moore também acrescentou que o LoRaWAN não vem com alguns dos desafios em torno do 5G. “O LoRaWAN está sendo implementado ativamente em uma ampla gama de aplicativos inteligentes, e não haverá motivo para migrar esses aplicativos para o 5G quando ele se tornar amplamente disponível no futuro”, disse Moore. “Além disso, em áreas onde a densificação é um desafio, como cidades inteligentes, ou onde o celular não está disponível, como fazendas, o LoRaWAN é altamente desejável, pois pode acomodar esses requisitos indefinidamente. Finalmente, o LoRaWAN oferece uma variedade de opções de implementação, notavelmente redes públicas ou privadas, que oferecem flexibilidade que não é esperada para estar disponível com 5G.”

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Fonte: LinkedIn