O que é LoRaWAN?

Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) é um protocolo de rede aberto que permite que dispositivos se comuniquem utilizando uma tecnologia sem fio proprietária conhecida como Long Range (LoRa). Projetado para projetos de IoT em grande escala, o LoRaWAN é particularmente útil para dispositivos de baixo consumo de energia que exigem pouca largura de banda.

Uma rede LoRaWAN é composta por quatro componentes principais:

  • Nós finais:

São os dispositivos individuais da rede, como sensores, monitores e rastreadores.

  • Gateways:

Funcionam como ponte entre os nós finais e o restante da rede. Eles coletam dados dos nós finais e os transmitem para o servidor de rede. A comunicação entre nós finais e gateways ocorre via LoRaWAN, enquanto os gateways se comunicam com o servidor de rede por meio de protocolos de maior largura de banda, como Wi-Fi, Ethernet ou celular.

  • Servidor de rede:

Consolida os dados recebidos dos gateways antes de encaminhá-los ao servidor de aplicativos.

  • Servidor de aplicativos:

Responsável pelo processamento e exibição dos dados consolidados.

Os nós finais transmitem dados para os gateways usando transmissores LoRa por meio da banda de rádio ISM (Industrial, Científica e Médica), que não exige licença. Para interceptar essas transmissões, os gateways utilizam concentradores LoRa.

A rede é organizada em uma arquitetura conhecida como estrela sobre estrela. Isso significa que, ao transmitir dados, os nós finais são recebidos por todos os gateways dentro do alcance. O servidor de rede elimina a duplicação das mensagens recebidas.

O modelo permite comunicação bidirecional entre o servidor de aplicativos e os nós finais, possibilitando o envio de mensagens para alguns ou todos os dispositivos. Isso viabiliza, por exemplo, atualizações de software e comandos remotos.

LoRaWAN vs LoRa

Embora os termos sejam usados de forma intercambiável, eles se referem a tecnologias diferentes. LoRa é a tecnologia de modulação sem fio utilizada no espectro não licenciado. Já o LoRaWAN é o protocolo que opera sobre essa tecnologia, criando uma rede estruturada.

LoRa é uma tecnologia proprietária da empresa de semicondutores Semtech. Em uma rede LoRaWAN, tanto os nós finais quanto os gateways utilizam chips transceptores LoRa.

LoRaWAN é um protocolo de código aberto baseado em nuvem, projetado e supervisionado pela LoRa Alliance. Ele define um modelo padronizado para redes de longa distância, incluindo autenticação de nós e criptografia de dados.

Quais são as vantagens do LoRaWAN?

  • Cobertura:

O LoRaWAN utiliza frequências sub-1GHz e bandas de frequência muito estreitas, o que proporciona excelente penetração de sinal em ambientes internos e subterrâneos. É ideal para sensores e monitores em locais de difícil acesso, como túneis de transporte, instalações de serviços públicos, áreas internas de edifícios e aplicações agrícolas subterrâneas.

A tecnologia permite comunicação sem fio em distâncias de até 15 km e penetração eficaz em ambientes urbanos densos.

  • Uso de energia:

A transmissão e recepção via LoRa consomem pouca corrente elétrica, tornando o LoRaWAN adequado para aplicações de longa duração. Os dispositivos podem operar com baterias por muitos anos, o que permite uma abordagem de "instalar e esquecer".

  • Custos operacionais:

Ao contrário da conectividade celular, o LoRaWAN opera em espectros não licenciados, eliminando os custos de uso de rede, salvo quando se utiliza a infraestrutura de um provedor LoRaWAN, que pode cobrar pelo serviço.

A comunicação bidirecional permite atualizações de firmware over-the-air, reduzindo custos e simplificando o gerenciamento dos dispositivos.

Quais são as desvantagens do LoRaWAN?

  • Infra-estrutura:

Apesar de eliminar custos com operadoras, o modelo exige que o usuário desenvolva, configure e proteja sua própria rede. Graças ao protocolo padronizado, há uma ampla oferta de fornecedores para esses componentes, mas o investimento inicial pode ser elevado.

  • Implantação global:

Na IoT celular, expandir para outras regiões envolve parcerias com MVNOs ou operadoras locais. Já com o LoRaWAN, essa expansão pode exigir o desenvolvimento de infraestrutura própria, caso não exista um provedor local com o qual se possa estabelecer parceria.

  • Restrições de comunicação:

O LoRaWAN é ideal para transmitir pequenas quantidades de dados. Embora permita comunicação bidirecional, um volume elevado de comunicação pode provocar a saturação das frequências. Muitos provedores impõem limites de mensagens diárias para evitar interferências. Em momentos de pico, as taxas de erro de pacotes (PERs) podem atingir até 50%. Por isso, para aplicações críticas que exigem alta precisão na entrega de dados, o LoRaWAN pode não ser a melhor opção.

 

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