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Você conhece o LoRaWAN?

Muito é comentado por aqui sobre a possibilidade de comunicação dos nossos produtos em longas distâncias através de LoRaWAN, mas é possível que você tenha dúvidas sobre como funciona essa tecnologia. Nesse post vamos explicar bem certinho o que é, além das vantagens da utilização desse protocolo no monitoramento de energia.


LPWAN, LoRa, LoRaWAN


Esses termos geram certa confusão pela similaridade, porém todos possuem uma relação entre si:

· LPWAN: Conceito mais genérico, a sigla para Low Power Wide Area Network, cuja tradução seria uma “Rede de Baixo Consumo”. As LPWANs são redes que apresentam as seguintes características [1]:


Vantagens

· Longa distância: até 10km em áreas rurais;

· Baixo consumo: podendo ser usados com bateria por vários anos;

· Baixo custo: um único concentrador consegue suportar diversos dispositivos finais.


Desvantagens


· Tamanho de pacote baixo: ideal para a transmissão de alguns bytes;

· Alta latência: ideal para aplicações que não dependem de uma comunicação praticamente instantânea.


É possível perceber que as desvantagens não afetam nossas aplicações, visto que somente é necessário o envio de alguns bytes e que não dependem de baixa latência.

· LoRa: A sigla significa Long Range, inglês para “Longo Alcance”, é considerada uma LPWAN, com todas as características citadas no item anterior. Há muita confusão acerca da diferença entre LoRa e LoRaWAN, sendo a primeira a camada física de comunicação. Nela, são especificados parâmetros, dependendo da legislação vigente no país em que será utilizada.

Na Figura 1, é apresentado como o LoRa se enquadra em comparação com outras tecnologias utilizadas no monitoramento.

Figura 1 – Relação entre taxa de dados e cobertura – LoRa e demais

Fonte: Autor.


De forma simplificada, é possível fazer uma analogia com um cabo de rede. Com ele significaria a camada física, onde é possível realizar comunicação entre dois ou mais dispositivos. Porém é necessário um protocolo que estabelece como essa comunicação ocorre, que nessa analogia, é equivalente ao LoRaWAN.

· LoRaWAN: É o protocolo que estabelece a comunicação através do meio físico LoRa, nele são definidos todos os agentes que participam da rede, bem como parâmetros dos pacotes. A estrutura de rede está apresentada na Figura 2.


Figura 2 – Estrutura de rede definida pelo protocolo LoRaWAN

Fonte: Adaptado de [2].


No Brasil, através da Resolução nº 705, de 21 de dezembro de 2018 [3], da Anatel, são especificadas as frequências de operação para o LoRa. Essa resolução segue as frequências já estabelecidas nos parâmetros australianos, chamados de AU915, por estarem centradas na frequência de 915 MHz.



Produtos da Fox IoT e o LoRaWAN

A Fox IoT aposta na tecnologia LoRaWAN e desenvolve dispositivos baseados neste tipo de rede desde 2016. O principal produto desenvolvido é o Smart Trafo, medidor de grandezas elétricas para transformadores, já citado nos artigos “Monitoramento de transformadores de distribuição (as 5 vantagens)” e “O que é possível descobrir monitorando o transformador?” e apresentado na Figura 3.


Figura 3 - Smart Trafo instalado em transformador de distribuição de energia elétrica.

Fonte: Autor.


Atualmente há redes privadas operando com mais de 100 dispositivos conectados e está sendo iniciada a utilização do Smart Trafo em redes públicas, como a rede da American Tower, assim dispensando a necessidade da instalação de uma rede própria. A Figura 4 mostra o mapa de cobertura da rede da American Tower no Brasil.



Figura 4 - Mapa de cidades com cobertura de rede LoRaWAN American Tower.

Fonte [4].


Quanto a utilização de uma rede pública ou privada, fica a cargo do usuário definir a necessidade e ver qual a opção que o atende melhor. Com a utilização de rede privada há a desvantagem de um gasto inicial maior, com a instalação dos concentradores (gateways), porém torna-se viável caso seja utilizados uma grande quantidade de dispositivos de campo. A rede púbica aparece como uma boa opção para uso reduzido de dispositivos finais com uma menor taxa de envio.


Referências

[1] RF Wireless World. Advantages of LPWAN | disadvantages of LPWAN. Disponível em: https://www.rfwireless-world.com/Terminology/Advantages-and-Disadvantages-of-LPWAN.html

[2] EMBARCADOS. Conheça a tecnologia LoRa® e o protocolo LoRaWAN™. Disponível em: https://www.embarcados.com.br/conheca-tecnologia-lora-e-o-protocolo-lorawan/

[3] ANATEL. Resolução nº 705, de 21 de dezembro de 2018. Disponível em: https://informacoes.anatel.gov.br/legislacao/resolucoes/2018/1220-resolucao-705

[4] IOT LABS. Rede LoRaWAN




™ American Tower. Disponível em: https://iot-labs.io/rede-atc-lorawan/#cobertura



Publicado por: Flávio Garlet Reck e Leonardo Adam, Eng. Eletricistas, Hardware Developers & Application Engineers na Fox IoT.


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