Utilizando LoRa LoRaWAN e LPWAN com IoT

porRicardo Jorge

Utilizando LoRa LoRaWAN e LPWAN com IoT

Neste artigo abordaremos um pouco sobre LoRa, LoRaWAN e LPWAN e seus usos juntamente com IoT.

Caminhamos para um mundo onde WiFi e Bluetooth podem não ser mais as melhores e as únicas tecnologias de comunicação para aplicações de Internet das Coisas (IoT).

Dispositivos IoT ganham espaço a cada ano e os especialistas projetam que haverá 75 bilhões deles até 2025.

Devido a essa enorme demanda para troca de dados, temos agora novas tecnologias para suportar IoT.

Para muitos setores, incluindo cadeia de suprimentos, agricultura, saúde, energia e planejamento urbano, as redes de longa distância e de baixo consumo de energia (LPWANs) são uma opção muito melhor.

O que são LPWAN ?

Redes de longa distância e baixo consumo, ou LPWAN em inglês, são redes de telecomunicação sem fio.

Comparado ao WiFi e ao Bluetooth, uma LPWAN pode transmitir pequenos pacotes de dados por longas distâncias, usando um espectro não licenciado.

Nota : no Brasil, a faixa definida para LoRa é a de 915 MHz.

Nota : WiFi e Bluetooth também operam em espectros não licenciados.

Um espectro não licenciado é quando uma faixa de frequência já está livre para uso, sem que seja necessário solicitar permissão junto ao Órgão Regulador do país onde será usada.

O principal foco de LPWAN, não são as chamadas de vídeo ou jogos, mas aplicações envolvendo sensores de baixa potência que enviam pequenas quantidades de dados a longas distâncias.

Alguns exemplos de uso incluem máquinas de irrigação para o setor agrícola, iluminação inteligente e tecnologias de detecção associadas a medidores inteligentes de energia e água.

As duas principais razões pelas quais LoRaWAN chama a atenção do mercado são :

  • Atualmente é a tecnologia melhor estabelecida para aplicações LPWAN.
  • Está amplamente disponível, através de várias Operadoras em inúmeros países.

Conhecendo LoRa e LoRaWAN


LoRa é uma das mais populares formas de comunicação para IoT.

LoRa significa “Long Range”, ou Longo Alcance em inglês.

A técnica de modulação é conhecida por CSS – chirp spread spectrum.

Considerando áreas rurais, é possível conectar uma estação LoRa com sensores que estão a distâncias entre 20 Km a 50 Km.

Já nas regiões urbanas este alcance fica abaixo de alguns quilômetros.

LoRaWAN é ideal para transmissões de longo alcance, baixo consumo de energia e baixa largura de banda, onde pequenas quantidades de dados precisam viajar por longas distâncias e em locais de difícil acesso, como subterrâneos, ou áreas urbanas densas e com muito concreto.

LoRa é um protocolo proprietário desenvolvido pela Semtech.

As empresas que desejam usar esta tecnologia devem adquirir chips capazes de suportar LoRa para que se conectem à rede LoRaWAN.

Se você precisar de chips para conectividade LoRa, será necessário entrar em contato com a Semtech ou um de seus parceiros autorizados.

LoRa e LoRaWAN

É importante entender que LoRaWAN e LoRa não são sinônimos.

LoRaWAN é uma rede na qual os dispositivos LoRa podem operar.

A especificação da camada de link LoRaWAN é a mesma em todas as regiões.

LoRaWAN é um protocolo projetado para a criação de redes em grande escala.

Consulte o site Lora Alliance e veja um mapa com as áreas de cobertura atualizadas.

Conheça também o projeto The Things Network que tem por objetivo permitir que dispositivos de baixo consumo de energia possam usar gateways de longo alcance para se conectar a uma rede descentralizada de código aberto para troca de dados com aplicativos

A tecnologia LoRaWAN permite que sensores conversem com a internet, sem as redes de celulares ou WiFi.

Nas pontas temos LoRa para comunicação entre os dispositivos e os gateways.

Por sua vez, o gateway faz a comunicação com uma Rede IP que pode ser a Internet ou uma rede IP privada.

Topologia básica LoRaWAN

  • Dispositivos de borda usando LoRa
  • Gateways
  • Network Servers – NS
  • Application Servers
LoRaWAN
LoRaWAN Gateway

Outras tecnologias LPWAN


LoRaWAN pode ser atualmente a tecnologia LPWAN mais popular, mas não é a única que está disponível no mercado.

NarrowBand Internet of Things (NB-IoT) é uma tecnologia baseada em um subconjunto do padrão LTE para telefonia celular.

Seu principal foco de uso é para ambientes internos e não é tão conhecida e aplicada atualmente, quando comparada com LoRaWAN.

Veja mais sobre NB-IoT neste link.

SigFox é outro fornecedor para as comunicações IoT.

Foi a primeira empresa a criar um LPWAN baseado em uma rede de baixa largura de banda.

A tecnologia não é amplamente implantada, mas poderia ser usada para fins de pesquisa devido a seus módulos de rádio de baixo custo e módulos ponto a ponto.

Além disso, o SigFox é uma rede proprietária, muito parecida com o modelo de operadora de celular, onde os usuários precisam pagar ao SigFox para ter acesso.

Isso está em nítido contraste com o modelo LoRaWAN aberto, onde qualquer um pode configurar uma rede para uso público ou privado.

LoRa versus 5G

Sem dúvida, as distâncias alcançadas usando LoRa são impressionantes.

A capacidade de enviar pequenos pacotes de informações por centenas de quilômetros, usando um único gateway, é um fator importante.

Mesmo assim, ela pode não ser a melhor tecnologia para todos os casos, principalmente levando em consideração o licenciamento necessário e seu perfil de tráfego de dados em pequenos pacotes e com maior latência.

Para conectividade de curto alcance, tecnologias como Bluetooth, BLE ( Bluetooth Low Energy ), ZigBee e WiFi podem ser opções melhores.

No Brasil o 5G ainda está iniciando e será preciso aguardar a disponibilidade da Rede.

Mesmo assim, o uso de 5G e LoRaWAN podem ser complementares.

A tecnologia 5G tem foco em aplicações com maior largura de banda e baixa latência, como serviços de emergência, carros conectados e entretenimento

Lora LoRaWAN como alternativa viável

Enquanto isso, LoRaWAN faz mais sentido quando necessitamos de comunicação sem fio com baixo consumo de energia e tráfego de pouca quantidade de dados, que atualmente é o caso da maioria das aplicações IoT.

Existem ainda situações onde o celular pode não estar disponível, como é o caso de zonas rurais e nesta condição, LoRaWAN pode ser uma opção melhor.

Outro ponto que favorece LoRaWAN é o fato de oferecer uma variedade de opções de implantação, principalmente redes públicas ou privadas, o que pode não estar disponível para tecnologia 5G.

Veja outros artigos de nosso blog :

IoT – coletores para todos os perfis de uso

Indústria 4.0 – Introdução

Nota : este artigo é uma adaptação deste link.


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