O que são o LoRa e o LoRaWAN

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Lora

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LoRa é uma técnica de modulação sem fio derivada da tecnologia Chirp Spread Spectrum (CSS). Ele codifica informações em ondas de rádio usando pulsos chirp (pio em português)- semelhante à forma como os golfinhos e os morcegos se comunicam! A transmissão modulada LoRa é altamente resistente à interferências e pode ser recebida em grandes distâncias. Não se assuste com os termos complexos; A modulação LoRa e a tecnologia Chirp Spread Spectrum são simples de entender na prática. Caso você esteja curioso, neste vídeo, Richard Wenner explica como funciona a tecnologia Chirp Spread Spectrum:

LoRa é ideal para aplicações que transmitem pequenas quantidades de dados com baixas velocidades seriais. Os dados podem ser transmitidos em distâncias maiores se comparado com tecnologias como WiFi, Bluetooth ou ZigBee. Esses recursos tornam o LoRa adequado para sensores e atuadores que operam em modo de baixo consumo de energia. LoRa pode ser operado em bandas sub-gigahertz livres de licença, por exemplo, 915 MHz, 868 MHz e 433 MHz. Ele também pode operar em 2,4 GHz para atingir taxas de dados mais altas em comparação com bandas sub-gigahertz, ao custo do alcance. Essas frequências se enquadram nas bandas ISM reservadas internacionalmente para fins industriais, científicos e médicos.

LoraWAN

LoRaWAN é um protocolo de camada Media Access Control (MAC) construído sobre a modulação LoRa. É uma camada de software que define como os dispositivos utilizam o hardware LoRa, por exemplo, quando transmitem, e o formato das mensagens. O protocolo LoRaWAN é desenvolvido e mantido pela LoRa Alliance. A primeira especificação LoRaWAN foi lançada em janeiro de 2015. A tabela abaixo mostra o histórico de versões das especificações LoRaWAN. No momento em que este artigo foi escrito, as especificações mais recentes eram 1.0.4 (na série 1.0) e 1.1 (série 1.1).

Versão Data de liberação
1.0 Janeiro de  2015
1.0.1 Fevereiro de  2016
1.0.2 Julho de 2016
1.1 Outubro de 2017
1.0.3 Julho de 2018
1.0.4 Outubro de 2020

Largura de banda e alcance

LoRaWAN é adequado para transmitir pacotes de dados pequenos (como dados de sensores) em longas distâncias. A modulação LoRa permite um alcance de comunicação significativamente maior com larguras de banda mais baixas do que outras tecnologias concorrentes de transmissão de dados sem fio. A figura a seguir mostra algumas tecnologias de acesso que podem ser usadas para transmissão de dados sem fio e seus intervalos de transmissão esperados versus largura de banda.

Lora

Por que o LoRaWAN é tão vantajoso?

  • Consumo ultrabaixo – Os dispositivos terminais LoRaWAN são otimizados para operar no modo de baixo consumo de energia e podem durar até 10 anos com uma única bateria.
  • Longo alcance – Os gateways LoRaWAN podem transmitir e receber sinais a uma distância de mais de 10 quilômetros em áreas rurais e até 3 quilômetros em áreas urbanas densas.
  • Comunicação indoors – As redes LoRaWAN podem fornecer cobertura dentro de prédios e cobrir facilmente edifícios de vários andares.
  • Dispensa de licença de operação – Você não precisa pagar taxas de licença de operação nas faixas de frequência destinadas para a o uso da tecnologia LoRaWAN.
  • Geolocalização – Uma rede LoRaWAN pode determinar a localização de dispositivos finais usando triangulação sem a necessidade de GPS. Um dispositivo final LoRa pode ser localizado se pelo menos três gateways captarem seu sinal.
  • Alta capacidade – Os servidores de rede LoRaWAN lidam com milhões de mensagens de milhares de gateways.
  • Sistemas públicos e privados – É fácil implantar redes LoRaWAN públicas e privadas usando o mesmo hardware (gateways, dispositivos finais, antenas) e software (encaminhadores de pacotes UDP, software Basic Station, pilhas LoRaWAN para dispositivos finais).
  • Segurança ponta a ponta – LoRaWAN garante comunicação segura entre o dispositivo final e o servidor de aplicativos usando criptografia AES-128.
  • Atualizações de firmware over the air – Você pode atualizar remotamente o firmware (aplicativos e a pilha LoRaWAN) para um único dispositivo final ou grupo de dispositivos finais.
  • Roaming – Dispositivos terminais LoRaWAN podem realizar transferências de pacotes de uma rede para outra.
  • Baixo custo – Infraestrutura mínima, nós finais de baixo custo e software de código aberto.
  • Programa de certificação – O programa de certificação LoRa Alliance certifica dispositivos finais e fornece aos usuários finais a confiança de que os dispositivos são confiáveis ​​e compatíveis com a especificação LoRaWAN.
  • Ecossistema – LoRaWAN possui um ecossistema muito grande de fabricantes de dispositivos, fabricantes de gateways, fabricantes de antenas, provedores de serviços de rede e desenvolvedores de aplicativos.

Aplicações da tecnologia LoRaWAN

Aqui estão alguns casos de uso de LoRaWAN fornecidos pela Semtech, para lhe dar algumas dicas sobre como LoRaWAN pode ser aplicado:

  • Monitoramento da cadeia de frio de vacinas – Os sensores LoRaWAN são usados ​​para garantir que as vacinas sejam mantidas em temperaturas adequadas durante o transporte.
  • Conservação animal – Sensores de rastreamento gerenciam espécies ameaçadas, como Rinocerontes Negros e Leopardos de Amur.
  • Pacientes com demência – Sensores de pulseira fornecem detecção de quedas e rastreamento de medicamentos.
  • Fazendas inteligentes – Informações em tempo real sobre a umidade do solo das culturas e cronograma de irrigação otimizado reduzem o uso de água em até 30%.
  • Conservação de água – Identificação e conserto mais rápido de vazamentos na rede de água de uma cidade.
  • Segurança alimentar – O monitoramento da temperatura garante a manutenção da qualidade dos alimentos.
  • Lixeiras inteligentes – Alertas de nível de lixeira enviados à equipe otimizam o cronograma de coleta.
  • Bicicletas inteligentes – Os rastreadores de bicicletas rastreiam bicicletas em áreas remotas e edifícios densos.
  • Rastreamento em aeroporto – o rastreamento sem GPS monitora veículos, pessoal e bagagem.
  • Espaços de trabalho eficientes – Monitorização da ocupação dos quartos, temperatura, utilização de energia e disponibilidade de estacionamento.
  • Saúde do gado – Sensores monitoram a saúde do gado, detectam doenças e preveem o tempo de entrega dos bezerros.
  • LoRa no espaço – Satélites fornecem cobertura de comunicação baseada na tecnologia LoRaWAN em todo o mundo.

Lora Alliance

A LoRa Alliance® é uma associação aberta e sem fins lucrativos criada em 2015. Ela apoia o desenvolvimento do protocolo LoRaWAN e garante a interoperabilidade de todos os produtos e tecnologias LoRaWAN. Hoje, a LoRa Alliance tem mais de 500 membros em todo o mundo.

A LoRa Alliance fornece certificação LoRaWAN para dispositivos finais. Os dispositivos finais certificados fornecem aos usuários a confiança de que o dispositivo final é confiável e compatível com a especificação LoRaWAN. Você pode aprender mais sobre a certificação LoRaWAN visitando o site da LoRa Alliance®. A certificação está disponível apenas para fabricantes de dispositivos membros da LoRa Alliance. Uma vez certificado, o fabricante pode usar a marca LoRaWAN Certified com o produto.

LoRaWAN agora é um padrão ITU

Conforme anunciado pela LoRa Alliance® em 7 de dezembro de 2021, LoRaWAN® foi oficialmente aprovado como um padrão para Low Power Wide Area Networking (LPWAN) pela União Internacional de Telecomunicações (ITU). Leia o comunicado de imprensa da LoRa Alliance®, LoRaWAN® formalmente reconhecido como padrão internacional da ITU para redes de longa distância de baixa potência, para obter mais informações.

Perguntas e respostas

  1. Quem fornece a certificação LoRaWAN?
  2. LoRa é um:
    • Implementação da camada física
  3. LoRaWAN é um:
    • Protocolo de camada MAC
  4. LoRaWAN pode ser operado em:
    • Faixas livre de licença
    • Faixas ISM
    • 2,4GHz
  5. Qual não é um caso de uso adequado de LoRaWAN?
    • Pagamentos com cartão de crédito

Artigo original: https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/what-is-lorawan/

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