Faixas de operação da comunicação LoRaWAN

,
LoRaWan Frequencies

LoRaWAN opera em espectro de rádio não licenciado. Isto significa que qualquer pessoa pode usar as frequências de rádio sem ter que pagar taxas pela operação. É semelhante ao WiFi, que utiliza as bandas ISM de 2,4 GHz e 5 GHz em todo o mundo. Qualquer pessoa pode configurar roteadores WiFi e transmitir sinais WiFi sem a necessidade de licença ou autorização de uso e operação.

LoRaWAN usa frequências de rádio mais baixas com maior alcance. O fato de as frequências terem um alcance maior também acarreta mais restrições que muitas vezes são específicas de cada país. Isto representa um desafio para o LoRaWAN, que tenta ser o mais uniforme possível em todas as diferentes regiões do mundo. Como resultado, LoRaWAN é especificado para diversas bandas nessas regiões. Essas faixas de operação são semelhantes o suficiente para suportar um protocolo independentemente da região, mas têm uma série de consequências para a implementação dos sistemas backend.

  • LoRaWAN possui especificações regionais oficiais, chamadas Parâmetros Regionais, que você pode baixar no site da LoRa Alliance.
  • Estas especificações regionais LoRaWAN também não especificam tudo. Eles cobrem apenas uma região especificando o denominador comum. Por exemplo, os parâmetros regionais LoRaWAN para a Ásia especificam apenas um subconjunto comum de canais – mas existem variações entre as regulamentações nos países asiáticos. Além disso, cada operador de servidor de rede é livre para selecionar parâmetros adicionais, tais como canais de emissão adicionais. Chamamos esses parâmetros de Outros. Para The Things Network, eles são definidos no repositório GitHub.
  • Em alguns países, pode ser utilizado mais de um plano de frequência. Por exemplo, nos Países Baixos, tanto o EU868-870 como o EU433 podem ser utilizados.
  • Os parâmetros regionais incluem parâmetros da camada física, como planos de frequência (planos de canais), frequências de canais obrigatórias e taxas de dados para mensagens de solicitação de adesão. Os parâmetros regionais também incluem parâmetros da camada LoRaWAN, como tamanho máximo da carga útil.
  • Apresentamos aqui detalhes sobre a banda EU863-870 e a banda ISM US902-928. Mostramos também alguns parâmetros importantes envolvidos em outros planos de frequências.

LoRaWan Frequencies

Planos de frequência comuns

LoRaWAN opera nas bandas ISM (Industrial, Scientific, and Medical) não licenciadas. A tabela abaixo lista os planos de frequência mais recentes e seus nomes comuns.

Plano de frequência Nome comum            
EU863-870 EU868
US902-928 US915
CN779-787 CN779
EU433 EU433
AU915-928 AU915
CN470-510 CN470
AS923 AS923
KR920-923 KR920
IN865-867 IN865
RU864-870 RU864

Banda EU863-870

A faixa EU863-870 pode ser aplicada a qualquer região onde a utilização do espectro radioelétrico seja definida pela norma ETSI [EN300.220]. A banda EU863-870 é utilizada em todos os países europeus e em alguns países fora da Europa, por exemplo, Bahrein (BH), localizado no Médio Oriente. A faixa EU863-870 implica faixas de frequência de 863 MHz a 870 MHz, mas alguns países usam faixas de frequência ligeiramente diferentes. Por exemplo, a Albânia (AL) utiliza 863-873 MHz.

Canais padrão EU863-870

Os três canais padrão a seguir devem ser implementados em todos os dispositivos finais que suportam a banda EU863-870. Esses canais são usados ​​pelo dispositivo final para transmitir a mensagem de solicitação de adesão. O dispositivo final seleciona aleatoriamente um dos canais padrão para enviar a mensagem de solicitação de adesão.

Frequência (MHz) Largura de banda (kHz) LoRa data rate Bit rate
868.10 125 DR0 – DR5 0.3 – 5 kbps
868.30 125 DR0 – DR5 0.3 – 5 kbps
868.50 125 DR0 – DR5 0.3 – 5 kbps

Para dispositivos compatíveis com LoRaWAN versão 1.0.x, esses três canais padrão não devem ser modificados, mas para dispositivos compatíveis com LoRaWAN versão 1.1 e posteriores, esses canais podem ser modificados por meio do comando NewChannelReq.

A banda EU863-870 suporta um máximo de 16 canais. Durante a ativação do dispositivo final, canais adicionais podem ser especificados. Por exemplo, The Things Network usa as 5 frequências adicionais a seguir para uplink.

  • 867,1MHz
  • 867,3MHz
  • 867,5MHz
  • 867,7MHz
  • 867,9MHz

Para downlink, The Things Network usa uma frequência fixa adicional para o slot de recepção RX2:

  • 869,525 MHz em DR0 (SF12/125 kHz).

Duty cycle EU863-870

O Instituto Europeu de Normas de Telecomunicações (ETSI) define o ciclo de trabalho máximo para a frequência EU863-870 em 1%, que é o tempo máximo que um dispositivo pode passar em comunicação. Vamos dar uma olhada em como calcular o tempo no ar permitido por dia (24 horas), por dispositivo final para alguns ciclos de trabalho comuns.

Duty cycle (max) Equação: Tempo-no-ar = número de segundos por dia X duty cycle Tempo-no-ar máximo permitido por dispositivo por dia
0.1% 86400 x 0.1% 86 segundos por dia
1% 86400 x 1% 864 segundos por dia
10% 86400 x 10% 8640 segundos por dia

Algumas operadoras de rede (como The Things Network) reduzem o ciclo de trabalho ainda mais do que o recomendado pela ESTI. Estes tipos de restrições são chamados de “Política de Acesso Justo”. Por exemplo, a política de acesso justo da The Things Network limita o tempo de transmissão do uplink a 30 segundos por dia por nó e as mensagens de downlink a 10 mensagens por dia por nó.

Taxas de dados EU863-870

A taxa de dados é o número de bits transmitidos por unidade de tempo. Com a modulação LoRa, a taxa de dados depende de alguns fatores como fator de espalhamento, largura de banda e taxa de codificação. A tabela a seguir mostra a taxa de bits para cada taxa de dados (DR0 – DR6) configurada com o fator de espalhamento e a largura de banda.

Taxa de dados Configuração (SF + BW) Bit rate (bit/s)
0 LoRa: SF12 / 125 kHz 250
1 LoRa: SF11 / 125 kHz 440
2 LoRa: SF10 / 125 kHz 980
3 LoRa: SF9 / 125 kHz 1760
4 LoRa: SF8 / 125 kHz 3125
5 LoRa: SF7 / 125 kHz 5470
6 LoRa: SF7 / 250 kHz 11000

Como se observa, fatores de espalhamento mais altos causam taxas de bits mais baixas e fatores de espalhamento mais baixos causam taxas de bits mais altas. No entanto, para o mesmo fator de espalhamento, se a largura de banda duplicar, a taxa de dados também duplicará. Você aprenderá mais sobre isso Fatores de propagação.

Todos os dispositivos finais EU868-870 devem suportar uma das seguintes opções de taxa de dados.

  • DR0 – DR5 – conjunto de taxa de dados mínima suportada para obter a certificação LoRaWAN.
  • DR0 – DR7
  • DR0 – DR11 – todas as taxas de dados são implementadas no dispositivo final

EU863-870 EIRP/ERP máximo

A Potência Isotrópica Radiada Efetiva (EIRP) é a potência total irradiada por uma antena isotrópica em uma única direção. O ganho da antena é expresso em dBi para antenas isotrópicas.

A tabela a seguir mostra a lista de valores EIRP que podem ser usados ​​para transmitir dados.

Potência TX  EIRP Valor calculado
0 Max EIRP +16 dBm
1 Max EIRP – 2 dB +16 dBm – 2 dB = +14 dBm
2 Max EIRP – 4 dB +16 dBm – 4 dB = +12 dBm
3 Max EIRP – 6 dB +16 dBm – 6 dB = +10 dBm
4 Max EIRP – 8 dB +16 dBm – 8 dB = +8 dBm
5 Max EIRP – 10 dB +16 dBm – 10 dB = +6 dBm
6 Max EIRP – 12 dB +16 dBm – 12 dB = +4 dBm
7 Max EIRP – 14 dB +16 dBm – 14 dB = +2 dBm

O EIRP máximo para EU863-870 é +16dBm.

Os valores EIRP e ERP mencionados acima também podem ser expressos em miliwatts (mW). Por exemplo:

  • +16 dBm = 40 mW
  • +14 dBm = 25 mW
  • +27 dBm = 500 mW

Tamanho máximo da carga útil EU863-870

O tamanho máximo da carga útil do aplicativo (comprimento) varia de acordo com a taxa de dados. A tabela a seguir mostra o tamanho máximo da carga útil do aplicativo (FRMPayload) para diferentes taxas de dados.

Taxa de dados Configuração (SF+BW) Máxima carga útil  (bytes)
0 LoRa: SF12 / 125 kHz 51
1 LoRa: SF11 / 125 kHz 51
2 LoRa: SF10 / 125 kHz 51
3 LoRa: SF9 / 125 kHz 115
4 LoRa: SF8 / 125 kHz 242
5 LoRa: SF7 / 125 kHz 242
6 LoRa: SF7 / 250 kHz 242

Resumo EU863-870

A tabela a seguir resume todos os parâmetros importantes para a banda EU863-870.

Faixa de frequência 863-870 MHz
Canais de frequência para solicitação de entrada na rede 868.10868.30

868.50
Taxa de dados 0-5 (conjunto mínimo para certificação)
Taxa de dados opcional 6-7 ou 6-11
Número de canais 163 default + 5 opcional

Esses 5 canais opcionais e os 8 canais restantes podem ser modificados/preenchidos pelo comando NewChannelReq
Canais Default 0, 1, 2
Duty cycle < 1%
Limitação de Dwell time Não
Max EIRP / ERP +16 dBm (40 mW) / +14 dBm (25 mW)

Esta é a potência irradiada pela antena isotrópica/antena dipolo de meia onda (não a potência do transmissor)
Máximo ganho de antena 2.15 dBi oro 0 dBd
Taxa de dados RX2 default DR0 (SF12 / 125 kHz)
Frequência RX2 default 869.525 MHz

Banda ISM US902-928

Descrevemos aqui os parâmetros regionais para os EUA, Canadá e todos os outros países que utilizam a banda ISM 902-928.

Planos de frequência US902-928

A banda ISM US902-928 está dividida nos seguintes planos de frequência, conforme mostrado na tabela abaixo.

Uplink/Downlink Canais Faixa Faixa de frequência Largura Taxa de dados
Uplink 64 0 – 63 902.3 – 914.9 MHz em incrementos de 200 kHz 125 kHz DR0 – DR3
Uplink 8 64 – 71 903.0 – 914.2 MHz em incrementos de 1.6 MHz 500 kHz DR4
Downlink 8 0 – 7 923.3 – 927.5 MHz em incrementos de 600 kHz 500 kHz DR8 – DR13

Taxas de dados US902-928

A tabela a seguir mostra a taxa de bits para cada taxa de dados configurada com o fator de espalhamento e a largura de banda.

  • DR0 – DR4 e DR8 – DR13 são usados ​​para modulação LoRa.
  • DR4 é idêntico ao DR12.
  • DR8 – DR13 são usados ​​apenas para mensagens de downlink.
Taxa de dados Configuração (SF + BW) Bit rate (bit/s) Uplink/Downlink?
0 LoRa: SF10 / 125 kHz 980 Uplink
1 LoRa: SF9 / 125 kHz 1760 Uplink
2 LoRa: SF8 / 125 kHz 3125 Uplink
3 LoRa: SF7 / 125 kHz 5470 Uplink
4 LoRa: SF8 / 500 kHz 12500 Uplink
5
6
7
8 LoRa: SF12 / 500 kHz 980 Downlink
9 LoRa: SF11 / 500 kHz 1760 Downlink
10 LoRa: SF10 / 500 kHz 3900 Downlink
11 LoRa: SF9 / 500 kHz 7000 Downlink
12 LoRa: SF8 / 500 kHz 12500 Downlink
13 LoRa: SF7 / 500 kHz 21900 Downlink
14
15

Todos os dispositivos finais US902-928 deverão suportar uma das seguintes opções de taxa de dados.

  • DR0 – DR4 e DR8 – DR13 – o conjunto mínimo de taxas de dados necessário para obter a certificação LoRaWAN.
  • DR0 – DR13 – todas as taxas de dados são implementadas no dispositivo final

Ao usar a ativação Over-The-Air (OTAA), o dispositivo final deve transmitir a mensagem de solicitação de adesão em um canal selecionado aleatoriamente da seguinte maneira.

  • 64 canais (cada um com largura de banda de 125kHz) definidos usando DR0
  • 8 canais (cada um com largura de banda de 500kHz) definidos usando DR4

O dispositivo final deve mudar de canal para cada transmissão.

A potência máxima de saída irradiada permitida nos EUA é EIRP = +30 dBm, mas para a maioria dos dispositivos +20 dBm é suficiente. De acordo com a Comissão Federal de Comunicações (FCC), não há limitações de ciclo de trabalho, mas há um tempo de permanência máximo de 400 ms por canal. O tempo de permanência é a quantidade de tempo necessária para uma transmissão.

Tamanho máximo da carga útil US902-928

O tamanho máximo da carga útil do aplicativo (comprimento) varia de acordo com a taxa de dados (configurada com fator de difusão e largura de banda). A tabela a seguir mostra o tamanho máximo da carga útil do aplicativo (FRMPayload) (N) para diferentes taxas de dados.

Taxa de dados Configuração Máxima carga útil (bytes)
0 LoRa: SF10 / 125 kHz 11
1 LoRa: SF9 / 125 kHz 53
2 LoRa: SF8 / 125 kHz 125
3 LoRa: SF7 / 125 kHz 242
4 LoRa: SF8 / 500 kHz 242
5
6
7
8 LoRa: SF12 / 500 kHz 53
9 LoRa: SF11 / 500 kHz 129
10 LoRa: SF10 / 500 kHz 242
11 LoRa: SF9 / 500 kHz 242
12 LoRa: SF8 / 500 kHz 242
13 LoRa: SF7 / 500 kHz 242
14..15

Resumo US902-928

A tabela a seguir resume todos os parâmetros importantes para a banda US902-928.

Faixa de operação 902-928 MHz
Canais de frequência para solicitação de entrada na rede Upstream: 64 canais – 902.3 – 914.9 MHz em incrementos de 200 kHzUpstream: 8 canais – 903.0 – 914.2 MHz em incrementos de 1.6 MHz

Downstream: 8 canais – 923.3 – 927.5 MHz em incrementos de 600 kHz
Taxa de dados para solicitação de entrada na rede 64 (125kHz canais) usando DR0 e 8 (500kHz canais) usando DR4
Taxas de dados opcional 5-6
Número de canais Upstream: 64 (125kHz) + 8 (500 kHz)Downstream: 8 (500 kHz)
Canais default Ch0 – Ch71
Duty cycle Sem limites
Limitação de Dwell time Ch0-Ch63: 400 msCh64-Ch71: No
Máximo EIRP (default) – Potência de TX 0 +30 dBm
Taxa de dados RX2 default DR8
Frequência RX2 default 923.3 MHz

Outros planos de frequência

A seguir, veja alguns parâmetros importantes que estão incluídos em outros planos de frequência.

  • CN779-787: Aplica-se à China. O ciclo de trabalho é <1% e não há limitação de tempo de permanência. O EIRP máximo padrão permitido é +12,15 dBm.
  • AU915-928: Aplica-se à Austrália e a todos os outros países cuja banda se estende de 915 a 928 MHz. Não há limitação de ciclo de trabalho aplicável e a limitação do tempo de permanência é de 400 ms. O EIRP máximo padrão permitido é +30 dBm.
  • AS923: Aplicado para múltiplas regiões (alguns países da Ásia e Oceania). Todos os dispositivos finais operados no Japão devem executar Listen Before Talk (LBT) com base nos regulamentos ARIB STD-T108.
  • KR920: Os regulamentos da Coreia do Sul permitem a escolha de usar uma limitação de ciclo de trabalho ou gerenciamento de transmissão de Agilidade de Frequência Adaptativa Ouvir Antes de Falar (LBT AFA).
  • IN865: Aplica-se à Índia. O EIRP máximo padrão permitido é +30 dBm.

Configurações padrão para todas as regiões

Existem algumas configurações padrão recomendadas que podem ser aplicadas a todas as regiões.

  • Atraso RX1: 1s
  • Atraso RX2: 2s (atraso RX1 + 1s)
  • Atraso 1 no aceite de ingresso: 5s
  • Atraso 2 no aceite de ingresso: 6s

Plano de frequência para o Brasil

Brasil AU915-928 ANATEL – Resolução No. 680, de 27 de Junho de 2017 
ANATEL – Ato No. 14448, 4 de Dezembro de 2017

 

 

Artigo original: https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/regional-parameters/

Mais artigos sobre IoT

/0 Comentários/por
Talvez você goste dos artigos
LoraWan LoraWAN – Conheça o protocolo por trás da tecnologia Lora
Arquitetura LoraWAN A arquitetura LoRaWAN
LoRaWan Classes Classes LoRaWAN de dispositivos
A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento
Mensagens LoRaWAN Tipos de mensagens LoRaWAN
Lora O que são o LoRa e o LoRaWAN
0 respostas

Deixe uma resposta

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Deixe uma resposta