Classes LoRaWAN de dispositivos

Classes LoRaWAN de dispositivos

O padrão LoRaWAN define três tipos de dispositivos: Classe A, Classe B e Classe C. Todos os dispositivos LoRaWAN devem implementar Classe A, enquanto Classe B e Classe C são extensões da especificação de dispositivos Classe A. Todas as classes de dispositivos suportam comunicação bidirecional (uplink e downlink). Durante atualizações de firmware over-the-air (FUOTA), um dispositivo deve ser alterado para Classe B ou Classe C.

Observação: Os dispositivos finais não podem enviar mensagens de uplink enquanto recebem mensagens de downlink.

Classe A

Todos os dispositivos finais LoRaWAN devem suportar implementação de Classe A. Um dispositivo Classe A pode enviar uma mensagem de uplink a qualquer momento. Assim que a transmissão de uplink for concluída, o dispositivo abre duas janelas curtas de recebimento para receber mensagens de downlink da rede. Existe um atraso entre o final da transmissão do uplink e o início de cada janela de recepção, conhecido como RX1 Delay e RX2 Delay, respectivamente. Se o servidor de rede não responder durante estas duas janelas de recepção, o próximo downlink será agendado imediatamente após a próxima transmissão de uplink.

O servidor de rede pode responder durante a primeira janela de recebimento (RX1) ou a segunda janela de recebimento (RX2), mas não usa ambas as janelas. Vamos considerar três situações para mensagens de downlink conforme ilustrado abaixo.

O dispositivo final abre ambas as janelas de recebimento, mas não recebe uma mensagem de downlink durante nenhuma das janelas de recebimento.

O dispositivo final recebe um downlink durante a primeira janela de recepção e, portanto, não abre a segunda janela de recepção.

O dispositivo final abre a primeira janela de recebimento, mas não recebe um downlink. Portanto, ele abre a segunda janela de recebimento e recebe um downlink durante a segunda janela de recebimento.

Os dispositivos finais Classe A têm um consumo de energia muito baixo. Portanto, eles podem operar com bateria. Eles passam a maior parte do tempo em modo de suspensão e geralmente têm longos intervalos entre uplinks. Além disso, os dispositivos Classe A têm alta latência de downlink, pois exigem o envio de um uplink para receber um downlink.

A seguir estão algumas aplicações para dispositivos finais Classe A:

- Monitoramento ambiental;

- Rastreamento de animais;

- Detecção de incêndio florestal;

- Detecção de vazamento de água;

- Estacionamento inteligente;

- Rastreamento de ativo;

- Gestão de resíduos.

Classe B

Os dispositivos Classe B estendem os recursos da Classe A abrindo periodicamente janelas de recebimento chamadas slots de ping para receber mensagens de downlink. A rede transmite periodicamente um beacon sincronizado no tempo (unicast e multicast) através dos gateways, que é recebido pelos dispositivos finais. Esses beacons fornecem uma referência de tempo para os dispositivos finais, permitindo-lhes alinhar seus relógios internos com a rede. Isso permite que o servidor de rede saiba quando enviar um downlink para um dispositivo específico ou grupo de dispositivos. O tempo entre dois beacons é conhecido como período de beacon.

Após um uplink, as duas janelas de recepção curtas, RX1 e RX2, serão abertas de forma semelhante aos dispositivos Classe A.

Os dispositivos finais de Classe B têm baixa latência para downlinks em comparação com os dispositivos finais de Classe A porque abrem slots de ping periodicamente. No entanto, eles têm uma latência muito maior que os dispositivos finais Classe C. Os dispositivos de classe B geralmente são alimentados por bateria. A duração da bateria é menor na Classe B em comparação com a Classe A porque os dispositivos passam mais tempo no modo ativo devido ao recebimento de beacons e aos slots de ping abertos. Devido à baixa latência para downlinks, o modo Classe B pode ser usado em dispositivos de aplicação crítica média, como medidores de concessionárias.

A seguir estão algumas aplicações para dispositivos finais Classe B:

Medidores de serviços públicos (eletricidade, água, gás, etc.);

Iluminação pública.

Os dispositivos Classe B também podem operar no modo Classe A.

Classe C

Os dispositivos Classe C estendem os recursos da Classe A, mantendo as janelas de recepção abertas, a menos que transmitam um uplink, conforme mostrado na figura abaixo. Portanto, os dispositivos Classe C podem receber mensagens de downlink quase a qualquer momento, tendo assim uma latência muito baixa para downlinks. Essas mensagens de downlink podem ser usadas para ativar certas funções de um dispositivo, como reduzir o brilho de uma luz pública ou ligar a válvula de corte de um hidrômetro.

Os dispositivos Classe C abrem duas janelas de recepção, RX1 e RX2, semelhantes à Classe A. No entanto, a janela de recepção RX2 permanece aberta até a próxima transmissão de uplink. Depois que o dispositivo envia um uplink, uma janela curta de recebimento RX2 é aberta, seguida por uma janela curta de recebimento RX1 e, em seguida, a janela contínua de recebimento RX2 é aberta. Esta janela de recebimento do RX2 permanece aberta até que o próximo uplink seja agendado. Os uplinks são enviados quando não há nenhum downlink em andamento.

Comparados aos dispositivos Classe A e Classe B, os dispositivos Classe C têm a latência mais baixa. Porém, eles consomem mais energia devido à necessidade de abertura de slots de recepção contínua. Como resultado, estes dispositivos não podem ser operados com baterias por muito tempo, necessitando serem alimentados pela rede elétrica.

A seguir estão alguns dos casos de uso para dispositivos finais Classe C:

- Medidores de serviços públicos (eletricidade, água, gás, etc.);

- Iluminação pública;

- Faróis de navegação;

- Alarmes.

Os dispositivos Classe C também podem operar no modo Classe A.

Artigo original: https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/classes/