LoRa, a rede alternativa para IoT

LoRa, a rede alternativa para IoT

Na Internet das Coisas (IoT) as redes desempenham um papel fundamental, possibilitando que os objetos sensorizados distribuídos ao longo de uma área se conectem às aplicações de negócio. Com as diversas previsões de que o número de objetos conectados passará de 20 bilhões em 2020, a importância das redes será ainda mais crítica. As tecnologias de rede mais utilizadas atualmente para IoT são as redes celulares, Wi-Fi, Bluetooth ou ZigBee, sem contar os backbones implementados sobre Ethernet. Mas será que todas as soluções de IoT devem se beneficiar apenas dessas redes sem fio para atender suas necessidades de negócio?

Do ponto de vista de arquitetura de TI em geral, essa resposta é dada pelos requisitos não-funcionais e o comparativo entre eles, que determinam a escolha por um ou outro componente no desenvolvimento de uma solução. Na escolha de uma rede, os atributos de qualidade podem ser, dentre outros, seu custo de implantação, facilidade de manutenção, segurança, latência, alcance, frequência de coleta de dados ou quantidade de dados enviados pelo aplicativo.

Num contexto de pouco uso de banda e longo alcance de cobertura é que se encontram as Low Power Wide Area Networks (LPWANs). Elas têm sido implementadas por meio de várias tecnologias, dentre elas, LoRa (Long Range Radio), Sigfox e UNB (Ultra Narrow Band). Suas características principais são o longo alcance (até 40 quilômetros em ambientes abertos), baterias com vida útil de até 10 anos como fonte de energia para dispositivos e sensores de baixo custo, transmissão de dados na faixa das centenas de bits ou menos, baixo número de bases de transmissão e penetração tanto em áreas urbanas como rurais, abertas ou fechadas.

Aplicativos que se utilizam de LPWANs não possuem baixa latência de transmissão de dados como um de seus requisitos. A empresa norte-americana Semtech patenteou a tecnologia LoRA, porém a IBM e outras empresas como a Cisco, Orange e Flashnet são patrocinadoras da LoRa Alliance, uma associação sem fins lucrativos que tem como missão padronizar a tecnologia LoRa por meio da especificação LoRaWAN. Este, como um protocolo padrão de comunicação, cobre requisitos fundamentais de IoT, tais como comunicação bidirecional segura, mobilidade e serviços de localização. Com esse padrão de LPWAN, há a diminuição da complexidade de implementação de uma rede e das soluções executadas sobre ela, pelas próprias características de sua arquitetura e topologia. Uma rede LoRa apresenta, de uma forma geral, a seguinte topologia:

  • Um ou mais sensores são conectados a um dispositivo que possui hardware com tecnologia LoRa para transmissão dos dados capturados pelos sensores. Esses dados são recebidos por um gateway, também com hardware LoRa, que os envia a outros gateways similares (se necessário) até que eles cheguem a um servidor central que gerencia toda a rede e se comunica com a Internet por Ethernet ou outra rede não LoRa.

Em cidades inteligentes, por exemplo, o status de uma lâmpada de um poste que não acendeu pode ser definido por um único byte, enviado apenas uma vez ao longo da vida útil da lâmpada. Na agricultura, a identificação do estado do solo para monitoramento da sua umidade, pode ser realizada poucas vezes ao dia com poucos dados transmitidos. O momento certo de reabastecimento de um tanque de combustível num posto pode ser transmitido também com poucos dados somente quando necessário, permitindo a otimização da logística de distribuição.

De uma forma geral, as LPWANs entram em jogo para atender requisitos específicos de aplicações de IoT com um custo menor do que aqueles das redes celulares ou sem fio em geral.

Devem ser considerados, acima de tudo, a frequência de envio de dados, tamanho da mensagem e área de cobertura como requisitos para uso dessas redes. Elas são uma alternativa para atender áreas onde as redes celulares não têm alcance, principalmente as áreas rurais, ao mesmo tempo que podem cobrir áreas densamente povoadas.

Especificamente, o LoRaWAN atende as empresas que buscam soluções abertas para maior interoperabilidade e menor dependência de provedores de soluções proprietárias de redes.

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