LORA
Tecnologia
- Rede IoT (Internet das Coisas) é um ecossistema de dispositivos fisicamente desconectados que transmitem informações entre si usando um único protocolo de transferência de dados.
- LoRa é um padrão aberto de comunicação sem fio, um dos principais protocolos em redes de área ampla de baixa potência (LPWAN).
- LoRa Alliance é uma organização internacional sem fins lucrativos que desenvolve padrões para as redes e dispositivos LoRaWAN®.
Como funciona a rede LoRaWAN®
A abreviação LoRa combina o método de modulação LoRa em redes sem fio LPWAN e o protocolo aberto LoRaWAN®. Este protocolo é usado para comunicação entre gateways LPWAN e dispositivos finais.
Quando o dispositivo final começa a transmitir dados, todos os gateways disponíveis (estações base) o escutam. Em seguida, eles enviam as informações para o servidor de rede, que, de acordo com os parâmetros de qualidade do sinal, distância do dispositivo e outros metadados, decide qual estação base deve responder ao dispositivo. E então os dados são enviados para os servidores de aplicativos.
Uma característica dessa tecnologia é a confiabilidade da transmissão de dados e a distância pela qual as informações podem ser transmitidas (10 a 15 km). Uma estação base pode atender a mais de mil dispositivos e a conexão é bidireccional. A tecnologia LoRa fornece taxas de transferência de dados no canal sem fio de 0,3 a 50 kbps.
As redes LoRaWAN® dispostas em uma topologia estrela das estrelas possuem estações base retransmitindo os dados entre os nós sensores e o servidor de rede por meio de gateways que formam pontes transparentes. Com esta abordagem, geralmente assume-se que o operador de rede possui os gateways e o servidor central, e os assinantes possuem os nós finais. Os assinantes têm a possibilidade de transmissão de dados bidireccional transparente e segura para os nós finais.
É de referir ainda que a transmissão eficiente de informação e controlo dos dispositivos móveis é assegurada através de vários gateways em simultâneo e a ausência de enlace nos nós finais. Graças a esse recurso da tecnologia LoRa, é possível a troca gratuita de dados, por exemplo, entre sensores sem fio colocados em contentores de carga.
Vantagens da tecnologia LoRaWan®
- Não há necessidade de licenciar frequências (868,0-868,6 MHz) na faixa em que as redes LoRaWAN® são implantadas.
- A manutenção de até vários milhares de dispositivos através de uma estação base.
- Um grande alcance de sinal.
- A alta imunidade a ruídos.
- A bateria de longa duração, que pode chegar a 10 anos.
- A operação autónoma do dispositivo ao usar baterias solares, até ao final de seu recurso.
ARQUITECTURA DE REDE LORA
- Dispositivo final - executa o controlo ou faz medições, contém um conjunto de sensores e elementos de controlo.
- Gateway - recebe dados de dispositivos finais por meio de canais de rádio e os transfere para a rede de trânsito (Ethernet, Wi-Fi, redes celulares e outros canais de telecomunicações). Os gateways se conectam ao servidor de rede por meio de conexões IP padrão e actuam como uma ponte transparente, simplesmente convertendo pacotes RF em pacotes IP e vice-versa. Normalmente, este dispositivo contém um transceptor multicanal para processar sinais em vários canais ao mesmo tempo, ou mesmo vários sinais em um canal.
- Servidor de rede - é projectado para gerenciar a rede: a tarefa de decomposição, adaptação de velocidade, armazenamento e processamento dos dados recebidos.
- Servidor de aplicativos pode monitorar remotamente a operação dos nós finais e colectar os dados necessários deles.
TRÊS CLASSES DE DISPOSITIVOS FINAIS
Classe A
Dispositivos desta classe são usados quando o consumo mínimo de energia é necessário com a vantagem de transmissão de dados para o servidor. O iniciador da sessão de comunicação é o nó final, enviando um pacote com os dados necessários e alocando duas janelas durante as quais espera os dados do servidor. Assim, a transferência de dados do servidor é possível após a conexão do dispositivo final. Um dispositivo final pode entrar no modo de suspensão de baixo consumo de energia, desde que seu próprio aplicativo o determine: não há necessidade de rede para activações periódicas.
Classe B
A principal diferença em relação aos dispositivos "Classe A" é a alocação de uma janela de recebimento adicional, que o dispositivo abre de acordo com uma programação. Os dispositivos de classe B sincronizam com a rede usando beacons periódicos e abrem "slots de ping" de downlink em horários programados. Para montar a programação, o dispositivo final executa a sincronização em um sinal especial do gateway. Graças a esta janela, o servidor tem a oportunidade de iniciar a transmissão de dados em um determinado momento, com um atraso determinado.
Classe C
Os dispositivos desta classe possuem uma janela quase contínua para recebimento de dados e a fecham apenas durante a transmissão de dados. Isso permite que eles sejam usados para resolver problemas que exigem a obtenção de uma grande quantidade de dados. Com base nisso, o servidor de rede pode iniciar uma transmissão de downlink a qualquer momento, desde que o receptor do dispositivo final esteja aberto, para que não haja atraso.