Este artigo explicará o que é tecnologia LoRa e aplicativos LoRaWAN. LoRa é um tipo de padrão de LAN sem fio de baixo consumo de energia. Quanto menor a velocidade, quanto maior a distância de transmissão. O baixo consumo de energia normalmente é um desafio para cobrir uma distância, pois o consumo médio de energia à distância é alto. A característica mais significativa é que LoRaWAN sob a condição do mesmo consumo de energia que outras redes sem fio se espalham mais longe; percebe a unidade do baixo consumo de energia e da longa distância e a taxa de transmissão é normalmente de algumas centenas a alguns Kbps.
1. O que é LoRa?
LoRa é uma técnica de codificação sem fio da camada física usada para estabelecer links de comunicação de longa distância. É membro do CCS (tecnologia de espectro espalhado de modulação linear) família e opera na banda sub-1 GHz. LoRa oferece as vantagens de uma anti-interferência robusta e melhora consideravelmente a distância de comunicação em comparação com o FSK convencional e outras técnicas, mantendo baixo consumo de energia. Além disso, os fatores de difusão regulados por LoRa são virtualmente ortogonais. Isto implica que os sinais enviados simultaneamente para a mesma banda de frequência e modulados usando vários fatores de propagação não colidem entre si.. Em vez de, os sinais de diferentes parâmetros de propagação são pouco mais que ruído de fundo.
Modulação de espectro espalhado, às vezes chamada de modulação Chirp, é a base para a tecnologia LoRa, que é propriedade intelectual exclusiva da Semtech. Esse tipo de tecnologia, conhecido como espectro espalhado, troca sensibilidade por largura de banda. Wi-fi e ZigBee usar tecnologia de espectro espalhado e outros sistemas; no entanto, A modulação LoRa se distingue por atingir o limite do teorema de Shannon e a sensibilidade máxima de aumento. Na mesma taxa de transmissão, A tecnologia LoRa é 8–12dBm mais sensível que a tecnologia FSK convencional.
2. O que é LoRaWAN?
Este é um padrão aberto que cria controle de acesso à mídia (MAC) na camada de enlace de dados e protocolos de comunicação baseados em chips LoRa para Tecnologia LPWAN. O Consórcio LoRa é responsável pela manutenção deste protocolo.
O gateway LoRaWAN transfere mensagens contendo dados de RF modulados LoRa do dispositivo final para o servidor de rede LoRaWAN.
A relação entre dispositivos terminais e gateways não é um para um. Todos os gateways são capazes de receber pacotes de uplink do dispositivo terminal. Por outro lado, vários gateways na mesma região podem servir o mesmo dispositivo terminal.
Cabos Wi-Fi ou de rede podem ser usados para conectar o gateway LoRaWAN ao servidor de rede.
A única função do gateway LoRaWAN, que é executado apenas na camada física, é retransmitir pacotes LoRa RF. Realizará a calibração da camada física após receber o sinal LoRa. Se preciso, ele transmitirá dados específicos (carimbo de data/hora, RSSI, SNR, etc.) através do uplink para o servidor de rede. O servidor de rede passa imediatamente a solicitação de transmissão para o downlink.
3. Quais são os aplicativos LoRaWAN
Voltando à nossa situação real, que é baseado nas características LoRa, listamos as cinco possibilidades de aplicação LoRa da seguinte forma:
- Monitoramento de localização de fazendas e animais: tarefas como rastreamento e gerenciamento de equipamentos de irrigação são melhor realizadas por redes autoconstruídas LoRa porque a maioria dessas aplicações está em locais remotos ou rurais com cobertura celular deficiente e alta densidade de dispositivos IoT.
- Procedimentos de recuperação e recuperação de petróleo: Esta região é essencialmente desabitada, distante, e desprovido de pessoas, e não há cobertura de rede celular, particularmente nas áreas com requisitos de segurança, como minas de carvão. Lora atende facilmente às condições.
- Monitoramento de incêndios florestais: Porque as estações base da rede celular devem ser instaladas em regiões pouco habitadas, eles são caros para configurar e precisam de uma rede de acesso de fibra. Em contraste, Redes LoRa são baratas para configurar, tem ampla cobertura, e são fáceis de implementar.
- Vigilância ambiental: Existem vários tipos de locais de monitoramento ambiental. Alguns são por conveniência, enquanto outros estão nos rios, falésias, e montanhas. Dada a distribuição específica destes sensores de monitoramento ambiental, uma rede LoRa será mais prática de usar.
2. Requisitos rigorosos de aplicação de potência e alcance
- Medidores de água e gás: Estes normalmente têm uma vida útil operacional de 8 para 10 anos. Medidores de água, por exemplo, tem uma bateria que deve ser trocada ao longo de sua vida útil, consumindo muito pouca energia. LoRa é, portanto, ideal para esta situação de aplicação.
- Sensor/bloqueio de estacionamento: Quando o sensor geomagnético é instalado após a terra ter sido enterrada, trocar a bateria do sensor pode ser um desafio. Depois que a sujeira for enterrada, substituir a bateria é caro e precisa de muita energia. Hoje em dia, A tecnologia LoRa é usada pela maioria dos sensores de estacionamento.
- Controle de acesso, detecção de fumaça, e rastreamento de lixo: Essas aplicações exigem sensores de luz e pequenas baterias, mas porque as baterias devem durar de dois a três anos antes de precisarem ser substituídas e porque esta aplicação requer uma distância operacional estendida, A tecnologia LoRa é apropriada.
- Desgaste inteligente: A tecnologia LoRa é a melhor opção, pois o desgaste inteligente exige um consumo significativo de energia, especialmente para aplicações remotas externas específicas.
3. Redes privadas e empresariais
- Controle industrial e monitoramento de linha de produção: Os consumidores regulares valorizam muito o controle da produção e o gerenciamento dos dados de produção, a maioria dos quais empregará IoT de nível privado ou empresarial. As aplicações industriais inteligentes se beneficiam significativamente da implantação flexível e das propriedades anti-interferência robustas do LoRa (Características de interferência de RF das linhas de fabricação).
- Gestão de parques e propriedades: Muitos imóveis comerciais e comunidades residenciais melhoraram a sua gestão interna e serviços de comodidade, e eles desejam ter uma rede privada que possam controlar. As poucas principais empresas imobiliárias chinesas já utilizam redes de cobertura LoRa para realizar um controle preciso de seus imóveis comerciais e residenciais.
4. O que você pode fazer com a rede LoRa?
Nos três anos anteriores, pelo menos um IoT-assalto baseado foi visto por quase 20% de empresas. Em 2021, o custo total da segurança da IoT será $3.1 bilhão.
Um protocolo de rede de longa distância de baixo consumo de energia chamado LoRaWAN é criado para conectar sem fio “coisas” alimentadas por bateria em locais, nacional, ou redes internacionais para a Internet. A segurança é um componente crucial da tecnologia de rede LoRaWAN. Por exemplo, sua estrutura básica de autenticação e segurança é baseada no Anexo B[IEEE802154] da implementação da técnica de criptografia AES128 por IEEE802.15.4/2006. Em comparação com soluções de chave única, LoRaWAN é mais seguro porque usa chaves separadas para criptografar e autenticar os dados do usuário e manter a integridade da rede.
Rastreando a cadeia de suprimentos global
Muitas empresas com mercados internacionais dependem de frotas de veículos, incluindo caminhões, automóveis, navios, e aviões. As empresas podem obter os dados necessários para fazer escolhas sábias e econômicas usando o monitoramento da frota IoT. Planejamento de rota, rastreamento geográfico de veículos, e atualizações de manutenção preditiva a partir de sensores incorporados podem ajudar no gerenciamento eficaz de combustível, permitindo manutenção planejada e minimizando o tempo de inatividade. Devido ao seu baixo consumo de energia e longa duração da bateria, sensores incorporados podem ser instalados em toda a frota em menos de um dia e são de fácil manutenção.
Agricultura inteligente
Apenas 3% da água na Terra pode ser acessada como água doce, e o setor agrícola utiliza 70% disso. Soluções IoT são essenciais para dar aos agricultores o conhecimento de que necessitam para decidir como utilizar os recursos à sua disposição de forma eficiente. Os agricultores podem reduzir o risco de mortalidade das culturas devido à irrigação excessiva ou à seca usando uma implantação baseada em LoRa com irrigação inteligente.
Lar inteligente
Existem vários detalhes que um proprietário deve acompanhar – temperatura, iluminação, uso de água, etc. Tecnologias IoT pode tornar o gerenciamento de serviços públicos mais fácil na era da conectividade, tornando-os prontamente disponíveis aos proprietários, não importa onde estejam na rede. Os aplicativos para casas inteligentes que usam LoRa incluem termostatos, aspersores, portas, fechaduras, e tomadas elétricas. Os termostatos baseados em LoRa podem verificar a temperatura de uma casa e fazer os ajustes necessários ao longo do dia, assim como refrigeradores inteligentes podem. As aplicações para irrigação inteligente podem monitorar quando e por quanto tempo os sistemas de sprinklers devem ficar ligados. A capacidade de gerenciar vários serviços públicos e economizar energia é disponibilizada aos proprietários e administradores de propriedades por meio desses programas, que são facilmente acessíveis a partir de dispositivos móveis.
