LoRaWAN no Brasil: Um Cado de Sucesso

LoRaWAN no Brasil: Um Caso de Sucesso

A Internet das Coisas (IoT) visa permitir que dispositivos em geral antes sem influencia da conectividade, se comuniquem e cooperem para fornecer serviços inteligentes em diferentes ambientes de forma transparente ao usuário. Atualmente, milhões de dispositivos IoT foram implantados em todo o mundo, possibilitando sistemas inteligentes para diferentes aplicações e este número pode chegar a bilhões, nos próximos anos. Estes dispositivos, incluem aplicações como cidades inteligentes, agricultura inteligente, suporte à medicina, linhas de produção, transporte, rastreamento, medição de água, gás, energia e muitos outros.

As redes de acesso sem fio são parte essencial destas soluções, cobrindo uma ampla área das cidades, prédios e até mesmo fazendas. As tecnologias sem fio típicas usadas para esse fim, como ZigBee, Bluetooth e Wi-Fi, têm alcance de alguns metros ou dezenas de metros e utilizam de topologia mesh usualmente para expandir a áres de cobertura. Porém, nos últimos anos, as Low Power Wide Area Networks (LPWAN) foram desenvolvidas para fornecer uma solução viável para aplicações que requerem uma ampla cobertura de área e eficiência energética. As tecnologias mais proeminentes para LPWAN são Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) e SigFox nas bandas não licenciadas e Long Term Evolution for M2M (LTE-M) e Narrowband IoT (NB-IoT). Long Range (LoRa) é um dos mais utilizados em aplicações pela facilidade de desenvolver redes privadas operando nas faixas de frequência não licenciadas (915 MHz nos Estados Unidos e Brasil).

A tecnologia LoRaWAN promete comunicação de longo alcance com baixas taxas de dados e baixo consumo de energia. Alguns testes mostraram que a tecnologia pode alcançar vários quilômetros em ambientes rurais ou áreas abertas. Claro que em cenários com obstáculos ou dentro de edifícios, a conectividade alcançada pelo LoRaWAN é significativamente menor devido aos efeitos de atenuação e desvanecimento, resultando em perdas de pacotes e erros. Em áreas urbanas, muitos obstáculos podem degradar o sinal, diminuindo também a área de cobertura. Porém, a rede LoRaWAN é composta por dispositivos finais que transmitem dados com pacotes muito pequenos para gateways , possibilitando assim, menos tempo da informação no ar e o uso mais eficiente desta tecnologia.

O que é o LoRaWAN?

LoRaWAN é um protocolo de camada de enlace de dados desenvolvido pela LoRa Alliance em 2015 para fornecer uma solução de conectividade de baixa potência para dispositivos alimentados por bateria. A camada física utilizada pelo LoRaWAN é chamada de LoRa, desenvolvida pela empresa Semtech e baseada na modulação Chirp Spread Spectrum (CSS). A modulação CSS usa um Spreading Factor (SF) para espalhar a informação pela frequência. Os SFs são ortogonais entre si e definem o número de chirps por símbolo de sinal. Existem seis SFs possíveis nas redes LoRa, de 7 a 12, que determinam o número de bits necessários para transmitir a mesma quantidade de dados. Um número maior de bits por símbolo aumenta a capacidade do receptor de demodular a mensagem. Maior SF significa que mais bits são necessários para enviar a mesma informação. No entanto, é possível implantar o dispositivo final mais longe do gateway. A ortogonalidade entre SFs garante que diferentes dispositivos finais possam transmitir seus pacotes usando a mesma frequência, mas usando SFs diferentes. Para comparação, para transmitir um pacote com 50 bytes usando largura de banda de 125 kHz, o ToA é de 0,1s para SF 7, enquanto usando SF 12 o ToA é de 2,6s. Considerando apenas o ToA, a latência para entregar um pacote é pelo menos 20 vezes maior com SF 12 do que com SF 7. O SF, a largura de banda e o tamanho do pacote escolhido afetam diretamente a taxa de transferência do link. Um dispositivo transmitindo com um baixo valor de SF tem uma taxa de transferência maior do que um dispositivo transmitindo com um alto valor de SF. No entanto, o aumento do SF também aumenta o alcance da transmissão.

LoRa usa frequências industriais, científicas e médicas (ISM), e cada país ou região tem sua banda de frequência. O Brasil, EUA e Austrália usam 915 MHz, por exemplo enquanto a Europa usa 868 MHz.

Normalmente, uma rede LoRaWAN é uma topologia estrela das estrelas composta por um ou mais gateways, dispositivos finais e um servidor de rede LoRaWAN. Os dispositivos finais são os nós responsáveis por coletar dados ou acionar e gerar pacotes LoRaWAN. O gateway é responsável por receber os pacotes LoRaWAN e encaminhá-los para o LoRaWAN Network Server por meio de uma rede baseada em IP. Ele atende apenas na camada física, não podendo decodificar os pacotes e conhecer seu conteúdo. O LoRaWAN Network Server é uma forma abreviada de descrever um elemento mais sofisticado composto por três componentes principais: um Network Server, um Application Server e o Join Server. Network Server: É o elemento central de uma rede LoRaWAN responsável por gerenciar a camada MAC. O serviço de rede.

Qual é o contexto regulatório do LoRaWan no Brasil?

No Brasil, o uso do LoRaWAN é regulamentado pela Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL), que é responsável por fiscalizar o uso das radiofrequências no país.

A ANATEL alocou bandas de radiofrequência específicas para o uso de tecnologias LPWAN, incluindo LoRaWAN. Estas frequências estão sujeitas a determinados regulamentos técnicos e condições de utilização, que se destinam a garantir que não interferem com outros serviços de rádio e não constituem um risco para a saúde e segurança pública.

No Brasil, os dispositivos LoRaWAN devem atender aos padrões técnicos e requisitos de certificação da ANATEL antes de poderem ser usados comercialmente. Esses requisitos incluem testes de compatibilidade eletromagnética, emissões de radiofrequência e outros parâmetros técnicos. Uma vez certificado, o dispositivo pode ser utilizado nas faixas de frequência alocadas, observadas as condições estabelecidas pela ANATEL.

No geral, a estrutura regulatória da ANATEL para LoRaWAN no Brasil é projetada para incentivar o desenvolvimento e a implantação de dispositivos IoT, garantindo que eles não causem interferência ou danos a outros serviços de rádio ou ao público. Ao aderir a esses regulamentos, as empresas podem garantir que seus dispositivos LoRaWAN possam ser usados legalmente e com segurança no Brasil.

Como está a adoção da tecnologia no Brasil?

A adoção do LoRaWAN no Brasil vem crescendo rapidamente nos últimos anos, com diversas iniciativas sendo lançadas para promover seu uso. Um dos principais impulsionadores da adoção do LoRaWAN no Brasil é a necessidade de soluções de cidades inteligentes, principalmente em áreas como transporte, energia e gestão de resíduos.

Além disso, o LoRaWAN é adequado para a grande e diversificada geografia do Brasil, que inclui áreas urbanas e rurais. Seus recursos de longo alcance o tornam ideal para conectar dispositivos remotos, enquanto seu baixo consumo de energia permite maior duração da bateria em dispositivos IoT.

Várias empresas no Brasil já começaram a implantar redes LoRaWAN, incluindo Algar, NLT, Kore e TCTEC. Essas redes estão sendo usadas para uma variedade de aplicações, como estacionamento inteligente, iluminação inteligente e agricultura inteligente.

Além disso, o governo brasileiro também tem demonstrado apoio à adoção do LoRaWAN, com o lançamento de iniciativas como o Plano Nacional de Internet das Coisas, que visa promover o desenvolvimento de soluções de IoT no país.

No geral, espera-se que a adoção do LoRaWAN no Brasil continue a crescer à medida que mais empresas e organizações reconhecem seu potencial para permitir soluções inovadoras de IoT.

Como eu posso desenvolver soluções em LoRaWAN?

O desenvolvimento de soluções LoRaWAN requer uma combinação de experiência em hardware e software. Aqui estão algumas etapas gerais que você pode seguir para desenvolver uma solução LoRaWAN:

  1. Defina seu caso de uso: antes de começar a desenvolver sua solução, você precisa identificar seu caso de uso. Determine que tipo de dados você deseja coletar, com que frequência deseja coletá-los e o que deseja fazer com os dados depois de coletá-los.
  2. Escolha seu hardware: Existem muitas opções de hardware LoRaWAN disponíveis, incluindo módulos, gateways e sensores. Escolha o hardware que melhor se adapta ao seu caso de uso. No site IoT Labs, é possivel identificar uma grande variedade de dispositivos já homologados pelo parceiro tecnologico da ATC, a Everynet, que podem ser utilizados.
  3. Desenvolva seu firmware: Depois de ter seu hardware, você precisa desenvolver um firmware que possa se comunicar com a rede LoRaWAN. Isso envolve configurar as interfaces de hardware necessárias, configurar a pilha LoRaWAN e implementar a lógica do aplicativo.
  4. Teste sua solução: teste sua solução para garantir que ela atenda aos seus requisitos. Isso inclui testar o hardware e o firmware, bem como testar a conectividade da rede e a transmissão de dados.
  5. Implante sua solução: depois que sua solução estiver testada e pronta, você poderá implantá-la em campo.
  6. Mantenha sua solução: as soluções LoRaWAN requerem manutenção contínua para garantir que continuem funcionando corretamente. Isso inclui monitorar a conectividade da rede, atualizar o firmware e substituir o hardware conforme necessário.

No geral, o desenvolvimento de uma solução LoRaWAN requer uma combinação de experiência em hardware e software, bem como uma compreensão do protocolo LoRaWAN e da arquitetura de rede.

Como eu posso alavancar meu Negócio com o LoRaWAN?

As soluções de IoT podem oferecer muitas oportunidades para as empresas ampliarem e melhorarem suas operações. Aqui estão algumas maneiras de usar soluções de IoT para dimensionar seus negócios:

  1. Automatize processos: integrando sensores e dispositivos IoT em suas operações de negócios, você pode automatizar muitos processos manuais. Isso pode levar a maior eficiência e economia de custos, além de liberar tempo para que os funcionários se concentrem em tarefas de maior valor.
  2. Melhore a tomada de decisões: as soluções de IoT podem fornecer dados e insights em tempo real sobre suas operações de negócios. Ao usar esses dados para informar sua tomada de decisão, você pode tomar decisões mais informadas que levam a melhores resultados.
  3. Melhore a experiência do cliente: as soluções de IoT podem ser usadas para melhorar a experiência do cliente, fornecendo informações e serviços personalizados e em tempo real. Isso pode levar a uma maior satisfação e lealdade do cliente.
  4. Aumente a produtividade: as soluções de IoT podem ajudá-lo a identificar e eliminar gargalos em seus processos de negócios. Isso pode levar a maior produtividade e produção, permitindo que você amplie suas operações.
  5. Monitore e otimize recursos: as soluções de IoT podem ser usadas para monitorar e otimizar o uso de recursos como energia, água e matérias-primas. Isso pode levar a economia de custos e benefícios ambientais.
  6. Expanda suas ofertas: Ao integrar soluções de IoT em seus produtos e serviços existentes, você pode criar novas propostas de valor para seus clientes. Isso pode ajudá-lo a expandir suas ofertas e entrar em novos mercados.

No geral, as soluções de IoT podem oferecer muitas oportunidades para as empresas ampliarem e melhorarem suas operações. Ao usar tecnologias IoT para automatizar processos, melhorar a tomada de decisões, aprimorar a experiência do cliente, aumentar a produtividade, monitorar e otimizar recursos e expandir suas ofertas, você pode levar seus negócios para o próximo nível.

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