Claire Swedberg
• Ampliação do Acesso a Medidores, Sensores para Edifícios Inteligentes
• Alimentado por bateria para aumentos de sinal de baixo custo
• Novas Soluções e Hardware em Desenvolvimento
A LoRa Alliance lançou uma nova especificação para a funcionalidade do dispositivo de retransmissão que permitiria que as implantações de padrão aberto de rede de longa distância (LoRaWAN) se estendessem a áreas em que a transmissão era difícil anteriormente. Essas áreas remotas podem incluir espaços fechados ou subterrâneos, ou aqueles em que há obstáculos entre um nó final (sensor) e um gateway.
O Relay Workgroup da LoRa Alliance vem desenvolvendo o novo padrão ao longo do último ano e meio, de acordo com Alper Yegin, vice-presidente do Conselho da Aliança e presidente do Comitê Técnico, bem como vice-presidente de desenvolvimento de tecnologia avançada na Internet das Coisas (IoT ) empresa de tecnologia Actility. O grupo de trabalho tem cerca de 100 membros, dos quais várias dezenas, incluindo a Actility, estiveram ativamente envolvidos no desenvolvimento de padrões.
Com o novo lançamento de especificações, a Alliance espera ver implantações estendidas em medição de serviços públicos, edifícios inteligentes, agricultura e outras aplicações. Os relés farão parte das soluções de IoT existentes e novas, diz Derek Wallace, vice-presidente de marketing da LoRa Alliance. LoRaWAN é um protocolo de rede sem fio de baixo consumo com especificações definidas pela LoRa Alliance. Ele geralmente transmite dados a uma distância de vários quilômetros em áreas urbanas e até 40 quilômetros (25 milhas) em áreas rurais abertas.
Provedores de serviços e outras empresas têm implantado gateways LoRaWAN em todo o mundo, e muitas áreas urbanas têm cobertura total que outros podem acessar quando constroem ou implantam seus próprios sistemas IoT. Os benefícios incluem implementações de baixo consumo de energia, longo alcance e custo relativamente baixo, enquanto ele é projetado para transmitir pequenos pacotes de dados.
Ampliando o acesso a medidores, sensores para edifícios inteligentes
Em alguns casos, as transmissões LoRaWAN estão sendo realizadas por satélites de órbita baixa da Terra, a um alcance de 500 a 600 quilômetros (311 a 373 milhas), e até geossatélites a muito longo alcance – 30.000 quilômetros (18.640 milhas) acima do solo . No caso de transmissões terrestres, o sinal pode penetrar edifícios, embora tenha limitações quando se trata de paredes grossas, metal ou requisitos de muito longo alcance.
Em alguns casos, uma implantação LoRaWAN pode exigir acesso a apenas alguns nós finais na borda de uma rede, que não podem ser facilmente acessados por meio de gateways existentes. Adicionar mais hardware para alcançar um pequeno número de terminais em uma área desafiadora seria muito caro para a maioria das empresas que implantam sistemas LoRaWAN. Portanto, diz Yegin, uma extensão de retransmissão ofereceria maior flexibilidade de acesso a um custo muito baixo, além de ser relativamente fácil de implementar.
No passado, algumas empresas estenderam a gama de tecnologias LoRa para ambientes internos mais desafiadores ou em torno de metal, construindo seus próprios relés proprietários que encaminham transmissões de pontos finais nessas áreas apertadas ou de difícil acesso. No entanto, os sistemas proprietários têm limites. Eles não podem operar com hardware de outros fornecedores, por exemplo. Por outro lado, a especificação do relé agora lançada permite o desenvolvimento de relés de padrão aberto, usando energia da bateria, que podem gerenciar a transmissão bidirecional com pelo menos 10 dispositivos finais LoRaWAN e um gateway LoRaWAN padrão.
A extensão do relé pode ser adicionada a uma implantação existente, diz Wallace, enquanto os dispositivos finais que transmitem para um relé também são capazes de reverter para as configurações tradicionais de LoRaWAN, como transmitir diretamente para um gateway se os relés forem removidos. “O que isso faz”, explica ele, “é que oferece muita flexibilidade para casos de uso estendidos, estendendo as áreas de cobertura”.
Alimentado por bateria para aumentos de sinal de baixo custo
Os relés que usam a nova especificação podem ser implantados em campo sem a necessidade de fios. Eles usam energia da bateria e podem fazer backhaul de dados de um sensor via LoRaWAN para os gateways e, finalmente, de volta ao servidor. Isso significa que eles não exigem nenhuma outra conexão via redes celulares 3G, diz Yegin – por exemplo, Wi-Fi ou Ethernet. Em vez disso, ele acrescenta, o nó de retransmissão depende apenas da presença da conectividade LoRaWAN para estender a cobertura existente. A vida útil da bateria depende da taxa na qual os dados são encaminhados, como uma vez por hora ou quatro vezes por dia. O tamanho da carga útil de dados também afeta a quantidade de consumo de energia da bateria.
De acordo com a LoRa Alliance, o relé foi projetado para segurança, com uma chave de criptografia transferida para o relé. Vários mercados verticais podem oferecer as primeiras aplicações para o desenvolvimento de implementações impulsionadas por relés, incluindo edifícios inteligentes e medição de serviços públicos. Nesses cenários, os medidores em residências e empresas, ou em outros locais, podem ser monitoradas mesmo se estiverem espalhadas por uma área ampla, ou se estiverem instaladas em porões ou atrás de uma grossa parede de tijolos.
Colocar o relé alimentado por bateria dentro do alcance dos medidores seria de custo relativamente baixo, e a bateria em uma implantação típica não exigiria substituição por anos, possivelmente cerca de uma década. “Com a especificação do relé, portanto, estamos estendendo a cobertura LoRaWAN e o preço”, afirma Yegin.
Novas soluções e hardware em desenvolvimento
Além da extensão da medição de serviços públicos e implantações de edifícios inteligentes, existem outras aplicações iniciais que a LoRa Alliance espera que a tecnologia com a nova especificação de relé resolva. Uma aplicação poderia ser a implantação de relés para uso na indústria naval. Grandes contêineres metálicos tornam a transmissão sem fio desafiadora, por exemplo. Com um relé LoRaWAN, no entanto, os sensores podem ser acessados mesmo se estiverem dentro de um contêiner.
Cada sensor transmitiria dados para um relé conectado ao exterior de um recipiente de metal. Dados de sensores de temperatura, luz ou porta aberta/fechada podem ser enviados para o relé, que por sua vez encaminharia essas informações para um gateway no navio. Dessa forma, os embarcadores ou outros interessados poderiam receber dados sobre as condições dentro do contêiner, mesmo quando carregado no navio.
Outro caso de uso envolve o uso de relés para acessar dados de locais remotos, como casas ou prédios rurais, com a ajuda de satélites. Algumas empresas já fornecem estações base LoRaWAN em satélites, mas exigem linha de visão para capturar dados de sensores, que podem estar dentro de uma cabine ou outra estrutura. Com um relé, os dados podem ser capturados por um dispositivo de retransmissão montado ao ar livre e depois encaminhados para o satélite.
“Então é como realmente esticar os sinais além dos limites físicos”, diz Yegin. Ele prevê uma ampla variedade de aplicações a serem inovadas, agora que a tecnologia pode alcançar esses dispositivos ou sensores mais remotos. “Estes são novamente limitados pela nossa imaginação e pelas necessidades do mercado no momento.”
Principais conclusões:
• Até agora, apenas dispositivos proprietários fornecem acessibilidade LoRaWAN nos locais mais remotos ou desafiadores, o que limita algumas implementações de IoT.
• A nova especificação de relé permitirá que as empresas simplesmente adicionem dispositivos compatíveis com especificações abertas para estender sua área de cobertura ou construir novas redes que alcancem sensores em locais desafiadores.