Claire Swedberg
As empresas que aproveitam a conectividade LoRaWAN da Internet das Coisas (IoT) geralmente enfrentam um problema na borda de suas redes – alguns dispositivos em uma área remota fora do alcance dos gateways.
A tecnologia LoRa já envia sinais bidirecionais a uma distância de até 10 quilômetros ou 6,2 milhas, mas eles podem ser afetados por condições como barreiras metálicas. Os dispositivos de relé ampliam a distância e abordam os desafios ambientais. Embora algumas empresas de tecnologia tenham desenvolvido tais dispositivos para conseguir isso, eles são proprietários.
Assim, a empresa de tecnologia LoRa Semtech trabalhou com a LoRa Alliance para criar sua solução de sistema Relay como parte do padrão aberto LoRaWAN. O software e o firmware permitem a comunicação de e para dispositivos de retransmissão em qualquer rede LoRaWAN.
O sistema foi testado em campo para coletar dados de medidores de água em áreas remotas no Colorado, usando uma solução IoT da Arad.
A Semtech colaborou com as empresas de tecnologia Actility e Deviceroy para o relé. A Actility integrou o recurso de retransmissão em suas plataformas de rede ThingPark Wireless e Enterprise em suas versões mais recentes, enquanto a Deviceroy construiu os nós alimentados por bateria que estendem as redes LoRaWAN, explica Carlo Tinella, gerente sênior de produtos da Unidade de Negócios IoT ICs da Semtech.
Os fornecedores de aplicações de medição de água, gás e eletricidade enfrentam acordos de nível de serviço rigorosos, e os usuários de serviços públicos exigem uma cobertura econômica, mas confiável, dentro de uma área geográfica.
Embora muitas implantações possam atingir uma precisão de leitura de tags de 95%, os cinco% que faltam podem ser aqueles medidores na borda, como um cluster de dispositivos finais ou sensores em uma vizinhança que é pequena demais para garantir seu próprio gateway
O chip e software Relay da Semtech fazem parte da pilha LoRa Basics Modem v4 existente da Semtech, diz Olivier Beaujard, diretor sênior de ecossistemas LoRa da Semtech. A adição de tecnologia de extensão foi discutida pela primeira vez entre os membros da LoRa Alliance, e o grupo passou mais de um ano para chegar a um consenso sobre uma especificação.
Beaujard lembra que era importante para o grupo fornecer software de código aberto para todos que desejassem estender o alcance de sua rede LoRa.
Cada Semtech Relay pode gerenciar transmissões de até 16 dispositivos finais. Ele é instalado dentro do alcance de um gateway dentro de uma rede e emparelhado com os dispositivos finais baseados em LoRa, todos gerenciados pelo servidor de rede.
Uma vez instalado, o relé usa um sistema de detecção de atividade de canal (CAD) no qual fica inativo e acorda por períodos de 25 milissegundos, momento em que envia uma transmissão. Se não receber resposta, ele volta a dormir. Se o relé detectar um ponto final LoRaWAN reconhecido, ele aciona a transmissão desse dispositivo, recebe sua transmissão, encaminha-a para o gateway mais próximo e volta a dormir.
Um caso de uso comum poderia ser estender uma rede LoRa para um contêiner ou freezer isolado de metal, ou atrás de uma parede espessa, de acordo com funcionários da empresa.
Por exemplo, uma unidade de refrigeração pode ter sensores de temperatura habilitados para LoRaWAN em seu interior. O relé dentro ou próximo desse contêiner poderia então encaminhar os dados para o gateway mais próximo, de onde eles poderiam ser enviados para um servidor através da rede.
O relé também pode fornecer uma ponte para conectividade via satélite. Os dispositivos em uma casa poderiam enviar seus dados para o relé, que forneceria conexão direta a um sistema de satélite. Na verdade, há uma discussão em andamento para começar a testar a aplicação através da transmissão de dados de retransmissão aos satélites.
Para empregar os relés, as empresas que possuem redes LoRaWAN teriam que atualizar os códigos de software e firmware incorporados em seus endpoints e gateways LoRa, enquanto o hardware em si não precisaria ser substituído.
“Basta alterar o firmware de um medidor de água com um novo código que esteja disponível publicamente”, diz Tinella.
A vida útil da bateria do relé seria de sete a 10 anos, dependendo de quantos dispositivos são gerenciados por ele e de quantos bytes de dados são enviados diariamente. Eles têm potência suficiente para serem alimentados por meio de coleta de energia, por exemplo, com a ajuda de um painel fotovoltaico. Isso poderia aumentar a flexibilidade e a versatilidade de muitas implantações, relata a empresa.