LPWAN IoT: Por que o LPWAN é necessário no mundo da IoT ?

It’s becoming harder to see a future without the Internet of Things in our daily lives. Estamos cada vez mais contando com mais objetos habilitados para rede de comunicação, que pode não apenas enviar e receber dados, mas também realizar tarefas específicas. Nosso mundo está repleto de sensores e câmeras LPWAN IoT que transmitem diversas informações, desde o nível de poluição atmosférica até o estado do tráfego, até a geolocalização de scooters e bicicletas para uso compartilhado em ruas populosas.

O fato de a IoT estar se tornando uma norma em nosso dia a dia significa que existem elementos que levam ao crescimento exponencial de seu ecossistema. Por outro lado, IoT’s network connectivity – a backbone of the Internet of Things – has been mainly stimulated by LPWAN IoT technology. A prevalência desta tecnologia no desenvolvimento de IoT pode ser testemunhada principalmente no setor industrial.

Os relatórios de mercado preveem que os dispositivos habilitados para IoT devem aumentar de 8.6 bilhão para 29.42 bilhão (2019 – 2030), com LPWAN IoT sendo um dos principais impulsionadores desse crescimento. A recent market report that extensively analyzes LPWAN’s contribution to IoT growth estimates that the fastest-growing IoT communication technology within the next half-decade will be LPWAN. O mesmo relatório prevê que o número de dispositivos IoT que usam LPWAN deve crescer em 109% cada ano, excedendo um bilhão de dispositivos por 2023.

Noções básicas sobre redes de área ampla de baixa potência

Estas são tecnologias de rádio que suportam a comunicação sem fio em longas distâncias. Ao contrário das tecnologias sem fio, como Bluetooth e Wi-Fi, que transferem grandes pacotes de dados em curtas distâncias, LPWANs enviarão pacotes menores de dados, mas em distâncias maiores.

Existem várias maneiras de projetar e implantar LPWANs, dependendo da aplicação pretendida. LPWANs podem ser classificados em duas categorias: não celular e celular. LPWANs celulares utilizam frequências licenciadas como LTE-M e NB-IoT. Por outro lado, LPWANs não celulares funcionam sob bandas de rádio ISM não licenciadas, como LoRa e Sigfox. Essa diferença torna a aplicação final de ambas as classes bastante diferentes.

Exemplos das principais tecnologias LPWAN IoT não celulares

Today’s most commonly used non-cellular protocols are Sigfox and LoRa.

Sigfox utilizou modulação de banda ultra estreita, que é um dos métodos de transmissão de dados mais eficientes. no entanto, ele só pode enviar pequenas cargas de dados (tanto quanto 12 bytes de dados). Uma vez que o protocolo está instalado em todo o país, tem sido fundamental para a criação de ampla cobertura LPWAN IoT nas principais cidades dos EUA para dispositivos IoT.

Sigfox devices don’t require access points or gateways since Sigfox-enabled devices can easily connect to the cloud through Sigfox towers – just like regular cell towers. Como o Sigfox tem uma taxa de dados extremamente baixa, destina-se à comunicação em ambientes barulhentos e ao ar livre. Este protocolo é ideal para dispositivos sensores simples que podem precisar apenas enviar ou receber um pequeno número de mensagens diariamente, como sistemas de monitoramento de eventos de emergência e alarmes de segurança.

LoRa (Longo alcance) utiliza um esquema de modulação de espectro de espalhamento chirp para transferência de informação digital em longas distâncias. LoRaWAN, que é construído em LoRa, é um MAC disponível abertamente (Controle de acesso de mídia) especificação da camada. Além de transferir cargas de dados maiores do que Sigfox, LoRaWAN também é resistente ao desbotamento multipercurso. Requer mais largura de banda do que o Sigfox devido ao seu esquema de modulação, o que o torna ideal para suportar um grande número de dispositivos.

Notable Non-Cellular LPWAN IoT Technologies

Os outros padrões LPWAN não celulares notáveis ​​são Weightless e Ingenu. Como um protocolo aberto, Weightless é compatível com várias bandas não licenciadas. SIG sem peso, os criadores da rede, tinha projetado originalmente três padrões LPWAN diferentes; Weightless-N, Weightless-W, e sem peso-P. Cada padrão tem suas próprias características únicas. no entanto, a empresa parece ter mudado todo o seu foco para Weightless-P.

RPMA engenhoso (Acesso múltiplo de fase aleatória) é o outro padrão. Pode oferecer suporte a quase 400,000 nodes per “sector’, com todos exigindo pontos de acesso mínimos. Ao contrário de LoRa e Sigfox, o protocolo utiliza o aceito globalmente 2.4 Banda ISM GHz. Ele também suporta transferência de dados bidirecional em amplas áreas de cobertura. Ingenu gerencia a rede de máquinas disponível ao público, que é usado para fornecer serviços para 30+ Cidades americanas.

Today’s Leading Cellular LPWAN IoT Technologies

Operadoras de rede celular têm avaliado suas tecnologias de rede existentes para identificar como podem usá-las para aprimorar a funcionalidade de IoT. Convencionalmente, redes celulares foram classificadas como redes de alta manutenção e alto consumo de energia. Hoje, operadoras de celular têm atendido aplicações de banda estreita por meio de padrões celulares pré-existentes.

LTE-M (de outra forma referido como LTE Cat-M1) permite que dispositivos IoT se conectem diretamente à internet com a ajuda de redes LTE existentes. A rede não é apenas menos cara do que as redes de celular tradicionais, mas também é mais eficiente em termos de energia. It also holds the spot for today’s highest bandwidth LPWAN IoT technology.

IoT de banda estreita (também conhecido como NB-IoT) suporta cobertura de área ampla de baixo custo, mantendo taxas de consumo de energia reduzidas. NB-IoT evita a sobreposição com outros protocolos operando de forma diferente de outros padrões LTE. Também requer sua própria largura de banda dedicada. LTE-M e NB-IoT são produtos do Projeto de Parceria de 3ª Geração (3ISSO NÃO IMPORTA) e operar em frequências licenciadas.

O que torna o LPWAN ideal para sensores IoT?

1. Cobertura de área ampla
LPWAN pode permitir a comunicação do dispositivo IoT em longas distâncias (3-20 km). Este é um feito impressionante, considerando seu já baixo requisito de energia. no entanto, a distância que ele pode se comunicar depende muito de uma série de fatores. Em cidades densas de edifícios, LPWAN pode se comunicar por 2-5 km, considerando que é provável que haja interferência de edifícios e eletricidade. Áreas com uma linha de visão desimpedida, como assentamentos rurais, pode esperar transferência de dados do dispositivo IoT em distâncias maiores (15-30 km).

2. Conectividade direta com a nuvem
Os protocolos LPWAN tiram proveito do sub-GHz frequências que se conectam de forma semelhante a redes celulares e fornecem conectividade de longo alcance. Isso implica essencialmente que é possível colocar estações base ou gateways a quilômetros de distância um do outro. Esses gateways permitem que dispositivos IoT se conectem à nuvem sem que o usuário precise investir em seus próprios roteadores de curto alcance ou operações em malha. Em comparação, outros protocolos de curto alcance como Wi-Fi e Zigbee exigem gateways intermediários para obter dados do dispositivo IoT na nuvem.

3. Uso de baixa energia
A quantidade de dados transmitidos e o modo de transmissão afetam o uso de energia dos dispositivos IoT. Dispositivos IoT que funcionam sob o protocolo LPWAN tendem a usar menos energia em comparação com o resto. Melhor ainda, Os dispositivos IoT que usam o protocolo tendem a ser colocados no modo de espera automaticamente quando não estão em uso. Isso ajuda a preservar a carga, é por isso que os dispositivos podem ser usados ​​por muito tempo (5-10 anos).

4. Custos Reduzidos
O custo geral de propriedade para ecossistemas IoT em execução no LPWAN é bastante baixo. Uma vez que o protocolo é executado em baixa energia, você só precisará investir em baterias de baixo custo. Essas baterias tendem a durar mais tempo, reduzindo o custo de manutenção. Também, um baixo número de gateways será necessário para oferecer suporte ideal a um ecossistema IoT baseado em LPWAN, o que reduz os custos de implantação.

Exemplos de aplicativos de IoT habilitados por LPWAN IoT

Os recursos de baixo consumo de energia e de longo alcance dos dispositivos LPWAN IoT os tornam ideais para várias aplicações. Alguns de seus aplicativos incluem:

• Gestão de frota: As empresas com grandes frotas muitas vezes precisam manter o controle sobre sua localização e suas taxas de uso atuais. Dispositivos LPWAN IoT LW001-BG Pro pode ajudar os gerentes de frota a rastrear a localização específica dos ativos, identificar as necessidades de manutenção, e estabelecer as melhores práticas de economia de combustível.

• Gestão de frota: Os dispositivos LPWAN podem ser facilmente usados ​​para garantir a segurança e proteção no local de trabalho. Os dispositivos IoT podem ser marcados em ativos para identificar onde eles estão e quem os está usando. Em ambientes de trabalho perigosos, os empregadores podem oferecer aos funcionários botões de pânico alimentados por LPWAN LW004-PB para facilitar a comunicação em caso de acidentes.

• Agricultura inteligente: Dispositivos IoT estão definindo o futuro da agricultura. Dispositivos IoT LW002-TH pode ser distribuído dentro de fazendas e estufas para monitoramento ambiental. Seus sensores podem ser programados para colocar algumas coisas em movimento caso a umidade e temperatura ambiente estejam fora dos níveis recomendados.

• Capacitação de cidade inteligente: As cidades inteligentes devem ter vários dispositivos IoT que podem se comunicar entre si, desde dirigir carros até as luzes da cidade. Dispositivos LPWAN IoT LW001-BG podem ser iniciados para ajudar no controle inteligente de semáforos, estacionamento inteligente, e gestão inteligente de resíduos, para citar alguns casos de uso possíveis.

• Automação residencial: As pessoas têm abraçado lentamente a automação residencial, de sistemas de vigilância residencial inteligente a termostatos inteligentes. O plugue IoT MK103 pode tornar a vida em casa mais fácil graças aos dispositivos interconectados. Por exemplo, você pode desligar a iluminação da sua casa remotamente, controlar temperaturas, e definir o seu sistema de segurança. Esta combinação de funcionalidades torna as casas seguras, confortável, e conveniente para morar.

• Fábrica conectada à IoT: As empresas também podem usar LW001-BG Pro para rastrear e gerenciar dispositivos IoT industriais. Os dispositivos ajudarão os usuários a acessar os principais dados de métricas, como eficiência do equipamento e dados de telemetria. Você pode usar essas informações para manutenção preventiva de equipamentos, melhorando a segurança e proteção, e melhorando a eficiência da fábrica, tudo isso pode ser feito remotamente.

• Conectando sistemas de saúde: Os dispositivos LPWAN IoT revolucionaram a facilidade com que os profissionais médicos podem rastrear remotamente a saúde do paciente, especialmente durante a pandemia. Os pacientes podem usar LW004-CT para facilitar o monitoramento da saúde. Em caso de alguma anomalia, os dispositivos enviarão um alarme para o respectivo profissional médico para ação. Também torna mais fácil rastrear os sinais vitais de saúde de pessoas com condições críticas.

A IoT está criando um futuro melhor

Os dispositivos IoT estão definindo o futuro da comunicação e automação. Com tecnologias como LPWAN, não há como dizer o quão longe esses dispositivos podem nos levar. Implemente dispositivos LPWAN IoT em sua vida ou negócios hoje para aproveitar os benefícios que eles têm a oferecer.