Nodos e Gateways

Após a apresentação da tecnologia LoRaWAN, neste artigo, vamos falar sobre os equipamentos físicos que formam a rede, ou seja, dos nodos e dos gateways.

Estes equipamentos, no fim de contas, são os que são capazes de operar numa rede LoRaWAN para explorar as vantagens desta tecnologia. É por isso que a tipologia de dispositivo que se fabrica para comunicar por LoRaWAN são aqueles que transmitem poucos dados por mensagem para não saturar a rede e otimizar o consumo – para os dispositivos não alimentados -.

Explicado com exemplos, em redes LoRaWAN, encontraremos sensores de variáveis físicas (temperatura, humidade, qualidade do ar, contadores, …) mas não câmaras que transmitam vídeo em tempo real. No primeiro caso, os nodos transmitiriam poucos dados por mensagem de maneira intermitente, enquanto que para as câmaras é necessária uma grande largura de banda contínua.

I Nodos

Os Nodos são todos aqueles equipamentos físicos finais que são a origem ou o destino das transmissões de uma rede LoRaWAN ou, dito de outra maneira, aqueles dispositivos que recebem ou enviam dados recolhidos no campo.

A primeira coisa que é preciso saber sobre os nodos é que o seu comportamento varia consoante estão ou não alimentados. Numa rede LoRaWAN existem três tipos de dispositivos:

O resumo destas classes resume-se a que os equipamentos A e B são aqueles que são alimentados por baterias, o seu estado normal é hibernando e despertam perante um evento para enviar uma trama.

A grande diferença entre os A e os B é sobre as mensagens de downlink (do Gateway para o nodo). Enquanto os primeiros só ficam à escuta um momento após enviar uma mensagem para otimizar o seu consumo, na classe B despertam periodicamente um momento para ver se há ‘algo’ para eles.

Por último, temos a classe C. A classe C são todos aqueles equipamentos que estão alimentados e que estão atentos continuamente para ver se há uma mensagem de downlink que lhes diz respeito.

Todos os nodos que um utilizador utilize, poderá ver na sua datasheet ou na web do fabricante de que tipo são.

Essa seria a maneira de classificar segundo o seu consumo energético, agora, se classificarmos segundo a sua funcionalidade, podemos separar os tipos de nodos em sensórica e instrumentação e trackers.

Sensórica e instrumentação

Sem dúvida, se há um tipo de dispositivo que LoRaWAN está a permitir implementar em grande número são os sensores e a instrumentação. Uma rede de longo alcance, sem praticamente necessidade de manutenção, para transmitir poucos dados e que permite aos equipamentos consumir pouca energia é ideal para sensores e instrumentação. É por isso que os primeiros nodos LoRaWAN que se fabricaram foram sensores de temperatura e humidade e, pouco a pouco, se foi ampliando a gama para aumentar as prestações dos equipamentos. Mais, já encontramos equipamentos alimentados para adquirir sinais analógicos ou, inclusive, ativar saídas.

Trackers

Além da captura de sinais físicos ou da ativação de sinais elétricos, há outro tipo de nodo muito interessante, os trackers. Estes são equipamentos capazes de geoposicionar-se utilizando uma rede LoRaWAN. Existem vários tipos e modelos, mas, em geral, estão aqueles equipamentos que se posicionam triangulando o sinal LoRaWAN (que tem uma precisão bastante baixa), triangulando a posição numa rede Wifi ou Bluetooth (com uma maior precisão) ou, por último, a sua posição via GPS. O interessante de tudo isto é que, seja a posição que for, o valor das suas coordenadas envia-o mediante LoRaWAN. Por exemplo, um tracker GPS receberia as suas coordenadas e, via a rede LoRaWAN, enviaria como valores os graus de latitude e longitude. Evidentemente, os trackers são também nodos do tipo A, B ou C.

É muito importante destacar dos nodos que, juntamente com os equipamentos, o fornecedor deverá dar-nos um conjunto de códigos alfanuméricos.

Estes códigos deverão ser introduzidos no Gateway ou no Network Server com o fim de poder dá-los de alta na rede. Sem eles, ‘só’ teremos uns equipamentos inúteis.

I Gateway

Neste mesmo blogue temos uma entrada específica para falar das funcionalidades. O importante a destacar é que é o elemento que forma a rede, captura as mensagens que enviam os nodos e envia a estes aquela informação que provém das aplicações superiores.

Como comentamos nessa entrada, é importante ter claro se a nossa rede LoRaWAN vai ser uma rede gerida desde os gateways – ou seja, onde estes fazem, por sua vez, a função de Network Server – ou uma rede onde a coordenação dos gateways se faz desde um único Network Server externo. Se for o primeiro caso, será no próprio gateway, tipicamente através do seu webserver, onde introduziremos os códigos que comentávamos dos nodos para poder dar de alta os equipamentos da rede.

Para acabar esta introdução à tecnologia e aos seus componentes, na seguinte entrada da série falaremos dos Network Servers, das suas funcionalidades e do seu potencial.

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