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17/09/2025

Conceitos técnicos básicos que o ajudarão a entender LoRa e LoRaWAN (Low Power Wide Area Network) em poucos minutos

Apresentamos os conceitos básicos para começar a utilizar LoRa e LoRaWAN mais uma lista de links para artigos com informação detalhada.

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O objetivo deste artigo é deixar claros os conceitos básicos para começar a utilizar LoRa e LoRaWAN. Se quiser aprofundar os seus conhecimentos sobre LoRaWAN, no final do artigo encontrará uma lista de links para artigos com informação detalhada.

O que é LoRa e LoraWAN

LoRa é uma tecnologia sem fios proprietária, foi desenvolvida pela Cycleo em França, a Cycleo foi adquirida pela Semtech em 2012. LoRa utiliza uma modulação de amplo espectro (Spread Spectrum). A utilização deste tipo de modulação permite uma melhor tolerância ao ruído e, desta forma, alcançar longas distâncias com um consumo muito baixo de energia. LoRa é o protocolo ao nível da camada física (camada OSI nível 1)

LoRaWAN é o protocolo de comunicação ao nível da rede (camada OSI nível 2,3) que se encontra sobre a camada física LoRa. O protocolo de comunicação LoRaWAN é aberto, o que permite que muitos fabricantes possam desenvolver dispositivos e, desta forma, reduzir os custos destes.

Gráfico LoraWAN Camadas-OSI

De forma análoga a uma rede Ethernet, poder-se-ia dizer que LoRa são os cabos que conectam os dispositivos numa rede Ethernet e LoraWAN é a comunicação dos dispositivos ao nível do endereço MAC e do endereço IP de rede dos dispositivos na rede Ethernet.

De agora em diante, referir-nos-emos a LoRaWAN como o conjunto LoRa, LoRaWAN.

Vantagens de utilizar LoRaWAN

A comunicação entre dispositivos pode chegar a ser de vários quilómetros.
Muito baixo consumo de energia, permitindo que os dispositivos possam durar anos utilizando uma só bateria.
O custo dos dispositivos LoRaWAN é acessível para qualquer projeto.
É escalável e permite a comunicação de milhares de dispositivos através de um ou vários gateways.
Curva de aprendizagem rápida.
Oferece um nível elevado de segurança entre os dispositivos da rede, desde os nós até ao servidor de aplicações.

Elementos numa rede LoraWan

Nós (End points): Dispositivos finais que enviam ou recebem informação através de LoRaWAN, estes podem ser sensores, atuadores, trackers.
Gateways: É o dispositivo ao qual se conectam os nós por LoRaWAN e permite a comunicação destes com o Network Server.
Network Server: É o software que controla a rede e a lógica de comunicações entre os nós e o Gateway, desta forma evita a duplicação de pacotes, o acesso dos dispositivos. O Network Server, em alguns casos, está incorporado no mesmo Gateway e a vantagem disto é uma redução do custo da solução total e a desvantagem é que limita a escalabilidade.
Application Server: É o software que tratará os dados que se comunicam através de LoRaWAN, este software é completamente independente da rede LoRaWAN e, dependendo do Network Server, poderá comunicar, por exemplo, com MQTT, Modbus TCP, API REST, entre outros.

Classificação dos dispositivos LoRaWAN (nós) segundo o seu consumo

Classe A: São os dispositivos que têm uma máxima poupança de energia, já que só enviam dados quando é necessário e, depois de enviar esta informação, têm uns segundos de espera para receber dados do Gateway, passando este tempo, passa novamente a modo de repouso. Isto permite que os dispositivos comuniquem durante anos com uma única bateria
Classe B: São dispositivos nos quais se pode configurar o tempo de mensagens de receção, uma vez passado este tempo, passa a modo de repouso.
Classe C: Dispositivos que estão ativos constantemente, isto requer que estejam conectados à fonte de alimentação.

Cálculo do tempo da carga útil da bateria

Estimar o tempo da carga útil de uma bateria não é uma tarefa fácil de realizar nos nós LoRaWAN, já que depende de muitos fatores: a frequência com que se enviam/recebem os dados, o ambiente (obstáculos), a temperatura, spreading factor, número de amostras (Payload).

No seguinte exemplo, pode ver-se a estimativa da vida útil da bateria utilizando um spreading factor de 7 e uma amostra a cada X minutos.

Tabela de dados LoraWan e Lora

O que é o spreading factor (fator de espalhamento)?

É um parâmetro na configuração LoRaWAN, que permite espaçar os dados transmitidos por LoRaWAN para poder ter um alcance maior ou permitir uma tolerância maior em ambientes com muito ruído. Fazendo uma analogia com a linguagem falada, seria como soletrar, o spreading factor vai desde SF7 a SF12 de menor a maior espalhamento.

Todos os dispositivos são compatíveis entre si?

A resposta curta é não, por isso é importante que, ao escolher um dispositivo para uma rede LoRaWAN, este seja certificado pela fundação LoRa Alliance. Mesmo assim, há que ter em conta que, dependendo da localização geográfica, as bandas de frequência utilizadas variam. Na Europa, as bandas utilizadas são 433 MHz e 868 MHz, por isso é importante saber em que banda operam os dispositivos que se vão adquirir.

tabela Lorawan região Banda MHz

O que devo saber sobre a Gateway LoRaWAN?

Algo importante a ter em conta é se a Gateway inclui o Network Server (a administração da rede LoRaWAN no mesmo gateway) ou não.

A quantidade de nós que se podem conectar a uma Gateway dependerá de:

Canais simultâneos com os quais a Gateway possa trabalhar.
Se é uma Gateway Full Duplex ou half duplex, já que estas últimas não podem receber dados enquanto transmitem (algo muito pouco habitual), já que o envio de dados do Gateway para os nós não costuma acontecer
RSSI/SNR: RSSI (Indicador de intensidade do sinal recebido) SNR (Relação sinal ruído)
Carga dos recursos da Gateway
Se incluir o Network Server, uma das limitações será a quantidade de dados que possa comunicar dos Nós LoraWAN ao Application Server.

Em LoRaWAN, não existe um número exato que determine os nós que se podem conectar a uma Gateway como tal, já que dependerá dos fatores antes descritos.

Por que é importante definir o Network Server?

O network server definirá a escalabilidade no futuro e a facilidade de administração da rede LoRaWAN, já que pode ser de forma centralizada ou descentralizada.

Network Server como servidor dedicado (Centralizado)

O network server encontra-se num servidor independente das gateways, isto permite uma alta escalabilidade da rede LoRaWAN e uma grande facilidade de configuração, em contrapartida, o preço do projeto incrementa-se em custo, mas este será sempre o aconselhável para projetos grandes.

gráfico nós Lorawan

Network Server incorporado no Gateway (Descentralizada)

O network server incorpora-se no Gateway para a configuração da rede LoRaWAN desse Gateway em concreto, desta forma, o custo da rede LoRaWAN reduz-se e, neste caso, o servidor de aplicações poderá trabalhar com os dados diretamente desde a Gateway.

Gráfico gateways lorawan

Utilizar LoRaWAN tem desvantagens? Quando deveria ter isso em conta?

Mais que desvantagens, poder-se-ia dizer que são limitações da tecnologia, já que, dependendo da aplicação ou problemas que queiramos resolver, teremos que utilizar a tecnologia adequada, por um lado, a distância que possa alcançar, a largura de banda e o consumo de energia

No seguinte gráfico, pode ver-se a tecnologia que se deveria utilizar dependendo da distância

Gráfico redes_inalámbricas

No seguinte gráfico, pode ver-se a tecnologia adequada segundo a largura de banda

Gráfico largura banda Lorawan

Destes dois gráficos, podemos deduzir que LoRaWAN é uma tecnologia pensada para comunicar dispositivos que necessitem de pouca largura de banda e estejam a muita distância entre si.

Na Logitek, ER-Soft dispomos de soluções sem fios que aplicam distintas tecnologias (WiFi, Bluetooth, Bluetooth LE, Wirepass, LoRaWAN, NB-IoT, comunicação móvel entre outras). Se tiver alguma dúvida ou um projeto onde o possamos ajudar, não hesite em consultar-nos.

Se estiver interessado em conhecer mais sobre a tecnologia LoRaWAN, pode ler os seguintes artigos.