Glossário da tecnologia LoRaWAN

Decifrando as palavras e as siglas

É evidente que LoRaWAN é uma tecnologia inovadora que permite implementar iniciativas de IoT como nunca antes. No entanto, precisamente por ser recente, a LoRaWAN encontra-se numa fase em que apenas os técnicos muito experientes em telecomunicações se sentem à vontade com a nomenclatura utilizada na maioria da documentação disponível.

Assim, este documento pretende ser um pequeno glossário que resuma brevemente os conceitos necessários para se sentir seguro com esta tecnologia.

• LPWAN: siglas de Low Power Wide Area Networks, Tecnologias de transmissão sem fios de baixo consumo e para zonas extensas. As três grandes LPWAN atualmente são LoRaWAN, Sigfox e NB-IoT.
• LoRa: camada física da comunicação. Define as frequências e a modulação para transmitir com este padrão.
• LoRaWAN: camada de aplicação que descreve o controlo, a arquitetura e o protocolo que corre sobre uma modulação LoRa.
• Nodo: dispositivo que é a origem ou o destinatário final de uma mensagem numa rede LoRaWAN, tipicamente os nodos são sensores, instrumentação ou atuadores.
• Gateway: dispositivo com a função de criar a cobertura de rede e dar de alta aos nodos para que trabalhem nela. Numa rede pequena também tem a função de traduzir o Payload das mensagens LoRaWAN para um protocolo de sistemas (tipicamente MQTT).
• Network Server: gestor de redes LoRaWAN, em arquiteturas com vários Gateways é um elemento independente da rede. As suas funções são de coordenação dos Gateways, eliminar as mensagens duplicadas, a mobilidade e localização dos nodos, gerir a segurança com a rede e as aplicações, traduzir as mensagens para um formato compreensível pelos demais sistemas ou habilitar ou desabilitar dispositivos em conjunto, entre outras funções.
• Uplink: indica a direção de uma mensagem, concretamente uma mensagem Uplink implica que é o nodo quem envia uma mensagem para o Gateway.
• Downlink: indica a direção de uma mensagem, concretamente uma mensagem Uplink implica que é o Gateway quem envia uma mensagem para o nodo.
• Payload: propriamente a mensagem que se quer transmitir sem ter em conta o resto da trama que incorpora o protocolo LoRaWAN. São os dados úteis que requer a aplicação final do sistema (SCADA, BMS, GMAO, etc.).
• Canal: dentro da banda 868 MHz, subdividem-se diferentes intervalos de frequência por onde diferentes nodos podem transmitir simultaneamente. Cada um deles é um canal.
• Data Rate: quantidade de dados que se transmitem por segundo. Depende principalmente da largura de banda e do SF.

• SF: siglas de Spreading Factor. Quantidade de bits utilizados para transmitir um único símbolo. Equivalente ao boundrate em comunicações série, quanto menor for o SF, maior imunidade a interferências, mas menor Data Rate.
• ToA: siglas de Time on Air. Tempo que decorre desde que um sinal é enviado por um dispositivo até que chega ao recetor. Quanto maior for o ToA, maior será a saturação da banda de frequência e maior o consumo energético.
• ADR: siglas de Adaptive Data Rate. Mecanismo utilizado em LoRaWAN para alterar dinamicamente o SF com o fim de otimizar a energia consumida na hora de transmitir, mas garantindo uma boa imunidade ao ruído.
• Duty Cycle: proporção de tempo (rácio ou percentagem) em que um componente, dispositivo ou antena está a operar. Em LoRaWAN aplica-se como o tempo em que um dispositivo está a ocupar um canal concreto.
• ABP: siglas de Activation by Personalization. Configuração de acesso manual a uma rede LoRaWAN onde se requer introduzir no Gateway os seguintes parâmetros DevAddr, NwkSKey e AppSKey
• DevAddr: endereço do nodo dentro da rede
• NwkSKey: siglas de Network Session Key. Chave necessária para a cifragem das mensagens entre o nodo e o Gateway.
• AppSKey: siglas de Application Session Key. Chave necessária para a cifragem entre o nodo e a aplicação. Em resumo, é a que permite ao Network Server (ou ao Gateway quando assume parte das suas funções) interpretar e traduzir o Payload da mensagem.
• OTAA: siglas de Over-the-Air activation. Configuração de acesso dinâmica a uma rede LoRaWAN, onde é necessário introduzir no Gateway os parâmetros DevEui, AppEui, AppKey.
• DevEui: identificador único que vem de fábrica
• AppEui: identificador único de aplicação. Serve para poder separar ou classificar os nodos segundo a aplicação que vai interagir com eles.
• AppKey: chave AES 128 secreta que partilham o nodo e a rede.

Esperamos que este artigo lhe tenha sido de interesse e lhe sirva para conhecer melhor a tecnologia LoRaWAN. Se desejar saber mais sobre ela ou sobre como montar a sua própria rede na sua instalação, não hesite em entrar em contacto connosco.