LPWAN: o que são e para que são utilizadas

As redes LPWAN (Low Power Wide Area Networks) são as tecnologias de comunicação sem fios que permitem transmitir dados entre um dispositivo e uma estação base/Gateway separados por centenas de metros ou quilómetros com um consumo energético muito baixo.

Pelas suas características, estas tecnologias estão a possibilitar o desenvolvimento das maiores iniciativas IoT atuais. Ao serem concebidas especificamente para este ambiente, permitem instalar dezenas ou centenas de nós distribuídos por uma grande área, alimentados com baterias que duram anos e sem necessidade de grandes infraestruturas ou dispendiosas passagens de cabos.

As tecnologias de transmissão sem fios giram em torno de três eixos: consumo energético, alcance ou distância entre o nó e a antena e, por último, capacidade de transmissão ou taxa de dados. Atualmente, não existe uma tecnologia que cubra muito bem os três eixos, mas sim que sacrifica um para potenciar os restantes. Pense, por exemplo, no 4G, tem um alcance muito bom, uma taxa de dados muito boa, mas consome muita energia na sua transmissão – se quisermos prolongar a bateria, colocamos o telemóvel no modo de voo –. Outro exemplo é o Bluetooth, muito pouco consumo energético, boa taxa de dados, mas um alcance muito limitado. As LPWAN são tecnologias que, para terem um alcance muito bom e um consumo muito pequeno, sacrificam o número de dados que podem transmitir. É por isso que, quando falamos de tecnologias LPWAN, nunca podemos pensar em transmitir KBs ou MBs em cada mensagem.

Atualmente, existem três grandes tecnologias LPWAN:

1. Sigfox

Sigfox é uma tecnologia LPWAN de operador, ou seja, existe uma empresa chamada Sigfox que se encarregou de desenvolver uma infraestrutura de grandes antenas por toda a Espanha que dão cobertura a todo o território. Qualquer dispositivo pode, pagando uma subscrição, utilizar esta rede para a transmissão dos seus dados, desde que cumpram as normas de utilização estabelecidas pela Sigfox. Como operador, oferece não só a rede e a sua manutenção, mas também disponibiliza na sua backend (acessível via API) os dados enviados pelos nós. Num sistema que utilize Sigfox, os dados passam sempre pela sua infraestrutura.

É de salientar que têm o grande mérito de serem a primeira grande tecnologia LPWAN desenvolvida em Espanha e a que, atualmente, tem sido utilizada em mais projetos. Os seus prós funcionais são a cobertura que oferecem, a facilidade de subscrição e a sua total acessibilidade. Pelo contrário, é uma tecnologia que pode enviar poucas mensagens por dia (máximo de 1 a cada 10 minutos de uplink e apenas 4 diários de downlink) e de poucos bytes cada uma.

2. LoRaWAN

LoRaWAN é um padrão desenvolvido sobre a modulação rádio LoRa com uma elevada implementação na Europa. Embora seja verdade que pode ser uma rede de operador oferecida por várias empresas no mesmo território, aqui em Espanha ainda não existem operadores que ofereçam cobertura em todo o território. Mas o interessante da LoRaWAN é que, ao contrário das demais LPWAN, permite o desenvolvimento de redes próprias autogeridas. Numa rede autogerida, os limites são os que a ETSI marca, que são muito menos restritivos do que os limites que um operador privado impõe. Este facto abre um grande leque de possibilidades para realizar iniciativas IoT de âmbito local para controlo de áreas pequenas ou médias (um edifício, uma fábrica, um porto, uma cidade, etc.). Evidentemente, requerem conhecer um pouco mais tecnicamente a tecnologia e ter de gerir a rede, mas permite montar redes em qualquer lugar – as redes de operador dificilmente chegarão a todos os interiores de um edifício – e custos de manutenção mais baixos.

3. NB-IoT

NB-IoT é uma tecnologia LPWAN de operador oferecida pelas mesmas empresas de telecomunicações que oferecem as redes de telefonia móvel, ou seja, é a tecnologia que as Telecom oferecem ao ecossistema IoT.

Além de certas diferenças técnicas, a principal diferença funcional com a Sigfox é que não estão desenvolvidas nem acessíveis grandes redes NB-IoT por todo o território. O estado atual desta tecnologia é que, se o projeto for interessante em termos de volume de equipamentos, a operadora em questão (Movistar, Vodafone, Orange, …) monta uma rede dedicada a esse projeto. No entanto, se o projeto for pequeno, não existe uma rede à qual se possa subscrever. Espera-se que isto mude nos próximos anos.

Gráficos comparativos

Comentários sobre os gráficos:

• Comparamos a possibilidade de utilizar LoRaWAN numa rede própria autogerida.
• A Acessibilidade refere-se à facilidade que um utilizador tem em poder utilizar esta tecnologia
• A interoperabilidade refere-se à facilidade de integrar os equipamentos que utilizam esta tecnologia de comunicação com o resto dos sistemas de controlo do utilizador

Como rapidamente se observa, para projetos IoT onde é necessário um operador, tem de se estudar com atenção qual a tecnologia que melhor se ajusta às necessidades e orçamento que temos. Pelo contrário, se o que se pretende é montar uma rede privada para sensorizar ou para controlar dispositivos num armazém, numa fábrica, num porto, num parque de estacionamento, etc. que comunique diretamente com o sistema de controlo já instalado, montar a sua rede LoRaWAN é a melhor opção.

Se tiver interesse em ver mais possibilidades que a LoRaWAN oferece, incentivamo-lo a ler estas outras entradas sobre como esta tecnologia o pode ajudar na gestão da sua fábrica, do seu armazém ou das suas instalações exteriores. Não hesite em contactar-nos se tiver mais dúvidas ou quiser saber mais sobre LoRaWAN!