Recomendações para criar uma rede privada LoRaWAN
Estudos recentes mostram como a implementação de tecnologias IoT se está a acelerar nas organizações. Esta tendência foi confirmada durante estes dois últimos anos de crise sanitária. As soluções IoT mostraram o seu grande potencial para melhorar diversos aspetos como: manutenção preditiva, medição de consumos, segurança, qualidade do ar, geolocalização, sistemas de gestão de edifícios BMS (Building Management System), etc.
Dentro destas soluções IoT encontram-se as tecnologias de comunicações sem fios LPWAN. LoRaWAN é a única entre elas que permite implementar redes autogeridas. Isto permite iniciativas de sensorização e controlo de qualquer tipo de instalação, seja industrial ou de infraestruturas. Quando se trata de implementar uma rede privada LoRaWAN, utilizar um gestor de rede (Network Server) de código aberto pode parecer, à partida, uma boa opção. Mas é preciso ter em conta uma série de fatores que influenciam na hora de obter um funcionamento satisfatório.
Nem todas as redes privadas LoRaWAN são iguais
Neste contexto, há muitas organizações que estão a integrar soluções IoT nas suas operações. No entanto, chegados a este ponto, não é preciso precipitar-se na hora de tomar uma decisão e optar por soluções que podem parecer mais simples de implementar e com um investimento inicial menor. Este é o caso das soluções baseadas em código aberto. Podem parecer adequadas sob determinadas circunstâncias, mas é necessário realizar uma série de considerações prévias sobre a implementação de uma rede privada LoRaWAN.
Antes de entrar em detalhe nestas considerações, vejamos os diferentes elementos que compõem uma rede LoRaWAN. Os sensores localizados no terreno recolhem os dados e enviam-nos para os gateways. Estes estão conectados a uma rede centralizada que inclui o gestor da rede LoRaWAN (LoRaWAN Network Server, LNS) e o serviço de gestão dos sensores. É o LNS quem realiza a integração com a aplicação externa que necessita dos dados de campo.
Quais são os critérios a considerar?
Para que uma rede LoRaWAN seja operativa, cada um dos elementos mencionados deve cumprir uma série de requisitos que condicionam o seu correto funcionamento. Atualmente, considera-se fundamental que este tipo de redes sejam flexíveis, fiáveis, fáceis de utilizar e implementar, uniformes e seguras.
Compatibilidade com os gateways
Por flexibilidade da rede, entende-se a capacidade para adaptar a solução. No caso dos gateways, significa que a sua escolha deve ser independente da do LNS. O LNS deve ser compatível com a maioria dos fabricantes. Assim, evitam-se dependências com um único fabricante e amplia-se o leque de soluções perante novas necessidades, mas também perante condições variáveis como prazos de entrega ou preços.
Solução robusta para melhorar a fiabilidade
De um ponto de vista da fiabilidade, o objetivo principal é reduzir ao máximo a perda de dados. Na maioria dos casos, esta perda de dados ocorre quando há uma perda de conexão da rede local (a rede entre o gateway e a aplicação), independentemente de quão curta seja. Para evitar isso, os gateways têm de armazenar estes dados ou podem mudar de rede de maneira automática. Por exemplo, quando a rede local cai, a rede sem fios pode tomar o controlo se os gateways dispuserem de cartão SIM.
Muitos projetos com redes LoRaWAN privadas começam com pilotos onde o LNS está incorporado no próprio gateway. Este tipo de solução priva a rede de uma funcionalidade fundamental. Um LNS centralizado permite aos gateways trabalhar em conjunto para reduzir a perda de pacotes através da redundância: os sensores podem comunicar com qualquer gateway dado como alta na rede e que cubra a zona onde se encontra o sensor. Com o LNS centralizado não é preciso preocupar-se com que sensor está conectado a que gateway, isto permite aumentar a fiabilidade da rede e simplificar a sua gestão.
Vida útil das baterias
O ADR (Adaptative Data Rate) é um parâmetro que basicamente se utiliza para otimizar a transmissão de dados com o objetivo de aumentar a vida útil das baterias. É uma resposta dinâmica aos parâmetros variáveis de uma conexão sensível ao ambiente. Esta otimização pode chegar a valores de 20 a 30 %.
Simplificar a gestão
O seguinte ponto a considerar é a facilidade de utilização e de implementação da rede LoRaWAN. Isto inclui vários pontos como a atualização remota e automática de sensores e gateways, para dispor sempre da última versão do protocolo. Mas também a monitorização ativa do correto funcionamento de cada um dos elementos que compõem a rede.
Simplificar também significa ter a capacidade de analisar a cobertura da rede (Network Survey) ou de analisar em detalhe os “frames” em caso de ocorrer algum problema de comunicação.
A facilidade de operação vai também ligada à uniformidade de funcionalidades de modo que a implementação é independente dos elementos que conformam a rede. Assim, outro fator a ter em conta é a integração entre a implementação física dos equipamentos e a conexão com os principais serviços de dados na nuvem do mercado, como Azure, AWS, Watson, etc. Esta integração deve permitir a descodificação dos dados (Payloads) de sensores de todo o tipo de fabricantes que na maioria dos casos estão encriptados com formatos próprios.
Frequentemente, um piloto que parece cumprir com os requisitos do projeto fracassa quando se implementa a maior escala. Existe toda uma série de desafios desde o desenvolvimento de um piloto até à implementação de uma solução industrial completamente funcional. O grande número de sensores e um ambiente complexo para comunicações sem fios requerem um cuidado extremo na hora de desenhar a rede necessária para cumprir os requisitos de disponibilidade e fiabilidade.
Quer implementar uma rede própria LoRaWAN na sua instalação industrial ou infraestrutura? Entre em contacto connosco e ajudá-lo-emos a definir a solução mais adequada para as suas necessidades.
