Conheça a tecnologia LoRa® e o protocolo LoRaWAN™

LoRa

 

LoRa é uma tecnologia de radio frequência que permite comunicação a longas distâncias (em áreas urbanas 3-4 Km de alcance, e em áreas rurais, até 12 Km ou mais),  com consumo mínimo de energia.

 

Suas principais aplicações são sistema de IoT (internet das coisas) como sensores e  monitores remotos (pressão, luz, on-off, temperatura,, ...) , sobretudo aqueles operados a bateria, de mensagens curtas e em alguns casos em locais de difícil acesso.

 

 

LoRaWAN

 

LoRaWAN™ é o nome dado ao protocolo que define a arquitetura do sistema bem como os parâmetros de comunicação usando a tecnologia LoRa®.

 

O protocolo LoRaWAN™ implementa os detalhes de funcionamento, segurança, qualidade do serviço, ajustes de potência visando maximizar a duração da bateria dos módulos, e os tipos de aplicações tanto do lado do módulo quanto do servidor.

 

 

Arquitetura da rede

 

Lora Network

 

1- Módulos (end-points ou end-devices)

 

São os elementos básicos da rede, como:

  • sensores de temperatura, movimento, on-off, ...
  • leitores de consumo de energia, de água, gás,...

 

2- Gateways

 

São os elementos de conexão entre os módulos e os servidores de rede.

 

Um só gateway pode receber os dados de milhares de dispositivos e encaminha-los para o servidor de rede. Dependendo das condições de topologia do local, um único gateway pode cobrir um raio desde 2Km até 15 Km.

  

3- Servidores de rede

 

Os servidores de rede são os responsáveis pelo gerenciamento das informações enviadas pelos gateways.

 

4- Servidores de aplicações

 

Os servidores de aplicações são programas específicos que recebem os pacotes dos servidores de rede e de acordo com a informação executam uma ou mais ações específicas.

 

 

Classes de dispositivos

 

Para atender as mais diversas necessidades no protocolo LoRaWAN™ foram definidas três classes de dispositivos (módulos):

 

  • Classe A - Sensores
    • Comunicação bi-direcional, recepção após transmissão. (Os módulos so podem receber dados em janelas de tempo pré determinadas e imediatamente após realizarem uma transmissão)

 

  • Classe B - Atuadores
    • Comunicação bi-direcional, com janelas de recepção agendadas

 

  • Classe C - Bidirecional, recepção de dados praticamente sem atraso
    • Nesta classe o módulo sempre esta apto a receber dados do gateway

Importante: Todos os módulos devem obrigatoriamente funcionar em classe A

 

 

Segurança dos dados

 

Para garantir a privacidade dos dados enviados temos dois níveis de segurança:

  • Segurança para a informação
  • Segurança na transmissão dos dados

 

A) Segurança para a informação

 Lora-segurança-info

 

Neste caso os dados a serem transmitidos (payload) são criptografados usando o algoritmo AES de 128 bits, com uma chave conhecida por "Application Session Key".

 

O servidor de rede não tem como fazer este processo.

 

B) Segurança na transmissão dos dados

 

 Lora-segurança

 

O número 'MIC' é gerado usando a mesma técnica de criptografia (AES de 128 bits), mas com uma outra chave, conhecida por "Network Session Key".

 

Esta chave serve para que o servidor de rede possa garantir que o pacote recebido não foi alterado por erros ou propositalmente.

 

Observe que o servidor de rede pode apenas checar a integridade do pacote e nunca 'abrir' os dados, pois não tem a 'Application session key'.

 

 

Frequências de operação

 

Para os EUA e Américas, a faixa de frequência vai de 902 MHz a 928 MHz, conforme figura a seguir:

 

Lora-frequencia

 

 

Gateways

 

Para a implementação da rede existem atualmente vários gateways comercias e inclusive gateways experimentais.

 

  • Alguns gateways comerciais

Kerlink

Link-Labs

Multitech

     

LoRa_station_435

     

link-labs-LL-BS-8

 

multi gateway

 

 

 

  • Gateways para estudos e redes menores

Microchip

Link-Labs para Raspberry

Lora-Microchip

IMG_5207_copy_large

 

 

Módulos Microchip certificados LoraWAN

 

Para a frequência americana, temos o módulo RN2903, cujos detalhes podem ser vistos em:    http://www.microchip.com/wwwproducts/en/RN2903

 

image12

 

 

Kits para desenvolvimento

 

Para estudo temos os seguintes ítens:

 

A) Extensão Arduino / Raspberry Pi (Modelo 2 / Modelo 3 / Zero)

 

Lora-Arduino-raspberry-pi

 

B) BB_LoRa

 

Breakout board LoRa com Pic 16F1619, com footprint para encaixe na placa Curiosity:

 

Lora-curiosity

NEWSLETTER

Receba os melhores conteúdos sobre sistemas eletrônicos embarcados, dicas, tutoriais e promoções.

Obrigado! Sua inscrição foi um sucesso.

Ops, algo deu errado. Por favor tente novamente.

Deixe um comentário

avatar
 
  Notificações  
Notificar