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
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Rafael Ferrari Pereira
Rafael Ferrari Pereira
27/05/2019 12:35

O lora sofre ou não a interferência de JAMMER

Eu
Eu
Reply to  Rafael Ferrari Pereira
22/08/2019 13:46

Qualquer RF sofre interferência se o jammer estiver na mesma frequência/faixa do equipamento.

André Gonçalves
André Gonçalves
25/03/2019 00:11

Interessante. Trabalho na área de telecomunicações e só li a respeito de lorawan hoje. Obrigado por compartilhar conhecimentos.

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