Os protocolos de comunicação da IoT, como LoRa, Sigfox e NB-IoT estão levando cada vez mais eficiência ao campo. São essenciais para transmitir a informação a um menor custo de conexão, menor consumo de bateria e taxa de transmissão.
Provavelmente você conhece os benefícios da Internet das Coisas (IoT) dentro do ambiente de produção agrícola: eficiência operacional, produtividade, novas experiências, geração de grande quantidade de dados e novos modelos de negócio. Para isso, redes como a Narrowband-IoT (NB-IoT), Sigfox e LoRa representam protocolos que estão rapidamente se popularizando entre empresas do agronegócio.
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Com esses protocolos, a promessa é conectar praticamente tudo dentro do campo: desde um simples sensor de luminosidade até grandes máquinas agrícolas. Assim, por meio da IoT, o produtor terá facilidade, dinamismo e potencial para controlar diversas de suas atividades.
Mas para que essa tecnologia se torne mais acessível, cabe à empresa rural entender quais são os vários protocolos de comunicação, ou seja, a linguagem que a IoT usará para se comunicar e/ou transmitir dados a um servidor, onde os dados serão tratados de acordo com a necessidade da aplicação.
Elas são conhecidas como redes Low Power Wide Area (LPWA), tendo na NB-IoT, na LoRa e no Sigfox alguns exemplos que permitem conectar um dispositivo IoT à Internet.
Mas você sabe quais são as características de cada um destes protocolos? E quais são as diferenças entre eles que indicam a recomendação de um ou outro protocolo?
Continue acompanhando nosso artigo de hoje e descubra mais sobre estes protocolos de comunicação da IoT.
Protocolos de comunicação da IoT: Porque são tão importantes
Com o avanço tecnológico, a redução dos custos de fabricação e uso dos componentes eletrônicos viabilizou milhares de novos produtos e aplicações, como é o caso do rastreamento animal, monitoramento de lavouras no campo, drones, controle de iluminação, dentre outros.
Neste novo contexto, o conceito IoT tem-se popularizado rapidamente. Segundo a instituição de inteligência de mercado Machina Research, no ano de 2025 o mundo terá aproximadamente 27 bilhões de dispositivos conectados, ante os 6 bilhões registrados em 2015.
Todo esse crescimento abre um espaço cada vez maior para desenvolvedores e novas empresas, inclusive no ambiente do agronegócio. No entanto, esse mesmo crescimento gera dúvidas sobre os caminhos a serem seguidos. Estes caminhos são abundantes, com suas escolhas podendo se situar tanto no campo de hardware ou firmware, assim como na infraestrutura de rede e ferramentas de gerenciamento.
Um desses caminhos, talvez o mais importante, está relacionado à melhor estratégia para conectar uma enorme quantidade de dispositivos e sensores, ou seja, como realizar a transmissão de dados por meio de uma estrutura que seja confiável, duradoura e economicamente acessível?
A partir dessa necessidade, surgiram as redes Low Power Wide Area (LPWA). Cabe a essas redes conectar “coisas” através de redes com melhor cobertura, menor custo, além de menor consumo de bateria, fatores que ampliam o leque de soluções de IoT, especialmente no campo.
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Vale ressaltar também que as redes LPWA se dividem em duas grandes categorias:
- Com frequências não licenciadas, onde destacam-se LoRa® e Sigfox;
- Com frequências licenciadas, tendo como principal representante a NB-IoT.
O grande benefício de operar em frequências licenciadas é não sofrer interferências.
Principais características das redes LPWA: NB-IoT, Lora® e Sigfox
Como já citamos, as redes Low Power Wide Area (LPWA) surgiram com o propósito de conectar milhões de “coisas” que possuem menor valor agregado, com redes de melhor cobertura, menor custo de conexão e menor consumo de bateria, ampliando o leque de soluções de IoT.
Assim, dentre essas redes que oferecem maiores possibilidades, as mais importantes são NB-IoT, LoRa® e Sigfox, que possibilitam a conquista de objetivos semelhantes, mas com características distintas entre si. Veja mais sobre cada uma dessas redes a seguir.
NB-IoT (Narrow Band IoT, ou Banda Estreita para Internet das Coisas)
Esse tipo de tecnologia se destaca por prover uma rede de grande alcance e com baixo consumo de energia, sendo essas características essenciais para conectarmos “coisas” de qualquer natureza ou necessidade, como já citamos neste conteúdo exclusivo sobre o tema.
Sendo assim, a NB-IoT opera dentro do padrão LTE licenciada (Long Term Evolution) que funciona:
- Independentemente;
- Nas bandas de 200 kHz não utilizadas e que foram usadas anteriormente para GSM (Sistema Global de Comunicações Móveis);
- Nas estações base LTE, alocando um bloco de recursos para operações NB-IoT ou em suas faixas de guarda.
A rede NB-IoT funciona de forma complementar à rede 4G, fazendo com que o alcance da rede possa ter em média distâncias entre 2,5 a 3 vezes a distância alcançada pela rede 4G/LTE.
Por isso a NB-IoT é recomendada para projetos que abrangem grandes áreas, mas que não demandam um alto volume de transmissão de dados, como é o caso dos variados sensores e medidores presentes em lavouras agrícolas. Você pode conferir a explicação no vídeo abaixo, apresentado por Armando Lucrecia, especialista em IoT.
Dessa forma, a NB-IoT é uma rede recomendada para dispositivos, ou “coisas”, que não exigem um alto volume de transmissão de dados, mas que, ao mesmo tempo, exigem alto alcance de cobertura.
LoRa® (Long Range Network)
A rede LoRa é uma solução sem fio sub-GHz em frequência não licenciada que endereça demandas para conexão entre dispositivos para aplicações de baixo consumo, longa distância (em alguns locais é possível conseguir 15 a 20 km, caso do campo) e baixo custo de infraestrutura.
Dessa forma, a rede LoRaWAN, cuja propriedade é da empresa Semtech, utiliza as bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical), responsáveis pela transmissão de dados dos IoTs. Essas bandas são caracterizadas como frequências não licenciadas que variam entre 6MHz até 244GHz (não sequencialmente e, sim, em intervalos definidos).
No Brasil, a frequência adotada para a transmissão dos dados por meio da LoRaWAN foi o intervalo de 902MHz-928MHz, exceto por algumas frequências desse intervalo que são de uso exclusivo para celulares.
Especificamente para o agronegócio, os data points (onde acontece parte do processamento dos dados) para análise tendem a estar consideravelmente distantes do local da operação. Assim como a NB-IoT, o fato da LoRa ser uma rede Low Power Wide Area (LPWAN) facilita a implementação de IoT no campo.
Sigfox
Com o mesmo propósito das redes anteriores, o protocolo Sigfox foi desenvolvido por uma empresa francesa (de mesmo nome, Sigfox), com o objetivo de prover conectividade global para IoT.
O Sigfox é indicado para aplicações mais simples, que não exijam muita troca de mensagens e com poucos dados, como dispositivos de monitoramento e sensores, que geralmente mandam somente um status sobre determinada condição diariamente.
Vale ressaltar ainda que o alcance de uma rede Sigfox é de aproximadamente 10km em áreas urbanas, já nas áreas rurais é de 40km. Esse é um alcance considerável, sendo, por isso, interessante para o monitoramento de lavouras.
Qual tecnologia ideal para os meus projetos de IoT?
Você pretende iniciar um projeto de IoT em sua empresa rural? Se sua resposta é sim, você precisa definir alguns pontos de forma prévia:
- Qual é a necessidade de uso?
- Qual a estrutura da aplicação?
- Onde essa estrutura será implantada?
- Qual o nível de complexidade do projeto?
- Qual é o tipo de tecnologia do protocolo?
Assim, a definição de qual protocolo se comporta da forma mais adequada vai depender da análise de várias características do projeto em questão. De modo geral, todas reduzem significativamente o consumo de energia dos dispositivos, além de permitir conexões a longas distâncias.
Diante de tudo isso, para evitar erros e até trabalho excessivo com um maior custo, conhecer os protocolos se torna uma vantagem na hora de realizar a melhor escolha.
Os protocolos Sigfox e LoRa, por exemplo, são proprietários, ou seja, por serem privadas, precisam construir suas próprias redes de comunicação que irão cobrir a maior área possível, então sua disponibilidade depende da cobertura destas redes particulares.
Mesmo com suas redes em crescimento, a cobertura da LoRa e da Sigfox ainda é muito menor do que as de protocolos como NB-IoT que faz uso do padrão 3GPP (3rd Generation Partnership Project – uma organização global que visa padronizar a criação, envio e reprodução de arquivos).
É importante que fique claro que não basta ter cobertura 4G, sendo necessário também que a(s) operadora(s) habilitem também a NB-IoT. Se a escolha for uma das tecnologias privadas (Sigfox ou Lora), haverá a necessidade de consultar as empresas criadoras dessas tecnologias para saber se a região interessada está coberta pela rede de comunicação.
Além da questão relacionada à cobertura, o tipo de tecnologia do protocolo – proprietária ou padrão 3GPP — também é importante, pois indicará se haverá a necessidade de realizar o processo de homologação do produto.
Conclusão
Para colocar em prática seus projetos que envolvem Internet das Coisas, as empresas do agronegócio nacional devem fazer uma série de questionamentos sobre todas as camadas do projeto: hardware, software, servidores e principalmente a forma com que a informação chegará até o servidor.
O presente artigo comentou três redes LPWAN: LoRa®, Sigfox e NB-IoT. Cada uma destas redes tem suas particularidades e características que se adequam a diferentes cenários. Sendo assim, a escolha adequada deve se basear na avaliação do custo de infraestrutura, serviço mensal, gerenciamento de dispositivos e cobertura de área, além do custo de hardware.
Por fim, é importante citar que haverá espaço para a coexistência de vários tipos de rede, e que, no futuro, a conectividade das atividades relacionadas ao agronegócio também será caracterizada pela valorização da diversidade.