Quatro conectividades para IoT

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Inovação

Quatro conectividades para IoT: SigFox, LoRa, NB-IoT e BLE 5.0

A Internet das Coisas não existe sem este tipo de tecnologias – e cada uma tem seus prós e contras

Quem trabalha ou apenas lida com IoT (a Internet das Coisas) conhece estes nomes, estranhos ao restante das pessoas. O que são?

Tipos diversos de tecnologias que têm por finalidade transmitir dados entre máquinas e entre seres humanos e máquinas – tal integração é a própria definição de IoT.

Exatamente como a Internet das Coisas, elas ainda estão em seus berços, provavelmente evoluirão muito nos próximos anos e, eventualmente, uma pode se tornar dominante a ponto de fazer desaparecer as demais.

Ou não. Nada impede que as quatro (ou mais de quatro; ou menos) coexistam entre si, especializando-se em nichos da IoT ou, então, predominando cada uma em diferentes países e regiões.

Tudo é possível, tudo ainda está em aberto neste campo – e é isto que o torna tão interessante. Interessante para engenheiros, interessante para aficionados em tecnologia, interessante para… empresários. Sim, pois o petróleo e o ouro de nossos dias são os dados. Internet das Coisas trata disso – maneiras rápidas e baratas de transmitir dados homem-máquina e máquina-máquina.

SigFox: áreas grandes, baixo custo

Vamos conhecer cada uma das tecnologias acima?

Comecemos pelo SigFox – e para tanto vamos conversar com José Almeida, diretor da WND Brasil, operador Sigfox do Brasil e América Latina.

Ele é objetivo: “Sigfox é uma tecnologia LPWA – Low Power Wide Area, ou Baixa Potência e Grande Área, na sigla em inglês. Ele é capaz de cobrir distâncias tão grandes quanto as abrangidas pelas redes celulares, tem baixíssimo custo de operação, um consumo também baixíssimo de bateria – mas transmite, relativamente, uma quantidade menor de dados.”

O SigFox guarda alguns destaques. Sua rede já está presente em 60% dos países e funciona sem problemas, de forma idêntica, em todos eles. Só no Brasil a tecnologia já cobre 260 cidades, dentre elas todas as capitais; seu custo é pequeno, e seus dispositivos, baratos. E armazena mensagens por 1 ano.

Por fim, as principais aplicações de SigFox, no escopo da Internet das Coisas, são:

  • Telemetria;
  • Rastreamento de bens, pessoas e veículos;
  • Monitoramento de processos industriais;
  • Segurança patrimonial;
  • Agricultura;
  • E as chamadas utilities – água, luz e gás.

LoRa: feita para o IoT

Com um nome que sugere uma cor capilar, a tecnologia LoRa é uma modulação para transmissão de dados via radiofrequência. Mas vamos antes esclarecer esta questão de nomenclatura: LoRa é o nome dado à modulação propriamente dita, que pode ser utilizada em diversos protocolos de comunicação. LoRaWAN é o nome de um protocolo de rede que foi desenvolvido para padronizar e otimizar a utilização da modulação LoRa em banda não licenciada. LoRa é uma modulação patenteada e de propriedade da Semtech, fabricante de semicondutores. LoRaWAN é um padrão aberto, mantido pela LoRa Alliance, que é uma aliança de mais de 500 empresas de tecnologia. Dessa forma, vamos tratar das características específicas da rede LoRaWAN enquanto padrão de comunicação sem fio para a Internet das Coisas. Trata-se de um padrão cujas principais características são:

  • Longo alcance (recorde em condições extremamente otimizadas chegaram a mais de 700 km de distância);
  • Baixa quantidade de dados a serem transmitidos (da ordem de dezenas de bytes);
  • Baixo consumo (o que permite longevidade e baixa manutenção a equipamentos baseados em bateria);
  • Boa penetração em objetos e paredes (dada a utilização de faixa de frequência sug-1 GHz);

Quais são suas qualidades? “LoRa leva muitas vantagens em aplicações de comunicação M2M (máquina para máquina), quando fazem-se necessários longo alcance,  longa duração de bateria, transmissão em ambientes ruidosos (do ponto de vista de sinais de rádio) ou com muitos obstáculos, e ainda quando há a necessidade da utilização de uma rede privada, embora também possa operar em rede pública” responde Cristiano Rodrigues, gerente de Desenvolvimento de Negócios na Vermont, representante comercial da Semtech no Brasil.

Sobre o presente e o futuro desta tecnologia, Rodrigues discorre: “A modulação LoRa deve ainda ser amplamente utilizada. Já temos – com dados do final de 2018 – mais de 80 milhões de dispositivos LoRa no mundo, dos quais mais de 1 milhão no Brasil, mostrando um crescimento exponencial em relação a 2017.”

Ele explica que o padrão LoRaWAN têm evoluído ao longo do tempo e a LoRa Alliance tem publicado atualizações no protocolo após amplos estudos e discussões com a comunidade, sempre buscando o aprimoramento da tecnologia e a facilitação da adoção da mesma em um universo cada vez maior de aplicações.

“Desta forma, verifica-se que estamos na fase de crescimento da adoção da tecnologia, e não vislumbramos um tempo máximo de existência para ela.” E ele vai além: “O que vemos hoje é uma crescente na adoção desse padrão, mercados disponíveis a serem explorados, ou seja, ainda há uma vida longa para a tecnologia LoRa. Hoje no Brasil temos um infraestrutura pública de rede LoRaWAN com tendência a aumentar. Alguns mercados devem se consolidar com a utilização de LoRaWAN, outros com outras tecnologias, outros com soluções híbridas. É o tipo de evolução e maturação que esperamos ver em IoT nos próximos anos.”

NB-IoT – a Internet das Coisas já no nome

Por fim, temos a NB-IoT (Narrow-Band IoT), que é uma tecnologia para transmissão e recebimento de dados a longa distância e baixo consumo de energia, a qual opera nas bandas licenciadas de frequência da telefonia celular móvel dentro da cobertura LTE-4G. Fabio Cervone é Technical Sales Manager na divisão de produtos IoT da Thales, empresa que recentemente comprou a Gemalto, que fabrica módulos de comunicação para NB-IoT. Ele fala mais a respeito.

“Como principais características, a comunicação NB-IoT utiliza largura de banda de 200KHz, podendo transmitir e receber dados no modo in-band, isto é, os dados trafegam junto com dados da comunicação celular ou, no modo guard-band, os dados são transmitidos e recebidos entre bandas. Ainda existe um modo chamado stand-alone, o qual transmite e recebe informações do NB-IoT usando tecnologia 2G (GSM). As taxas de transmissão de dados são da ordem de 17Kbps e as de recepção de 30Kbps”, detalha Cervone. “Comparativamente com outras tecnologias de conectividade, a comunicação bidirecional é garantida e a limitação de uso da rede depende dos pacotes de dados contratados diretamente com as operadoras de telefonia móvel em vigor. Não existe uma limitação de número de transmissões ou recepções por dispositivo conectado na rede, como acontece em outras tecnologias similares de conectividade.

Outro ponto diferenciado da tecnologia NB-IoT é sua cobertura nacional, uma vez que todo dispositivo NB-IoT pode vir a utilizar a cobertura atual LTE-4G das operadoras. “As tecnologias concorrentes ainda estão em fase de implantação da cobertura nacional”, observa Cervone.

E este protocolo é usado hoje para que? “Atualmente os dispositivos NB-IoT são empregados em aplicações para SmartCities. Controle de iluminação (liga, desliga, dimerização, medição de corrente da luminária), medidores de energia, água e gás são as que mais aparecem como precursoras do uso da tecnologia NB-IoT. Outras aplicações, como por exemplo nos segmentos de telemetria de sensores (temperatura, magnéticos, umidade, ópticos, pressão, poluição, vibração), segurança (centrais de alarme e dispositivos acessórios) e indústria 4.0 são também candidatos ao emprego desta tecnologia no curto prazo,”, finaliza ele.

Bluetooth 5.0: IoT via celular

Outra opção para a conectividade da Internet das Coisas é o Bluetooth 5.0, mais conhecido como BLE 5.0. Bruno Montanari, executivo da STMicroelectronics, fabricante de semicondutores, fala um pouco a respeito.

“O Bluetooth 5.0 é um protocolo de rádio-frequência baseado na IEEE 802.15.4, o qual funciona com a frequência base de 2,4GHz”, inicia ele. “O BLE 5.0 tem algumas facilidades frente aos seus concorrentes de conectividade, sendo que as três mais úteis são: o baixo consumo, a facilidade de fazer atualização pelo ar (FOTA) e a capacidade de se conectar diretamente ao celular. Essa última é um recurso que permite que os dispositivos de IoT não precisem de um gateway para se conectar à nuvem, já que podem usar o celular ou tablet como meio intermediário de acesso.”

E ele revela uma curiosidade sobre o sistema: “Um fato divertido é a origem do nome da tecnologia, já que Bluetooth é uma homenagem a um rei dinamarquês. Trata-se de Harold Bluetooth, o qual ficou conhecido por unificar as tribos norueguesas, suecas e dinamarquesas. De forma análoga, o objetivo do Bluetooth é unificar as tecnologias como celulares, tablets, elementos de IoT, computadores, periféricos etc.”

Trata-se, conta Montanari, de uma tecnologia forte por aqui: “No mercado brasileiro o Bluetooth 5.0 é largamente usado em dispositivos de beacon, medidores, wearables, redes industriais e agrícolas – ou seja, virtualmente qualquer aplicação que precise de interface de comunicação”. E ele arremata: “A principal característica do Bluetooth 5.0 é realmente o baixo consumo e a capacidade de se conectar com qualquer smartphone, já que é compatível com suas versões anteriores, como o BLE 4.0, 4.1 e 4.2. Essa propriedade de ser interoperável com qualquer celular ou tablet gera a integração instantânea com a internet, sem mencionar que a imensa maioria dos desenvolvedores de aplicativos estão habituados à interface do BLE, deixando-o ainda mais popular pela facilidade de encontro de mão de obra capacitada para usar esse tipo de tecnologia.”

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