Por que LoRaWAN é a melhor escolha para rastreamento de IoT de longo alcance e baixo consumo de energia

12 de outubro de 2024
Estudos de caso de IoT

12 de outubro de 2024
Estudos de caso de IoT

Introdução

O advento da Internet das Coisas (IoT) revolucionou o rastreamento de ativos, proporcionando soluções inovadoras. soluções Para monitorar e gerenciar recursos de forma eficaz. Dentre as diversas tecnologias de conectividade disponíveis, LoRaWAN A Rede de Área Ampla de Longo Alcance (LWAN) destaca-se como uma escolha ideal para fábricas, portos, campi universitários, estacionamentos, hospitais e até mesmo projetos de rastreamento em âmbito nacional. Este artigo explora as vantagens da LWAN. LoRaWAN, particularmente no contexto de um estacionamento, fábrica, armazém ou rastreamento de gado, e demonstra por que é a melhor tecnologia de conectividade para tais empreendimentos.

Vantagens do LoRaWAN

LoRaWAN, Cobertura de Longo Alcance

Tecnologia LoRaWAN É reconhecida por sua ampla capacidade de cobertura, que abrange vários quilômetros. Isso é particularmente benéfico para estacionamentos onde os carros podem estar espalhados por grandes áreas, incluindo edifícios, espaços abertos e locais remotos. A capacidade de cobrir longas distâncias garante que os dispositivos de rastreamento possam se comunicar efetivamente com o veículo. portais, independentemente de sua localização.

Distância de comunicação do rastreador de crachá Lansitec:
· 5 km @SF9 com alguns edifícios e bosques entre o portal e o rastreador.
· 19km @SF9. O portal está em um edifício de 30m de altura na costa, e o rastreador está em um navio

Gateway Bluetooth solar:
· 3 km @SF9 com alguns edifícios e bosques entre o portal e o rastreador.

A distância pode ser maior aumentando o SF para 10, 11 ou 12.
Para saber mais sobre LoRaWAN Para obter mais informações, consulte “Quais são os fatores que afetam o alcance do LoRaWAN na IoT?”

O recurso de cobertura de longo alcance torna LoRaWAN Ideal para os seguintes projetos de rastreamento:
· Rastreamento de veículos e chaves em estacionamentos de concessionárias
· Rastreamento de pescadores e trabalhadores offshore

LoRaWAN, baixo consumo de energia

Uma das vantagens significativas de LoRaWAN é o seu baixo consumo de energia. Dispositivos que utilizam LoRaWAN Pode operar por longos períodos com uma única carga de bateria ou com uma pequena bateria não recarregável, o que é crucial para aplicações de rastreamento onde a substituição frequente de baterias seria impraticável. Essa característica reduz os custos de manutenção e garante o monitoramento contínuo de pessoal, veículos e ativos sem interrupção.

A baixa corrente TX e RX, comparada à rede celular, também reduz a necessidade de saída da bateria, então temos mais opções de bateria.

MCU: nRF52832
LoRa RF: SX1262
SF9
Tamanho dos dados: 9 bytes
Mensagem confirmada
Corrente TX média do sistema: 110,78 mA
Corrente média RX do sistema: 4,97 mA
Consumo total de energia: 16,01 mC, 0,00445 mAh

LoRaWAN, Custo-Efetividade

LoRaWAN É uma solução acessível para rastreamento de ativos. A tecnologia não exige infraestrutura cara, tornando-a acessível a todos os projetos com orçamentos limitados. Ela utiliza a banda ISM, que é gratuita em todo o mundo, permitindo que qualquer pessoa construa sua própria LPWAN.

LoRaWAN Possui baixos custos operacionais, como substituições mínimas de bateria, vários LoRaWAN portais e servidores de rede (NS) a custos diferentes e baixas taxas de transmissão de dados, aumentando ainda mais sua relação custo-benefício. Alguns LoRaWAN portais Possuem um servidor de rede integrado, o que é ideal para projetos de pequeno porte.

Além disso, podemos encontrar opções adicionais para vários fornecedores, incluindo fabricantes de dispositivos, NS e provedores de APP na LoRa Alliance, para otimizar nossa solução.

Opções de rede LoRaWAN

Um dos benefícios significativos de LoRaWAN Isso significa que qualquer pessoa pode construir sua própria infraestrutura local ou baseada em nuvem. LoRaWAN rede para diferentes tipos de projetos. Além de uma rede privada, os usuários podem acessar redes nacionais existentes em países como França, Bélgica e Holanda. Essas redes estabelecidas fornecem cobertura e infraestrutura abrangentes para dispositivos habilitados para LoRaWAN.

Para quem busca uma abordagem mais descentralizada, o Helium oferece uma alternativa interessante. A rede do Helium opera em escala global, contando com uma rede distribuída de hotspots mantidos por usuários individuais. Esse modelo descentralizado permite uma cobertura mais ampla e maior flexibilidade, tornando-o uma opção atraente para aplicações de IoT (Internet das Coisas) em todo o mundo.

Baseado em satélite LoRaWAN A comunicação oferece outra maneira de rastrear animais, veículos e contêineres. Ela inclui alguns recursos exclusivos:

LoRaWAN Cobertura global: A conectividade via satélite garante que LoRaWAN Os dispositivos podem se comunicar de praticamente qualquer lugar da Terra, mesmo em áreas remotas ou rurais com infraestrutura de rede terrestre limitada.

LoRaWAN Escalabilidade: LoRaWAN As redes de satélite podem acomodar um grande número de dispositivos, tornando-as adequadas para implantações de IoT em larga escala.

LoRaWAN Custo-benefício: LoRaWAN satélite soluções Frequentemente, oferecem uma alternativa mais econômica às tecnologias tradicionais de comunicação via satélite.

LoRaWAN Confiabilidade: A comunicação via satélite oferece um alto nível de confiabilidade e resiliência, mesmo em ambientes desafiadores.

Os usuários podem até usar a comunicação ponto a ponto (além de LoRaWAN) em casos onde apenas alguns dispositivos e uma rede simplificada são necessários, como um sistema de alerta e rastreamento de pescadores.
Então, o LoRaWAN A rede é flexível e pode ser tão pequena quanto um navio para rastrear marinheiros e pescadores, ou tão abrangente quanto um país inteiro para rastrear passageiros. recipientes, paletes, e ativos de aluguel.

Capacidade da rede LoRaWAN

O capacidade da rede LoRaWAN Isso não é um problema na maioria dos sistemas de monitoramento, pois a frequência dos relatórios é baixa, de minutos a horas, ou pode ser acionada por eventos. No entanto, em um projeto de rastreamento, os usuários desejam monitorar ativos ou pessoal a cada poucos segundos ou minutos.

Exemplo 1:

Rastreador GNSS: 750 unidades
Intervalo do relatório: 5 minutos
Tamanho dos dados: 9 bytes
SF7, LoRaWAN A taxa de capacidade do gateway é de 3,6%.
SF8, LoRaWAN A taxa de capacidade do gateway é 7%
SF9, LoRaWAN A taxa de capacidade do gateway é 14%

Para maximizar a capacidade da rede e minimizar a perda de pacotes, é melhor manter a taxa de capacidade menor que 15%.

Exemplo 2:

Rastreador GNSS: 50 unidades
Intervalo do relatório: 15s
Tamanho dos dados: 9 bytes
SF7, LoRaWAN A taxa de capacidade do gateway é 5%
SF8, LoRaWAN A taxa de capacidade do gateway é 10%
SF9, LoRaWAN A taxa de capacidade do gateway é 20%

Para uma avaliação detalhada da capacidade da rede, consulte nosso guia de “8 canais”. Capacidade da rede LoRaWAN Avaliação”, PN: 511-00054.

Como podemos ver nos exemplos 1 e 2, a capacidade de um LoRaWAN A capacidade de uma rede é função da densidade de seus gateways. O fator de espalhamento (SF), o tamanho dos dados e a largura de banda determinam a capacidade de uma rede com um único gateway. Também podemos expandir a capacidade da rede adicionando mais canais de comunicação: de 8 para 16 canais de uplink no padrão EU868 ou de 8 para 16 ou mais (até 64) nos padrões US915, AU915 e CN470. A capacidade também pode ser aumentada adicionando mais gateways. LoRaWAN portais.

Para Gateways Bluetooth e sensores que são estáticas, o uso de um mecanismo de taxa de dados adaptativa (ADR) é essencial. O principal objetivo do ADR é economizar a energia da bateria do LoRaWAN nós finais. Ter os nós finais mais próximos de um gateway transmitindo com o menor fator de espalhamento minimiza o tempo de transmissão e prolonga a vida útil da bateria. Mais distantes. sensores Transmitem com um fator de espalhamento mais alto. Há um equilíbrio entre a potência da bateria e a distância, visto que um fator de espalhamento mais alto permite que um gateway se conecte a dispositivos mais distantes.

No entanto, para um rastreador móvel, é melhor usar uma taxa de dados fixa para economizar energia enquanto ele se desloca a diferentes distâncias do dispositivo. LoRaWAN gateway. A taxa de dados fixa também mantém a comunicação estável para um dispositivo móvel, ou seja, rastreadores.

Roaming e Mobilidade LoRaWAN

Em LoRaWAN, Os nós finais não estão conectados a um gateway específico. Em vez disso, os dados transmitidos por um nó são normalmente recebidos por múltiplos gateways. portais e encaminhadas para o servidor central da rede, onde as mensagens são verificadas e encaminhadas com segurança para o aplicativo. A inteligência e a complexidade são transferidas para os servidores de rede que gerenciam a rede e filtram pacotes redundantes recebidos, realizam verificações de segurança, agendam confirmações por meio do gateway ideal, executam taxas de dados adaptativas e muito mais. Se o nó for móvel ou estiver em movimento, não há necessidade de transferir o controle de um gateway para outro, o que é um recurso fundamental para o aplicativo de rastreamento de ativos.

LoRaWAN Alta Segurança

A segurança é uma preocupação primordial em qualquer projeto de rastreamento, especialmente quando se trata de dados sensíveis. LoRaWAN Emprega padrões de criptografia robustos, como o AES-128, para garantir a segurança dos dados transmitidos entre dispositivos e portais é seguro e protegido contra acesso não autorizado. Esse alto nível de segurança é essencial para manter a integridade e a confidencialidade das informações de rastreamento.

Tamanho da carga útil, taxa de dados e latência do LoRaWAN

LoRaWAN Oferece um perfil de transmissão de dados versátil com uma carga útil máxima de aplicação de 11 a 242 bytes (dependendo da banda de frequência e do fator de espalhamento), taxas de dados que variam de 255 bps a 50 kbps e latência normalmente medida em segundos, dependendo da configuração RECEIVE_DELAY. Embora esses parâmetros nem sempre superem os de NB-IoT, CAT-M ou Cat-1 em todos os aspectos, eles são adequados para muitas aplicações de rastreamento.

Estudos de caso e implementações práticas de LoRaWAN

Carros e chaves no estacionamento de concessionárias

Solução Lansitec B-Mobile® combina Beacons Bluetooth, e gateway Bluetooth com LoRaWAN Para oferecer recursos de rastreamento de carros e chaves sem complicações. Veja como funciona:

Beacons Bluetooth: Esses pequenos dispositivos podem ser acoplados a chaves e pendurados nos espelhos retrovisores. Eles anunciam continuamente sua presença.

Gateways Bluetooth: Estrategicamente posicionado Gateways Bluetooth detectar estes faróis quando eles entram no alcance. Estes portais Em seguida, transmita os dados do beacon (major, minor, status da bateria e RSSI) via LoRaWAN redes.

LoRaWANOferece rastreamento de longo alcance e baixo consumo de energia. Com alcance de até 5 km em áreas urbanas e mais de 20 km em ambientes rurais, LoRaWAN portais Abrange grandes áreas. A modulação Chirp Spread Spectrum garante resiliência a interferências.

Benefícios

Experiência aprimorada do cliente: O rastreamento em tempo real melhora o atendimento ao cliente durante auditorias e interações.

Farol Bluetooth Bateria de longa duração: Beacons Bluetooth Pode durar mais de 5 anos, garantindo um rastreamento contínuo.

Gateway Solar Bluetooth: O Recepção Bluetooth O gateway Bluetooth pode receber continuamente sinais de dispositivos próximos. faróis e reportar a um LoRaWAN imediatamente. O baixo consumo de energia permite que o gateway Bluetooth funcione sem necessidade de manutenção.

Rastreamento de Contêineres

Os usuários podem implantar LoRaWAN portais em portos entre ilhas, fábricas e armazéns para proporcionar conectividade perfeita.

Rastreamento de contêineres: O Lansitec Rastreador de Contêineres LoRaWAN Oferece visibilidade em tempo real durante o trânsito entre ilhas. Você sempre saberá onde seus contêineres estão, seja em navios, caminhões ou em pátios de armazenamento.
Anexe estes rastreadores Para paletes, máquinas ou outros ativos em fábricas e armazéns. Monitore a movimentação, otimize os fluxos de trabalho e previna perdas ou furtos.

Monitoramento de uso da máquina: Monitore os padrões de uso dos equipamentos. Identifique máquinas ociosas ou detecte anomalias na operação.

Gestão de ativos: Sejam ferramentas, peças de reposição ou estoque valioso, este rastreador simplifica a gestão de ativos com Bluetooth e transmite as informações. LoRaWAN.

Rastreamento de Trabalhadores

O rastreador de crachás e sensor de capacete Lansitec pode ser usado para rastrear trabalhadores em um canteiro de obras, plataforma de petróleo ou usina eólica no mar.

Rastreador de crachás

O rastreador de crachás Lansitec foi projetado com base em GNSS., Bluetooth 5.0 e tecnologia LoRa. Suporta rastreamento em ambientes internos e externos. O crachá é usado principalmente para gerenciamento de pessoal e ativos.
Seu acelerador de 3 eixos integrado pode ser usado para determinar o status de movimento do terminal. Portanto, pode ajudar a economizar bateria e aprimorar a experiência do usuário.

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Sensor de capacete

O sensor para capacete Lansitec foi projetado com base em GNSS, Bluetooth 5.0 e Tecnologia LoRaWAN. Ele suporta rastreamento em ambientes internos e externos.
Ele suporta diversos recursos que contribuem para um gerenciamento fácil em ambientes industriais. Seu acelerador de 3 eixos integrado pode ser usado para determinar o status de movimento do terminal. Portanto, pode ajudar a economizar bateria e aprimorar a experiência do usuário.

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Rastreamento de alta precisão UWB

LoRaWAN Pode ser usado para sincronização e transmissão de dados em um sistema de rastreamento UWB de alta precisão. Âncoras implantadas a uma distância de 20 a 30 metros umas das outras podem ser alimentadas por bateria por mais de 5 anos, com a vantagem do baixo consumo de energia. LoRaWAN. Rastreadores com LoRaWAN e a UWB encaminha as informações de distância para um LoRaWAN Gateway para o servidor calcular sua posição.
Nesta solução de rastreamento UWB baseada em LoRaWAN, tanto as âncoras quanto rastreadores São alimentadas por bateria, reduzindo significativamente o esforço de manutenção durante a implantação.

Não hesite em entrar em contato conosco para obter mais informações sobre a solução de rastreamento UWB baseada em LoRaWAN.

Conclusão

LoRaWAN surge como a melhor tecnologia de conectividade para um projeto de rastreamento regional devido à sua ampla cobertura, baixo consumo de energia, custo-benefício e alta segurança. Ao aproveitar LoRaWAN, Estacionamentos, portos, hospitais e canteiros de obras podem monitorar e gerenciar seus ativos de forma eficaz, garantindo maior segurança e eficiência operacional.