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=LoRa WAN=
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Algumas referências: <ref name=Rayes&Salam>Ammar Rayes & Samer Salam. Internet of Things From Hype to Reality: The Road to Digitization, Springer, 2019.</ref> (p. 110), <ref name=Embarcados> https://www.embarcados.com.br/conheca-tecnologia-lora-e-o-protocolo-lorawan/ </ref> , <ref>https://lora-alliance.org/about-lorawan</ref>, <ref>https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/</ref>.


'''LoRa WAN''' ('''''Long Range''''') define um protocolo de comunicação e uma arquitetura de rede sem fio de baixa potência para longas distâncias, bastante utilizada para conectar dispositivos para '''Internet das Coisas'''.  
'''LoRa WAN''' ('''''Long Range''''') define um protocolo de comunicação e uma arquitetura de rede sem fio de baixa potência para longas distâncias, bastante utilizada para conectar dispositivos para '''Internet das Coisas'''.  


As redes LoRa utilizam '''modulação por espalhamento espectral por trinado''' (''chirp spread spectrum modulation''). O trinado remete ao canto dos pássaros (''chirp''). Na tecnologia LoRa usa uma faixa ampla linear de frequência modulada por pulsos curtos ('''''chirp''''') que codificam a informação. A técnica ''chirp'' vem sendo utilizado por décadas em radares e aplicações militares e espaciais devido a seu longo alcance e robustez frente a interferências. Esta é uma grande vantagem das redes LoRa, as quais podem cobrir dezenas de quilômetros, suficiente para cobertura entre cidades.  
As redes LoRa utilizam '''modulação por espalhamento espectral por trinado''' (''chirp spread spectrum modulation''). O trinado remete ao canto dos pássaros (''chirp''). A tecnologia '''LoRa''' usa uma faixa ampla linear de frequência modulada por pulsos curtos ('''''chirp''''') que codificam a informação. A técnica ''chirp'' vem sendo utilizado por décadas em radares, aplicações militares e espaciais devido a seu longo alcance e robustez frente a interferências. Esta é uma grande vantagem das redes LoRa, as quais podem cobrir dezenas de quilômetros, suficiente para cobertura entre cidades.  


Uma das motivações do desenvolvimento do '''LoRa''' foi cobrir a falta de alcance existente entre as comunicações sem fio tradicionais (''wireless'') e as redes de telefonia celular.
Uma das motivações do desenvolvimento do '''LoRa''' foi cobrir a falta de alcance existente entre as comunicações sem fio tradicionais (''wireless'') e as redes de telefonia celular.
;Funcionamento LoRa: ''Chirp Spread Spectrum Modulation'' https://youtu.be/lg0eZWZFKiE <ref>Mobilefish.com
LoRa/LoRaWAN tutorial 12: Modulation Types and Chirp Spread Spectrum</ref>


==Arquitetura das redes LoRa==
==Arquitetura das redes LoRa==
Emprega uma '''topologia em estrela''', visando diminuir o consumo de energia, com dois tipos de dispositivos:
A arquitetura das redes LoRa emprega uma '''topologia em estrela''', visando diminuir o consumo de energia, com os seguintes componentes:
*'''Dispositivos Terminais''' atuam como '''transmissores/receptores''' em direção aos '''''gateways'''''.  
*'''Dispositivos Terminais''' atuam como '''transmissores/receptores''' em direção aos '''''gateways'''''.  
*'''''Gateways''''' atuam como '''''hub''''', podendo receber informações de múltiplos '''dispositivos terminais'''. Os '''''gateways''''' também encaminham a informação para a Internet a partir de um '''ponto de acesso''' (''backhaul'').
*'''''Gateways''''' atuam como '''''hub''''', podendo receber informações de múltiplos '''dispositivos terminais'''. Os '''''gateways''''' também encaminham a informação para os '''Servidores de Rede''' a partir de um '''ponto de acesso''' (''backhaul'') via rede IP.
*'''Servidores de Rede''' são os responsáveis pelo encaminhamento das informações enviadas pelos '''''gateways''''' em direção aos '''Servidores de Aplicação'''.
*'''Servidores de Aplicação''' são programas específicos que monitoram os dados recebidos a realizam ações de controle para uma dada aplicação.  


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A comunicação '''LoRa''' utiliza o '''protocolo de comunicação ALOHA''', permitindo que nós assíncronos envie informações quando tiverem dados prontos para enviar.
A comunicação '''LoRa''' utiliza o '''protocolo de comunicação ALOHA''', permitindo que os nós enviem de informações de forma assíncrona quando tiverem dados prontos para enviar.


A LoRa oferece mecanismos de '''segurança para as informações''' e para a '''comunicação''' através de '''criptografia''' (AES) e  '''chaves de autenticação'''.
O protocolo '''ALOHA''' é um protocolo de comunicação assíncrono e totalmente descentralizado. Quando um um nó tem uma informação para enviar ele envia imediatamente no canal de difusão e aguarda um reconhecimento. Caso o nó perceba uma colisão ou não receba um reconhecimento ele retransmite o pacote após um tempo aleatório.
 
A '''LoRa''' oferece mecanismos de '''segurança''' através de '''criptografia para as informações''' (AES 128 bits) e  '''segurança da transmissão''' através de '''checagem da integridade das mensagens''', com uma  chave gerada com a mesma técnica de criptografia.


==Capacidade dos dispositivos LoRa==
==Capacidade dos dispositivos LoRa==
*Classe A: Comunicação bidirecional voltada a '''sensores''' alimentados por bateria. Cada transmissão pelo sensor (''uplink transmission'') é seguida por dois curtos reconhecimentos dentro da janela de tempo de transmissão.
*Classe A: Comunicação bidirecional voltada a '''sensores''' alimentados por bateria. Um sensor pode realizar uma transmissão (''uplink transmission'') a qualquer tempo (randômicamente). Após uma transmissão o emissor abre duas janelas curtas de tempo para receber reconhecimentos. O ''gateway'' pode reconhecer o recebimento em qualquer das janelas de tempo, mas não em ambas.
*Classe B: Comunicação bidirecional voltada a '''atuadores''' alimentados por bateria. A transmissão para o atuador (''downlink transmission'') necessita de sincronização prévia, na qual o ''gateway'' deve enviar ''beacon'' de sincronização para verificar se o dispositivo está na escuta.  
*Classe B: Comunicação bidirecional voltada a '''atuadores''' alimentados por bateria. A transmissão para o atuador (''downlink transmission'') é realizada durante uma janela de tempo de recepção e necessita de sincronização prévia, para isto o ''gateway'' deve enviar ''beacon'' de sincronização, o qual serve também para verificar se o dispositivo está na escuta.  
*Classe C: Suporta comunicação bidirecional para dispositivos que possuem fonte de energia para enviar ou receber dados continuamente.
*Classe C: Suporta comunicação bidirecional para dispositivos que possuem fonte de energia para enviar ou receber dados continuamente.
==Placas de desenvolvimento LoRa==
Sites com listas de algumas placas de desenvolvimento LoRa:
*https://www.profissionaisti.com.br/2017/11/iot-protocolo-lorawan-e-principais-placas-de-desenvolvimento-lora/
*https://www.embarcados.com.br/end-devices-lora-arquitetura/


==Referências==
==Referências==

Edição atual tal como às 11h37min de 8 de fevereiro de 2022

LoRa WAN

Algumas referências: [1] (p. 110), [2] , [3], [4].

LoRa WAN (Long Range) define um protocolo de comunicação e uma arquitetura de rede sem fio de baixa potência para longas distâncias, bastante utilizada para conectar dispositivos para Internet das Coisas.

As redes LoRa utilizam modulação por espalhamento espectral por trinado (chirp spread spectrum modulation). O trinado remete ao canto dos pássaros (chirp). A tecnologia LoRa usa uma faixa ampla linear de frequência modulada por pulsos curtos (chirp) que codificam a informação. A técnica chirp vem sendo utilizado por décadas em radares, aplicações militares e espaciais devido a seu longo alcance e robustez frente a interferências. Esta é uma grande vantagem das redes LoRa, as quais podem cobrir dezenas de quilômetros, suficiente para cobertura entre cidades.

Uma das motivações do desenvolvimento do LoRa foi cobrir a falta de alcance existente entre as comunicações sem fio tradicionais (wireless) e as redes de telefonia celular.

Funcionamento LoRa
Chirp Spread Spectrum Modulation https://youtu.be/lg0eZWZFKiE [5]

Arquitetura das redes LoRa

A arquitetura das redes LoRa emprega uma topologia em estrela, visando diminuir o consumo de energia, com os seguintes componentes:

  • Dispositivos Terminais atuam como transmissores/receptores em direção aos gateways.
  • Gateways atuam como hub, podendo receber informações de múltiplos dispositivos terminais. Os gateways também encaminham a informação para os Servidores de Rede a partir de um ponto de acesso (backhaul) via rede IP.
  • Servidores de Rede são os responsáveis pelo encaminhamento das informações enviadas pelos gateways em direção aos Servidores de Aplicação.
  • Servidores de Aplicação são programas específicos que monitoram os dados recebidos a realizam ações de controle para uma dada aplicação.

[2]

A comunicação LoRa utiliza o protocolo de comunicação ALOHA, permitindo que os nós enviem de informações de forma assíncrona quando tiverem dados prontos para enviar.

O protocolo ALOHA é um protocolo de comunicação assíncrono e totalmente descentralizado. Quando um um nó tem uma informação para enviar ele envia imediatamente no canal de difusão e aguarda um reconhecimento. Caso o nó perceba uma colisão ou não receba um reconhecimento ele retransmite o pacote após um tempo aleatório.

A LoRa oferece mecanismos de segurança através de criptografia para as informações (AES 128 bits) e segurança da transmissão através de checagem da integridade das mensagens, com uma chave gerada com a mesma técnica de criptografia.

Capacidade dos dispositivos LoRa

  • Classe A: Comunicação bidirecional voltada a sensores alimentados por bateria. Um sensor pode realizar uma transmissão (uplink transmission) a qualquer tempo (randômicamente). Após uma transmissão o emissor abre duas janelas curtas de tempo para receber reconhecimentos. O gateway pode reconhecer o recebimento em qualquer das janelas de tempo, mas não em ambas.
  • Classe B: Comunicação bidirecional voltada a atuadores alimentados por bateria. A transmissão para o atuador (downlink transmission) é realizada durante uma janela de tempo de recepção e necessita de sincronização prévia, para isto o gateway deve enviar beacon de sincronização, o qual serve também para verificar se o dispositivo está na escuta.
  • Classe C: Suporta comunicação bidirecional para dispositivos que possuem fonte de energia para enviar ou receber dados continuamente.

Placas de desenvolvimento LoRa

Sites com listas de algumas placas de desenvolvimento LoRa:

Referências

  1. ↑ Ammar Rayes & Samer Salam. Internet of Things From Hype to Reality: The Road to Digitization, Springer, 2019.
  2. ↑ 2,0 2,1 https://www.embarcados.com.br/conheca-tecnologia-lora-e-o-protocolo-lorawan/
  3. ↑ https://lora-alliance.org/about-lorawan
  4. ↑ https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/
  5. ↑ Mobilefish.com LoRa/LoRaWAN tutorial 12: Modulation Types and Chirp Spread Spectrum
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