Conectividade LoRaWAN: construir vs. comprar

Então, você pesquisou as diferentes opções de conectividade, pesou os prós e os contras de NB- IoT , Wi-Fi, Sigfox e outros, e escolheu LoRaWAN como a melhor opção para seu projeto. Mas agora você está enfrentando outra decisão importante em seu processo de implantação: construir sua própria rede LoRaWAN ou usar as opções de rede pública que estão disponíveis para você.

Tal como acontece com a maioria das decisões em IoT , dado o facto de não existirem soluções únicas, tomar esta decisão ainda requer que as opções sejam cuidadosamente consideradas. A resposta dependerá, em última análise, das características do seu projeto, do que ele pretende fazer e dos recursos disponíveis.

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Neste artigo, veremos a questão construir versus comprar para apresentar os prós e contras de cada uma e explicar o que considerar ao escolher a opção certa para o seu projeto.

Vamos começar com um resumo do próprio LoRaWAN.

Contexto sobre LoRaWAN

LoRaWAN é um protocolo de rede de área ampla e baixo consumo de energia que dá vida ao mundo da Internet das Coisas, fornecendo comunicação bidirecional, segurança ponta a ponta, mobilidade e serviços de localização. É construído sobre a tecnologia de rádio LoRa (a camada física da rede), uma técnica de modulação que codifica informações em ondas de rádio e funciona particularmente bem na transmissão de pequenos pacotes de dados.

Apesar do crescimento constante, a tecnologia é jovem, com três episódios que se destacam em sua história:

• Dois amigos franceses começaram a desenvolver o LoRa para fins comerciais em 2009.
• Em 2012, um protocolo MAC proprietário denominado “LoRaMAC” foi criado para especificar os formatos de mensagens e camadas de segurança.
• Em fevereiro de 2015, a LoRa Alliance foi fundada e o protocolo de rede foi renomeado como “LoRaWAN”.

Arquitetura LoRaWAN

A arquitetura LoRaWAN consiste em quatro partes:

Nó: Dispositivos equipados com sensores para coletar dados e transmissores LoRa para enviar esses dados aos gateway . Mesmo que você possa montar seus próprios nós, existem muitos dispositivos bons e prontos para uso, como a série SenseCAP S210X da Seeed Studio .

Gateway : Dispositivos, como o WisGate Edge Lite 2 da RAKwireless , que normalmente são responsáveis ​​apenas por encaminhar os dados dos dispositivos para o servidor. Estão equipados com um concentrador LoRa que lhes permite receber informações dos nós. Para se comunicar com os servidores, gateway usam protocolos de comunicação de maior largura de banda, como Wi-Fi ou celular.

Servidor de rede: É responsável pelo gerenciamento dos gateway , pela autorização dos sensores e pela troca bidirecional de dados entre os sensores e as aplicações.

Servidor de aplicativos: é a camada de aplicativos da arquitetura e, a partir daí, são tratadas coisas como descriptografia e decodificação de dados de uplink, enfileiramento de downlink e codificação e criptografia de dados de downlink.

No LoRaWAN, os nós finais “conversam” com os gateway (não com outros nós). Gateway encaminham os dados que recebem dos nós para o servidor, que remove pacotes de dados duplicados, verifica a integridade dos dados e realiza verificações de segurança antes de enviar a mensagem ao servidor de aplicação. Você pode encontrar uma explicação mais detalhada de como o LoRaWAN funciona neste artigo.

Benefícios do LoRaWAN

Não é por acaso que LoRaWAN está entre as opções mais populares de conectividade IoT considerando a lista de benefícios que podem ser obtidos com seu uso. Além da baixa demanda de energia e do longo alcance pelo qual é conhecido, o LoRaWAN também se destaca pelo suporte à comunicação bidirecional, o que significa que é possível enviar mensagens aos dispositivos finais, recurso que facilita o controle em ambientes industriais.

A lista de benefícios que LoRaWAN traz também inclui seu baixo custo, a capacidade de seus servidores para lidar com milhões de mensagens de milhares de gateway , seu ecossistema robusto e por serem acessíveis de forma pública ou privada.

E é justamente nesse último ponto que gostaríamos de focar neste post, porque mesmo quando a possibilidade de usar LoRaWAN com uma rede privada ou pública é benéfica, decidir qual escolher pode ser difícil. Então, vamos examinar o que ambas as opções trazem para a mesa e comparar seus prós e contras.

Redes LoRaWAN privadas (construção)

Graças à natureza aberta do protocolo LoRaWAN, é possível que qualquer pessoa configure a sua própria rede.

Em geral, uma rede privada é aquela em que seus elementos ( gateway e servidores) estão sob o controle do usuário e são acessados ​​apenas pelo proprietário e por quem recebe permissão por ele. Em suma, estas redes têm um ou poucos utilizadores, são geralmente de pequena escala e têm o controlo dos seus proprietários.

Dependendo da escala da rede, em comparação com outras tecnologias, a implantação de uma rede LoRaWAN não é tão cara. Isto se deve ao fato de que um gateway pode lidar com milhares de nós finais e cobrir 10 km (6,2 mi) ou mais, o que é suficiente para a maioria das operações. Com o preço dos gateway internos começando em $ 70 dólares ou menos e as assinaturas de servidores em cerca de $ 85 dólares por mês para os planos básicos, configurar uma rede privada não é proibitivo.

Estas são as principais etapas para configurar uma rede privada:

• Decidir entre pagar por um serviço de servidor ou criar um servidor personalizado.
• Obtendo o número necessário de gateway .
• Implantando-os no local desejado.
• Declarando os sensores no gateway s.
• Criando as conexões entre os gateway e a plataforma de processamento de dados.
• Ativando os dispositivos.

As principais vantagens de uma rede privada estão na segurança e no controle que oferecem.

LoRaWAN é um protocolo seguro, mas uma implementação deficiente pode torná-lo vulnerável. Uma configuração privada dá todo o controle ao seu proprietário, o que pode reduzir o risco de espionagem ou violação de dados. Porém, esse controle vai além da segurança, pois qualquer customização ou alteração na rede (por exemplo, para aumentar sua cobertura) pode ser feita e depende apenas do proprietário e de seus recursos.

Outros dois benefícios importantes de uma configuração privada são que, em alguns casos, esta pode ser uma opção mais barata, uma vez que as despesas de assinatura de uma rede pública podem ser bastante elevadas se o número de dispositivos que utilizam a rede for elevado. A outra vantagem é a capacidade de garantir uma cobertura interior óptima, graças ao controlo que o proprietário tem sobre a implantação das peças e o seu crescimento.

Por outro lado, estas são algumas das desvantagens de uma configuração privada:

• Quando se trata de despesas, exige maior investimento inicial e custos recorrentes de manutenção.
• Configurar e implantar corretamente todas as partes da rede requer algum conhecimento técnico.

Redes LoRaWAN públicas (comprar)

As redes LoRaWAN públicas cobrem áreas de território e são oferecidas por empresas de telecomunicações ou organizações comunitárias que possuem gateway e/ou servidores. Ao contrário das suas contrapartes privadas, as redes públicas são utilizadas por múltiplas pessoas e organizações.

Dependendo do provedor de rede, a taxa a ser paga pela assinatura pode depender de um plano fixo, da quantidade de dispositivos conectados à rede, da quantidade de dados transmitidos durante um determinado período ou de uma combinação desses fatores.

As redes públicas têm a vantagem imediata de fornecer partes da rede, como os gateway e os servidores de rede, deixando você com menos coisas com que se preocupar.

Usá-los geralmente requer algumas etapas: pagar a assinatura, cadastrar os dispositivos na plataforma da operadora, ativá-los e recuperar os dados gerados pelos sensores na plataforma da operadora e encaminhá-los para outra plataforma para processá-los (esse último passo é opcional).

Dependendo do país, existem múltiplas ou nenhuma operadora de rede pública LoRaWAN , que oferece diferentes planos de assinatura e diferentes densidades de cobertura.

Quanto às redes comunitárias, o caso da The Things Network destaca-se como um grande exemplo do que a natureza aberta do protocolo pode permitir: uma rede global crescente onde milhares de pessoas contribuem para ela. Outro exemplo dessa categoria é a Lor iot , empresa que oferece servidores gratuitos para você conectar seus gateway e dispositivos.

Aqui está uma lista dos benefícios que as redes públicas oferecem:

• Sua cobertura é ampla, tornando-os ideais para operações com dispositivos dispersos ou móveis.
• Em linha com o primeiro ponto, uma rede gerida por um operador permite ultrapassar fronteiras graças ao roaming.
• Como a infra-estrutura já existe, os custos iniciais são baixos.

Enquanto isso, existem principalmente cinco desvantagens no uso de uma alternativa pública. A principal delas está relacionada à segurança. Embora as duas partes de uma rede sejam mais vulneráveis ​​a ataques —ou seja, os dispositivos e a comunicação entre o servidor da rede e o servidor de aplicativos— dependendo do usuário em qualquer tipo de rede LoRaWAN, as redes públicas ainda são uma opção mais arriscada.

Estas são as quatro desvantagens restantes:

• Aumentar o número de dispositivos (e dados) pode resultar em contas de assinatura caras.
• A cobertura disponível pode não ser suficiente para requisitos internos ou locais específicos.
• O roaming pode ser caro.
• Potencialmente mais paradas não programadas.

Híbrido

Há outra opção na questão construir versus comprar, e é, simplesmente, optar por uma combinação de ambas. Uma abordagem híbrida pode preencher as lacunas de cobertura, permitindo que o usuário acesse áreas maiores com uma rede pública e, ao mesmo tempo, garantindo conectividade interna ideal ou específica do local com sua própria configuração. Poderia também ser uma boa estratégia económica para algumas operações, onde o equilíbrio dos custos das redes privada e pública poderia superar as suas versões separadas.

Tabela de comparação

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Perguntas frequentes

O que é uma rede LoRaWAN privada?

É uma configuração de rede implantada, mantida e usada por um número limitado de organizações ou pessoas. Os gateway e servidores de rede são de propriedade privada e podem ser alterados e melhorados à vontade.

O que é uma rede LoRaWAN pública?

É uma configuração de rede administrada por uma operadora ou comunidade que pode ser usada por várias organizações e pessoas que, geralmente, pagam uma taxa de assinatura. É a operadora ou comunidade que decide quais alterações ou melhorias serão feitas na rede.

Quais são as diferenças entre ambos?

As redes privadas oferecem um maior grau de controlo, o que normalmente se traduz numa melhor cobertura e segurança. Por serem de pequena escala, uma rede privada é uma boa opção para uma operação onde os dispositivos estão concentrados e fixos. A configuração de uma rede privada exige despesas iniciais mais elevadas e contas de manutenção recorrentes, mas pode ser mais barata no longo prazo, especialmente se o número de nós conectados a ela for alto.

Por outro lado, como já existem redes públicas, os usuários só precisam pagar uma assinatura e cadastrar os dispositivos para utilizá-las. Geralmente são grandes em termos de cobertura — o que os torna bons para dispositivos móveis e dispersos, mas não são ideais para nós internos ou em áreas rurais onde a cobertura pode ser insuficiente ou inexistente. O modelo de assinatura torna as redes públicas uma boa opção para operações de pequena escala, uma vez que os preços geralmente dependem do número de nós ou da quantidade de dados que geram — isso, como se pode imaginar, torna-se uma desvantagem quando o número de nós aumenta.

Como construir uma rede privada?

O primeiro passo é obter o gateway e o servidor. Um serviço de servidor pode ser pago de forma recorrente ou um servidor personalizado pode ser configurado — uma terceira opção é usar serviços de servidor público disponíveis, como o de Lor iot . Depois de obter essas peças, construir uma rede requer as seguintes etapas:

• Implantando os gateway no local desejado.
• Declarando os nós nos gateway .
• Criando as conexões entre os gateway e a plataforma de processamento de dados.
• Ativando os nós.

Construir uma rede privada requer o conhecimento adequado para que as diferentes partes se coordenem e tudo funcione corretamente.

Quais provedores de rede estão disponíveis?

Existem 170 operadoras LoRaWAN globalmente , de acordo com a LoRaWAN Alliance, que variam de país para país. Existem duas opções dignas de nota no ambiente de rede pública: The Things Network , uma rede aberta, global e voltada para a comunidade, e Lor iot , um provedor de servidor de rede LoRaWAN que oferece uma versão pública gratuita de seu serviço destinada à prova de conceito , pesquisa acadêmica ou entusiastas de LoRaWAN.