Editor: Ulink Media
No segundo semestre de 2021, a startup espacial britânica SpaceLacuna utilizou pela primeira vez um radiotelescópio em Dwingeloo, na Holanda, para refletir sinais LoRa de volta da Lua. Este foi, sem dúvida, um experimento impressionante em termos da qualidade da captura de dados, visto que uma das mensagens continha inclusive um quadro LoRaWAN® completo.
A Lacuna Speed utiliza um conjunto de satélites em órbita baixa da Terra para receber informações de sensores integrados com o equipamento LoRa da Semtech e tecnologia de radiofrequência terrestre. O satélite paira sobre os polos da Terra a cada 100 minutos, a uma altitude de 500 quilômetros. Conforme a Terra gira, os satélites cobrem o globo. Os satélites utilizam a tecnologia LoRaWAN, o que economiza bateria, e as mensagens são armazenadas por um curto período até passarem por uma rede de estações terrestres. Os dados são então retransmitidos para um aplicativo em uma rede terrestre ou podem ser visualizados em um aplicativo baseado na web.
Desta vez, o sinal LoRa enviado pelo Lacuna Speed durou 2,44 segundos e foi recebido pelo mesmo chip, com uma distância de propagação de cerca de 730.360 quilômetros, o que pode ser a maior distância de transmissão de mensagem LoRa até o momento.
No que diz respeito à comunicação entre satélite e solo baseada na tecnologia LoRa, um marco foi alcançado na conferência TTN (TheThings Network) em fevereiro de 2018, comprovando a possibilidade de aplicação do LoRa na Internet das Coisas via satélite. Durante uma demonstração ao vivo, o receptor captou sinais LoRa de um satélite em órbita baixa.
Atualmente, o aproveitamento de tecnologias de IoT de longo alcance e baixo consumo de energia, como LoRa ou NB-IoT, para fornecer comunicação direta entre dispositivos de IoT e satélites em órbita ao redor do globo pode ser considerado parte do mercado de WAN de baixo consumo. Essas tecnologias representam uma aplicação interessante até que seu valor comercial seja amplamente reconhecido.
A Semtech lançou o LR-FHSS para preencher a lacuna de mercado em conectividade IoT.
A Semtech vem trabalhando no LR-FHSS nos últimos anos e anunciou oficialmente a adição do suporte a LR-FHSS à plataforma LoRa no final de 2021.
LR-FHSS significa LongRange – Frequency Hopping Spread Spectrum (Espectro Espalhado por Salto de Frequência de Longo Alcance). Assim como o LoRa, é uma tecnologia de modulação de camada física com desempenho semelhante ao do LoRa, como sensibilidade, suporte à largura de banda, etc.
Teoricamente, o LR-FHSS é capaz de suportar milhões de nós finais, o que aumenta significativamente a capacidade da rede e resolve o problema de congestionamento de canal que anteriormente limitava o crescimento do LoRaWAN. Além disso, o LR-FHSS possui alta resistência a interferências, atenua colisões de pacotes ao melhorar a eficiência espectral e tem capacidade de modulação por salto de frequência no enlace ascendente.
Com a integração do LR-FHSS, o LoRa torna-se mais adequado para aplicações com terminais densos e grandes pacotes de dados. Portanto, o programa de satélites LoRa com recursos LR-FHSS integrados apresenta diversas vantagens:
1. Ele pode acessar dez vezes a capacidade de terminais da rede LoRa.
2. A distância de transmissão é maior, podendo chegar a 600-1600 km;
3. Maior resistência a interferências;
4. Foram obtidos custos mais baixos, incluindo custos de gestão e implementação (não é necessário desenvolver hardware adicional e as capacidades de comunicação via satélite são próprias).
Os transceptores LoRaSX1261 e SX1262 da Semtech e as plataformas LoRaEdge™, assim como o projeto de referência do gateway V2.1, já são suportados pelo lr-fhss. Portanto, em aplicações práticas, a atualização de software e a substituição do terminal e do gateway LoRa podem melhorar a capacidade da rede e a resistência a interferências. Para redes LoRaWAN onde o gateway V2.1 já foi implementado, os operadores podem habilitar a nova função por meio de uma simples atualização de firmware do gateway.
LR Integrado – FHSS
LoRa continua a expandir seu portfólio de aplicativos.
A BergInsight, instituto de pesquisa de mercado da Internet das Coisas (IoT), divulgou um relatório sobre IoT via satélite. Os dados mostraram que, apesar do impacto negativo da COVID-19, o número de usuários globais de IoT via satélite ainda cresceu para 3,4 milhões em 2020. A expectativa é que o número de usuários globais de IoT via satélite cresça a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 35,8% nos próximos anos, atingindo 15,7 milhões em 2025.
Atualmente, apenas 10% das regiões do mundo têm acesso a serviços de comunicação via satélite, o que proporciona um amplo mercado para o desenvolvimento da IoT via satélite, bem como uma oportunidade para a IoT via satélite de baixo consumo de energia.
O LR-FHSS também impulsionará a implantação global do LoRa. A adição do suporte para LR-FHSS à plataforma LoRa não só ajudará a fornecer conectividade mais econômica e ubíqua em áreas remotas, como também representará um passo significativo rumo à implantação em larga escala da IoT em áreas densamente povoadas. Isso promoverá ainda mais a implantação global do LoRa e expandirá suas aplicações inovadoras.
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Suporte a serviços de IoT via satélite
A tecnologia LR-FHSS permite que satélites se conectem a vastas áreas remotas do globo, atendendo às necessidades de posicionamento e transmissão de dados em regiões sem cobertura de rede. Entre os casos de uso do LoRa estão o rastreamento da vida selvagem, a localização de contêineres em navios no mar, a localização de gado em pastagens, soluções de agricultura inteligente para melhorar a produtividade agrícola e o rastreamento de ativos de distribuição global para otimizar a eficiência da cadeia de suprimentos.
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Suporte para troca de dados mais frequente
Em aplicações LoRa anteriores, como logística e rastreamento de ativos, edifícios e parques inteligentes, casas inteligentes e comunidades inteligentes, o número de semáforos modulados LoRa no ar aumentará significativamente devido aos sinais mais longos e às trocas de sinal mais frequentes nessas aplicações. O problema de congestionamento de canal resultante do desenvolvimento do LoRaWAN também pode ser resolvido atualizando os terminais LoRa e substituindo os gateways.
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Melhore a cobertura de profundidade em ambientes internos.
Além de expandir a capacidade da rede, o LR-FHSS permite a instalação de nós finais em ambientes internos mais profundos dentro da mesma infraestrutura de rede, aumentando a escalabilidade de grandes projetos de IoT. O LoRa, por exemplo, é a tecnologia preferida no mercado global de medidores inteligentes, e a cobertura aprimorada em ambientes internos fortalecerá ainda mais sua posição.
Cada vez mais participantes no mercado de Internet das Coisas via satélite de baixa potência.
Continuam a surgir projetos de satélites LoRa no exterior.
A McKinsey previu que a IoT espacial poderá valer entre US$ 560 bilhões e US$ 850 bilhões até 2025, o que provavelmente é o principal motivo pelo qual tantas empresas estão de olho nesse mercado. Atualmente, quase uma dezena de fabricantes já propôs planos de redes de IoT via satélite.
Do ponto de vista do mercado internacional, a IoT via satélite é uma importante área de inovação no mercado de IoT. O LoRa, como parte da Internet das Coisas via satélite de baixa potência, já encontrou diversas aplicações em mercados estrangeiros:
Em 2019, a Space Lacuna e a Miromico iniciaram testes comerciais do projeto de IoT via satélite LoRa, que foi aplicado com sucesso na agricultura, monitoramento ambiental e rastreamento de ativos no ano seguinte. Ao utilizar LoRaWAN, dispositivos de IoT alimentados por bateria podem prolongar sua vida útil e economizar em custos de operação e manutenção.
A IRNAS fez uma parceria com a Space Lacuna para explorar novos usos para a tecnologia LoRaWAN, incluindo o rastreamento da vida selvagem na Antártica e o uso de bóias com a rede LoRaWAN para implantar densas redes de sensores no ambiente marinho, a fim de dar suporte a aplicações de amarração e jangadas.
A Swarm (adquirida pela SpaceX) integrou os dispositivos LoRa da Semtech em suas soluções de conectividade para permitir a comunicação bidirecional entre satélites em órbita baixa da Terra. Isso abriu novos cenários de uso da Internet das Coisas (IoT) para a Swarm em áreas como logística, agricultura, carros conectados e energia.
A Inmarsat firmou uma parceria com a Actility para formar a rede Inmarsat LoRaWAN, uma plataforma baseada na rede backbone Inmarsat ELERA que fornecerá uma ampla gama de soluções para clientes de IoT em setores como agricultura, energia, petróleo e gás, mineração e logística.
No fim
Em todo o mercado internacional, existem diversas aplicações consolidadas do projeto. Empresas como Omnispace, EchoStarMobile, Lunark e muitas outras estão tentando aproveitar a rede LoRaWAN para oferecer serviços de IoT a um custo menor, com maior capacidade e cobertura mais ampla.
Embora a tecnologia LoRa também possa ser usada para preencher lacunas em áreas rurais e oceanos que não possuem cobertura de internet tradicional, ela é uma ótima maneira de abordar a "Internet de todas as coisas".
Contudo, da perspectiva do mercado interno, o desenvolvimento do LoRa nesse aspecto ainda está em seus estágios iniciais. Comparado com o exterior, enfrenta mais dificuldades: do lado da demanda, a cobertura da rede Inmarsat já é muito boa e os dados podem ser transmitidos em ambas as direções, portanto, não é tão expressiva; em termos de aplicação, a China ainda é relativamente limitada, concentrando-se principalmente em projetos em contêineres. Diante dos motivos acima, é difícil para as empresas de satélite nacionais promoverem a aplicação do LoRa-FHSS. Em termos de capital, projetos desse tipo dependem muito de aportes financeiros devido às grandes incertezas, ao tamanho variável dos projetos e aos longos ciclos de desenvolvimento.
Data da publicação: 18/04/2022