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Carregado porAlvaro Viebrantz
Iniciando com LoRa, The Things Network e Google Cloud
O documento aborda a comunicação em IoT, destacando tecnologias como Lora e sua aplicação em diversas situações, como automação residencial e monitoramento. O conteúdo detalha a arquitetura do Lorawan, suas características técnicas, e a infraestrutura necessária para implementação, incluindo a integração com Google Cloud. O autor, Alvaro Viebrantz, também fornece insights sobre a escolha do Lora no Brasil, devido ao seu longo alcance e baixo consumo de energia.
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- 3. Youtuber Novidades semanais sobreIoT youtube.com/c/AlvaroViebrantz
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- 5. 5 Comunicação Formas de conectardispositivos • Redes cabeadas • Ethernet, Fibra ótica, Coaxial, etc • Redes sem Fio e Radio Frequência • Wifi, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave • Rede Celular, Radio AM/FM, Satellite • Curta distância • RFID, NFC, BLE, QRCode
- 6. 6 Comunicação sem Fio Maisusados em contexto de IoT • Cada um tem uma aplicação diferente • Depende de algumas variáveis • Distância • Energia • Banda • Custo
- 7. 7 Comunicação Tradeoff de distânciavs banda vs energia
- 8. 8 Novos padrões decomunicação sem Fio Para atender demanda das aplicações de IoT • LoRa • NB-IoT • CatM1 • 5G • Sigfox
- 9. Automação Residencial Wifi, Zigbee,BLE, ZWave, RF
- 10. Monitoramento de ativos RedeCelular, Satellite, LoRa, Sigfox
- 11. Pagamentos RFID, NFC eQRCode
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- 13. O QUE É LORA AFINAL ?
- 14. 14 LoRa Long Range • LongaDistância de operação • 5 ~ 15 KM • Banda ~ 27kbps • Frequência sub gigahertz • 137 a 1020 mhz • Apenas camada física (PHY) • Essa parte é proprietária - pertence a empresa Semtech
- 15. 15 Frequências de operação Muitoimportante levar em consideração • Usa banda ISM - Não precisa licença para operação • Industrial, Scientific and Medical band - 433, 868 e 915 MHz • Existem restrições de uso por país • www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/frequency-plans.html • EU863-870 (Europa), US902-928 (EUA), CN470-510 (China), AU915-928 (Australia e Brasil), AS920-923 ( Japão, Malásia, Singapura) e outros • No Brasil é mais especifico entre 915~928 MHz
- 16. NÃO PRECISA DELICENÇA MAS PRECISA DE HOMOLOGAÇÃO
- 17. 17 LoRa Chips Rádios baseque a Semtech desenvolve • Para nó final - 1 canal por vez • SX1278 - 433mhz • SX1276 - 868 e 915mhz • Para gateways - múltiplos canais • SX1301 (indoor) e SX1308 (outdoor) • Todos os outros módulos são baseados neles
- 18. 18 Módulos LoRa Usam oSX127x como base Murata CMWX1ZZABZ RFM95W Microchip RN2903
- 19. 19 Plaquinhas com LoRa Praprototipar mais rápido ESP32 Lora (SX127x) PyCom (ESP32 + SX127x) Arduino MKR1300 WAN (Murata) Adafruit Feather Lora M0 (RFM95W)
- 20. 20 Porque escolher LoRa? Alguns pontos de escolha • É uma ótima escolha aqui no Brasil • Território muito vasto • Agricultura • Longo alcance • Baixo consumo de energia • Infraestrutura flexível • Comunidade muito forte
- 21. 21 LoRa Alliance Aliança paracrescimento da tecnologia • Sem fins lucrativos • +500 empresas envolvidas • Promove o conceito LPWAN • Low Power Wide Area Network • Responsável pelo padrão aberto LoRaWan
- 22. 22 Produtos LoRa Lista comvários fornecedores
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- 24. 24 LoRaWAN Camada de cimade LoRa ou FSK • Ponte entre dispositivos LoRa e internet • Mais restrito em termos de banda • Pacotes de 51 bytes ou 222 bytes ( com overhead de 13 bytes ) • Quanto menos melhor, o recomendado é 12 bytes • Não use json, xml ou plain text — Pacotes binários ou LPP(mais a frente) • Segurança - Pacotes criptografados - AES 128 bits
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- 26. 26 Arquitetura LoRaWAN Partes envolvidas •Pacotes / Mensagens • Nós • Classes, Spreading Factor e Data Rate • Gateways • App/Network Server • Sua aplicação
- 27. 27 Pacotes Tipos que podemser utilizados • Uplink • Device ➡Gateway ➡ App server • Downlink • App server ➡Gateway ➡ Device • Mas em teoria os End Nodes dormem boa parte do tempo 🤔
- 28. 28 Formatos de Pacotes Algumasformas de enviar os dados com LoRa • Faça você mesmo • Monta o pacote em bytes e faz o decode no seu servidor • Cayenne Low Power Payload • Define um padrão de Canal + Tipo + Dados • Várias libs que implementam
- 29. 29 End nodes Detalhes detransmissão e recepção • Classe A • Dispositivo abre uma janela de recepção de downlink depois de transmitir um uplink • Classe B • Janelas de tempo fixo de recebimento, tem que estar com tempo sincronizado com servidor • Classe C • Mantem janela de recebimento aberto o tempo todo, exceto quando está transmitindo
- 30. 30 End nodes Spreading Factore Data Rate • Lembram do Tradeoff de uso de banda e energia ? • Potência de transmissão - Afeta distância e uso de energia • Spreading Factor (redundância) e Data Rate (banda) • Esses determinam o quão rápida a informação é transmitida • ⬆ Data Rate = ⬇ Spreading Factor = ⬆ Banda = ⬆ Taxa de erros • ⬇ Data Rate = ⬆ Spreading Factor = ⬇ Banda = ⬇ Taxa de erros • Existem limites por região
- 31. 31 Gateways LoRa Ponte entreLoRa e Internet Kerlink Multitech Conduit Dragino LG-01 RAK831
- 32. 32 Provisionamento de Endnodes Habilitar comunicação na rede LoRa • OTAA - Over-the-Air Activation • Chaves de segurança geradas por sessão entre o Device e o Gateway • Endereçamento dinâmico • ABP - Activation by Personalization • Chaves de segurança fixas • Endereçamento fixo • Ambos necessitam passos de provisionamento para apontar para sua aplicação • É importante pensar nisso quando for fazer um produto final
- 33. 33 LoRaWAN Faça sua própriainfra • LoraServer.io • Opensource • Gateway e App Server LoRaWAN
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- 35. 35 LoRaWAN Infraestrutura feita porempresas • Comcast MachineQ • CoreKinect
- 36. 36 The Things Network(TTN) LoRaWAN construido pela comunidade • Projeto com intuito de cobrir o mundo com rede LoRaWAN • Uso aberto • Gateways colocados pela comunidade
- 37. 37 Politica de usojusto da TTN LoRaWAN construido pela comunidade • Algumas regras de ouro • 30 segundos de “Airtime” - Métrica de tempo de transmissão • Em média com pacotes de 10 bytes : • 20 mensagens for dia com SF7 • 500 mensagens por dia com SF12 • Seguindo isso, cada gateway aguenta +1000 nós
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- 39. VAMOS VER ISSONA PRÁTICA COM SENSORIAMENTO REMOTO
- 40. 40 Monitorar qualidade doar Sensores de CO2, TVoc e temperature • End Nodes • Sensores enviando dados via LoRa • Gateway LoRa intermediando • LoRaWAN server com The Things Network e Integrações • Processando dados via Google Cloud • Cloud Functions, Firebase e BigQuery
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- 43. 43 Adafruit Feather Lora M0 DraginoLG-01 25$ 70$ CCS811 10$
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- 46. OBJETIVO LER SENSORES E ENVIARVIA LORA
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- 48. 48 Arduino Ecossistema de Hardwaree Software para aplicações embarcadas • Simplicidade • Muitos exemplos de uso de LoRa • Disponibilidade de bibliotecas
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- 50. 50 Firmware dos nós github.com/alvarowolfx/gcloud-lora-ttn/tree/master/firmware •Bibliotecas usadas: • TinyLora - LoRaWAN • CayenneLPP • SparkFun CCS811 Arduino Library • Arduino Low Power e RTCZero - Deep Sleep
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- 53. 53 Dragino - Setupcom TTN Redirecionador de pacotes LoRa para TTN • wiki.dragino.com/index.php?title=Connect_to_TTN • Atualização do software e Firmware do radio LoRa • Registro na TTN • Seleção de região e frequência • router.br.thethings.network • 916.8 Mhz
- 54. SETUP NO THE THINGSNETWORK
- 55. 55 Setup com TTN Épossivel extender as funcionalidades da TTN • Algumas integrações prontas • Repassar dados via HTTP • Foi a integração escolhida
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- 61. 61 • Recebe dadosda TTN via HTTP • Parse dos dados • Armazenamento • Real time no Firebase • Histórico no BigQuery Cloud Functions github.com/alvarowolfx/gcloud-lora-ttn/tree/master/functions
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- 75. Testes de Distância Comapenas o gateway simples https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwiXxtTCk- _hAhVaHbkGHX_DA4IQjRx6BAgBEAU&url=https%3A%2F%2Fwww.cooking-hacks.com%2Fdocumentation%2Ftutorials%2Fextreme- range-lora-sx1272-module-shield-arduino-raspberry-pi-intel- galileo&psig=AOvVaw0vixERdcfxbKZQX8HZP1ZB&ust=1556415978941788
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