Academia LoRaWAN®

Assista ao vídeo a seguir, que estabelece as bases para este tópico e continue lendo para obter mais informações.

Um recurso importante do LoRaWAN é a capacidade da rede de otimizar automaticamente a velocidade com que os dispositivos enviam seus dados. Esta funcionalidade é chamada Adaptive Data Rate (ou ADR) e essencialmente aumenta a capacidade das redes LoRaWAN. O ADR nos permite dimensionar facilmente a rede, simplesmente adicionando um gateway extra, muitos nós alterarão automaticamente seu Fator de Espalhamento (SF), resultando em menos tempo no ar por dispositivo, o que adiciona mais capacidade à rede.

O ADR é um mecanismo muito simples que altera a taxa de dados com base em regras simples: se a intensidade do sinal de rádio (chamada margem de enlace) for alta, a taxa de dados pode ser aumentada; se a margem de enlace for baixa, a taxa de dados poderá ser reduzida. Ele adapta a taxa de dados do nó ao link budget disponível.

 Então, como isso funciona e onde a decisão é tomada?

O dispositivo final envia uma mensagem através do gateway. O Network Server, que recebeu os dados, seleciona a taxa de dados ideal com base na intensidade dos sinais recebidos. A taxa de dados que o nó deve usar é enviada por meio de um downlink para o dispositivo.

Na prática, isso significa que os dispositivos localizados próximos ao gateway utilizam uma alta taxa de dados, resultando em menos tempo no ar. Para nós mais distantes, a taxa de dados é menor. Como a atividade de maior energia que um nó normalmente realiza é o ato de transmissão de dados, isso reduz radicalmente o consumo de energia de muitos dispositivos.

ADR: distância e taxas de dados de transmissão exibidas em um ambiente 2D

Vejamos o ADR em ação sob a perspectiva de rede. Aqui, vemos um único gateway, comunicando-se com diversos dispositivos em diversas aplicações. Podemos ver que o ADR já está em operação e todos os dispositivos finais tiveram suas taxas ajustadas.

ADR: Gateway único com vários nós

Quando o GW2 é adicionado à rede, ele avalia as taxas de dados dos dispositivos por um tempo e instrui os nós em algum momento a ajustar seus Fatores de Espalhamento. Isso pode fazer com que o GW1 não receba mais todas as mensagens de todos os nós, dando a ele mais capacidade para outros dispositivos próximos serem conectados.

ADR: introdução de um segundo gateway

Se o GW1 for removido em algum momento, os dispositivos diminuirão automaticamente sua taxa de dados até o ponto em que o GW2 voltará a receber os pacotes de dados.

Não use ADR com dispositivos móveis

Dispositivos móveis não podem usar ADR. Imagine uma aplicação de rastreamento de carros. Mesmo no momento em que um comando ADR alcançasse o nó, o ambiente de propagação teria mudado tão radicalmente que a taxa de dados atribuída seria inválida. Isso pode ser desativado facilmente.

Para dispositivos móveis, podemos usar Blind ADR (ou ADR definido pela aplicação). Blind ADR refere-se ao método onde o aplicativo define várias taxas de dados, usadas ao longo do tempo. Por exemplo, um aplicativo de rastreamento de bicicletas que envia 1 uplink usando SF7 a cada 30 minutos, 1 uplink em SF10 a cada 6 horas e 1 uplink em SF12 todos os dias.

Restrições de downlink

Uma coisa importante a ter em mente é que uma rede LoRaWAN pode suportar muito menos downlinks do gateway para o nó em comparação com uplinks do nó para o gateway. Isto ocorre por dois motivos:

Não é possível receber mensagens de uplink na transmissão de downlinks devido à alocação espectral existente nas bandas ISM e ao estado da arte em termos de duplexadores. Isso é verdade tanto para LoRaWAN quanto para qualquer tecnologia na banda ISM. Isso pode mudar no futuro quando mais bandas forem alocadas, permitindo um verdadeiro sistema FDD (Frequency Division Duplex).

Um gateway também deve respeitar os limites do ciclo de trabalho. Na Europa, os gateways só podem enviar dados 10% das vezes. A cada hora só é possível utilizar 6 minutos de tempo de transmissão.