Academia LoRaWAN®

O protocolo LoRaWAN é um padrão de baixo consumo de energia. As transmissões de baixa potência usam um ciclo de trabalho baixo, o que significa que uma transmissão é seguida por um longo período de inatividade antes que a próxima transmissão seja enviada. Entre os ciclos de comunicação de dados, o dispositivo final fica ocioso. Para economizar energia, ele pode ser colocado no modo de sono profundo (deep sleep).

A transmissão de dados consome muita energia em comparação com outras operações de dispositivos finais. Se um dispositivo final transmitir centenas de vezes por dia, sua bateria se esgotará em alguns meses, se não semanas.  Para receber um pacote, o dispositivo consome cerca de 10% da energia que foi usada para transmiti-lo.  Além disso, observe que a janela RX fica aberta por um tempo muito menor do que a janela TX, porque a probabilidade de uma mensagem de downlink é muito pequena e o receptor escuta apenas o tempo suficiente para detectar um preâmbulo.

Felizmente, podemos gerenciar o consumo de corrente e aumentar significativamente a duração da bateria.

A chave para o desempenho de baixo consumo de energia é colocar um dispositivo no modo de suspensão profunda por mais de 99,9% do tempo. Esta é a única maneira de fazer uma pequena bateria durar vários anos. A diferença no consumo de energia de um dispositivo final em sono profundo, em relação ao consumo de um que está enviando dados, pode chegar a quatro ordens de grandeza. Por exemplo, os módulos transceptores LoRa® da Microchip (RN2483 e RN2903) consomem 1,6μA durante o modo de sono profundo. Ao enviar dados, o consumo de energia aumenta para 38,9mA. Com seu chip habilitado para LoRa, SAM R34/R35, a Microchip conseguiu reduzir o consumo de energia para 790nA.

Vamos colocar isso em perspectiva. Pegue, por exemplo, uma bateria de 250mAh e um dispositivo final com consumo de corrente de 15mA. Para calcular a duração da bateria, divida os 250mAh pela corrente de 15mA. Para o nosso exemplo, isso resulta em uma duração de bateria de cerca de 16 horas. No entanto, no modo ocioso, a mesma bateria pode sustentar um consumo de corrente de 500µA por 500 horas antes de ficar sem bateria. Se o dispositivo final estiver no modo de sono profundo, pode ser alcançado um consumo de corrente de aproximadamente 15µA. Com o consumo de corrente de 15µA, a bateria pode durar mais de 16.000 horas, o que equivale a cerca de dois anos.

Chamadas de ativação do dispositivo final

Uma vez que um dispositivo final está em modo de sono profundo, uma interrupção pode ser usada para despertar o dispositivo. A interrupção pode ser acionada de várias maneiras, geralmente por um temporizador ou sensor. Se uma leitura do sensor precisar ser realizada periodicamente, o dispositivo final pode ser programado para despertar em um intervalo de tempo correspondente. Alguns sensores podem ativar um dispositivo quando detectam uma mudança no ambiente. Exemplos desse tipo de interrupção incluem a detecção de movimento com um acelerômetro, a detecção de um carro estacionado usando um sensor magnético ou o toque de uma campainha quando alguém pressiona um botão.