No mundo atual das comunicações, a tecnologia Long Range (LoRa) assumiu um papel significativo, fornecendo conexões fortes e de longa distância. A maneira como o LoRa envia sinais e seu alcance impressionante o tornam uma opção ideal para muitos caminhos de rede diretos e indiretos.
Este artigo explora como LoRa funciona em duas situações: quando os dispositivos podem ver uns aos outros (linha de visão ou LOS) e quando não podem (sem linha de visão ou NLOS). Veremos as configurações nó a nó e nó a gateway, discutindo os benefícios, desafios e usos no mundo real.
No LOS, onde os dispositivos estão em um ambiente aberto, o LoRa funciona bem. Pode cobrir grandes distâncias com poucos desafios, o que o torna uma boa solução para sistemas de monitoramento. No entanto, apesar de obstáculos como edifícios ou árvores (NLOS), o LoRa ainda pode funcionar bem, gerenciando a maioria dos reflexos e interrupções. Isso o torna útil para cidades e configurações internas.
Em ambos os cenários, existem prós e contras. O LOS fornece um alcance decente e menos interferência, mas é necessário um caminho claro. O NLOS funciona mesmo quando as coisas estão atrapalhando, mas o alcance provavelmente será menor. Tudo depende do que é necessário, seja rastrear ativos ou controlar sistemas de irrigação.
À medida que a tecnologia avança, a LoRa continua a ser um player confiável na comunicação sem fio.
Comunicação LOS vs NLOS LoRa.
Comunicação LOS
Na comunicação em linha de visão (LOS), LoRa se destaca. LOS refere-se a um caminho direto e desobstruído entre os dispositivos de transmissão e recepção. O uso da modulação Chirp Spread Spectrum (CSS) da LoRa permite manter links confiáveis em distâncias estendidas.
Quando há visibilidade direta, o sinal enfrenta pouca ou nenhuma perturbação, permitindo que os dispositivos LoRa atinjam o alcance máximo especificado. Isso torna o LoRa uma excelente opção para tarefas como coleta de dados à distância, monitoramento industrial e agricultura de precisão.
Considere um cenário da vida real onde uma fazenda utiliza dispositivos LoRa para monitorar a saúde de suas vacas. Cada vaca usa um dispositivo de saúde que comunica informações essenciais à residência do produtor. Nesta configuração LOS, quando não há barreiras, os sinais LoRa podem cobrir uma ampla área de comunicação, pois não há barreiras bloqueando os sinais. Este aplicativo mostra a força do LoRa em condições LOS, garantindo uma troca de dados contínua e eficiente entre locais remotos e a casa do agricultor.
Vantagens da comunicação LOS
1. Os dispositivos LoRa funcionam bem quando há uma linha de visão (LOS) desimpedida, apresentando recursos de alcance de pico e comunicação contínua de longa distância.
2. Caminhos sem obstáculos diminuem os problemas de sinal, tornando o LoRa mais confiável.
3. O planejamento e a configuração da rede LoRa tornam-se mais fáceis em situações de visibilidade clara devido à propagação previsível do sinal. Essas qualidades fortalecem a qualidade do sinal e a confiabilidade dos dados e abrem portas para diversos usos. Desde conexões IoT até monitoramento remoto, eles mudam os setores e as opções de conexão.
Desafios da comunicação LOS
Embora a comunicação direta (LOS) tenha vantagens, ela também lida com desafios de terreno e estruturas. Obstáculos como colinas, edifícios e estruturas podem impedir a transmissão direta, limitando o seu alcance. As limitações do mundo real também podem restringir o seu uso, dependendo do ambiente.
Tais desafios realçam a necessidade de planos flexíveis e novas ideias, tais como estações retransmissoras ou ajustes inteligentes, para reduzir as limitações de LOS e garantir ligações estáveis. A adoção dessas melhorias expandiria a utilidade do LoRa em ambientes obstrutivos, tornando-o útil em diversas aplicações, como planejamento urbano, automação industrial e monitoramento remoto.
Comunicação NLOS
A comunicação sem linha de visão (NLOS) ocorre quando edifícios, fábricas e mudanças no terreno bloqueiam os sinais sem fio. A resistência e as qualidades de economia de energia do LoRa se destacam em situações NLOS.
Por exemplo, sua forma de enviar sinais pode lidar com saltos de sinal (desvanecimento multipercurso), garantindo uma conexão estável mesmo quando a visão direta está bloqueada. A capacidade do LoRa de superar esses problemas torna-o uma opção confiável para muitos usos – incluindo cidades inteligentes e monitoramento ambiental – onde a comunicação estável e de longa distância é crítica. Também melhora a conexão para dispositivos de Internet das coisas (IoT).
Comunicação LoRa NLOS em uma cidade.
A imagem acima mostra um exemplo real de comunicação sem linha de visão direta (NLOS). Numa cidade urbana, os dados dos medidores elétricos de cada residência são transmitidos para o gateway mais próximo. O desafio reside nos edifícios altos que obstruem os caminhos diretos entre as casas mais pequenas e os portões.
No entanto, com sensores alimentados por LoRa, os medidores de eletricidade podem superar barreiras. A força do LoRa normalmente supera o salto do sinal, essencialmente permitindo que as mensagens contornem obstáculos, tornando-o uma solução de comunicação forte.
Vantagens da comunicação NLOS
A força do LoRa contra saltos e interrupções de sinal o torna uma opção decente para comunicação NLOS. Sua adaptabilidade melhora o uso urbano e interno, enquanto a capacidade NLOS auxilia no planejamento de rede flexível e econômico – reduzindo potencialmente os custos de infraestrutura em áreas desafiadoras.
Desafios da comunicação NLOS
LoRa se sai bem em permanecer conectado em situações NLOS, mas a distância que pode cobrir pode não ser tão grande quanto quando não há obstáculos. Os objetos podem enfraquecer seu sinal e eficácia. Apesar do alcance limitado, o LoRa ainda é uma das melhores opções para comunicação flexível e confiável na maioria dos ambientes.
LOS x NLOS
A escolha entre comunicação LOS e NLOS depende da aplicação específica e dos obstáculos no entorno. Por exemplo, em ambientes agrícolas, onde as culturas ou o terreno podem obstruir a linha de visão, a comunicação NLOS LoRa pode permitir irrigação e monitoramento de precisão. Por outro lado, a comunicação LOS pode ser preferida para o rastreamento de bens de longo alcance em áreas rurais com paisagens abertas.
Uma compreensão prática
No próximo artigo LoRa, exploraremos os usos da Mini-Board LoRa E5 para testar distâncias e resolver problemas reais. Em cenários LOS, o nó final e o gateway LoRa apresentam um alcance impressionante de cerca de 3 km. Em condições NLOS, este alcance diminui ligeiramente para cerca de 1,3 km, destacando a adaptabilidade do LoRa.
O artigo explora a comunicação nó a nó usando o LoRa E5. No LOS, o alcance abrange aproximadamente 2 km. Em condições NLOS, o alcance é de aproximadamente 800 metros.
Essas descobertas destacam como o NLOS afeta a comunicação entre dispositivos de maneira detalhada.
Mini-placas Lora E5
NOS de nó a nó.
Conclusão
A comunicação LoRa funciona bem em cenários com e sem linha de visão, oferecendo alcance, resiliência e eficiência energética decentes. Embora a comunicação LOS seja melhor para distâncias maiores e com menos interrupções, a comunicação NLOS pode funcionar de forma confiável em cidades e regiões com obstáculos.
Saber como o LoRa funciona nesses ambientes pode apoiar decisões de planejamento inteligentes ao configurar redes LoRa. À medida que o LoRa melhora, sua capacidade de trabalhar em diferentes locais o torna uma parte essencial da comunicação sem fio.
