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Tecnologias de redes sem fio para IoT (ART4487)

A Internet das Coisas (IoT) está passando por uma fase de desenvolvimento muito rápido, acelerada pelas necessidades criadas pela disruptura que representa a pandemia. De fato, as mudanças de hábitos de todos nós, com a criação de novos produtos tem um foco muito intenso na internet das coisas, e isso envolve a presença de tecnologias sem fio. Neste artigo fazemos algumas considerações sobre as tecnologias de rede existentes e como escolher a melhor para seu negócio. Newton C. Braga
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A escolha de qual tecnologia será usada no seu produto exige um cuidado especial por parte dos projetistas. Não basta apenas olhar qual a que lhe traz maior facilidade de desenvolvimento, eventualmente pela presença de um especialista nela, ou ainda o custo menor.
Diversos fatores devem ser analisados ao se escolher qual a melhor tecnologia a ser usada no seu projeto e isso exige conhecimento. Esse conhecimento, evidentemente está diretamente ligado ao que cada uma das tecnologias pode oferecer quando se analisa a relação custo/benefício.
Devemos então responder a algumas questões para poder de escolher qual tecnologia usar em no projeto:

  • - O dispositivo que pretendemos desenvolver funcionará dentro ou fora de construções?
  • - O dispositivo terá acesso a uma rede de energia ou precisará de alimentação própria (bateria)?
  • - Qual é o alcance necessário?
  • - Qual é a frequência com que o dispositivo será colocado em funcionamento? Operação contínua ou intermitente?
  • - Que tipos de dados devem ser transmitidos? Pacotes pequenos ou grandes de dados?
  • - A transmissão de dados pode ser retardada ou deve ser feita em tempo real?

 

É claro que muito pode ser feito ainda, antes da chegada da 5G em termos de implementação de tecnologias sem fio nos aplicativos IoT. Vamos analisar algumas possibilidades, lembrando que a chegada de uma nova tecnologia não implica que qualquer outra deva ser descartada imediatamente.
Assim, dois tipos de redes IoT encontram hoje, antes da chegada da 5G uma larga gama de utilizações com a implantação em muitos lugares.
Podemos então citar em primeiro a lugar a Narrowband IoT ou IoT de banda estreita, abreviadamente NB-IoT que é principalmente usada nas aplicações em que os dispositivos têm uma operação intermitente enviando pequenos pacotes de dados.
Encontramos este tipo de rede em instalações de monitoramento, por exemplo, em fábricas em que se envia o status de uma máquina para um sistema de monitoramento central.

 

Para saber mais sobre o modo de funcionamento das transmissões digitais, sugerimos a leitura de nossos artigos: TEL263 – Modulação LoRa, TEL231 – Modulação, o segredo do alcance, TEL048 – Conceitos de modulação digital

 

Evidentemente, neste tipo de transmissão, a técnica de modulação impede que muita informação seja manuseada. Assim, não se aplica a transmissão de sons ou imagens em tempo real.
Uma outra forma para redes móveis que deve ser analisada é a Long-Term Evolution, ou LTE.
Essas redes usam a tecnologia 4G para redes NB-IoT, mas existe uma forma especial para comunicação entre máquinas (MtM) mais interativa. Essa tecnologia permite o manuseio de maiores quantidades de dados, por exemplo, suportando arquivos simples de vídeo e voz, que não são suportados pela NB-IoT.
Segundo se sabe, mais de 120 redes IoT já foram implantadas no mundo por grandes empresas como a China Mobile, AT&T, Verizon, Vodafone etc. Todas empregando NB-IoT.
Dentre as aplicações podemos citar: monitoramento industrial remoto, acompanhamento de cargas, aplicações no agronegócio, cidades inteligentes etc.
Veja que essas aplicações exigem uma análise adicional do ambiente em que devem operar. Muitas delas operam em ambientes hostis, com a presença de poluentes, alta temperatura, elevado nível de ruído e interferências.
Se você está pensando em desenvolver dispositivos que apresentem características de baixo consumo, transmitindo pacotes de sinais e que sejam de baixo custo, esta tecnologia é interessante.
Como os padrões GSMA e 3GPP adotaram esta tecnologia NB-IoT como parte de sua família 5G, isso significa que ela deve ter uma longa vida útil.
Um outro tipo de rede que farão parte de 5G é a LTE-M (Long-Term Evolution – Machine) que utiliza uma tecnologia que permite o manuseio de grandes quantidades de dados.
Ela não usa as alternativas de celulares com banda larga, suas transmissões são muito mais seguras com dados encriptados, assim como possuem um grande alcance. Veja que a chegada da 5G levará a possibilidade de se ter transmissões com baixa latência o que não se consegue com a 4G.
Assim, se você está desenvolvendo seu projeto IoT, deve ter em mente todas as possibilidades e limitações das tecnologias envolvidas.

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