The Things Network, uma Rede para IoT

Ademar Romeu Scariot

The Things Network User

Posted on 25-07-2018

Introdução

IoT (Internet of Things - Internet das Coisas) é a integração, através de dispositivos e sensores, entre pessoas, processos, equipamentos, enviando e recebendo sinais com o objetivo de controlar, monitorar e analisar as condições de equipamentos, do ambiente e de qualquer objeto que possa ser observado.
Com o crescimento do IoT, cria-se uma grande demanda na infraestrutura para a transmissão de dados em ambientes dos mais diversos, longas distâncias, ambientes com ruídos que podem interferir nas transmissões, o esgotamento da capacidade de conexões, além do alto custo para o uso da atual infraestrutura de internet.

Para atender a esta nova demanda, surgiu um novo tipo de rede, LPWAN (Low Power Wide Area Network). A LPWAN consegue atender a esta demanda com algumas vantagens em relação as redes tradicionais. A LPWAN, atinge uma distância relativamente grande, pode ser operada em ambientes com ruídos e interferências e usa pouca energia para a transmissão dos dados, aumentado assim a vida útil de baterias de dispositivo, sem a necessidade ou dependência do uso da energia elétrica.
A rede LPWAN utiliza uma topologia estrela, isto é, um único ponto de acesso (Gateway) pode se conectar a dispositivos (Nodes). O Gateway é responsável pelo encaminhamento das informações recebidas dos Nodes para uma servidor na nuvem, usando a internet tradicional, e também devolver informações ou enviar comandos para os Nodes que estão sendo controlados.

Vantagens da LPWAN
A principal vantagem é o longo alcance, em campo aberto pode variar de 2Km a 50Km
Baixo consumo de energia, em dispositivos alimentados por pequenas baterias, isso faz uma grande diferença
Fácil instalação, os dispositivos normalmente são pequenos e podem ser alimentados com pequenas baterias.
Baixo custo de implantação
Uma estação base (Gateway) pode receber o sinal de centenas de dispositivos, com uma ampla cobertura.
Para implementar a rede LPWAN surgiram protocolos de comunicação como LoRa (Long Range), criado pela empresa Francesa, Semtech. Este protocolo atende aos requisitos de baixo consumo de energia, longo alcance, escalabilidade onde podem ser conectados vários Nodes num só Gateway e baixo custo.
LoRaWAN é o nome dado ao protocolo que define a arquitetura do sistema e os parâmetros de comunicação usando a tecnologia LoRa.
O LoRa oferece uma taxa de transmissão de 290 bps a 50 kbps, que é uma taxa de transmissão baixa, mas é suficiente para a transmissão dos dados capturados de sensores e atuadores, para fins de monitoramento.

The Things Network
TTN (The Things Network) é uma rede baseada em servidores na nuvem que se conectam aos Gateway espalhados pelo planeta. A rede TTN usa o protocolo LoRaWAN. O grande diferencial da rede TTN é que ela é uma rede abeta (open-source) e colaborativa (crowd-soruced), onde qualquer pessoa pode instalar um Gateway em sua casa, na empresa, numa instituição de ensino, etc, aumentado assim a área de cobertura da rede. Além da instalação de Gateways qualquer um pode instalar um Node e se conectar a um Gateway, em operação, sem custo algum para o uso da rede.

Hoje a TTN conta com milhares de Gateways espalhados pelo mundo e uma comunidade muito ativa usando a plataforma, discutindo e trocando informações. Com o uso da rede TTN pode-se rapidamente prototipar aplicações que usam IoT, passando da fase de validação para produção com garantia de escalabilidade e segurança.

The Things Network no Brasil
The Things Network chegou no Brasil em 2015. Inicialmente foram feitos meetups em São Paulo para divulgação da ideia e hoje temos comunidades e Gatways espalhados em várias estados do País.
Mapa de Gatways instalados no Brasil em Junho/2018

Fontes de pesquisa:
https://www.thethingsnetwork.org
https://www.thethingsnetwork.org/country/brazil/
https://www.embarcados.com.br/introducao-ao-lpwan/
https://www.embarcados.com.br/lora-arduino-raspberry-pi-shield-dragino/
https://www.embarcados.com.br/conheca-tecnologia-lora-e-o-protocolo-lorawan/