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LoRaWAN13 de dezembro de 2016

• Fundada em 1962 por Artur Rabner

• Representa atualmente 9 fabricantes

• Realiza o Microchip Masters Brasil há 21 anos

• Participa e organiza diversos treinamentos no Brasil e

América do Sul

• Canal de suporte: suporte1@artimar.com.br

/Artimar1962 /Artimar_AEA/artimar-ltda

Artimar

Artimar Linecard

LoRaTM

https://www.lora-alliance.org

https://www.lora-alliance.org/The-Alliance/Member-List

Modulação LoRaTM

Tecnologia Proprietária SPREAD SPECTRUM Desenvolvida pela Semtech Technology (http://www.semtech.com)

Chirped-FM

Ganho de processamento → Aumento da sensibilidade de recepção

Permite alcance de longas distâncias a baixas taxas de transmissão

Modulação LoRaTM

Modulação LoRaTM

Canais do LoRaWANTM

Frequencias Sub-GHz

América do Norte: 915 MHz

Upstream : 64 canais (0 – 63), DR0 a DR3

Upstream : 08 canais (64 – 71), DR4

Downstream : 08 canais (0 – 7), DR8 a DR13

LoRaTM

LoRaWANTM

LoRaWANTM

Classificação dos END-DEVICES

• Cada END-DEVICE se comporta de forma diferente no LoRaWANTM dependendo da Classe a que pertence. As Classes são estabelecidas em função do grau de otimização funcional do END-DEVICE:

• CLASSE A• Baixo Consumo

• Alimentado por Bateria

• Alta latência no envio / recebimento de dados

• CLASSE B• Médio consumo

• Baixa latência no envio / recebimento de dados

• CLASSE C• Alto consumo

• Sem latência no envio / recebimento de dados

LoRaWANTM

• CLASSE A – Battery Powered:• Alimentado por Bateria

• Comunicação bidirecional

• Mensagens do tipo “Unicast”

• Longos intervalos entre as tranferências de dados

• O End-Device inicia a comunicação (“Uplink”)

• O Network Server se comunica com o End-Device (“Downlink”) durante predeterminadas janelas de resposta:

LoRaWANTM

• CLASSE B – Low Latency:• Comunicação bidirecional com intervalos de recebimento pré-

determinados

• Mensagens do tipo “Unicast” e “Multicast”

• Longos intervalos entre as tranferências de dados

• Balizador (“beacon”) periódico gerado pelo Gateway

• Janela de recepção extra (“ping slot”)

• O Network Server pode iniciar uma transmissão de dados em intervalo fixos e regulares

LoRaWANTM

• CLASSE C – No Latency:

• Comunicação bidirecional

• Mensagens do tipo “Unicast” e “Multicast”

• O Network Server pode iniciar uma transmissão de dados a qualquer momento

• Os End-Devices podem receber dados a qualquer momento

LoRaWANTM

Ativação dos END-DEVICES (“Joining”)

• Para que um End-Device possa se comunicar na Rede LoRaWANTM, é necessário que ele seja ATIVADO

• As seguintes informações são requeridas:

• DEVICE ADDRESS 32bit (DevAddr)

• NETWORK SESSION KEY AES-128 (NwkSKey)

• APPLICATION SESSION KEY AES-128(AppSKey)

LoRaWANTM

Ativação dos END-DEVICES (“Joining”)

Para a troca de informações, dois métodos de ativação estão disponíveis:

Over The Air Activation

(OTAA)

• Baseado em um Identificador

Único Global

• Troca de informações Over The Air

Activation By Personalization

(ABP)

• As chaves compartilhadas são

gravadas durante o processo de

fabricação

• Fechado para uma Rede

Específica

LoRaWANTM

As Chaves são baseadas padrão de Segurança 802.15.4 - AES-128

LoRaWANTM

Comunicação

Unconfirmed Data Message

Tipo mensagem enviada pelo End-Device que

não necessita de confirmação de recebimento

Vejamos um exemplo...

LoRaWANTM

LoRaWANTM

Comunicação

Unconfirmed Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Unconfirmed Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Unconfirmed Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Unconfirmed Data Message

Comunicação

Confirmed Data Message

Tipo mensagem enviada pelo End-Device que

necessita de confirmação de recebimento

Vejamos um exemplo...

LoRaWANTM

LoRaWANTM

Comunicação

Confirmed Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Confirmed Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Confirmed Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Confirmed Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Confirmed Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Confirmed Data Message

Comunicação

Application Server Data Message

Se o Application Server tem uma mensagem

de dados para enviar a um End-Device...

... o Application Server tem que aguardar até

que o End-Device inicie uma transmissão.

(End-Device Classe A)

Vejamos um exemplo...

LoRaWANTM

LoRaWANTM

Comunicação

Application Server Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Application Server Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Application Server Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Application Server Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Application Server Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Application Server Data Message

LoRaWANTM

Comunicação

Application Server Data Message

LoRaTM Technology Wireless Moduleshttps://www.microchip.com/lora

LoRaTM Technology Wireless Modules

LoRaTM Technology Wireless Modules

LoRaTM Technology Wireless Modules

• O MCC com a LoRaWANTM Library provê suporte a:

• Projetar o seu próprio Hardware para End-Devices com:

• Single PIC® MCU

• RF Transceiver

• Circuito de RF

• Uso dos Módulos LoRaTM existentes como plataformas de desenvolvimento

• Uso do Framework já existente do MCC

• Customizar o seu próprio Software para o End-Device

Microchip LoRaWANTM Library

• Requerimentos mínimos de Hardware para uma aplicação básica com LoRaWANTM

• PIC® MCU (8, 16 ou 32 bits)

• SemtechTM Radio Transceiver

• SX1272 (860 MHz – 1000 MHz)

• SX1276 (137 MHz – 1020 MHz)

* Future support for AVR / Cortex M0

Microchip LoRaWANTM Library

• O PIC® MCU deve ter, no mínimo:

• 32K Code Memory

• 3K Data Memory

• 1 SPI

• 7 GPIO

Microchip LoRaWANTM Library

Microchip LoRaWANTM Library

1) Network Co-Processor (NCP) Modules

• LoRaWAN stack running on module

• Application running on external MCU

• Certified and ready NOW!

• Easiest path to integrate LoRaWAN

2) Open Modules• Application & LoRaWAN

stack running on module• SW integrated via MCC• Available in Q4/2016• Eliminates external MCU

3) Discrete Solutions• LoRaWAN stack ported to

any MCHP MCU • Available under NDA now• General release in Q4/2016• Flexible form-factor

4) Integrated Solutions• Integration of MCU & Radio• Runs combined app & stack• General release in Q1/2017• Smallest form-factor

Microchip LoRaWANTM Library

Microchip - DV164140-2

LoRa® Technology Evaluation Kit - NA version (915 MHz)

Development Tools

Development Tools

Gateways

Gateways

Network Server

Network Server

Network Server Application Server

SX127X family

SensorsModules Base StationTransceiver

Múltiplos fornecedores em todos os níveis

Referências

150M

200M Forest fires

Air pollution

Earthquake sensors

Avalanche and flooding

Heating and AC

Equipment status

Factory control

SMART ENVIRONMENT & INDUSTRIAL

SMART CITYSMART METERING

Irrigation control

Environment sensing

Animal tracking

Animal sensing – ovulation, birth

SECURITY/SMART HOME

100M

250M

Motor bikes

Cars

Bicycles

Kids

Pets

Insurance – valuable assets

Find My Stuff

TRACKING

AGRICULTURE

Smart parking

Traffic sensors & control

Street lighting

Infrastructure monitoring

Trash and waste containers

Public events –location services

Advertising displays

Electric

Water

Gas

Infrastructure & production

Smoke detectors

Security systems

Smart appliances

Heating control / monitoring

Low Power WAN: Mercado potencial

250M

350M

Mercados verticais e aplicações

Agricultura e pecuária

US Ag Market Segments US Market Size

Irrigation and precision farming TAM = 100M, SAM = 20M

Ag processing TAM = 50M, SAM = 10M

Cattle & meat prod TAM = 190M, SAM = 40M

Total TAM = 340M, SAM = 70M

Falta de cobertura de rede de telefonia celular

Alcance e autonomia de bateria são fatores importntes

Ativos de alto valor agregado – Sensores de baixo custo

Sub segmentos da agricultura e pecuária Agricultura de precisão

Controle de inseminação artificial

Controle de pragas e doenças

Processamento na agricultura (temperatura, umidade, pressão, etc)

Agricultura

0.5 MILE Radius / 0.75 sq. miles /20 sensors 15 mile radius / 706 sq. miles /18k sensors

Número de Hectares 200 180.000

Área de cobertura 1 km rádio / 2 km² 24 km de rádio / 1800 km²

Custo da solução Alto Bajo

Simplicidade Complexa Muito fácil

Autonomia da bateria 1-2 anos > 5 anos

Solução atual LoRa®

Individual Metering

Sensor Status, Battery Life

Edifícios Inteligentes

Vertical Positioning

Size of bubble indicates size of market

Obrigado!

Aplicações Eletrônicas Artimar

Engº Nilton Gomes Valente

niltonv@artimar.com.br

Mobile: 55 11 9.7549-7743

www.artimar.com.br

Rua Bela Cintra, 746 – 3ºA

São Paulo - SP

Phone: 55 11 3231-0277

Instituto Mauá de Tecnologia

Prof. Dr. José Carlos de Souza Júnior

Reitor do Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia

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Praça Mauá, 1

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Phone: 0800 019 3100