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Como Resolver o Problema da Conectividade IoT no Agronegócio

Como Resolver o Problema da Conectividade IoT no Agronegócio

051017-1Quando a maioria das tecnologias tem alcance de apenas alguns metros, quais são as tecnologias que podem unificar os quilômetros necessários para o IoT no agronegócio? Porque o IoT é mais complicado no agronegócio?

A tecnologia conhecida como IoT (do inglês internet of things) e traduzida como “internet das coisas”, faz parte de uma revolução tecnológica intitulada pelo Gartner (um dos mais renomados institutos de pesquisas de TI) de “Nexus of forces”. [1] Essa revolução é parte importante da Indústria 4.0, pois torna a aquisição de dados em todos os setores da economia simples e funcional, recolhendo os dados de inúmeros equipamentos e sensores e transformando os mesmos em dados que podem ser utilizados para a tomada de decisões nas empresas.

Porém ao estudar o IoT visando implantar o mesmo no agronegócio, nos deparamos com o problema da conectividade, pois as distâncias comuns no campo são imensamente superiores as encontradas nas outras áreas, como por exemplo fábricas e casas. Para isso, é necessário que seja analisado cada caso de acordo com as tecnologias disponíveis. [2]

A conectividade no IoT, especialmente em situações de grandes distâncias, funciona de forma dividida, com duas tecnologias distintas podendo ser definidas no design da rede. Chamamos de conectividade externa a conexão realizada entre o gateway e os sensores, podendo utilizar uma série de protocolos específicos para o IoT ou até mesmo algumas tecnologias mais conhecidas.  Além disso a conectividade interna é realizada entre o gateway e o servidor onde a aplicação está instalada, normalmente conectando através de um servidor de rede que organiza os remetentes e destinatários de cada pacote de rede.

IoT

Conectividade Interna

Atualmente as principais formas de conectividade interna de longo alcance são:

TECNOLOGIA 3G

Por possibilitar uma conexão de baixo custo para protocolos lentos, a tecnologia 3G pode se tornar a tecnologia de conectividade interna mais utilizada no campo. Considerando que a maioria dos protocolos externos de longo alcance não necessitam de uma grande capacidade de rede, a tecnologia 3G possui um custo benefício excelente para os produtores.

Uma solução ideal é a colocação de gateways com conectividade interna 3G na extremidade do alcance da torre de sinal, utilizando um protocolo externo específico (como o LoRaWAN) para aumentar o range de funcionamento do sistema em mais alguns quilômetros. Dessa forma não é necessário que toda a plantação tenha alcance da tecnologia 3G.

Além disso conforme a quantidade de equipamentos a serem utilizados, é possível a realização de uma parceria com uma operadora para a colocação de um ponto de sinal extra nas proximidades da fazenda, aumentando ainda mais a distância máxima da tecnologia.

CABOS DE FIBRA ÓPTICA

Apesar de seus custos superiores, a fibra óptica permite alcançar grandes distâncias e velocidades extremamente superiores as outras tecnologias. A instalação de fibra óptica é facilitada pois o gateway pode ser colocado a uma distância de alguns quilômetros do último sensor, dependendo da tecnologia que será utilizada para a conectividade externa.

A velocidade da conexão por fibra óptica normalmente não é utilizada na tecnologia IoT, principalmente considerando que a maioria das tecnologias de conectividade externa utilizam os sensores de forma limitada para economizar a bateria do mesmo. Assim as informações são enviadas para o servidor somente quando necessário, não utilizando a grande capacidade da fibra óptica e tornando a tecnologia uma opção para áreas sem cobertura da tecnologia 3G.

TECNOLOGIA WIFI

Apesar de não possuir uma grande distância de conexão, fazendas com uma tecnologia de WiFi já estabelecidas podem usufruir da mesma utilizando-a para a conectividade interna. Normalmente a instalação de uma rede WiFi nova para os propósitos de IoT não é interessante, principalmente considerando as opções mais econômicas disponíveis.

BLUETOOTH

Durante esse ano, foi anunciado a capacidade de conectividade do bluetooth como rede mesh. A rede mesh difere na topologia de rede das outras opções (que utilizam uma topologia estrela com o gateway no centro) pois possui a capacidade de conectar todos os objetos de uma rede entre os mesmos.

Dessa forma, apesar da distância de conexão limitada, o bluetooth se torna uma opção viável para redes densas, com muitos sensores e gateways, sendo utilizada como conectividade externa de forma que a informação possa transitar de um sensor para o outro até ser recebida por um gateway com uma conectividade interna. Alternativamente, nessa situação não seriam necessários gateways, sendo os sensores os responsáveis do envio da informação para o servidor de rede, transformando também o bluetooth nesse caso em conectividade interna.

Conectividade Externa

Após o rápido crescimento do IoT no mundo, novas opções de conectividade externa específicas para o IoT foram criadas e possibilitaram a conexão de longo alcance a partir do gateway de forma simplificada. Podemos citar as seguintes:

LORAWAN

Com o objetivo de prover uma conexão segura a longas distâncias, a tecnologia LoRaWAN foi testada com sucesso para ranges de aproximadamente 16 quilômetros. Além disso a tecnologia permite que os sensores entrem em um estado semelhante a hibernação, acordando somente para enviar e receber informações, permitindo assim uma grande economia de bateria.

O protocolo LoRaWAN não possuí uma capacidade de conexão rápida, não podendo ser utilizado para funções nas quais a conexão é crítica. Nas situações de agricultura essas situações são extremamente incomuns, possibilitando a utilização dessa tecnologia na grande maioria dos casos.

SIGFOX

Semelhante a LoRaWAN, a tecnologia Sigfox foi concebida para possibilitar a conexão de longa distância de forma segura. Os testes com a tecnologia alcançaram distâncias de funcionamento de mais de 30 quilômetros, possibilitando a colocação dos sensores a uma grande distância dos gateways.

Essa distância superior é principalmente atingida utilizando de gateways com um custo elevado, que possuem uma antena com mais potência que as antenas dos sensores. Dessa forma a conexão no sentido do sensor para o gateway funciona melhor que a conexão inversa, já que a antena de recepção do gateway é superior. Esse protocolo é recomendado principalmente para utilização com sensores coletores, utilizados somente para coletar a informação sem a necessidade de receber maiores quantidades de dados dos servidores de aplicação.

TECNOLOGIA 3G

Em fazendas com uma cobertura extensa da tecnologia 3G é possível equipar os sensores com chips para realizar a conexão diretamente através da 3G. Dessa forma seria possível eliminar o gateway, utilizando a 3G como conectividade interna e externa. Apesar disso essa opção não é recomendada pois a tecnológica citada precisa estar em conexão constante com a torre e por isso precisa de carregamento frequente das baterias dos sensores.

TECNOLOGIA BLUETOOTH

Conforme já citado, é possível utilizar a tecnologia bluetooth em redes densas como tecnologia de conexão utilizando uma topologia mesh, onde os sensores se comunicam entre si para carregar a informação até os gateways. Essa tecnologia, quando utilizada em conjunto com a tecnologia de Low Energy já oferecida pelo Bluetooth, pode oferecer uma alternativa viável para redes que necessitam de muitas informações e por isso possuem muitos sensores.

Projeto e Implantação

É extremamente necessário um completo entendimento dessas tecnologias para o design de redes IoT adequadas as necessidades do agronegócio. A tecnologia que possibilita a conexão de grandes distâncias para redes IoT está em pleno desenvolvimento no mercado mundial e cada vez se torna mais acessível, fazendo com que rapidamente essa tecnologia e a grande quantidade de informações pertinentes que ela nos dispõe, inunde o mercado brasileiro. A revolução realizada pelo IoT no mundo já tem capacidade tecnológica de ser utilizada também no agronegócio.

Para saber mais sobre essas tecnologias e como usá-las no seu negocio, acompanhe nosso Blog ou entre em contato conosco.

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Disruptividade Tecnológica no Campo – Agronegócio 4.0