Antenas ISM, antenas LPWAN e antenas LoRaWAN

As antenas ISM (Industrial, Científica e Médica) operam nas bandas de frequência ISM, que abrangem uma ampla gama de radiofrequência (RF) que compõem uma banda relativamente estreita. As antenas que se enquadram nas bandas de frequência ISM podem ter aplicações muito amplas. Algumas antenas são projetadas para transmissões de baixa potência e curto alcance. Também existem antenas direcionais de longo alcance nas mesmas bandas de frequência, como as antenas Yagi. As antenas ISM podem operar em frequências muito mais altas, mas exigem licenças governamentais para isso. Há também uma combinação de aplicações licenciadas e não licenciadas para muitas bandas da frequência ISM, e o acesso não licenciado permitido para cada banda também pode variar de acordo com a região.

Como as antenas ISM não exigem licenças governamentais se usadas em uma faixa de 2,4 GHz ou inferior, seu uso em sistemas de comunicação de curto alcance com dispositivos sem fio intensificou-se nas últimas décadas. Esse uso é chamado às vezes de “não ISM”, porque os dispositivos não se enquadram na categoria de equipamentos industriais, científicos ou médicos. Atualmente, os dispositivos sem fio são de longe o uso mais comum da banda ISM. Esses dispositivos incluem redes Wi-Fi, telefones sem fio, microfones sem fio, dispositivos compatíveis com a tecnologia Bluetooth, dispositivos de abertura de portas de garagem, monitores para bebês, campainhas sem fio, sistemas de abertura de portas de carros sem chave, rastreamento de animais selvagens e dispositivos de comunicação de campo próximo (NFC), como leitores de cartões inteligentes sem contato e cartões de proximidade. Ao projetar um dispositivo IoT (Internet das Coisas) ou outro sistema sem fio, é importante considerar as diferenças entre a banda sub-GHz em contraste com a banda de 2,4 GHz e como elas podem afetar o desempenho ideal do sistema e sua viabilidade comercial. A banda sub-GHz normalmente permite um link de comunicação sem fio de maior alcance do que a banda de 2,4 GHz, além de contar com uma capacidade maior de atravessar objetos como paredes e edifícios. As ondas da frequência sub-GHz são menos suscetíveis à reflexão, têm uma capacidade maior de contornar obstáculos e, muitas vezes, sofrem menos interferência causada por uma grande quantidade de outros dispositivos sem fio que operam nas bandas sem licença. A rede sub-GHz é a tecnologia sem fio preferida em grandes edifícios e é mais frequentemente utilizada em aplicações de baixa largura de banda ou baixa taxa de dados. Por outro lado, a banda de 2,4 GHz é usada quando uma taxa de dados mais alta é necessária. As aplicações da sub-GHz incluem alarmes de incêndio, dispositivos de pagamento portáteis, scanners de código de barras, medidores inteligentes, pontos de venda eletrônicos, rastreamento de estoque, monitoramento remoto de processos e sistemas de pedidos de restaurantes.

A TE Connectivity possui uma ampla gama de soluções de antenas ISM, predominantemente operáveis nas faixas de frequência central de 433,92 MHz, 868 MHz, 915 MHz e 2,4 GHz. Isso inclui antenas integradas ou internas para comunicações de curto alcance; antenas externas remotas, dipolo e de montagem em terminal para comunicações de médio alcance; bem como antenas classificadas para uso externo para comunicações de longo alcance.

Uma LPWAN (rede de baixa potência e área ampla) permite comunicação sem fio de longo alcance com uma baixa taxa de bits entre dispositivos de baixa largura de banda. As antenas LPWAN são projetadas para dar suporte a dispositivos e redes da Internet das Coisas (IoT), operando a um custo mais baixo e com maior eficiência energética do que as redes sem fio tradicionais. As antenas LPWAN também são capazes de oferecer suporte a um maior número de dispositivos em uma área mais ampla. Organizações que querem reduzir os custos de fabricação e operação ao longo da vida útil de dispositivos IoT frequentemente escolhem as antenas LPWAN como seu método de comunicação.

Devido aos requisitos de potência mais baixos, intervalos mais longos e custos mais baixos do que as redes móveis tradicionais, as antenas LPWAN permitem inúmeras aplicações de máquina a máquina (M2M) e IoT. A desvantagem é que menos dados podem ser transmitidos em comparação com outras redes. As LPWANs são, portanto, mais adequadas para aplicações que precisam de capacidades de downlink com pouca frequência ou pacotes de dados menores. As antenas LPWAN geralmente são escolhidas para estender a vida útil da bateria em dispositivos menores. Algumas baterias podem ter seu tempo estendido por até 10 anos, quando usadas para a transmissão de dados pouco frequentes de locais remotos. As aplicações das antenas LPWAN incluem medição inteligente, iluminação inteligente, monitoramento e rastreamento de ativos, cidades inteligentes, agricultura de precisão, monitoramento de gado, gerenciamento de energia, fabricação, dispositivos IoT industriais e muito mais.

As LPWANs podem usar várias tecnologias de rede que estão disponíveis em uma variedade de tamanhos e formatos. As antenas LPWAN podem ser usadas com frequências licenciadas ou não licenciadas e existem opções de padrão proprietário ou aberto. Um das LPWANs mais utilizadas é a Sigfox, que é uma rede pública proprietária e não licenciada que funciona na faixa de 868 MHz ou 902 MHz. Outras aplicações das antenas LPWAN incluem o acesso múltiplo de fase aleatória (RPMA), que funciona no espectro de 2,4 GHz; LoRa, uma rede não licenciada que é menos propensa a interferências porque transmite em várias frequências sub-GHz; bem como SIG sem peso, IoT de banda estreita (NB-IoT) e LTE-M. Embora a NB-IoT e a LTE-M sejam semelhantes, elas operam na infraestrutura celular existente, o que permite que os provedores de serviços adicionem conectividade de IoT rapidamente. A NB-IoT, também chamada de CAT-NB1, opera em sistemas LTE e Global System for Mobile (GSM) existentes. A LTE-M, também chamada de CAT-M1, tem a maior largura de banda de qualquer tecnologia LPWAN.

A TE Connectivity tem uma ampla gama de soluções em antenas LPWAN, começando por antenas de pequenas dimensões, integradas a placas ou internas, que são projetadas para dispositivos IoT menores. Há à disposição uma ampla gama de antenas remotas ou montadas em terminal, o que oferece uma solução compacta de antena externa para dispositivos IoT que exigem mais alcance. 

LoRaWAN (Long-Range Wide Area Network) é um tipo de tecnologia LPWAN que conecta dispositivos IoT por meio de antenas LoRaWAN. As antenas LoRaWAN podem cobrir grandes distâncias e ajudam na manutenção de uma longa vida útil da bateria. A tecnologia LoRaWAN fornece uma faixa de comunicação significativamente maior em larguras de banda baixas em comparação com outras
tecnologias de transmissão de dados sem fio. A LoRaWAN permite a comunicação bidirecional e oferece excelente penetração interna para soluções de IoT, o que a tornou popular entre as aplicações industriais e de cidades inteligentes.

Sensores e dispositivos IoT que usam antenas LoRaWAN consomem muito pouca energia, o que permite que os sensores funcionem por muito mais tempo. A LoRaWAN pode oferecer comunicação segura e confiável operando em uma arquitetura de software simples, com a capacidade de lidar com milhares de dispositivos ou nós. A LoRaWAN é popular entre desenvolvedores, fornecedores de hardware, plataformas IoT, fornecedores de tecnologia IoT, integradores de sistemas e provedores de telecomunicações. Em áreas planas sem obstrução, as antenas LoRaWAN podem se comunicar ao longo de até 30 quilômetros e, em ambientes urbanos, podem alcançar cerca de 3 quilômetros, dependendo do ambiente e obstruções. A LoRaWAN pode operar em muitas radiofrequências não licenciadas ao redor do mundo, incluindo a popular banda de 915 MHz dos Estados Unidos e a banda de 868 MHz da Europa.

Por usarem menos largura de banda, as antenas LoRaWAN podem ser implantadas rapidamente, tornando-as uma escolha ideal para dispositivos IoT que apresentam transmissões de dados ruins ou inconsistentes. A antena LoRaWAN pode oferecer uma carga útil (payload) de até 100 bytes, em comparação com apenas 12 bytes da Sigfox. Não há restrições quanto ao número de mensagens diárias que podem ser enviadas com a LoRaWAN, enquanto a Sigfox permite apenas 140 mensagens por dia.

A TE Connectivity tem uma ampla gama de soluções em antenas LoRaWAN, começando por antenas de pequenas dimensões, integradas a placas ou internas, que são projetadas para dispositivos IoT menores. Há à disposição uma ampla gama de antenas remotas
ou montadas em terminal, o que oferece uma solução compacta de antena externa para dispositivos IoT. Antenas externas direcionais maiores também estão disponíveis na forma de antenas de painel ou antenas Yagi para comunicações de longo alcance.