Por trás de um projeto LoRa bem-sucedido: como tomar as decisões corretas sobre arquitetura e fornecedores?

Ao escolher um módulo LoRa, você sente que já está tudo pronto depois de comparar as especificações de RF e consumo de energia? Na verdade, esse é apenas o primeiro passo. O sucesso de um projeto LoRa muitas vezes depende de decisões "invisíveis": qual arquitetura de produto devo escolher? O que acontece se a rede ficar congestionada no futuro? Como devemos encarar nosso relacionamento com os fornecedores?

Neste artigo, falaremos sobre esses tópicos que são tão importantes quanto os parâmetros de hardware.

A encruzilhada da arquitetura: 'MCU externo' ou SoC 'tudo em um' — como devo escolher?

Esta é uma pergunta clássica, e a resposta depende dos objetivos do seu projeto e da situação da sua equipe. Os módulos LoRa  disponíveis no mercado se dividem principalmente em duas arquiteturas de hardware: "módulos padrão", que precisam de um microcontrolador externo (MCU) para controlá-los, e módulos "System-on-Chip" (SoC), que vêm com seu próprio MCU.

Escolher qual caminho seguir é essencialmente uma questão de equilíbrio entre "flexibilidade e velocidade de desenvolvimento" e "integração e custo a longo prazo".

• Se você busca flexibilidade e um tempo de lançamento rápido no mercado (caminho Módulo Padrão + MCU Externo) :
  Este caminho oferece total liberdade aos desenvolvedores de produtos. Sua equipe pode escolher a plataforma MCU com a qual está mais familiarizada ou que já esteja padronizada em sua empresa (como STM32, NRF, ESP32, etc.), permitindo a reutilização de bases de código, cadeias de ferramentas de software e experiência em desenvolvimento existentes. Isso geralmente encurta significativamente o ciclo de desenvolvimento do produto e é a escolha ideal para prototipagem rápida, produção em pequena a média escala ou projetos com requisitos específicos de desempenho de MCU.

• Se o seu objetivo é a produção em massa e o controle de custos (caminho SoC) :
  Escolher a solução SoC significa que sua equipe de desenvolvimento precisará desenvolver software em torno do MCU integrado do módulo, o que pode envolver uma curva de aprendizado inicial. No entanto, sua enorme vantagem se torna aparente na fase de produção em massa. Ao eliminar um chip MCU separado, a solução SoC pode reduzir significativamente o custo da Lista de Materiais (BOM) por unidade e atingir um tamanho de produto mais compacto. Para aplicações extremamente sensíveis a custos e de alto volume (como medição de serviços públicos ou travas para compartilhamento de bicicletas), a arquitetura SoC apresenta uma clara vantagem de custo.

O que fazer quando a rede fica congestionada? É necessário entender a tecnologia LR-FHSS?

Você pode estar preocupado com a possibilidade de que, à medida que mais dispositivos de IoT se tornam on-line, as faixas de frequência limitadas e livres de licenças fiquem cada vez mais congestionadas. E quanto às colisões de sinal? É exatamente esse o problema que a tecnologia LR-FHSS (Long-Range Frequency Hopping Spread Spectrum) foi projetada para resolver.

Em termos simples, a tecnologia LR-FHSS divide um pacote de dados em vários pedaços pequenos e os envia "saltando" rapidamente por vários canais de frequência diferentes. A vantagem é que, mesmo que um canal tenha interferência, ela afetará apenas uma pequena parte dos dados, em vez de causar a perda de todo o pacote.

Embora a modulação LoRa padrão já apresente boa resistência a interferências, para projetos de grande porte com longo ciclo de vida e alta densidade de nós (como cidades inteligentes ou redes logísticas nacionais), escolher módulos que suportem LR-FHSS  (como o LoRa1120  e o LoRa1121 ) com antecedência é como comprar um seguro contra congestionamentos futuros na rede. Isso garante a estabilidade e a escalabilidade da rede a longo prazo.

Escolher um fornecedor: é tão simples quanto comprar uma peça?

O verdadeiro teste começa quando você passa de um projeto piloto com algumas centenas de dispositivos para a produção em massa de mais de cem mil. Nesse ponto, você descobrirá que escolher um fornecedor é muito mais do que apenas comparar preços e especificações.

Por que a confiabilidade de software "invisível" é mais importante?

É fácil concentrar toda a nossa atenção no hardware, mas o software embarcado (firmware) em um módulo é, na verdade, a chave para a estabilidade de um produto a longo prazo. Um firmware maduro deve agir como um mordomo experiente, lidando adequadamente com todos os tipos de situações inesperadas, como energia instável ou interferência eletromagnética, para evitar que o sistema "trave" ou congele.

Em grandes redes de IoT, o custo da "falta de confiabilidade" é enorme. Um pequeno bug de firmware pode levar a milhares de chamadas de manutenção dispendiosas no local todos os anos. Portanto, ao fazer uma seleção, é uma boa ideia fazer mais perguntas aos potenciais fornecedores sobre a maturidade do firmware, o histórico de implantação em campo e os mecanismos de proteção específicos.

Como avaliar o valor da parceria de longo prazo de um fornecedor?

Escolher um fornecedor é essencialmente escolher um parceiro com quem você possa colaborar a longo prazo. Um fornecedor como a G-NiceRF , que se concentra em módulos sem fio de longo alcance e baixo consumo de energia, tem experiência em garantir operação estável a longo prazo em implantações de larga escala em ambientes complexos e fornece orientação desde a fase de amostra até a produção em massa. Esse tipo de capacidade real costuma ser mais crítico para o sucesso de um projeto do que uma diferença de 1 dB na sensibilidade em uma folha de dados. Para avaliar seu valor a longo prazo, você pode avaliar com base nestes pontos-chave:

• O suporte técnico é rápido e eficaz? 
  Ao encontrar um problema de RF complexo durante o desenvolvimento, uma equipe de suporte ágil e qualificada pode economizar semanas de tempo valioso.

• Eles podem fornecer serviços de personalização (ODM)?
  Se o seu projeto precisar apenas de uma pequena alteração de hardware (como um conector de antena diferente), um fornecedor com recursos flexíveis de ODM pode fornecer uma versão personalizada diretamente, poupando você do trabalho e do custo de redesenhar a placa de circuito por conta própria.

• A cadeia de suprimentos deles consegue garantir uma entrega estável?
  Diante da escassez global de chips, a capacidade de um fornecedor de gerenciar sua cadeia de suprimentos determina diretamente se ele conseguirá um fornecimento estável de produtos durante a fase de produção em massa.

Em resumo, para um produto LoRa bem-sucedido , a seleção do hardware é a base, mas as decisões de arquitetura e as parcerias com fornecedores são o que determinam se o projeto pode ir longe e permanecer estável. Esperamos que essas discussões ajudem você a tomar decisões mais abrangentes, além das especificações de hardware.