Certificações de segurança para projetos de gateways LoRaWAN para uso externo – além das classificações IP

Existem vários aspectos a serem considerados ao construir uma rede LoRaWAN . O primeiro ponto importante é a confiabilidade do servidor de rede, comprovada por um certificado específico para equipamentos externos. Esse certificado de garantia de qualidade ajudará você a escolher um gateway LoRaWAN seguro. Os gateways LoRaWAN devem ser capazes de suportar múltiplas implantações, enviar alertas em tempo real e ser compatíveis com diferentes tipos de sensores, roteadores ou dispositivos. Além disso, um produto com certificação de segurança deve ser equipado com uma antena robusta para operar em ambientes hostis. Também é fundamental garantir que o servidor de rede seja capaz de se conectar a múltiplos gateways, o que é crucial, especialmente para o setor público. Caso contrário, poderá apresentar falhas na conexão com a nuvem e no armazenamento de dados.

A segunda consideração é o ganho de processamento. O ganho de processamento é a razão entre a taxa de bits do chip da sequência de código e a taxa de bits do sinal de dados. Sinais de alta qualidade permitem que um receptor recupere o sinal original de baixa taxa de dados, mesmo em um ambiente com sinal fraco. Além disso, a certificação de gateway externo da LoRa Alliance oferece um ganho de processamento superior ao do Wi-Fi e do Bluetooth. Isso permite que o servidor de rede opere com menos energia, mantendo a mesma taxa de dados e orçamento de enlace. É por isso que se deve dar muita importância aos projetos de gateways LoRaWAN para uso externo.

Como garantir a segurança de equipamentos externos?

Uma rede LoRaWAN confiável deve ter alta segurança. Ela deve ser capaz de fornecer criptografia de ponta a ponta e de receber e transmitir mensagens. Um gateway LoRaWAN confiável, por sua vez, também pode suportar diversos tipos de aplicações. Uma rede com especificação LoRaWAN pode suportar milhões de mensagens em 24 horas. O número de mensagens que você pode enviar ou receber depende da quantidade de gateways instalados na rede, mas a camada física LoRa garante que o servidor de aplicações continuará funcionando sem problemas, independentemente do volume de dados. Se você tiver duzentos dispositivos com certificação para uso externo e um único gateway com certificação IP, cada um poderá suportar algumas centenas de milhares de mensagens por dia, permitindo o monitoramento completo desse tráfego de dados.

Embora termos como “IP67” ou outras classificações de proteção contra entrada de água e poeira sejam usados ​​de forma leviana para promover equipamentos, existe uma diferença significativa entre simplesmente declarar um equipamento como “IP67” ou similar e um equipamento verdadeiramente adequado para uso externo. O termo “externo” tem um significado especial quando associado a um produto com certificação de segurança; esse termo não pode ser usado para descrever ou comercializar um produto a menos que ele tenha passado por uma série de avaliações e testes importantes, culminando em uma certificação específica para uso externo. Alguns fornecedores evitam os desafios e o custo de projetar um produto para atender aos requisitos de uso externo, optando por usar o termo genérico “classificação IP” e simplesmente declarando que o equipamento corresponde às classificações IP reconhecidas. Ao mesmo tempo, somente equipamentos com certificação para uso externo podem oferecer a garantia adequada para uma implantação segura e confiável em ambientes externos.

Certificação de Equipamentos para Uso Externo

A classificação de proteção contra ingresso (IP, na sigla em inglês) é um teste padronizado para equipamentos que avaliam sua resistência à entrada de objetos, poeira e água. Geralmente, muitos fabricantes de equipamentos possuem classificações IP, simplesmente declarando que o equipamento é adequado para operação em ambientes externos. No entanto, embora seja necessário limitar a entrada de poeira e água em equipamentos em ambientes externos, ter apenas uma classificação de proteção contra ingresso está longe de ser suficiente.

Os requisitos completos para equipamentos de tecnologia da informação, como gateways, instalados em ambientes externos, estão detalhados na norma internacional de segurança IEC 60950-22 “Segurança de equipamentos de tecnologia da informação – Equipamentos a serem instalados em ambientes externos”.

Esta norma internacional de segurança foi adotada nos EUA, Canadá e Europa através das normas UL 60950-22, CSA 60950-22 e EN 60950-22, respectivamente, bem como por meio de outras normas nacionais em diversos países ao redor do mundo. A IEC 60950-22 detalha o projeto do produto (como projetos de gateways LoRaWAN para uso externo ), avaliações importantes e requisitos de teste necessários para garantir equipamentos seguros e confiáveis ​​quando implantados em ambientes externos (capacidade de suportar temperaturas extremas, segurança do gateway, rede segura e acesso remoto ao painel de controle). Esta norma de segurança é obrigatória para quem deseja comercializar equipamentos para implantação em ambientes externos em todo o mundo como produtos com certificação de segurança.

(Note que a norma IEC 60950-22 está sendo incorporada à norma básica de segurança IEC 62368-1 “Equipamentos de áudio/vídeo, tecnologia da informação e comunicação – Parte 1: Requisitos de segurança” com a adoção de sua 3ª edição.)

Requisitos de certificação para atividades ao ar livre

Existem diversas especificações que equipamentos para uso externo, como um gateway LoRaWAN, devem atender para garantir seu funcionamento em campo por pelo menos 10 anos sem falhas ou degradação. Os requisitos de construção de invólucros da norma IEC 60950-22, Seção 8, "Requisitos de construção para invólucros externos", detalham os requisitos de projeto e teste necessários para evitar quaisquer efeitos nocivos.

Por exemplo, o padrão LoRaWAN deve ser compatível com seus sensores ou outros dispositivos. Sua frequência não deve ser inferior a 30 GHz para garantir uma conexão estável com o sensor necessário e eliminar o risco de interrupções na rede. Um dispositivo com certificação IEC 60950-22 e outras certificações de proteção contra intrusão (IP) deve ser capaz de se conectar a uma rede Wi-Fi e manter uma conexão consistente. Com um projeto adequado e avaliações criteriosas, mesmo que a rede LoRa Alliance falhe, os dados ainda estarão acessíveis para gerenciamento por meio da conexão LoRaWAN. Quando um dispositivo possui outras certificações de proteção contra intrusão além da classificação IP, mesmo em caso de perda da alimentação principal, o sinal permanecerá estável e escalável.

Proteção UV

Todos nós já vimos o que acontece com alguns plásticos depois de ficarem expostos ao sol. O sol pode degradar materiais poliméricos expostos ao longo do tempo, caso não sejam formulados adequadamente com aditivos protetores. Essa degradação pode não apenas tornar um produto inútil em casos extremos, mas também comprometer sutilmente os mecanismos de segurança do produto.

Conforme detalhado na norma IEC 60950-22, Seção 8.2 “Resistência à radiação ultravioleta” e nos testes associados do Anexo C “Teste de condicionamento à luz ultravioleta”, os plásticos que compõem as partes expostas da carcaça de equipamentos certificados para uso externo devem passar por testes especiais de resistência à exposição aos raios UV. Esses testes garantem que os plásticos mantenham sua resistência à tração, flexão e impacto, bem como sua classificação de inflamabilidade, após o equivalente a uma vida útil típica de exposição ao sol. Essa classificação adquire um significado especial em relação à confiabilidade de dispositivos IoT em condições de alta temperatura.

Os requisitos e procedimentos de teste para resistência aos raios UV detalhados na norma UL 746C também são geralmente aceitáveis. Uma resina base com classificação UL 746C (f1) em seu dossiê de segurança geralmente garante a adequação para uso externo.

Por fim, é importante ressaltar que qualquer plástico exposto que faça parte da estrutura deve ter classificação UV. Isso inclui não apenas a própria estrutura, mas também itens menores, como conectores, passa-cabos, interruptores, aberturas de ventilação etc., pois mesmo que as menores partes do dispositivo não sejam resistentes à temperatura, isso faz uma diferença significativa. Todos nós já vimos como até mesmo uma pequena rachadura ou fresta pode ser um ponto de entrada para água e contaminantes, afetando o consumo de energia e a capacidade de transmissão de sinais. É por isso que é melhor para os clientes escolherem um dispositivo com classificação UV e outras certificações reconhecidas mundialmente.

Resistência da junta

As juntas desempenham um papel importante na proteção contra a entrada de água e poeira em invólucros. Portanto, a vida útil das juntas em ambientes externos é uma consideração importante não apenas para o sucesso da comercialização do equipamento, mas também para garantir sua segurança e a aprovação nos testes necessários para a obtenção da certificação de equipamento para uso externo.

A norma IEC 60950-22, Seção 8.5 “Juntas” e o Anexo D associado “Testes de juntas” detalham os testes especiais de envelhecimento e resistência das juntas. Esses testes garantem que as juntas de vedação mantenham suas propriedades de resistência à tração e resiliência à compressão após o equivalente a uma vida útil típica em campo.

Os requisitos e procedimentos de teste para envelhecimento de juntas detalhados na norma UL 50E também são geralmente aceitáveis. Uma junta com classificação UL 50E em seu dossiê de segurança geralmente garante adequação para uso externo, o que é ideal para agricultura inteligente, cultivo e controle de cidades inteligentes.

Proteção contra corrosão

A corrosão ocorre em uma taxa muito maior em ambientes externos, comprometendo a integridade da carcaça, bem como a integridade de importantes conexões elétricas, como a proteção contra raios e o aterramento de segurança do equipamento. Portanto, ao comprar e escolher um sensor, os clientes devem prestar atenção à sua resistência à corrosão. Isso é particularmente importante em regiões costeiras devido aos efeitos do sal, mas também em muitos ambientes urbanos, onde a poluição combinada com a umidade pode acelerar significativamente a corrosão.

A seleção de materiais e revestimentos especiais é necessária para garantir uma longa vida útil do produto em campo, sem problemas. Os testes detalhados da Seção 8.3 da norma IEC 60950-22, "Resistência à corrosão", e os ensaios associados do Anexo A, "Atmosfera saturada com água e dióxido de enxofre", podem ser necessários.

Esses testes rigorosos, que consistem em 168 horas de exposição à névoa salina e um ciclo de teste de 120 horas em uma atmosfera saturada de água e rica em dióxido de enxofre, devem ser aplicados, a menos que haja uma seleção e especificações de materiais específicas. Instruções de instalação específicas para o usuário final também podem ser necessárias.

Ingress Protection

Naturalmente, a entrada de água, poeira ou objetos sólidos deve ser controlada para manter a confiabilidade e a segurança do equipamento. Um dispositivo seguro precisa passar por testes que culminam na verificação das capacidades operacionais dos sensores externos e de seus fatores de dispersão por meio de certificações de padrões internacionais.

Embora a proteção contra objetos sólidos esteja contemplada nas normas básicas de segurança, a Seção 9.1 da norma IEC 60950-22, “Proteção contra umidade”, e a Seção 9.3, “Proteção contra poeira”, abrangem os requisitos mínimos de proteção contra a entrada de água e poeira, respectivamente.

Embora a classificação IP mínima exigida para projetos externos seja para uma caixa protegida contra poeira e respingos de água (IP54), é comum que caixas externas que abrigam componentes elétricos sensíveis sejam projetadas para serem à prova de poeira e protegidas contra jatos de água de pressão normal, jatos de água de alta pressão ou imersão temporária, o que significa um código IP de IP65, IP66 ou IP67, respectivamente.

Os testes de entrada de água e poeira em invólucros são geralmente realizados de acordo com a norma IEC 60529; no entanto, a certificação segundo a norma UL 50E para os tipos NEMA 3, 4 ou 6 (aproximadamente equivalentes aos códigos IP54, IP56 e IP67, respectivamente) também é aceita.

Resistência ao impacto da caixa

A resistência ao impacto da carcaça também pode fazer uma diferença significativa na confiabilidade e no nível de suporte de sensores e outros dispositivos presentes no mercado mundial. Os materiais poliméricos podem ser sensíveis à temperatura em relação ao desempenho mecânico. Em particular, a resistência ao impacto pode ser reduzida em baixas temperaturas ambientes, comuns em equipamentos utilizados ao ar livre.

A seção "Resistência mecânica de invólucros" da norma IEC 60950-22 exige que os testes de impacto do invólucro sejam realizados na temperatura mínima de operação especificada para o equipamento. Além disso, critérios de avaliação adicionais são aplicados para garantir que a proteção contra ingresso de água e poeira (classificação IP) do invólucro não tenha sido comprometida.

Considerações Adicionais

Além dos requisitos básicos mencionados acima para equipamentos de uso externo, existem considerações adicionais de design que devem ser levadas em conta para produtos externos. Quando se trata de proteger uma rede LoRaWAN , você precisa de um servidor de rede LoRa Alliance confiável. Para garantir que o servidor de rede seja confiável e possa transmitir o tráfego necessário, você precisa do suporte do seu provedor de gateway, com quem você pode entrar em contato a qualquer momento. É por isso que é realmente importante escolher um fabricante confiável, de preferência membro da renomada organização LoRa Alliance. É crucial ter um gateway confiável, pois esse dispositivo gerencia toda a rede e permite a comunicação com todos os sensores dentro de uma rede LoRaWAN.

Carga solar

Equipamentos para uso externo estão sujeitos a aquecimento adicional da carcaça devido aos efeitos da luz solar direta e do impacto da temperatura. Essa carga térmica adicional deve ser considerada desde o projeto inicial do produto para garantir a confiabilidade do dispositivo. Embora não seja especificamente exigido pela certificação de segurança, é prudente esperar que um produto opere com segurança e confiabilidade até 10 °C acima da temperatura ambiente máxima especificada.

Proteção contra Surtos

Equipamentos instalados em ambientes externos podem sofrer níveis muito mais altos de exposição a surtos de tensão devido a eventos atmosféricos como raios. As interfaces elétricas desses equipamentos exigem níveis adicionais de proteção, sejam eles integrados ou adicionados externamente aos dispositivos.

Embora a norma IEC 60950-22 não identifique requisitos específicos, recomenda-se a consulta de normas de proteção específicas, como a IEC 62305-1 “Proteção contra raios” ou a norma NFPA 780 da National Fire Protection Agency “Norma para a instalação de sistemas de proteção contra raios”, para obter orientações.

Planta e Animal

Quando aplicável, a norma IEC 60950-22 exige que os projetos de equipamentos para uso externo sejam avaliados quanto aos efeitos do crescimento de plantas e de pragas. Isso tem um significado especial para o agronegócio, que geralmente instala sensores LoRaWAN e outros tipos de dispositivos no meio de suas plantações. Se um sensor não tiver proteção contra insetos, poderá apresentar defeitos e prejuízos financeiros. Portanto, para proteger seus dados e a tecnologia instalada, você deve optar, desde o início, por sensores e gateways com proteção contra plantas e animais, principalmente se planeja instalar um dispositivo LoRaWAN em um local como esse.

Robustez da marcação

Em geral, para garantir que o dispositivo escolhido seja certificado e esteja em conformidade com os requisitos do mercado, basta ler as informações na parte traseira do dispositivo. Todos os membros da LoRa Alliance marcam seus dispositivos com as certificações necessárias, e essas marcações resistem a temperaturas extremas e outras condições climáticas, permitindo o acesso a essas informações sempre que necessário. Os equipamentos costumam ser etiquetados ou marcados com informações de segurança importantes, que devem permanecer legíveis mesmo após anos de exposição a ambientes externos adversos. Caso seus sensores e soluções não possuam essas marcações, verifique novamente a certificação para garantir a conformidade.

Quais certificações de segurança a TEKTELIC possui?

A TEKTELIC Communications, membro da LoRa Alliance e reconhecida mundialmente, dedica grande atenção aos padrões tecnológicos, fatores de propagação e confiabilidade. Fabricamos sensores, soluções e gateways capazes de processar grandes volumes de dados, com baixo consumo de energia e que operam com base em um servidor de rede LoRaWAN seguro.

Todos os gateways TEKTELIC projetados e comercializados para uso externo não apenas possuem classificação IP67, como também passaram por um rigoroso processo de certificação adicional de acordo com a norma IEC 60950-22, incluindo quaisquer desvios específicos exigidos pelas normas UL 60950-22, CSA nº 60950-22 e EN 60950-22. Por exemplo, o gateway TEKTELIC KONA Mega Ex possui certificação ATEX/Zona II e classificação IP67. Este gateway oferece até 14 dBm de potência de transmissão por antena e uma estrutura robusta de nível profissional, tornando-o uma excelente opção para implantações externas no mercado.

Outro gateway LoRaWAN, o TEKTELIC KONA Mega IoT Gateway, também possui uma lista de certificações reconhecidas. Este dispositivo atende às especificações da América do Norte, União Europeia e Ásia-Pacífico, além de possuir classificação IP67. Este gateway LoRaWAN conta com dois canais de transmissão simultâneos, permitindo a transferência e recepção de dados muito mais rápidas em comparação com tecnologias similares que possuem apenas um canal de transmissão.

A tecnologia LoRaWAN e os gateways baseados em IoT estão se tornando as soluções mais confiáveis ​​e simples para diversos setores. Ao escolher um fornecedor confiável da LoRa Alliance, como a TEKTELIC, você tem a garantia de adquirir um produto certificado. Entre em contato com a equipe de suporte da TEKTELIC e nós o ajudaremos a escolher o gateway ideal para suas necessidades.