Há três rádios que aparecem vezes sem conta em projetos de IoT de sala de aula e de amadores: ESP-NOW, WiFi simples e LoRa. A versão curta é simples. Use WiFi quando um dispositivo precisa da internet ou de uma aplicação de telemóvel. Use ESP-NOW quando duas ou mais placas só precisam de falar entre si de forma barata e rápida. Use LoRa quando o sensor fica a centenas de metros ou a quilómetros de tudo. O resto deste texto é sobre os compromissos por trás dessa resposta de uma linha, e sobre o que fazer quando nenhum rádio isolado serve.

WiFi: quando é preciso a internet

O WiFi é o rádio que quase toda a gente já conhece. Liga-se a um router ou a um hotspot, obtém um endereço IP e consegue depois alcançar a internet mais alargada: um painel na nuvem, um broker MQTT, uma API REST ou uma aplicação de telemóvel na mesma rede. A placa sheenbot∞ que os alunos usam nas aulas fala WiFi de origem, e é por isso que uma primeira aula de IoT "a sério" costuma significar enviar uma leitura de sensor para um ecrã algures.

Os custos são a energia e a infraestrutura. O WiFi consome mais corrente do que os outros dois, pelo que serve mal para algo que deva funcionar semanas com uma pilha pequena. Depende também de haver um router ligado. Na África do Sul isso conta: durante o load shedding o router pode estar às escuras duas horas seguidas, e um sensor só com WiFi cala-se simplesmente até a energia voltar. O alcance também é modesto, mais ou menos a dimensão de uma sala de aula ou de uma casa, menos através de paredes de betão.

ESP-NOW: placas a falar com placas

O ESP-NOW é um protocolo leve e sem ligação, integrado nos mesmos chips ESP32 que fazem WiFi. Salta o router por completo. Uma placa pode enviar uma mensagem curta diretamente para o endereço MAC de outra placa, com latência muito baixa e sem pilha IP para configurar. Os pacotes são pequenos, cerca de 250 bytes cada, o que chega e sobra para uma leitura de temperatura, o carregar de um botão ou um comando de motor.

Como não há ponto de acesso pelo meio, o ESP-NOW continua a funcionar quando a rede WiFi está em baixo e gasta bastante menos energia do que uma ligação WiFi completa, sobretudo se a placa dormir entre envios. O alcance é em geral semelhante ao do WiFi dentro de portas e melhor no exterior com linha de vista. O senão é que o ESP-NOW dá uma malha privada dos seus próprios dispositivos, não um caminho para a internet. Se os dados tiverem de sair desse pequeno aglomerado, tem de haver outra coisa a transportá-los.

LoRa: quando o sensor está longe

O LoRa troca débito por distância. Na banda sub-gigahertz usada na África do Sul (868 MHz), uma ligação LoRa pode atravessar uma quinta ou um subúrbio, por vezes vários quilómetros com caminho desimpedido, bebendo pouquíssima energia. Isso faz dele a escolha natural para uma sonda de humidade do solo no extremo de um campo ou um sensor de nível num depósito de água numa colina.

O preço a pagar é largura de banda e hardware. O LoRa move mensagens pequenas e pouco frequentes, não vídeo nem telemetria rápida, e não vem integrado num ESP32 vulgar, pelo que se acrescenta um módulo LoRa. O LoRa ponto a ponto precisa de um recetor equivalente; o LoRaWAN completo precisa de um gateway. Para a maioria das construções escolares e de pequenas quintas, um único par de rádios LoRa ou um gateway chega para começar.

Os três rádios lado a lado

Rádio	Alcance aproximado	Precisa de infraestrutura?	Energia	Melhor para
WiFi	Dezenas de metros	Router e internet	Moderada a alta	Painéis, aplicações, nuvem
ESP-NOW	Semelhante ao WiFi, mais no exterior	Nenhuma	Baixa	Mensagens entre placas
LoRa	Centenas de metros a quilómetros	Módulo LoRa, gateway para LoRaWAN	Muito baixa	Sensores remotos e dispersos

Ajustar o rádio ao cenário

Numa sala de aula, o WiFi e o ESP-NOW cobrem quase tudo. Use WiFi na aula em que as leituras aparecem num painel em direto, e ESP-NOW nos projetos em que um punhado de placas passa mensagens entre carteiras, como um jogo de estafetas ou um placar partilhado, sem disputar a rede da escola.

Em casa, depende de para onde a internet tem de ir. Uma luz ou um sensor de porta que alimenta uma aplicação quer WiFi; um conjunto de comandos e botões que só fala com um hub local fica mais contente e gasta menos com ESP-NOW. É esta a mistura por trás de uma típica instalação de automação doméstica.

Numa quinta, é a distância que decide. Sensores espalhados por talhões ou por filas de estufa estão normalmente demasiado afastados para WiFi e demasiado longe da rede elétrica para o manter carregado, e é exatamente aí que o LoRa ganha o seu lugar numa instalação de agricultura inteligente. As leituras continuam a precisar de um sítio onde aterrar, e é aí que os rádios começam a misturar-se.

Misturar rádios com um nó-ponte

A maioria dos projetos sérios usa mais do que um rádio, unidos por um nó-ponte: um único dispositivo que fala dois rádios e passa mensagens entre eles. Um padrão comum são sensores de campo em LoRa ou ESP-NOW a reportar a uma ponte, que detém depois a única ligação WiFi e reencaminha tudo para um broker ou painel. Fica-se com longo alcance ou baixo consumo no campo e acesso à internet num só ponto, em vez de exigir as três coisas a cada dispositivo.

Uma ressalva que vale a pena conhecer cedo: um ESP32 partilha um único rádio de 2,4 GHz entre WiFi e ESP-NOW, e ambos têm de estar no mesmo canal. Se ligar primeiro o WiFi, os pares ESP-NOW que contavam com outro canal podem ficar em silêncio. Numa ponte, planeie o canal de forma deliberada, ou reparta as duas funções por dois chips. Assim que a ponte estiver a funcionar, enviar os dados recolhidos para uma plataforma como o sheenIoT é a parte fácil.

Uma forma rápida de escolher

• Precisa da internet, de um painel na nuvem ou de uma aplicação de telemóvel? Use WiFi.
• Duas ou mais placas suas a trocar mensagens pequenas depressa? Use ESP-NOW.
• Sensor a mais de cem metros do router ou da energia mais próxima? Use LoRa.
• Alimentado a pilhas e para durar semanas? Pende para ESP-NOW com modo de suspensão, ou para LoRa.
• Precisa de vários destes ao mesmo tempo? Construa um nó-ponte.

Conclusão

Não existe um melhor rádio absoluto, apenas o melhor ajuste ao alcance, ao orçamento de energia e à infraestrutura que realmente tem. Parta da pergunta sobre para onde os dados têm de ir e que distância têm de percorrer, e a escolha costuma fazer-se sozinha. Quando um rádio não chega para tudo, um nó-ponte permite combinar as forças de cada um em vez de comprometer todas.

Um ESP32 pode correr WiFi e ESP-NOW ao mesmo tempo?

Pode, mas com cuidado. Partilham o mesmo rádio de 2,4 GHz e têm de usar o mesmo canal, pelo que uma ligação WiFi pode fixar o canal e cortar os pares ESP-NOW que contavam com outro. Fixe o canal de propósito, ou entregue as duas funções a chips separados numa ponte.

Preciso de um gateway LoRaWAN para usar LoRa?

Nem sempre. Dois rádios LoRa podem falar ponto a ponto sem gateway, o que serve bem para um único sensor remoto. O gateway passa a compensar quando tem muitos sensores ou quer que cheguem a uma rede normalizada, e é um passo seguinte razoável, não um requisito de partida.