LoRa và LoRaWAN là những tiêu chuẩn giao tiếp Internet vạn vật mới thường được sử dụng để truyền dữ liệu tín hiệu nhỏ với khoảng cách xa. BKAII đã giới thiệu đến các bạn thông tin cơ bản về LoRa ở bài viết trước, hôm nay BKAII cùng các bạn tìm hiểu tiếp về LoRaWAN và những so sánh với LoRa nhé!

LoRaWAN hay Long Range Wireless Area Network là một kiến trúc hệ thống và giao thức truyền thông trong mạng dựa trên Lora. LoRaWAN hoạt động trong phạm vi phổ không được cấp phép dưới 1GHz. 

LoRaWAN là một giao thức mạng mở cung cấp các kết nối giữa các cổng LPWAN với các thiết bị IoT ở nút cuối được tiêu chuẩn hóa và duy trì bởi LoRa Alliance. LoRaWAN cũng chịu trách nhiệm quản lý tần số giao tiếp và tốc độ dữ liệu, năng lượng cho tất cả các thiết bị trong mạng.

Cấu trúc hệ thống

Một LoRaWAN sẽ gồm 4 phần cơ bản như sau:

  • Nodes: gồm một hay nhiều thiết bị chứa cảm biến, sẽ mã hóa các dữ liệu thu thập được thành các gói tin rồi gửi về gateway.
  • Gateways: đảm nhận vai trò thiết bị trung gian giúp liên kết các nodes với internet. Trong môi trường truyền thì một gateway có thể nhận nhiều gói tin từ các node sensor khác nhau. Việc của gateway là sắp xếp các gói tin nhận được rồi đưa qua network servers để xử lí.
  • Network Servers: là trung tâm điều khiển, quản lí các gói tin. Bởi trong hệ thống sẽ có nhiều gateway, các gateway này có thể nhận trùng gói tin của nhau hoặc việc nhận các gói tin bị trễ, không đồng thời. Network server sẽ chờ cho các gói tin được nhận đủ sau đó so sánh để loại bỏ các gói tin trùng lặp, rồi giải mã chúng về dạng dữ liệu mà người dùng cần.
  • Application Servers: có thể là một website hoặc app mobile, hay một ứng dụng nào đó nơi mà các dữ liệu được sử dụng.

LoRaWAN hoạt động như thế nào?

Đặc điểm cơ bản của LoRaWAN là hoạt động trong phạm vi phổ không được cấp phép dưới 1GHz. Trong khi, WiFi hoạt động ở tần số được cấp phép cao hơn là 2.4GHz và 5GHz và 4G trong khoảng từ 2 đến 8GHz.

Hiện tại, một số băng tần ISM khu vực trong LoRaWAN là EU 868, EU 433, US 915 (Châu Mỹ) và AS 430 (Châu Á). Cấu trúc của LoRaWAN bao gồm hai lớp: Lớp vô tuyến vật lý, LoRa (Long Range - Tầm xa) và lớp mạng mà nền tảng LoRaWAN tồn tại.

Cấu trúc liên kết cơ bản của LoRaWAN có nguồn gốc từ đầu vào LoRa Alliance. Nó chứa hai bộ phận thiết yếu.

Cấu trúc sao tầm xa bao gồm một máy chủ mạng LoRaWAN ở trung tâm kết nối với các cổng LoRa trung gian.

Từ các cổng đó, các node cuối kết nối với các mô-đun cho các ứng dụng và nền tảng IoT. Các giao tiếp xảy ra theo cả hai hướng.

Vai trò LoRaWAN

Vì sản lượng điện ít hơn nhiều khi sử dụng LoRaWAN, nên nó giúp cải thiện thời lượng pin của các thiết bị IoT. Vì vậy, về cơ bản, với các mạng LoRaWAN, bạn có thể cài đặt các thiết bị cuối một lần và “quên” chúng trong nhiều tháng. LoRa Alliance có một danh sách các sản phẩm được chứng nhận LoRaWAN, bao gồm các cảm biến, thiết bị theo dõi, đồng hồ nước, smoke signal (tín hiệu khói),… Các mô-đun này được sử dụng trong nông nghiệp, giàn khoan dầu, hệ thống giao thông thông minh, khai thác mỏ và các ứng dụng IoT công nghiệp khác.

Đồng thời, tất cả các nền tảng IoT chính bao gồm AWS, Azure, Google Cloud và HomeKit đều hỗ trợ các sản phẩm LoRaWAN. Một số ứng dụng tiêu dùng bao gồm máy theo dõi trẻ em và người già, giám sát mực nước, quản lý rác thải.

Internet of Things đang trải qua giai đoạn phát triển. Theo đó, nhiệm vụ lớn nhất hiện nay là làm cho các giải pháp có chi phí rẻ hơn và mở rộng phạm vi tiếp cận. Các mạng sử dụng ít năng lượng như LoRaWAN là cách tốt nhất để làm cho mọi vật trở nên thông minh hơn.

Tuy nhiên, thách thức lớn nhất đối với LoRaWAN là cải thiện tốc độ bit từ 50/100 byte mỗi giây. Rõ ràng, tốc độ như vậy là không đủ để gửi ngay cả một file hình ảnh. Việc điều chỉnh tốc độ tốt hơn nữa sẽ trở nên cần thiết trong tương lai.

So sánh LoRa và LoRaWAN

LoRa là tín hiệu hoạt động trên tần số radio

LoRa là tín hiệu tầm xa dựa trên tần số radio, được nhúng trong bất kỳ lớp PHY nào của PHT. LoRa được phát triển và sở hữu bởi Semtech, một công ty có trụ sở tại California.

Có thể tạo các biến thể trong tín hiệu LoRa theo thông điệp hoặc bộ dữ liệu mà nó đang mang. Vì mục đích này, sử dụng CSS (Quang phổ Chirp) đó là một kỹ thuật điều chế. LoRa có hiệu quả trong việc khai thác băng thông kênh đầy đủ trong quá trình truyền dữ liệu nên miễn nhiễm với tiếng ồn và dao động.

Có rất nhiều tín hiệu tần số vô tuyến phổ biến hiện nay nhưng LoRa nổi tiếng với phạm vi giao tiếp vượt trội, tăng cường độ nhạy thu, khả năng truyền dữ liệu lớn. Vì thế, LoRa là lý tưởng để triển khai các ứng dụng IoT mạnh mẽ trên các khu vực rộng lớn.

LoRaWAN kết nối ứng dụng IoT với tín hiệu

LoRaWAN được nhúng trong bất kỳ lớp truyền dữ liệu nào của thiết bị. Nó cho phép tín hiệu LoRa liên kết với ứng dụng IoT. LoRaWAN giúp kiểm soát kiến trúc mạng và các giao thức truyền dữ liệu. Vì thế, có thể xác định chất lượng dịch vụ tốt hơn, nhịp pin còn lại của các nút được kết nối, khả năng, năng lực của mạng, các lỗ hổng bảo mật và loại ứng dụng đang được sử dụng.

LoRaWAN bổ sung cho các tín hiệu tần số vô tuyến của LoRa. vì thế có thể tạo ra kinh tế, hai chiều, năng lượng thấp, tầm xa, Các giải pháp IoT có thể triển khai trong các tình huống liên quan đến phạm vi rộng. LoRaWAN yêu cầu ít cổng hơn để thiết lập bất kỳ mạng nào. Đây là một lý do nổi bật tại sao LoRaWAN đang trở nên phổ biến trong các ứng dụng như thành phố thông minh,…

Lợi ích của LoRa và LoRaWAN

Có nhiều lợi ích đột phá của LoRa và LoRaWAN có thể kể đến như:

  • Khả năng tầm xa giúp thực hiện các giải pháp sáng tạo như ứng dụng thành phố thông minh.
  • Với yêu cầu năng lượng thấp do đó đảm bảo rằng các thiết bị IoT được kết nối sẽ có thời lượng pin dài hơn.
  • Băng thông thấp của chúng làm cho nó hoàn hảo cho việc triển khai IoT là thực tế. Điều này là do việc triển khai như vậy đòi hỏi truyền dữ liệu ít hơn hoặc truyền dữ liệu không đổi.
  • Đây là những giải pháp rất kinh tế. Vì thế, bạn sẽ phải chịu chi phí kết nối thấp hơn nhiều.
  • Chúng dễ dàng thiết lập hơn so với các công nghệ khác. Ngoài ra, họ cũng nhanh hơn để triển khai.
  • Chúng có hai lớp bảo mật. Một lớp dành riêng cho mạng và lớp kia dành riêng cho ứng dụng. Cả hai đều có tính năng mã hóa AES nên sẽ có được sự đảm bảo rằng bạn đã thắng được các lỗ hổng bảo mật.
  • Chúng cho phép truyền và truyền thông hai chiều hoàn chỉnh.
  • Chúng hoạt động theo tiêu chuẩn mở được bảo vệ theo và mở liên minh LoRa.

Trên đây là một vài tìm hiểu của BKAII về công nghệ LoRaWAN và những so sánh cơ bản với LoRa, có thắc mắc hay cần thêm thông tin các bạn liên hệ BKAII nhé!

Xem thêm:

"BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"

 

Bài viết mới cập nhật...

 
 

Số lượng người đang truy cập...

Đang có 1434 khách và không thành viên đang online