Với tốc độ phát triển nhanh chóng của mô hình Internet of Things (IoT), một công nghệ quan trọng khác xuất hiện trong lĩnh vực nghiên cứu này, giúp ta tạo ra một giao tiếp không dây với hiệu suất cao giữa các thiết bị, nó được gọi là Low Power Wide Area Network (LPWAN). Trong công nghệ LPWAN, có hai loại: Long Range (LoRa) và Narrowband (NB-IoT). LoRa được hiểu như là một mạng tầm xa; nó cũng cho phép truyền thông tin với tốc độ truyền tải thấp và tiêu thụ điện năng thấp. Ngoài ra, mạng khu vực không dây LoRa (LoRaWAN) là một công nghệ đầy hứa hẹn được phát triển để vượt qua các thách thức ứng dụng IoT.

1. Lora và LoraWan là gì?

Trước khi đi vào khái niệm Lora, chúng ta sẽ tìm hiểu sơ về LPWAN.

Một loại hình công nghệ không thể phục vụ tất cả các ứng dụng và dự ​án ​của IoT. WiFi và BLE là những tiêu chuẩn được áp dụng rộng rãi và phục vụ khá tốt cho các ứng dụng liên quan đến giao tiếp giữa thiết bị cá nhân. Công nghệ di động Cellular rất phù hợp cho các ứng dụng cần một lượng dữ liệu cao và phải cần nguồn điện. Với LPWAN, thì nguồn pin thiết kế dùng được trong nhiều năm và được dùng cho các cảm biến và các ứng dụng khi cần gửi một lượng nhỏ dữ liệu trong khoảng cách xa vài lần trong một giờ từ các loại môi trường khác nhau.

Source: i-scoop.eu

Các yếu tố quan trọng nhất trong LPWAN là:

  • Cấu trúc mạng
  • Phạm vi giao tiếp
  • Tuổi thọ của pin và công suất
  • Khả năng chống nhiễu
  • Số nút tối đa trong một mạng
  • An ninh mạng, bảo mật thông tin
  • Giao tiếp 1 chiều, 2 chiều
  • Nhiều phần mềm hỗ trợ

Source: everythingrf.com

LoRa và LoraWAN thuộc về loại giao thức và trình phát mạng truyền thông không dây LPWAN phi di động (non-cellular), hoạt động trong phổ tần số không có giấy phép. Các công nghệ khác hoạt động trong các dải tần số không có giấy phép bao gồm Sigfox, Ingenu và một số công nghệ khác.

LoRa là lớp vật lý hoặc bộ điều chế không dây được sử dụng để tạo liên kết truyền thông tầm xa. Nhiều hệ thống không dây cũ sử dụng điều chế số theo tần số tín hiệu (FSK) như là lớp vật lý vì nó là một quá trình điều chế rất hiệu quả để đạt được công suất thấp.

Lora sử dụng kỹ thuật điều chế gọi là Chirp Spread Spectrum, và Lora vẫn duy trì được các đặc tính công suất thấp giống như điều chế FSK ngoài ra còn tăng đáng kể phạm vi truyền thông. Chirp Spread Spectrum đã được sử dụng trong lĩnh vực quân sự và vũ trụ trong nhiều thập kỷ do khoảng cách giao tiếp tầm xa có thể đạt được và khả năng can thiệp mạnh mẽ, và LoRa cũng là ứng dụng với mức chi phí thấp đầu tiên được sử dụng cho mục đích thương mại.

Long Range (LoRa) Lợi thế nhất của LoRa là ở khả năng tầm xa của công nghệ. Một gateway hoặc một trạm gốc có thể bao phủ toàn bộ thành phố hoặc hàng trăm km vuông. Phạm vi phụ thuộc nhiều vào môi trường hoặc vật cản tại một vị trí nhất định, nhưng LoRa và LoRaWAN có tầm liên kết (Link Budget) rộng hơn so với bất kỳ công nghệ truyền thông tiêu chuẩn nào khác. Tầm liên kết, thường được tính bằng decibel (dB), là yếu tố chính để xác định phạm vi liên kết trong một môi trường nhất định.

LoRaWAN được định nghĩa là một kiến trúc hệ thống và giao thức truyền thông trong mạng, trong khi đó LoRa là lớp vật lý (physical layer) cho phép thiết lập các kết nối truyền thông tầm xa. Giao thức và kiến ​​trúc mạng có ảnh hưởng lớn nhất đến việc xác định thời lượng pin của một nút, dung lượng mạng, chất lượng dịch vụ, bảo mật và nhiều loại ứng dụng được phục vụ bởi mạng.

Source: thethingsnetwork.org

2. Lịch sử về sự ra đời của LoRa và LoRaWAN

Câu chuyện về LoRa bắt đầu vào năm 2009, khi hai người bạn ở Pháp hướng đến việc phát triển công nghệ điều chế tầm xa, công suất thấp. Mặc dù vấp phải sự phản đối, như với hầu hết các công nghệ đột phá, Nicolas Sornin và Olivier Seller vẫn tiếp tục dành thời gian của mình để biến ý tưởng thành hiện thực. Năm 2010, Nicolas và Olivier gặp đối tác thứ ba của họ, François Sforza, và họ cùng nhau thành lập công ty Cycleo. Ban đầu, ba nhà sáng lập nhắm mục tiêu vào ngành đo lường và nhằm bổ sung khả năng giao tiếp không dây cho đồng hồ đo khí, nước và điện. Với mục đích này, họ đã sử dụng công nghệ điều chế Chirp Spread Spectrum (CSS), một công nghệ được sử dụng rộng rãi cho Sonar trong ngành hàng hải và Radar trong hàng không. Ngoài ra, trong thế giới động vật, chúng ta thấy hiện tượng vật lý này là cá heo và dơi sử dụng để phát hiện cá hoặc côn trùng. Trên thực tế, Cycleo không phát minh ra công nghệ CSS, thay vào đó, họ đã khởi xướng việc sử dụng công nghệ này để gửi dữ liệu.

Khi đã được thuyết phục về tầm xa và khả năng tiêu thụ điện năng thấp của phát minh, Semtech đã mua lại Cycleo vào tháng 5 năm 2012. Semtech đã hợp tác với Nicolas, Olivier và François để cải tiến hơn nữa công nghệ và hoàn thiện các chip cần thiết cho các thiết bị cuối cùng (SX1272 và SX1276), cũng như là gateway (SX1301). Đồng thời, việc tạo ra giao thức MAC độc quyền được gọi là “LoRaMAC”, trong số những thứ khác, chỉ định các định dạng thông báo và các lớp bảo mật cho một giao thức mạng thực sự. Vào tháng 2 năm 2015, LoRa Alliance® được thành lập và giao thức mạng được đổi tên thành “LoRaWAN”. Mục tiêu của LoRa Alliance vẫn là “hỗ trợ và thúc đẩy việc áp dụng tiêu chuẩn LoRaWAN trên toàn cầu bằng cách đảm bảo khả năng tương tác của tất cả các sản phẩm và công nghệ của LoRaWAN”.

3. Công nghệ LoRaWAN

Cấu trúc mạng

Hiện nay trên thị trường có nhiều hệ thống mạng sử dụng kiến ​​trúc mạng lưới. Trong một mạng lưới, các End-node chuyển tiếp thông tin độc lập tới các nút khác để nhằm tăng phạm vi truyền thông và kích thước ô của mạng. Vì điều này làm tăng phạm vi của nó nên cũng làm tăng thêm độ phức tạp, giảm dung lượng mạng và giảm thời lượng pin do các nút nhận và chuyển tiếp thông tin từ các nút khác có thể không liên quan đến chúng. Kiến trúc hình sao có ý nghĩa nhất là để bảo tồn thời lượng pin khi có thể đạt được kết nối tầm xa.

Source: rs-online.com

Trong một mạng LoRaWAN, các nút mạng không được liên kết với một gateway cụ thể. Thay vào đó, dữ liệu được truyền bởi một nút thường được nhận bởi nhiều gateway. Mỗi cổng sẽ chuyển tiếp gói tin đã nhận từ nút cuối đến máy chủ mạng dựa trên đám mây thông qua một số  loại backhaul (mạng di động, Ethernet, vệ tinh hoặc Wi-Fi). Sự thông minh và phức tạp đó sẽ được đẩy lên server, nơi quản lý hệ thống mạng và lọc các gói đã nhận dư thừa, thực hiện kiểm tra bảo mật, lập lịch báo nhận thông qua cổng tối ưu và thực hiện tốc độ dữ liệu thích ứng, v.v. Nếu một nút di động hoặc đang di chuyển thì không cần chuyển giao từ gateway đến gateway, đây là một tính năng quan trọng để kích hoạt các ứng dụng theo dõi vật thể – một ngành ứng dụng chính cho IoT.

Tuổi thọ pin

Các nút trong mạng LoRaWAN không đồng bộ và giao tiếp khi chúng có dữ liệu sẵn sàng để gửi dù theo hướng Event hay theo lịch trình định sẵn. Loại giao thức này thường được gọi là phương pháp Aloha. Trong mạng lưới hoặc với mạng đồng bộ, chẳng hạn như mạng di động, các nút thường xuyên phải ‘đánh thức’ để đồng bộ hóa với mạng và kiểm tra thông báo. Việc đồng bộ hóa này tiêu tốn năng lượng đáng kể và là nguyên nhân số một làm giảm tuổi thọ của pin. Trong một sô nghiên cứu và so sánh gần đây được thực hiện bởi GSMA về các công nghệ khác nhau trong đó có LPWAN, LoRaWAN và họ cho thấy lợi thế gấp 3 đến 5 lần so với tất cả các lựa chọn công nghệ khác.

Dung lượng mạng

Để làm cho một mạng hình sao tầm xa có thể tồn tại, gateway phải có dung lượng rất cao hoặc khả năng nhận thông điệp từ một lượng rất lớn các nút. Dung lượng mạng cao trong mạng LoRaWAN đạt được bằng cách sử dụng tốc độ dữ liệu thích ứng và bằng cách sử dụng bộ thu phát đa mô-đun đa kênh trong gateway để có thể nhận được các thông báo đồng thời trên nhiều kênh. Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến dung lượng là số lượng kênh hiện thời, tốc độ dữ liệu (thời gian truyền trực tuyến), độ dài tải trọng truyền và tần suất truyền của các nút. Vì LoRa là một điều chế Spread Spectrum, các tín hiệu thực tế là trực giao với nhau vì các hệ số lan truyền được sử dùng là khác nhau. Khi hệ số lan truyền thay đổi, tốc độ dữ liệu hiệu quả cũng thay đổi. Các gateway tận dụng đặc tính này bằng cách có thể nhận nhiều tốc độ dữ liệu khác nhau trên cùng một kênh cùng một lúc. Nếu một nút có liên kết tốt với một gateway ở gần đó, thì không có lý do gì để nó luôn sử dụng tốc độ dữ liệu thấp nhất và lấp đầy phổ khả dụng hơn mức cần thiết. Bằng cách thay đổi tốc độ dữ liệu cao hơn, thời gian truyền trực tuyến được rút ngắn, mở ra nhiều không gian tiềm năng hơn cho các nút khác để truyền tải. Tốc độ dữ liệu thích ứng cũng tối ưu hóa thời lượng pin của một nút. Để tốc độ dữ liệu thích ứng hoạt động, thì phải có tính đối xứng giữa việc dùng dữ liệu để uplink và downlink phải phù hợp với dung lượng mạng. Các tính năng này cho phép mạng LoRaWAN có dung lượng rất cao và làm cho mạng có thể mở rộng. Một mạng có thể được triển khai với số lượng cơ sở hạ tầng tối thiểu và khi cần dung lượng và gateway nhiều hơn thì có thể được thêm vào, tăng tốc độ dữ liệu, giảm số lượng tiếp nhận cho các gateway khác và mở rộng dung lượng lên 6-8 lần. Các lựa chọn thay thế LPWAN khác không có khả năng mở rộng của LoRaWAN do đánh đổi công nghệ, điều này làm hạn chế dung lượng downlink hoặc làm cho phạm vi downlink không đối xứng với uplink.

Các lớp thiết bị – Không phải tất cả các nút đều được cấu tạo như nhau

Thiết bị End-Devices phục vụ các ứng dụng khác nhau và có các yêu cầu khác nhau. Để tối ưu hóa nhiều loại cấu hình của thiết bị end-node, LoRaWAN ™ sử dụng các lớp thiết bị khác nhau. Các lớp thiết bị đánh đổi tốc độ xử lý downlink của mạng so với thời lượng pin. Trong ứng dụng kiểu điều khiển hoặc cơ cấu chấp hành, tốc độ xử lý downlink là một yếu tố quan trọng.

Source: lora-alliance.org

Lớp A: Truyền nhận dữ liệu hai hướng: Các thiết bị thuộc Loại A cho phép truyền nhận theo hai hướng, theo đó mỗi lần truyền uplink của các end-device sẽ được theo sau bởi hai đường nhận downlink. Tiến trình truyền nhận được thiết lập bởi end-devices dựa trên nhu cầu giao tiếp của riêng nó thông qua sự biến thiên thời gian (dựa trên cấu trúc giao thức ALOHA). Lớp A hoạt động với các hệ thống end-device tiêu thụ công suất thấp, phù hợp cho các ứng dụng chỉ yêu cầu giao tiếp downlink từ server sau khi end-device đã thiết lập đường truyền uplink. Giao tiếp downlink  từ máy chủ vào bất kỳ thời điểm nào khác sẽ phải đợi cho đến khi uplink theo lịch trình tiếp theo.

Lớp B: End-devices truyền nhận dữ liệu theo 2 hướng với việc tiếp nhận (receive slots) được thiết lập theo lịch trình. End-devices theo lớp B sẽ mở cửa sổ nhận theo thời gian đã được thiết lập, nó sẽ nhận được một tín hiệu báo đồng bộ từ Gateway. Điều này cho phép Server biết được khi nào end-device đang lắng nghe.

Lớp C: End-devices truyền nhận dữ liệu theo 2 hướng với tiến trình “nhận” (receive slots) tối đa, mang lại độ trễ nhỏ nhất. End-devices thuộc Class C sẽ liên tục mở luồng nhận và chỉ đóng khi thực hiện việc truyền dữ liệu.

Security

Điều cực kỳ quan trọng đối với bất kỳ LPWAN nào là tính bảo mật. LoRaWAN ™ sử dụng hai lớp bảo mật: một cho mạng và một cho ứng dụng. Bảo mật mạng đảm bảo tính xác thực của nút trong mạng trong khi lớp bảo mật ứng dụng đảm bảo nhà khai thác mạng không có quyền truy cập vào dữ liệu ứng dụng của người dùng cuối. Mã hóa AES được sử dụng với trao đổi khóa bằng cách sử dụng số nhận dạng IEEE EUI 64. Có sự đánh đổi trong mọi lựa chọn công nghệ nhưng LoRaWAN ™ có các tính năng trong kiến ​​trúc mạng, các lớp thiết bị, bảo mật, khả năng mở rộng cho dung lượng và tối ưu hóa cho tính di động giải quyết nhiều loại ứng dụng IoT tiềm năng nhất.

Ưu điểm và nhược điểm của LoRaWAN
Ưu điểm của LoRaWAN
  • Các cảm biến được dùng với công suất thấp và vùng phủ sóng ở tầm diện rộng km.
  • Hoạt động trên tần số miễn phí (không có giấy phép), không cần chi phí cấp phép trả trước để sử dụng công nghệ.
  • Nguồn điện cấp thấp nên  đồng nghĩa với thời lượng pin lâu dài cho các thiết bị. Pin dùng cho cảm biến có thể kéo dài từ 2–5 năm (Loại A và Loại B).
  • Các cổng Gateway được thiết kế để tiếp nhận hàng nghìn thiết bị End-device hoặc các nút.
  • Dễ dàng triển khai do kiến ​​trúc mạng đơn giản.
  • Nó được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng M2M / IoT
  • Dung lượng đường truyền lên đến (100 byte), so với SigFox là 12 byte
  • Tính “Mở”: một công nghệ mở và một tiêu chuẩn mở so với đối thủ cạnh tranh SigFox
  • Không hạn chế số lượng thông điệp tối đa mỗi ngày (so với giới hạn của SigFox là 140 / ngày)
  • LoRaWAN có các lợi ích với cách tiếp cận Mở thay vì độc quyền (SigFox).
  • Tầm xa cho phép các giải quyết các ứng dụng phạm vi rộng trong thành phố.
  • Băng tần thấp khiến LoRaWAN trở nên lý tưởng cho các ứng dụng IoT thực tế với ít dữ liệu hơn hoặc với việc truyền dữ liệu không liên tục.
  • Chi phí kết nối thấp.
  • Không dây, dễ cài đặt và triển khai nhanh chóng.
  • Bảo mật: một lớp bảo mật cho mạng và một lớp cho ứng dụng với mã hóa AES.
  • Hoàn toàn giao tiếp hai chiều.
  • Được hỗ trợ bởi CISCO, IBM và 500 công ty thành viên khác của LoRa Alliance.
Nhược điểm của LoRaWAN
  • Không dành cho các ứng dụng truyền dữ liệu lớn, giới hạn trong tầm 100 byte.
  • Không dùng để giám sát liên tục (trừ thiết bị loại C).
  • Không phù hợp cho các ứng dụng thời gian thực yêu cầu độ trễ thấp và các yêu cầu về rung giật giới hạn.
  • Mật độ các mạng LoRaWAN: Sự gia tăng của các công nghệ LPWAN, và đặc biệt là LoRaWAN, đặt ra những thách thức cùng nhau tồn tại khi việc triển khai các gateway vào khu vực đô thị.
  • Bất lợi của tần số mở là bạn có thể bị nhiễu trên tần số đó và tốc độ dữ liệu có thể thấp. (Đối với GSM hoặc tần số được cấp phép, bạn có thể truyền trên tần số đó mà không bị nhiễu. Các nhà khai thác GSM sử dụng các tần số nhất định mà phải trả một khoản phí cấp phép lớn cho chính phủ để sử dụng các tần số đó. LoRa hoạt động trên các tần số mở và không cần trạng thái Giấy phép. (Hãy nhớ rằng các tần số mở là khác nhau giữa các quốc gia).

4. So sánh giữa LoRa và LoRaWAN với các đối thủ cạnh tranh khác

4.1 LoraWan vs Sigfox

Cả LoRaWAN và Sigfox đều cung cấp kết nối dữ liệu không dây cho phân khúc tầm xa, công suất thấp. Tuy nhiên, LoRaWAN và Sigfox là những công nghệ và mô hình kinh doanh rất khác nhau. Bảng dưới đây nêu bật một số trong số này.

Hạn chế của SigFox,
  • Nó không được triển khai ở mọi nơi, vì vậy nó sẽ không hoạt động cho một số lượng lớn các trường hợp sử dụng hiện tại.
  • Thông tin liên lạc được hướng lên tốt hơn từ điểm cuối đến trạm gốc. Nó có chức năng hai chiều, nhưng sức chứa của nó từ trạm cơ sở trở lại điểm cuối bị hạn chế và bạn sẽ có ít ngân sách liên kết giảm hơn là tăng lên.
  • Khó di chuyển với các thiết bị Sigfox.
  • Sigfox chỉ có uplink. Mặc dù có thể có downlink và bị hạn chế, Sigfox có các “link budget” khác và rất hạn chế.

4.2 LoraWan vs NB iot

LoRa và Sigfox thuộc công nghệ IoT non-cellular. NB-IoT thuộc danh mục IoT cellular. NB-IoT hoạt động trên cellular, được cấp phép, các thiết bị phải được đồng bộ hóa với mạng theo một khoảng thời gian thường xuyên (và tương đối thường xuyên). Với LoRa thì không cần phải đồng bộ vì dùng công nghệ ALOHA.

Công nghệ LoRa IoT hoạt động trên phổ tần số vô tuyến miễn phí được cấp phép (Sigfox cũng làm như vậy). Theo đó, các ứng dụng được cung cấp bởi LoRaWAN có chi phí thấp và hiệu suất pin sẽ tăng lên. Các dịch vụ của NB-IoT được đồng bộ hóa và chúng được cung cấp trên các băng tần được cấp phép, chi phí cho việc cấp phép băng tần là đáng kể – với chi phí mỗi MHz là> 500 đô la. Các nhà khai thác viễn thông có thể chọn viêc triển khai NB-IoT trong các băng tần có bảo vệ, trong các phổ 4G LTE và tất nhiên là trong một mạng độc lập.

Cả LoRa và NB-IoT đều cung cấp vùng phủ sóng trong phạm vi 10 km – 15 km. Tuy nhiên, NB-IoT hoạt động tốt nhất ở các vị trí đô thị phức tạp và hiệu suất của nó bị giảm khi ở các khu vực ngoại ô hoặc nông thôn (thực tế là bất kỳ nơi nào không có vùng phủ sóng 4G mạnh mẽ thì sẽ gây trục trặc). Vì LoRaWAN không dựa vào dữ liệu di động hoặc wifi để hoạt động, vùng phủ sóng của nó vẫn tương đối ổn định trên tất cả các loại địa điểm.

Các trạm thu sóng của LoRa có thể được xây dựng với một phần nhỏ chi phí thấp hơn rất nhiều so với các trạm 4G-LTE cần thiết cho việc triển khai NB-IoT.

Vì NB-IoT là công nghệ không dây cấp di động nên các dòng chip phức tạp hơn. Điều đó có nghĩa là người dùng có được mức kết nối di động với hiệu suất cao, do đó chi phí cao hơn và tiêu thụ điện năng lớn hơn.

Ưu điểm của NB-IoT là,
  • Phạm vi bao phủ sẽ rất tốt. Các thiết bị NB-IoT dựa trên vùng phủ sóng 4G, vì vậy chúng sẽ hoạt động tốt trong nhà và ở các khu vực đô thị đông đúc.
  • Nó có thời gian phản hồi nhanh hơn LoRa và có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt hơn.
Hạn chế của NB-IoT là,
  • Các thiết bị LoRa có thời lượng pin lâu hơn các thiết bị NB-IoT.
  • Thiết bị LoRa hoạt động tốt khi chúng đang chuyển động, điều này làm cho chúng hữu ích để theo dõi những vật đang di chuyển, chẳng hạn như lô hàng.
  • Xử lý mạng và các trạm sẽ là một vấn đề, vì vậy NB-IoT phù hợp nhất cho các loại hình tĩnh chủ yếu, như đồng hồ đo và cảm biến ở một vị trí cố định, thay vì có thể chuyển động.

4.3 LoraWan vs Zibgee

Specifications LoraWan Zigbee
Dải tần số 863 đến 870 MHz, 902 đến 928 MHz, 779 đến 787 MHz 868MHz, 915 MHz, 2450 MHz
Khoảng cách phủ sóng 2-5 Km (khu vực thành thị), 15 Km (khu vực nông thôn) 10 đến 100 mét
Công suất tiêu thụ Thấp hơn so với zigbee Thấp
Kỹ thuật điều chế  Điều chế CSS, FSK hoặc GFSK Điều chế CSS, FSK hoặc GFSK
Tốc độ truyền 0.3 đến 22 Kbps (Điều chế LoRa) and 100 Kbps (GFSK) 20 kbps (868 MHz band) , 40Kbps (915 MHz band), 250 kbps (2450 MHz band)
Cấu trúc mạng

Bao gồm các Gateway, Server, và các thiết bị end-device

Bao gồm các Gateway, Server, và các thiết bị end-device

Các lớp giao thức

Bao gồm RF, PHY, MAC, các lớp ứng dụng

Bao gồm RF, PHY, MAC, mạng và bảo mật, các lớp ứng dụng.

Lớp vật lý Sử dụng cách điều chế như đã đề cập ở trên và kết hợp khả năng sửa lỗi, Nó thêm phần mở đầu cho mục đích đồng bộ hóa, Nó sử dụng CRC, và PHY cũng như CRC toàn bộ khung. Có hai lớp vật lý viz. 868/915 Mhz (sử dụng BPSK, định dạng xung cosine) và 2450 MHz (sử dụng OQPSK, định dạng xung sin)
Ứng dụng Được sử dụng như là một mạng diện rộng Được sử dụng như LR-WPAN, tức là mạng khu vực cá nhân không dây tốc độ thấp
Tiêu chuẩn IEEE 802.15.4g, LoRa Alliance IEEE 802.15.4  Zigbee Alliance
Ưu điểm của Zigbee
  • Thiết lập mạng rất đơn giản và dễ dàng.
  • Nó không có bộ điều khiển trung tâm và tải được phân bổ đồng đều trên mạng.
  • Dễ dàng theo dõi và điều khiển các thiết bị gia dụng từ xa.
  • Nó sẽ thay thế các thiết bị dựa trên công nghệ hồng ngoại hiện có. Điều này sẽ giúp tiết kiệm chi phí thay pin vì zigbee sử dụng pin lithium có tuổi thọ cao.
  • Mạng có thể mở rộng và dễ dàng thêm cũng như giám sát end-device c zigbee từ xa vào mạng.
Hạn chế của Zigbee
  • Nó yêu cầu kiến ​​thức về hệ thống để chủ sở hữu vận hành các thiết bị của zigbee.
  • Nó không an toàn như hệ thống bảo mật dựa trên wifi.
  • Chi phí thay thế sẽ cao khi có bất kỳ sự cố nào xảy ra đối với các thiết bị của zigbee.
  • Giống như các hệ thống không dây khác, giao tiếp dựa trên zigbee dễ bị tấn công từ những người không được phép.
  • Phạm vi phủ sóng bị hạn chế và do đó không thể được sử dụng làm hệ thống liên lạc không dây ngoài trời. Nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng không dây trong nhà.

LoraWan có tốt hơn các đối thủ cạnh tranh?

LoRa và LoRaWAN có tốt hơn các công nghệ khác (NB-IoT, Sigfox, v.v.) không?

  • LoRaWAN có lợi ích là một liên minh với cách tiếp cận “Mở” thay vì độc quyền.
  • Trong một bài đăng trên blog tháng 6 năm 2016, Cisco’s Tony Shakib đã công bố một số giải pháp Internet of Things mới, bao gồm cả giải pháp Cisco cung cấp LoRaWAN.

LoRaWAN là loại LPWAN được chấp nhận nhiều nhất và hứa hẹn kết nối phổ biến trong các ứng dụng IoT ngoài trời, đồng thời vẫn giữ được cấu trúc mạng và quản lý đơn giản.

5. Ứng dụng và tương lai của công nghệ LoraWan

Thành phố thông minh: LoRaWAN sẽ là công nghệ tất yếu trong các ứng dụng thành phố thông minh trong tương lai cùng với Internet of Things như:

  • Hệ thống chiếu sáng thông minh
  • Giám sát chất lượng không khí và ô nhiễm
  • Quản lý phương tiện và bãi đậu xe thông minh
  • Cơ sở vật chất và quản lý cơ sở hạ tầng
  • Phát hiện và quản lý cháy
  • Quản lý chất thải

Ứng dụng công nghiệp: LoRaWAN phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp.

  • Phát hiện bức xạ và rò rỉ
  • Công nghệ cảm biến thông minh
  • Vị trí mặt hàng và theo dõi
  • Vận chuyển và trung chuyển

Ứng dụng nhà thông minh: Trong tương lai, hàng tỷ thiết bị thông minh và thiết bị gia dụng sẽ được kết nối với internet.

  • Tăng cường an ninh gia đình
  • Tự động hóa nhà cho IoT cho phép các thiết bị thông minh

Chăm sóc sức khỏe: LoRa là một trong những giải pháp tốt nhất để kết nối các thiết bị chăm sóc sức khỏe một cách hiệu quả

  • Quản lý và thiết bị theo dõi sức khỏe
  • Công nghệ may mặc

Nông nghiệp: Công nghệ LoRa có thể được sử dụng trong nông nghiệp thông minh và các ứng dụng canh tác.

  • Quản lý chăn nuôi và trồng trọt thông minh
  • Giám sát nhiệt độ và độ ẩm
  • Cảm biến mực nước và kiểm soát tưới tiêu

Trong tương lai, các loại mạng sẽ mang toàn cầu hóa, các quốc gia và khu vực của chúng ta sẽ hỗ trợ hàng tỷ hoặc thậm chí hàng nghìn tỷ thiết bị. LoRa có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp một mạng thông minh, chi phí thấp và hiệu quả cao cho các ứng dụng trong tương lai. Nó có một hiệp hội của hơn 400 công ty trên toàn cầu để đóng góp, cải thiện và triển khai mạng thông minh cho các nhu cầu trong tương lai.

6. Sản phẩm tiêu biểu trên thị trường

6.1 Chip LoRa của Semtech

Source: semtech.com

6.2 Micro chip SAM

Source: eletimes.com

6.3 Rugged gateway

Source: proesystech.com

6.4 Cảm biến LoraWan của Daviteq

Source: daviteq.com

7. Pham vi áp dụng LoRa và LoRaWAN trong thế giới IoT?

  • Mạng LoRaWAN, sử dụng giao thức LoRaWAN, được cung cấp bởi hơn 70 nhà khai thác mạng và có các triển khai LoRaWAN IoT ở hơn 100 quốc gia (bao gồm cả các nhà khai thác mạng riêng).
  • LoRa và LoRAWAN, đã trở thành giải pháp chính của hệ thống LPWAN. Nó có một hệ thống mạnh mẽ gồm các nhà cung cấp phần cứng, nhà phát triển, đối tác, nền tảng IoT, nhà tích hợp hệ thống, nhà cung cấp giải pháp / công nghệ IoT và nhà cung cấp viễn thông.
  • LoRaWAN và LoRa đã có mặt rộng rãi ở một số quốc gia Châu Âu, Châu Á – Thái Bình Dương, Úc và Hoa Kỳ. Vào ngày 30 tháng 6 năm 2016, Hà Lan trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới có mạng LoRa trên toàn quốc cho các ứng dụng Internet of Things.
  • io, đã phát triển đám mây LoRaWan và có mặt ở hơn 70 quốc gia, bao gồm Rusia, Trung Quốc, một phần lớn của Nam Mỹ và một số quốc gia châu Phi.

8. Kết luận

Trong những năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu về sự phát triển của IoT, dẫn đến sự cải tiến của nó. Với sự gia tăng nhanh chóng của các thiết bị và ứng dụng IoT như lưới điện thông minh, e-Learning, Thành phố thông minh, Chăm sóc sức khỏe và bảo vệ môi trường, cuộc cách mạng của công nghệ LoRaWAN là một giải pháp mạnh mẽ giúp giải quyết các thách thức và trở ngại của IoT. Chi tiết về các đặc điểm của LoRaWAN đã được minh họa và chúng tôi kết luận rằng công nghệ mạng LoRaWAN có một dấu ấn mạnh mẽ trong việc cải thiện các thiết bị và mạng IoT trong tương lai gần, do đó nó có một số đặc điểm tuyệt vời như, QoS cao, Linh hoạt, Triển khai, Khả năng mở rộng, Thông lượng và Bảo mật. Chúng ta có thể coi LoRaWAN là một cuộc cách mạng được tạo ra cho thế giới IoTs. Nếu bạn muốn biết thêm chi tiết hoặc có bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến bài viết, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ info@daviteq.com

Tham khảo: