Lora là gì ? Ứng dụng của mạng Lora là gì ? – Smart Factory & Industrial IoT Vietnam

Blog / By

Chắc hẳn, thuật ngữ LoRa đã được các bạn nghe nhiều trong các ứng dụng liên quan IoT, Smart City,…Hôm nay, SmartFactoryvn và các bạn sẽ cùng tìm hiểu khái niệm cơ bản về LoRa nhé !

Lora là gì ?

Công nghệ Lora – một giao thức mới được thiết kế cho Internet vạn vật

Công nghệ LoRa, được tăng trưởng bởi Semtech, là một giao thức không dây mới được phong cách thiết kế để truyền thông tầm xa, nguồn năng lượng thấp. Giao thức phân phối loại năng lực liên lạc mà những thiết bị mưu trí cần có, và Liên minh LoRa đang hoạt động giải trí để bảo vệ năng lực tương tác giữa nhiều mạng trên toàn nước .

Một phần của phổ LoRa sử dụng thể hiện ít nhiễu điện từ, do đó tín hiệu có thể kéo dài một khoảng cách xa, thậm chí đi qua các tòa nhà, với rất ít năng lượng. Điều này phù hợp với các thiết bị IoT với dung lượng pin hạn chế. Điều đó cũng có nghĩa là các tinh thể chi phí thấp hơn có thể được sử dụng, do đó, việc xây dựng LoRa thành các thiết bị rẻ hơn.

Mỗi gateway LoRa hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý hàng triệu node. Điều đó, cộng với trong thực tiễn là những tín hiệu hoàn toàn có thể lê dài khoảng cách đáng kể, có nghĩa là cần ít hạ tầng mạng hơn, do đó làm cho việc kiến thiết xây dựng mạng LoRa rẻ hơn. Các mạng LoRa hoàn toàn có thể được đặt cùng với những thiết bị liên lạc khác, như những tháp điện thoại di động, làm giảm đáng kể những hạn chế thiết kế xây dựng .
Các tính năng khác của LoRa cũng khiến nó trở nên lý tưởng cho IoT. LoRa sử dụng thuật toán vận tốc tài liệu thích ứng để giúp tối đa hóa tuổi thọ pin và dung tích mạng của thiết bị. Các giao thức của nó gồm có nhiều lớp mã hóa, ở Lever mạng, ứng dụng và thiết bị, được cho phép liên lạc bảo đảm an toàn. Tính hai chiều của giao thức tương hỗ những thông điệp tiếp thị, được cho phép công dụng update ứng dụng .

Công nghệ LoRa loại bỏ các giới hạn của IoT

Sự tăng trưởng của Internet of Things bị số lượng giới hạn bởi dung tích của mạng, bởi năng lực hoạt động giải trí của thiết bị mà không cần thay pin và bởi năng lực mã hóa truyền dẫn bí hiểm. Các tính năng được tích hợp trong LoRa phân phối tổng thể những năng lực này và sẽ được cho phép sự tăng trưởng thoáng rộng của IoT .
Với công nghệ Lora, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể truyền tài liệu với khoảng cách lên hàng km mà không cần những mạch khuếch đại hiệu suất ; từ đó giúp tiết kiệm ngân sách và chi phí nguồn năng lượng tiêu thụ khi truyền / nhận tài liệu. Do đó, LoRa hoàn toàn có thể được vận dụng thoáng rộng trong những ứng dụng thu thập dữ liệu như sensor network trong đó những sensor node hoàn toàn có thể gửi giá trị đo đạc về TT cách xa hàng km và hoàn toàn có thể hoạt động giải trí với battery trong thời hạn dài trước khi cần thay pin .

Vì sao cần phải sử dụng công nghệ Lora ?

Hiện nay, mọi người rất hào hứng với toàn bộ những năng lực do những cảm ứng và thiết bị mới mang lại cho khối lượng tài liệu có ích. Nhưng chuyện gì sẽ xảy ra nếu những cảm ứng này dừng bất thần việc phát dữ liệu do hết pin ? Pin sẽ cần phải được biến hóa cứ sau vài ngày hoặc vài tuần ? Và 1 mạng sẽ giải quyết và xử lý lưu lượng tài liệu lớn như thế nào ?
[ et_bloom_locked optin_id = optin_6 ]
Rõ ràng, một trong những thử thách chính trong việc kiến thiết xây dựng Internet vạn vật là bảo vệ rằng toàn bộ những thứ đó trên trong thực tiễn hoàn toàn có thể tiếp xúc qua Internet. Số lượng thiết bị IoT là số lượng lớn 25 tỷ thiết bị vào năm 2020, theo một ước tính, và bất kể mạng nào tương hỗ tiếp xúc đó phải lan rộng ra để giải quyết và xử lý lưu lượng. Vì vậy, có những yếu tố so với mạng và cũng có yếu tố với chính những thiết bị IoT : chúng chạy bằng nguồn pin, có sóng yếu và có bộ nhớ và năng lực giải quyết và xử lý hạn chế .
Các thiết bị IoT ngày này chọn từ 1 số ít công nghệ để tương hỗ liên lạc của họ, nhưng không có thiết bị nào là lý tưởng. Wi-Fi có ở khắp mọi nơi, nhưng nó sử dụng nhiều nguồn năng lượng và truyền nhiều tài liệu. Đây không phải là một tích hợp tuyệt đối cho những thiết bị IoT không có nguồn năng lượng dự trữ và thường gửi tài liệu hạn chế với số lượng nhỏ. Và cũng có những hạn chế về số lượng thiết bị mà một bộ định tuyến Wi-Fi hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý và chúng hoàn toàn có thể hết dung tích khi số lượng thiết bị IoT trong nhà tăng lên .
Công nghệ Bluetooth được cho phép những thiết bị tiếp xúc, nhưng chỉ trong một khoanh vùng phạm vi hạn chế về khoảng trống. Cũng giống như Wi-Fi, nó cũng hoàn toàn có thể cần nhiều nguồn năng lượng để quản lý và vận hành. ZigBee có hiệu suất thấp và truyền qua khoảng cách xa hơn nhưng vận tốc tài liệu lại thấp, nhưng không phải tổng thể những dự án Bất Động Sản tiến hành ZigBee đều thích hợp .

Công nghệ Lora – một giao thức mới được thiết kế cho Internet vạn vật

Ứng dụng của Lora là gì ?

Ứng dụng của Lora trong Thành phố Thông Minh (Smart City)

Thành phố thông minh bao gồm nhiều khu vực như vậy. Quản lý giao thông và chất thải thông minh, theo dõi tiêu thụ năng lượng, đo lường môi trường, giám sát đỗ xe và chiếu sáng, hệ thống phát hiện và báo động cháy – tất cả đều là những trụ cột của khái niệm thành phố thông minh .

Khi nói đến những thành phố kỹ thuật số, thành phố Thông Minh chỉ riêng liên kết LTE hoặc WiFi là không đủ. Trên trong thực tiễn, có một yếu tố ngày càng tăng trong phổ dữ liệu hạn chế mà quốc tế ngày này có khi những khu vực đô thị trở nên đông dân cư. Sự căng thẳng mệt mỏi ngày càng tăng so với những mạng và tín hiệu mạng khó khăn vất vả trong việc xâm nhập những cấu trúc kín và những khu vực ngầm là một trở ngại lớn trong việc tăng trưởng những thành phố được liên kết .
Ngoài ra, để những cảm ứng được tiến hành ồ ạt hoạt động giải trí, mạng mà chúng nên chạy phải có độ đáng tin cậy, bảo đảm an toàn và vững chắc trong thời hạn dài. Thật không may, điều này hoàn toàn có thể có nghĩa là phải đương đầu với ngân sách cực kỳ cao. Tuy nhiên, nơi nào có yếu tố, sẽ luôn có giải pháp. Nhờ liên kết LoRaWAN, những thành phố hiện hoàn toàn có thể xử lý những thử thách này .
Khi những thiết bị mưu trí của những thành phố hoạt động giải trí trên LoRaWAN, liên kết là đáng đáng tin cậy và yên cầu ngân sách góp vốn đầu tư thấp. Kiểu liên kết này lý tưởng cho những cơ sở không tương quan đến những gói dữ liệu lớn, như đồng hồ đeo tay nước và điện và giao thông vận tải công cộng .
Điều mê hoặc hơn nữa là năng lực xâm nhập vào những nơi có tỷ lệ chi chít, ví dụ điển hình như những tòa nhà bê tông và những khu vực dưới lòng đất. Đây là điều mà hầu hết những liên kết tài liệu di động không hề làm một mình ( và nếu hoàn toàn có thể, nó hoàn toàn có thể thực sự tốn kém ) .
LoRaWAN lý tưởng cho những thành phố vì đây là một nền tảng dựa trên tiêu chuẩn mở, ngang, không nhu yếu thực thi riêng không liên quan gì đến nhau nhiều công nghệ độc quyền. Điều này có nghĩa là nó hoàn toàn có thể phân phối toàn bộ những loại case studydọc, mặc dầu đó là nước, nguồn năng lượng hoặc chiếu sáng đường phố, mà không cần phải tiến hành nhiều hạ tầng dành riêng cho từng trường hợp. Do đó, những thành phố không phải góp vốn đầu tư vào những hạ tầng dựa trên silo khác nhau để đạt được tiết kiệm chi phí đáng kể ngân sách và phân phối dịch vụ hiệu suất cao cùng một lúc .
Nhiều năm trôi qua, nhiều thành phố đang chuyển sang những giải pháp dựa trên LoRaWAN hoặc là một lớp khởi đầu cho những dự án Bất Động Sản quy đổi số của họ hoặc để bổ trợ cho liên kết internet hiện có của họ .

Ứng dụng của Lora trong Toà nhà Thông Minh (Smart Building)

Tự động hóa trong tòa nhà gồm có tổng thể những mạng lưới hệ thống quan trọng của tòa nhà như chiếu sáng, trấn áp khí hậu, báo cháy, bảo mật an ninh, v.v. Chúng ta đã biết rằng LoRa được cho phép những cảm ứng hoạt động giải trí trong nhiều năm mà không cần nguồn điện liên tục. Điều này đặc biệt quan trọng thuận tiện cho những khu vực khó tiếp cận. Thay vì tập trung chuyên sâu vào bảo dưỡng liên tục những cảm ứng đắt tiền, doanh nghiệp hoàn toàn có thể thiết lập hạ tầng và tập trung chuyên sâu nỗ lực và góp vốn đầu tư vào những trách nhiệm quan trọng trong kinh doanh thương mại. LoRa không nhu yếu kỹ thuật viên có kinh nghiệm tay nghề cao để setup hoặc bảo dưỡng .
LoRa cung ứng cho chủ sở hữu tòa nhà và doanh nghiệp năng lực giảm ngân sách hoạt động giải trí. Giảm ngân sách nguồn năng lượng, tăng sự hài lòng của người thuê và nâng cao giá trị gia tài giúp doanh nghiệp và chủ sở hữu tòa nhà tạo ra nguồn lệch giá mới .

Quản lý năng lượng. LoRaWAN tập hợp tất cả các hệ thống liên quan đến năng lượng để quản lý tòa nhà thông minh: chiếu sáng, sưởi ấm, làm mát, an toàn cháy nổ. Giao thức truyền thông LoRaWAN kết nối chúng một cách hiệu quả để giúp kiểm soát và giảm mức tiêu thụ điện năng.

Phát hiện rò rỉ nước. Trong các tòa nhà thông minh, LoRaWAN là một phần không thể thiếu trong cơ sở hạ tầng cấp nước thông minh. Trao quyền cho các cảm biến, cổng và đồng hồ nước, hệ thống LoRaWAN có thể giảm đáng kể chi phí vận hành liên quan đến rò rỉ nước và ngăn ngừa thiệt hại nghiêm trọng cho các tòa nhà.

An ninh tòa nhà thông minh. Văn phòng, nhà máy, tổ chức hành chính và tất cả các dạng tòa nhà thông minh khác cần được bảo vệ chống cháy, thiên tai và lối vào trái phép. Sử dụng LoRaWAN, cửa sổ, cửa ra vào, chuông báo cháy, cảm biến phát hiện chuyển động và các nút khẩn cấp có thể được tổ chức thành một hệ thống báo động an toàn.

Kiểm tra an toàn tòa nhà. Ngay cả ở những vùng xa xôi, các tòa nhà có thể được trang bị nhiều cảm biến dựa trên LoRa trên tường, mái nhà hoặc móng. Bằng cách này, chủ sở hữu tòa nhà hoặc thanh tra viên có thể kiểm soát biến dạng, nhiệt độ, độ ẩm và các thông số hóa học, cơ học và vật lý khác của tòa nhà.

Tối ưu hóa không gian làm việc. Dữ liệu được thu thập bởi các thiết bị hỗ trợ LoRa giúp tối ưu hóa mặt bằng văn phòng. Môi trường văn phòng có thể được định hình lại theo giao thông chân, định vị địa lý và không gian thời gian thực. Điều này giúp nâng cao sự hài lòng của nhân viên đồng thời cải thiện sự an toàn của khu vực làm việc và sử dụng hợp lý các nguồn lực văn phòng.

Ứng dụng của Lora trong nông nghiệp Thông Minh (Smart Agriculture)

Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc, quốc tế sẽ cần sản xuất thêm 70 % lương thực vào năm 2050 so với năm 2006 để nuôi sống dân số toàn thế giới ngày càng tăng. Các doanh nghiệp nông nghiệp đã và đang chuyển sang Internet of Things ( IoT ) để nghiên cứu và phân tích và năng lực sản xuất lớn hơn khi nhu yếu sản xuất và quản lý và vận hành liên tục tăng .
Nông dân và chủ trang trại không còn hoàn toàn có thể dựa vào tín hiệu thị giác hoặc những chỉ số thụ động và lịch sử vẻ vang khác để quản trị doanh nghiệp của họ. Thay vào đó, họ phải tạo ra những hoạt động giải trí hiệu suất cao hơn để tích lũy thông tin liên tục trong nghành này, nhanh gọn tổng hợp tài liệu và đưa ra quyết định hành động kinh doanh thương mại mưu trí để gặt hái những quyền lợi của việc chăn nuôi đúng mực và giám sát chăn nuôi theo thời hạn thực .
Ứng dụng IoT được thiết lập để đẩy tương lai của kinh doanh thương mại nông nghiệp lên một tầm cao mới. Ở một số ít vương quốc, nông nghiệp mưu trí đang trở nên phổ cập hơn, nhưng để đẩy nhanh việc vận dụng công nghệ IoT trên toàn quốc tế, nông dân và người chăn nuôi cần những cảm ứng nguồn năng lượng thấp, ngân sách thấp .
Các thiết bị SemTech từ LoRa ® và Công nghệ RF không dây ( Công nghệ LoRa ) và giao thức mở LoRaWAN là lý tưởng cho những cảm ứng chỉ cần update thông tin một vài lần mỗi giờ vì những điều kiện kèm theo không đổi khác trọn vẹn. Ngoài ra, do nhiều trang trại và trang trại ở khu vực nông thôn và không có quyền truy vấn vào khoanh vùng phạm vi phủ sóng di động hoặc được cấp phép, họ cần một hạ tầng mạng thuận tiện để setup những ứng dụng IoT của họ .
Bằng cách tận dụng Công nghệ LoRa và giao thức mở LoRaWAN, những doanh nghiệp nông nghiệp hoàn toàn có thể theo dõi kỹ thuật số, quản trị và nghiên cứu và phân tích mọi góc nhìn của doanh nghiệp của họ, cải tổ hoạt động giải trí chung và cống phẩm góp vốn đầu tư ( ROI ). Từ theo dõi sức khỏe thể chất gia súc, theo dõi chăn nuôi bò đến tăng hiệu suất cây cối, LoRa Technology phân phối một nền tảng vững chãi cho tương lai của nông nghiệp mưu trí vì nó dễ tiến hành và giúp nông dân và người chăn nuôi tăng trưởng kinh doanh thương mại .

LỢI ÍCH CHÍNH CỦA CÔNG NGHỆ LoRa CHO NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH:

  • Định vị địa lý: Công nghệ LoRa sử dụng công nghệ định vị địa lý không có GPS mà không cần nguồn điện bổ sung.
  • Chi phí kết nối thấp: Công nghệ LoRa hoạt động trong dải ISM không được cấp phép, có nghĩa là không có hoặc phổ rất thấp (có thể có phí kết nối rất thấp nếu sử dụng nhà cung cấp dịch vụ bên ngoài).
  • Tiêu chuẩn mở: Đặc tả mở LoRaWAN được LoRa AllianceTM hỗ trợ và duy trì cho phép khả năng mở rộng liền mạch và dễ dàng.
  • Có sẵn : Mạng công cộng và tư nhân đã sẵn sàng để triển khai và triển khai rộng rãi.
  • Tận dụng các tài sản được triển khai: Tín hiệu mạnh mẽ của LoRa Technology có thể thâm nhập vào phạm vi phủ sóng rộng ngay cả trong vùng nông thôn.
  • Hệ sinh thái đang phát triển: LoRa AllianceTM đang phát triển nhanh hiện bao gồm hơn 500 công ty đang tạo ra các giải pháp sử dụng đặc tả mở LoRaWAN. LoRa AllianceTM bao gồm các công ty lớn trong ngành và nhiều nhà khởi nghiệp và nhà khai thác mạng khác. Kết hợp lại, hệ sinh thái này cung cấp nhiều nguồn cung cấp từ IC truyền thông đến mạng cho các nền tảng ứng dụng dựa trên máy chủ. Liên minh LoRa cũng chứng nhận các cảm biến và các thiết bị khác cho khả năng tương tác.
  • Bảo mật: Mã hóa AES-128 được xây dựng để cho phép truyền dữ liệu an toàn ở khu vực nông thôn.

Phạm vi và mức tiêu thụ năng lượng của mạng LoRa

Kiến trúc mạng hình ngôi sao 5 cánh của LoRa sử dụng những dải tần số khu vực khác nhau trong băng tần ISM và băng tần SRD. Ở châu Âu, chúng gồm có dải tần từ 433,05 MHz đến 434,79 MHz và dải tần từ 863 MHz đến 870 MHz .
Tuy nhiên, ở Bắc Mỹ, dải tần từ 902 MHz đến 928 MHz được chấp thuận đồng ý để truyền tài liệu. Các cảm ứng hoàn toàn có thể hoạt động giải trí trong nhiều năm mà không phải thay pin .
LoRa cũng cung ứng một khoanh vùng phạm vi ấn tượng. Ở những khu vực dân cư thưa thớt, hoàn toàn có thể bắc cầu tới 55 km giữa máy phát và máy thu. Trong thành phố, khoanh vùng phạm vi được những tòa nhà giảm xuống vài km, nhưng nhờ sự xâm nhập tốt, những cảm ứng ngầm cũng hoàn toàn có thể đạt được .

Nguyên lý hoạt động của LoRa

LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế gọi là Chirp Spread Spectrum. Có thể hiểu nôm na nguyên tắc này là tài liệu sẽ được băm bằng những xung cao tần để tạo ra tín hiệu có dãy tần số cao hơn tần số của tài liệu gốc ( cái này gọi là chipped ) ; sau đó tín hiệu cao tần này liên tục được mã hoá theo những chuỗi chirp signal ( là những tín hiệu hình sin có tần số biến hóa theo thời hạn ; có 2 loại chirp signal là up-chirp có tần số tăng theo thời hạn và down-chirp có tần số giảm theo thời hạn ; và việc mã hoá theo nguyên tắc bit 1 sẽ sử dụng up-chirp, và bit 0 sẽ sử dụng down-chirp ) trước khi truyền ra anten để gửi đi .
Theo Semtech công bố thì nguyên tắc này giúp giảm độ phức tạp và độ đúng chuẩn thiết yếu của mạch nhận để hoàn toàn có thể giải thuật và điều chế lại tài liệu ; hơn nữa LoRa không cần hiệu suất phát lớn mà vẫn hoàn toàn có thể truyền xa vì tín hiệu Lora hoàn toàn có thể được nhận ở khoảng cách xa ngay cả độ mạnh tín hiệu thấp hơn cả nhiễu thiên nhiên và môi trường xung quanh .
Băng tần thao tác của LoRa từ 430MH z đến 915MH z cho từng khu vực khác nhau trên quốc tế :

  • 430MHz cho châu Á
  • 780MHz cho Trung Quốc
  • 433MHz hoặc 866MHz cho châu Âu
  • 915MHz cho USA

LoraWan là gì ?

LoRaWAN là giao thức mạng năng lượng thấp, diện rộng (LPWA) được phát triển bởi Liên minh LoRa, kết nối không dây ‘hoạt động’ với internet trong các mạng khu vực, quốc gia hoặc toàn cầu, nhắm mục tiêu các yêu cầu chính của Internet of Things (IoT) như bi thông tin liên lạc hai chiều, dịch vụ bảo mật đầu cuối, di động và nội địa hóa.

LoRaWAN sử dụng phổ không được cấp phép trong các dải ISM để xác định giao thức truyền thông và kiến ​​trúc hệ thống cho mạng trong khi lớp vật lý LoRa tạo ra các liên kết giao tiếp tầm xa giữa các cảm biến từ xa và các cổng kết nối với mạng. Giao thức này giúp thiết lập nhanh chóng các mạng IoT công cộng hoặc riêng tư ở bất cứ đâu bằng phần cứng và phần mềm.

LoRa là lớp vật lý tức là chip và LoRaWAN là lớp MAC tức là ứng dụng được đặt trên chip để cho phép liên kết mạng .

Các tính năng chính của hệ thống LoRaWAN

  • Tầm xa (>5 km ở khu vực đô thị, >10 km ở khu vực ngoại ô, >80 km ở đường ngầm)
  • Tuổi thọ pin dài (>10 năm)
  • Chi phí thấp (<5 USD/module)
  • Tốc độ dữ liệu thấp (0,3 bps – 50 kbps, thường khoảng ~ 10 kB/ngày)
  • Hỗ trợ bản địa hóa
  • Truyền Hai chiều
  • Đảm bảo ổn định
  • Hoạt động không cần license

Sự khác biệt giữa LoRa và LoRaWAN là gì ?

Cả hai thuật ngữ thường được sử dụng đồng nghĩa tương quan, nhưng chúng có ý nghĩa khác nhau. LoRa đề cập đến một điều chế không dây được cho phép tiếp xúc với mức tiêu thụ điện năng rất thấp. LoRaWAN đề cập đến một giao thức mạng với chip LoRa để liên lạc. Nó dựa trên trạm gốc, hoàn toàn có thể theo dõi 8 tần số với 1 số ít yếu tố trải rộng và gần 43 kênh .
Có thể sử dụng điều chế LoRa như điểm-điểm hoặc mạng sao mà không cần LoRaWAN. Cũng hoàn toàn có thể sử dụng LoRaWAN như một mạng với những link vô tuyến khác, nhưng điều này sẽ không thực sự thiết thực .
Về cơ bản, LoRa là lớp vật lý : chip. LoRaWAN là lớp MAC : ứng dụng được đặt trên chip để kích hoạt liên kết mạng .

LoraWan hoạt động như thế nào ?

Một trong những đặc thù cơ bản của LoRaWAN là hoạt động giải trí trong khoanh vùng phạm vi phổ không được cấp phép dưới 1GH z. Trong khi, WiFi hoạt động giải trí ở tần số được cấp phép cao hơn là 2.4 GHz và 5GH z và 4G trong khoảng chừng từ 2 đến 8GH z .

  • 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. Hiện tại không có tài liệu trực tuyến về lớp vật lý, nhưng mọi người đang cố gắng giải mã nó.
  • 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 Network Server LoRaWAN ở trung tâm kết nối với các Gateway LoRa trung gian.
  • Từ các Gateway 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.

Kiến trúc của hệ thống LoraWAN ?

Kiến trúc mạng LoRaWAN được tiến hành theo cấu trúc link hình ngôi sao 5 cánh – ngôi sao 5 cánh ( so với cấu trúc link Mesh, ví dụ : Zibgee ) .
Các mạng LoRaWAN được đặt trong cấu trúc link sao có những trạm cơ sở chuyển tiếp tài liệu giữa những node cảm ứng và Network Server .
Giao tiếp giữa những node cảm ứng và những trạm cơ sở đi qua kênh không dây sử dụng lớp vật lý LoRa, trong khi liên kết giữa những Gateway và sever TT được giải quyết và xử lý qua mạng dựa trên IP .

  • End nodes truyền trực tiếp đến tất cả các Gateway trong phạm vi sử dụng LoRa.
  • Gateway chuyển tiếp tin nhắn giữa các thiết bị đầu cuối và Network Server trung tâm sử dụng IP.

End nodes thường là cảm biến nhúng công nghệ LoRa. Các node thường có:

  • Các cảm biến (được sử dụng để phát hiện thông số thay đổi, ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc kế, gps),
  • LoRa transponder để truyền tín hiệu qua phương thức truyền vô tuyến được cấp bằng sáng chế của LoRa
  • 1 bộ điều khiển vi mô (với Bộ nhớ trên bo mạch) có thể có hoặc không

Các cảm ứng hoàn toàn có thể liên kết với chip transponder LoRa hoặc cảm ứng hoàn toàn có thể là một đơn vị chức năng tích hợp với chip transponder LoRa được nhúng bên trong .

Phân biệt những loại Lora End-devices

1. Class A – End-devices truyền nhận tài liệu theo 2 hướng ( Bi – directional ) với đặc trưng cho năng lực tiêu thụ hiệu suất thấp nhất :
– Đây là class mặc định phải được tương hỗ trên những end-devices sử dụng LoRaWAN. Truyền thông với class A luôn được khởi tạo bởi những “ end-devices ” và theo cấu trúc trọn vẹn không đồng điệu. Mỗi một đường truyền dẫn “ uplink ” sẽ được theo sau bởi hai đường nhận “ downlink ” ngắn .
– Tiến trình truyền nhận được thiết lập bởi “ end-devices ” dựa trên nhu yếu tiếp xúc của riêng nó trải qua sự biến thiên thời gian ( dựa trên cấu trúc giao thức ALOHA ) .
– Class A hoạt động giải trí với những mạng lưới hệ thống end-device tiêu thụ hiệu suất thấp, tương thích cho những ứng dụng chỉ nhu yếu tiếp xúc “ downlink ” từ server sau khi “ end-device ” đã thiết lập đường truyền “ uplink ” .
2. Class B – End-devices truyền nhận tài liệu theo 2 hướng với việc tiếp đón ( receive slots ) được thiết lập theo lịch trình
– End-devices theo Class B sẽ mở cửa sổ ( windows ) nhận theo thời hạn đã được thiết lập, nó sẽ nhận được một tín hiệu báo đồng điệu từ Gateway. Điều này được cho phép Server biết được khi nào end-device đang lắng nghe ( listening ) .
3. Class C – End-devices truyền nhận tài 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 thi việc truyền tài liệu. Dựa trên điều này, Server hoàn toàn có thể khởi tạo đường truyền “ downlink ” bất kỳ khi nào trên giả định là bộ thu tài liệu ( receiver ) của những end-device đang mở, do đó độ trễ được tối ưu xuống thấp nhất. Nhưng bù lại, bộ thu cũng tiêu tốn một lượng điện năng ( lên đến ~ 50 mW ). Cho nên Class C sẽ tương thích cho những ứng dụng có nguồn cấp điện liên tục. Còn so với những thiết bị chạy bằng pin, hoàn toàn có thể dùng quy đổi hoạt động giải trí trong thời điểm tạm thời giữa class A và class C. Điều này rất hữu dụng cho việc giải quyết và xử lý những tác vụ như cập nhập “ firmware ” qua đường truyền không dây ( over the air ) .

Phối hợp LoraWAN và Wifi

Ngày nay, Wi-Fi thường được tiến hành để tương hỗ những case studies IoT quan trọng trong khi LoRaWAN ® được sử dụng cho những case studies IoT lớn. Khi được sử dụng song song, hai công nghệ tương hỗ rất nhiều case studies IoT theo những ngành sau :

  • Tòa nhà thông minh / Khách sạn thông minh
  • Thành phố thông minh / làng thông minh
  • Địa điểm thông minh
  • Ô tô thông minh và giao thông vận tải
  • Người tiêu dùng

Các tùy chọn kỹ thuật để tiến hành Wi-Fi và LoRaWAN ® cho thấy hạ tầng Wi-Fi hiện tại hoàn toàn có thể thuận tiện được sử dụng để tiến hành LoRaWAN ® dưới dạng hỗ trợ trên Điểm truy vấn ( AP ) hoặc trong thiết bị hiện hữu .
Mức độ tích hợp ( colocation hoặc quy tụ thiết bị ) sẽ nhờ vào vào nhu yếu bảo hiểm, tỷ lệ cảm ứng và nhu yếu kinh doanh thương mại như SLA. Tích hợp kỹ thuật sẽ được đàm đạo từ những quan điểm frontend ( thiết bị ) và tích hợp phụ trợ ( đám mây ), cũng gồm có những quy trình tiến độ bảo mật thông tin và liên kết. Ngân sách chi tiêu thấp hơn và hiệu suất cao hoạt động giải trí của việc tiến hành lẫn nhau so với việc tiến hành cả hai Mạng riêng không liên quan gì đến nhau sẽ trở nên rõ ràng .
Wi-Fi và LoRaWAN ® được tiến hành thoáng đãng trên toàn thế giới trong những case studies thực sự được tương hỗ bởi một hệ sinh thái can đảm và mạnh mẽ, đồng thời cũng có sức mạnh tổng hợp. Ví dụ về những case studies này gồm có :

  • Các nhà cung cấp thiết bị làm việc trên các giải pháp phần mềm và phần cứng tương hỗ (ví dụ: Multi-Tech, Gemtek, Ufi hoặc Ruckus đã kết hợp các điểm truy cập Wi-Fi / LoRaWAN®).
  • Các nhà sản xuất thiết bị IoT cung cấp các giải pháp kết hợp Wi-Fi & LoRaWAN® nhúng, như các trình theo dõi đa công nghệ như Abeeway, OFO, Maxtrack, Chipsafer và Gemtek.
  • Các thành phố hoặc cơ quan công cộng chuyển sang IoT: ER-Telecom ở Nga triển khai Wi-Fi và LoRaWAN® trên toàn thành phố tại 60 thành phố hàng đầu hoặc thành phố Calgary đã bổ sung mạng Wi-Fi của mình bằng cơ sở hạ tầng LoRaWAN®.
  • Các MNO lái một chiến lược được cấp phép và không có license hài hòa như Orange và BT.
  • Các nhà khai thác không có license tập trung vào chiến lược LoRaWAN® IoT như Unitymedia tại Đức vàTata Communications ở Ấn Độ, Charter và Comcast ở Mỹ.
  • Các nhà lãnh đạo chuyển vùng / Liên kết thúc đẩy chiến lược hài hòa để kết nối nhiều công nghệ Kết nối IoT như Orange, Syniverse hoặc BSG.

Khi so sánh LoraWAN và wifi Theo Sơ đồ trên cho thấy công nghệ liên kết IoT được phân loại theo khoanh vùng phạm vi và vận tốc tài liệu :

  • Wi-Fi bao gồm các case studyngắn và trung bình, ở tốc độ dữ liệu cao (có thể đạt tới 1 GB / giây ). Lượng tiêu thụ pin cao hơn LoraWAN.
  • LoRaWAN® bao gồm các case studytầm xa, ở tốc độ dữ liệu thấp (0,3 KBps đến 50 KBps), với mức tiêu thụ pin cực thấp, đáp ứng thời lượng pin lên tới 5 đến 10 năm, tùy thuộc vào tần số giao tiếp của thiết bị.
  • Chẳng hạn, Wi-Fi sẽ có liên quan trong việc truyền thông tin video thời gian thực hoặc duyệt internet, trong đó LoRaWAN® sẽ liên tục cung cấp thông tin dựa trên sự kiện đến từ cảm biến nhiệt độ, mặc dù chúng ta có thể tìm thấy một số chồng chéo trong khu vực nhà thông minh và nhà thông minh nơi Wi-Fi đã hoạt động được 20 năm.

Cuối cùng, tất cả chúng ta có quyền kỳ vọng rằng việc tiến hành đồng thời Wi-Fi và LoRaWAN ® để tương hỗ IoT sẽ có quyền lợi vĩnh viễn. Cả hai công nghệ đều có lịch sử vẻ vang thành công xuất sắc can đảm và mạnh mẽ trên thị trường, lộ trình dài hạn và có khuynh hướng rõ ràng để tương hỗ quốc tế 5G trong tương lai .

Làm thế nào để kết nối LoraWAN ?

Đối với người dùng cá nhân, điểm cộng lớn nhất của LoRaWAN là được sử dụng miễn phí nhờ cấu hình mở. Tất cả những gì bạn cần là một thiết bị để tận dụng bất kỳ mạng cục bộ nào có bảo mật 128-AES. Theo LoRa Alliance, LoRaWAN hiện có mặt ở hơn 100 quốc gia, với hơn 100 nhà khai thác hàng đầu trên toàn thế giới. Trong thực tế, lý do lớn nhất cho sự phổ biến của nó là chi phí rẻ khi quản lý các mạng ở xa.

Tùy thuộc vào nơi sinh sống, bạn hoàn toàn có thể ĐK một trong nhiều nền tảng LoRaWAN bên dưới .

  • Things Network: Với gần 60.000 nhà phát triển và hơn 5800 Gateway LoRa, Things Network là cộng đồng LoRoWAN mở lớn nhất trên thế giới. Bãi đậu xe thông minh, theo dõi gia súc và tưới tiêu thông minh là một vài ứng dụng khởi đầu mà người dùng có thể tham khảo.
  • AWS: Nếu đang sử dụng Things Network, người dùng có thể kết nối với hệ sinh thái IoT của Amazon.
  • LoRa Server: Nếu muốn kết nối với Google Cloud IoT, LoRa Server cung cấp một trong những lựa chọn thay thế tốt nhất.
  • Link Labs: Link Labs cung cấp phần cứng cho các giải pháp LoRaWAN.

Những điều cần cân nhắc về các quy định đối với LoRa

Các thiết bị LoRa truyền trong dải tần số mở, không cần license của cơ quan chính phủ để truyền phát. tức là LoRa hoạt động giải trí trong những dải tần số không lấy phí license và người ta không cần license từ cơ quan chính phủ hoặc tiểu bang, để truyền trên những tần số mở này .
LoRa sử dụng những tần số :

  • 415 Mhz
  • 868 Mhz
  • 915 Mhz

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là tần số tự do hoặc không có license khác nhau tùy theo từng quốc gia.

Điều cực kỳ quan trọng là cấu hình chip transponder LoRa để truyền theo tần số chính xác tùy thuộc vào vị trí. Không tuân thủ có thể phải chịu các khoản tiền phạt và hình phạt nặng từ chính quyền local của các nước.

Dữ liệu LoRaWAN được truyền ở định dạng kỹ thuật số dưới dạng byte. Giới hạn trong thực tiễn cho việc truyền tải trọng tài liệu đáng an toàn và đáng tin cậy trong những điều kiện kèm theo khác nhau là 100 byte. Mặc dù hoàn toàn có thể vượt lên trên một chút ít, tối đa 100 byte là một quy tắc hoạt động giải trí tốt .

Các mạng LoRaWAN đã được thử nghiệm thành công, với các tin nhắn 100 byte được gửi cứ sau 7 giây trong một khoảng thời gian dài. Tuy nhiên, trong thực tế, bất cứ điều gì thường xuyên hơn truyền một lần một phút không được khuyến khích sử dụng. Có thể một gateway duy nhất xử lý đồng thời hàng ngàn node LoRa.

[/et_bloom_locked]

Ưu điểm và nhược điểm của LoRaWAN

Ưu điểm của LoRaWAN

  • Cảm biến công suất thấp và vùng phủ sóng rộng được đo bằng km
  • Hoạt động trên tần số miễn phí (không có license), không có chi phí cấp phép trả trước để sử dụng công nghệ
  • Công suất thấp có nghĩa là tuổi thọ pin dài cho các thiết bị. Pin cảm biến có thể tồn tại trong 2 năm5 năm (Lớp A và Lớp B)
  • Thiết bị gateway LoRa đơn được thiết kế để chăm sóc hàng ngàn thiết bị đầu cuối hoặc node
  • Nó dễ dàng để triển khai do kiến ​​trúc đơn giản của nó
  • Nó được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng M2M / IoT
  • Kích thước tải trọng tốt hơn (100 byte), so với SigFox là 12 byte
  • Mở: một liên minh mở và một tiêu chuẩn mở. Công nghệ mở so với đối thủ SigFox
  • Không giới hạn số lượng tin nhắn hàng ngày tối đa (so với giới hạn SigFox là 140 / ngày)
  • LoRaWAN có lợi ích là liên minh với cách tiếp cận mở thay vì độc quyền (SigFox).
  • Tầm xa cho phép các giải pháp như ứng dụng thành phố thông minh.
  • Băng thông thấp làm cho nó lý tưởng cho việc triển khai IoT thực tế với ít dữ liệu hơn và / hoặc với việc truyền dữ liệu không đổi.
  • Chi phí kết nối thấp.
  • Không dây, dễ cài đặt và triển khai nhanh.
  • Bảo mật: một lớp bảo mật cho mạng và một lớp cho ứng dụng có mã hóa AES.
  • Giao tiếp hai chiều đầy đủ.
  • Được hỗ trợ bởi những người như CISCO, IBM và 500 công ty thành viên khác của Liên minh LoRa.

Nhược điểm của LoRaWAN

  • Không dành cho tải trọng dữ liệu lớn, tải trọng giới hạn ở 100 byte.
  • Không cho giám sát liên tục (trừ các thiết bị Class C).
  • Không phải là ứng cử viên lý tưởng cho các ứng dụng thời gian thực đòi hỏi độ trễ thấp hơn và yêu cầu thiết bị ràng buộc.
  • Tăng cường mạng lưới LoRaWAN: Sự phát triển của các công nghệ LPWAN, và đặc biệt là LoRaWAN, đặt ra những thách thức cùng tồn tại khi việc triển khai các gateway vào khu vực đô thị.
  • Nhược điểm của tần số mở là bạn có thể bị nhiễu 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 tần số nhất định phải trả 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 license.)

SmartFactoryVN.com đã cung cấp cho bạn thông tin cơ bản về Lora, hi vọng bạn sẽ không phải băn khoăn về công nghệ Lora khi triển khai IoT cho doanh nghiệp.

Bạn đang quan tâm về các giải pháp NEW SCADA, Industrial IoT hoặc các công cụ quản lý sản xuất ? Hãy điền thông tin dưới đây, chúng tôi sẽ liên hệ và tư vấn cho bạn cụ thể.

Source: https://wikifin.net
Category: Blog

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *