LPWAN là viết tắt của Low Power Wide Area Network, tạm dịch sang tiếng Việt là Mạng diện rộng công suất thấp. Nó không đề cập đến bất kỳ một công nghệ cụ thể nào, mà là một thuật ngữ chung cho bất kỳ mạng nào được thiết kế để giao tiếp không dây với công suất thấp hơn các mạng khác như mạng di động, vệ tinh hoặc WiFi.
LPWAN có đặc điểm như phủ sóng lớn, băng thông thấp, kích thước gói tin nhỏ và thời gian sử dụng pin lâu dài. Mạng LPWAN có chi phí thấp hơn mạng di động và có phạm vi rộng hơn mạng không dây tầm ngắn.
LPWAN cung cấp khả năng kết nối cho các thiết bị và ứng dụng có tính di động thấp và mức độ truyền dữ liệu thấp như các cảm biến, đồng hồ thông minh (đồng hồ nước, đồng hộ điện) là một phần trong IoT. Chính vì thế, LPWAN sẽ mang tới một lựa chọn mới cho truyền tải dữ liệu IoT, được phát triển nhằm đáp ứng mục đích tiêu thụ năng lượng thấp, kéo dài thời gian hoạt động của thiết bị đầu cuối, khả năng truyền tải với khoảng cách xa tới hàng chục Km.
Các công nghệ LPWAN
LoRaWAN
LoRaWAN viết tắt của Low-Power Long Range Wide Area Network, tạm dịch sang tiếng Việt là “Mạng diện rộng công suất thấp dải rộng”.
Được thành lập vào tháng 3 năm 2015 để phát triển giao thức LoRaWAN, LoRa Alliance là một hiệp hội phi lợi nhuận mở với hơn 500 thành viên trên toàn cầu từ các công ty viễn thông, các nhà tích hợp hệ thống, các nhà khởi nghiệp và các nhà sản xuất. Đến đầu năm 2018 đã có 62 nhà khai thác mạng công cộng được đưa vào sử dụng và hơn 350 thử nghiệm đang diễn ra và triển khai tại hơn 100 quốc gia.
LoRa sử dụng phổ tần số Sub-GHz (868 MHz ở Châu Âu, 915 MHz ở Châu Mỹ và 865 đến 867 MHz, 920 đến 923 MHz ở Châu Á). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật trải phổ để truyền dữ liệu trên các kênh tần số khác nhau và ở các tốc độ khác nhau để các Gateway có thể thích ứng với các điều kiện thay đổi và tối ưu hóa cách thức trao đổi dữ liệu với từng thiết bị.
Sigfox
Công nghệ LPWAN độc quyền được triển khai rộng rãi nhất là Sigfox, được thành lập tại Pháp vào năm 2009 và đã triển khai mạng đầu tiên vào giữa năm 2012. Vào đầu năm 2014, nó đã đạt được phạm vi phủ sóng toàn quốc ở Pháp và một năm sau đó đã có mạng Sigfox ở năm quốc gia. Bản thân Sigfox có các mạng ở Pháp, Đức, Tây Ban Nha và Mỹ nhưng các mạng khác nhau được triển khai và vận hành bởi nhiều đối tác khác nhau. Tính đến tháng 8 năm 2018 đã có mạng lưới ở khoảng 50 quốc gia trên toàn cầu với mục tiêu hướng tới là vào cuối năm sẽ nâng lên thành 60 quốc gia.
Giống như LoRaWAN, Sigfox hoạt động ở phổ tần số Sub-GHz và sử dụng công nghệ UNB (Ultra-Narrowband – Băng tần hẹp), cho phép sử dụng băng thông hiệu quả cao với tỉ số tín hiệu/nhiễu thấp và phương pháp điều chế băng tần hẹp (Ultra narrow band modulation) để đạt được tầm xa (lên tới 10km ở khu vực thành thị, 50km ở các khu vực nông thôn).
RPMA
Với một phạm vi kết nối khoảng 3-6,5 dặm (phi line-of-sight), Ingenu cung cấp một công nghệ mà họ gọi là Random Phase Multiple Access (RPMA). Phạm vi phủ sóng rộng lớn này cho phép công ty bao phủ khu vực Dallas / Fort Worth chỉ với 17 tháp mạng. Theo công ty RPMA có thể xuyên qua bê tông và thậm chí kết nối với các thiết bị dưới lòng đất.
Công nghệ này hoạt động ở dải tần 2,4 GHz, có thể khiến nó bị nhiễu sóng từ các thiết bị khác sử dụng cùng dải tần như WiFi, Bluetooth và điện thoại không dây cũ hơn. Tuy nhiên, điểm thuận lợi là phổ tần 2,4 GHz được mở để sử dụng ở nhiều quốc gia khác nhau, điều này khiến cho loại tín hiệu vô tuyến này là loại tín hiệu vô tuyến duy nhất sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Một thông cáo báo chí năm 2017, hãng tuyên bố công nghệ này hiện đã được áp dụng tại 29 quốc gia trên sáu lục địa khác nhau.
LTE-M
LTE-M là công nghệ dựa trên mạng di động 4G. Tiêu chuẩn này được ban hành bởi dự án “3rd Generation Partnership Project (3GPP)” trong bản thông số kỹ thuật “3GPP Release 13” của nó. Thông thường, các thiết bị di động không có năng lượng thấp, như bất kỳ ai phải sạc điện thoại di động liên tục đều biết. Để tạo ra tiêu hao năng lượng thấp “Low Power” đúng như định nghĩa về LPWA, các chip không dây 4G chuyên dụng này được thiết kế với Chế độ tiết kiệm năng lượng “Power Saving Mode”. Về cơ bản, con chip này thường bị tắt, chỉ thoát khỏi trạng thái này vào những khoảng thời gian định trước.
Ngoài ra, đây là loại chip bán song công (half-duplex) nên sử dụng ít năng lượng hơn ngay cả khi bật, nhưng chậm hơn nhiều so với kết nối 4G truyền thống. Tốc độ dữ liệu tối đa là khoảng 100 kbits/ s. Phiên bản LPWA này cung cấp kết nối năng lượng thấp, nhưng chỉ ở nơi bạn có thể nhận được kết nối LTE. Mối quan tâm về các công nghệ di động như thế này là xu hướng của các công nghệ như vậy sẽ bị các nhà cung cấp dịch vụ ngừng hoạt động nhanh hơn so với các thiết bị rời khỏi lĩnh vực này. Ví dụ: bất kỳ thiết bị nào dựa trên kết nối 2G không có khả năng hoạt động ở hầu hết mọi nơi ở Hoa Kỳ nơi các mạng đó đã được tắt và nâng cấp. Các công ty như IBM đang thiếu vắng lực lượng đặc nhiệm LTE-M làm việc với tiêu chuẩn này. Tuy nhiên, Nhóm đặc nhiệm LTE-M bao gồm nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động trên thế giới, bao gồm bốn nhà mạng lớn của Hoa Kỳ — Verizon, AT&T, Sprint và T-Mobile — cũng như một số nhà sản xuất chip như Qualcomm.
NB-IoT
NB-IoT là viết tắt của “Narrowband Internet of Things”, tạm dịch sang tiếng Việt là “Internet vạn vật băng thông hẹp”. NB-IoT cũng xuất phát từ thông số kỹ thuật 3GPP Release 13 và đôi khi được gọi là CAT M2. Nó sử dụng điều chế DSSS modulation cho việc truyền thông. NB-IoT cung cấp tốc độ tải xuống (download Rate) cao nhất là 250 kbit / s và tốc độ đường lên (uplink rate) là 250 kbit / s với Multi-tone hoặc 20 kbit / s với Single Tone. Các thiết bị NB-IoT có thể có tuổi thọ pin 10 năm.
NB-IoT sử dụng một lớp vật lý (physical layer) và các tín hiệu (signal) mới. Nhờ đó, nó có thể cùng tồn tại với các thiết bị trên mạng 2G, 3G và 4G. Các nhà khai thác hiện đang triển khai mạng NB-IoT bao gồm China Mobile, China Telecom, Deutsche Telekom và những người khác.
Một bài báo gần đây cho thấy rằng tiêu chuẩn này có thể tạo ra một số động lực khi Ericsson ra mắt mạng NB-IoT ở Ấn Độ.
Ứng dụng mạng LPWAN trong thực tế
Nguồn bài viết:
https://switchcongnghiep.com.vn/lpwan-la-gi/
LPWAN có đặc điểm như phủ sóng lớn, băng thông thấp, kích thước gói tin nhỏ và thời gian sử dụng pin lâu dài. Mạng LPWAN có chi phí thấp hơn mạng di động và có phạm vi rộng hơn mạng không dây tầm ngắn.
LPWAN cung cấp khả năng kết nối cho các thiết bị và ứng dụng có tính di động thấp và mức độ truyền dữ liệu thấp như các cảm biến, đồng hồ thông minh (đồng hồ nước, đồng hộ điện) là một phần trong IoT. Chính vì thế, LPWAN sẽ mang tới một lựa chọn mới cho truyền tải dữ liệu IoT, được phát triển nhằm đáp ứng mục đích tiêu thụ năng lượng thấp, kéo dài thời gian hoạt động của thiết bị đầu cuối, khả năng truyền tải với khoảng cách xa tới hàng chục Km.
Các công nghệ LPWAN
LoRaWAN
LoRaWAN viết tắt của Low-Power Long Range Wide Area Network, tạm dịch sang tiếng Việt là “Mạng diện rộng công suất thấp dải rộng”.
Được thành lập vào tháng 3 năm 2015 để phát triển giao thức LoRaWAN, LoRa Alliance là một hiệp hội phi lợi nhuận mở với hơn 500 thành viên trên toàn cầu từ các công ty viễn thông, các nhà tích hợp hệ thống, các nhà khởi nghiệp và các nhà sản xuất. Đến đầu năm 2018 đã có 62 nhà khai thác mạng công cộng được đưa vào sử dụng và hơn 350 thử nghiệm đang diễn ra và triển khai tại hơn 100 quốc gia.
LoRa sử dụng phổ tần số Sub-GHz (868 MHz ở Châu Âu, 915 MHz ở Châu Mỹ và 865 đến 867 MHz, 920 đến 923 MHz ở Châu Á). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật trải phổ để truyền dữ liệu trên các kênh tần số khác nhau và ở các tốc độ khác nhau để các Gateway có thể thích ứng với các điều kiện thay đổi và tối ưu hóa cách thức trao đổi dữ liệu với từng thiết bị.
Sigfox
Công nghệ LPWAN độc quyền được triển khai rộng rãi nhất là Sigfox, được thành lập tại Pháp vào năm 2009 và đã triển khai mạng đầu tiên vào giữa năm 2012. Vào đầu năm 2014, nó đã đạt được phạm vi phủ sóng toàn quốc ở Pháp và một năm sau đó đã có mạng Sigfox ở năm quốc gia. Bản thân Sigfox có các mạng ở Pháp, Đức, Tây Ban Nha và Mỹ nhưng các mạng khác nhau được triển khai và vận hành bởi nhiều đối tác khác nhau. Tính đến tháng 8 năm 2018 đã có mạng lưới ở khoảng 50 quốc gia trên toàn cầu với mục tiêu hướng tới là vào cuối năm sẽ nâng lên thành 60 quốc gia.
Giống như LoRaWAN, Sigfox hoạt động ở phổ tần số Sub-GHz và sử dụng công nghệ UNB (Ultra-Narrowband – Băng tần hẹp), cho phép sử dụng băng thông hiệu quả cao với tỉ số tín hiệu/nhiễu thấp và phương pháp điều chế băng tần hẹp (Ultra narrow band modulation) để đạt được tầm xa (lên tới 10km ở khu vực thành thị, 50km ở các khu vực nông thôn).
RPMA
Với một phạm vi kết nối khoảng 3-6,5 dặm (phi line-of-sight), Ingenu cung cấp một công nghệ mà họ gọi là Random Phase Multiple Access (RPMA). Phạm vi phủ sóng rộng lớn này cho phép công ty bao phủ khu vực Dallas / Fort Worth chỉ với 17 tháp mạng. Theo công ty RPMA có thể xuyên qua bê tông và thậm chí kết nối với các thiết bị dưới lòng đất.
Công nghệ này hoạt động ở dải tần 2,4 GHz, có thể khiến nó bị nhiễu sóng từ các thiết bị khác sử dụng cùng dải tần như WiFi, Bluetooth và điện thoại không dây cũ hơn. Tuy nhiên, điểm thuận lợi là phổ tần 2,4 GHz được mở để sử dụng ở nhiều quốc gia khác nhau, điều này khiến cho loại tín hiệu vô tuyến này là loại tín hiệu vô tuyến duy nhất sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Một thông cáo báo chí năm 2017, hãng tuyên bố công nghệ này hiện đã được áp dụng tại 29 quốc gia trên sáu lục địa khác nhau.
LTE-M
LTE-M là công nghệ dựa trên mạng di động 4G. Tiêu chuẩn này được ban hành bởi dự án “3rd Generation Partnership Project (3GPP)” trong bản thông số kỹ thuật “3GPP Release 13” của nó. Thông thường, các thiết bị di động không có năng lượng thấp, như bất kỳ ai phải sạc điện thoại di động liên tục đều biết. Để tạo ra tiêu hao năng lượng thấp “Low Power” đúng như định nghĩa về LPWA, các chip không dây 4G chuyên dụng này được thiết kế với Chế độ tiết kiệm năng lượng “Power Saving Mode”. Về cơ bản, con chip này thường bị tắt, chỉ thoát khỏi trạng thái này vào những khoảng thời gian định trước.
Ngoài ra, đây là loại chip bán song công (half-duplex) nên sử dụng ít năng lượng hơn ngay cả khi bật, nhưng chậm hơn nhiều so với kết nối 4G truyền thống. Tốc độ dữ liệu tối đa là khoảng 100 kbits/ s. Phiên bản LPWA này cung cấp kết nối năng lượng thấp, nhưng chỉ ở nơi bạn có thể nhận được kết nối LTE. Mối quan tâm về các công nghệ di động như thế này là xu hướng của các công nghệ như vậy sẽ bị các nhà cung cấp dịch vụ ngừng hoạt động nhanh hơn so với các thiết bị rời khỏi lĩnh vực này. Ví dụ: bất kỳ thiết bị nào dựa trên kết nối 2G không có khả năng hoạt động ở hầu hết mọi nơi ở Hoa Kỳ nơi các mạng đó đã được tắt và nâng cấp. Các công ty như IBM đang thiếu vắng lực lượng đặc nhiệm LTE-M làm việc với tiêu chuẩn này. Tuy nhiên, Nhóm đặc nhiệm LTE-M bao gồm nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động trên thế giới, bao gồm bốn nhà mạng lớn của Hoa Kỳ — Verizon, AT&T, Sprint và T-Mobile — cũng như một số nhà sản xuất chip như Qualcomm.
NB-IoT
NB-IoT là viết tắt của “Narrowband Internet of Things”, tạm dịch sang tiếng Việt là “Internet vạn vật băng thông hẹp”. NB-IoT cũng xuất phát từ thông số kỹ thuật 3GPP Release 13 và đôi khi được gọi là CAT M2. Nó sử dụng điều chế DSSS modulation cho việc truyền thông. NB-IoT cung cấp tốc độ tải xuống (download Rate) cao nhất là 250 kbit / s và tốc độ đường lên (uplink rate) là 250 kbit / s với Multi-tone hoặc 20 kbit / s với Single Tone. Các thiết bị NB-IoT có thể có tuổi thọ pin 10 năm.
NB-IoT sử dụng một lớp vật lý (physical layer) và các tín hiệu (signal) mới. Nhờ đó, nó có thể cùng tồn tại với các thiết bị trên mạng 2G, 3G và 4G. Các nhà khai thác hiện đang triển khai mạng NB-IoT bao gồm China Mobile, China Telecom, Deutsche Telekom và những người khác.
Một bài báo gần đây cho thấy rằng tiêu chuẩn này có thể tạo ra một số động lực khi Ericsson ra mắt mạng NB-IoT ở Ấn Độ.
Ứng dụng mạng LPWAN trong thực tế
- Quản lý bãi đậu xe (Parking management)
- Theo dõi lưu lượng nước và đường ống (Water meters and pipelines)
- Pallet xếp hàng thông minh (Smart pallets)
- Chiếu sáng đường phố và chiếu sáng đường cao tốc (Street lighting and highway lighting)
Nguồn bài viết:
https://switchcongnghiep.com.vn/lpwan-la-gi/
