LoRaWAN là gì?

LoRaWAN là một mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) dành cho những vật hoạt động bằng pin không dây trong mạng khu vực, quốc gia hoặc toàn cầu.

Nó có thể được coi là tương đương với lớp thứ 2 và thứ 3 của mô hình mạng OSI (lớp liên kết dữ liệu và lớp mạng).

Thông thường, LoRaWAN hoạt động trên đỉnh LoRa tương đương với lớp 1 OSI (lớp vật lý).

Nếu so sánh với mạng Ethernet / IP, LoRa là cáp vật lý và LoRaWAN là các lớp MAC & IP.

Theo Liên minh LoRa, LoRaWAN nhắm đến các yêu cầu chính của Internet vạn vật (IoT) như giao tiếp hai chiều an toàn, di động và dịch vụ địa phương hóa.

LoRaWAN cung cấp khả năng tương tác liền mạch giữa những vật thông minh mà không cần cài đặt cục bộ phức tạp, cho phép triển khai các ứng dụng IoT.

Trong kiến trúc mạng LoRaWAN, các gateway được kết nối với máy chủ mạng thông qua các kết nối IP tiêu chuẩn, và các thiết bị đầu cuối sử dụng giao tiếp không dây một bước đến một hoặc nhiều gateway. Tất cả các giao tiếp điểm cuối đều là hai chiều, nhưng cũng hỗ trợ hoạt động như phát đa hướng, cho phép nâng cấp phần mềm hoặc các thông điệp phân phối hàng loạt khác để giảm thời gian liên lạc.

Liên minh LoRA là một nhóm phi lợi nhuận đã tạo ra LoRaWAN. Đây là sự hợp tác của các thành viên từ khắp nơi trên thế giới với nhiệm vụ chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm để đảm bảo khả năng tương tác giữa các nhà khai thác mạng LoRa theo một tiêu chuẩn toàn cầu mở. 

LoRaWAN là giao thức truyền thông và kiến trúc hệ thống cho mạng, trong khi đó kiến trúc LoRa cho phép liên kết truyền thông tầm xa. Hai yếu tố này giúp xác định tuổi thọ pin của một node, dung lượng mạng, chất lượng dịch vụ, bảo mật và các ứng dụng khác được cung cấp bởi mạng.

LoRaWAN khác với các mạng khác là nó sử dụng kiến trúc sao, với một node trung tâm kết nối với tất cả các node khác và các gateway đóng vai trò là cầu chuyển tiếp giữa các thiết bị đầu cuối và một máy chủ mạng trung tâm. Các gateway được kết nối với máy chủ mạng thông qua các kết nối IP tiêu chuẩn trong khi các thiết bị đầu cuối sử dụng giao tiếp không dây một bước đến một hoặc nhiều gateway. Tất cả giao tiếp điểm cuối là hai chiều và hỗ trợ phát đa hướng, cho phép nâng cấp phần mềm. Theo liên minh LoRa điều này giúp duy trì tuổi thọ pin và kết nối tầm xa.

Những đặc tính chính

Tầm xa: LoRa sử dụng điều chế phổ trải chirp (chirp spread spectrum modulation) để liên lạc trên một khoảng cách xa. Thông thường là 10km, có thể xa hơn, tuy nhiên khoảng cách sẽ ngắn ví dụ như trung tâm thành phố với rất nhiều tòa nhà làm giảm tầm nhìn.

Công suất thấp: LoRaWAN không đồng bộ, các thiết bị chỉ giao tiếp khi có dữ liệu sẵn sàng để gửi. Không có đồng bộ hóa khi thiết bị truyền, nó chỉ khởi động, gửi tin nhắn và trở lại chế độ chờ. Sự đơn giản này đã mang lại đặc tính năng lượng thấp cho LoRaWAN. Điều chế vô tuyến LoRa (LoRa radio modulation) có thể bao phủ khoảng cách lớn với công suất truyền thấp. LoRaWAN cũng hỗ trợ tốc độ dữ liệu, nghĩa là các thiết bị gần gateway hơn có thể giảm công suất truyền dẫn. 

Chi phí thấp: vì LoRa sử dụng các dải tần ISM, bạn có thể vận hành mạng vô tuyến LoRaWAN của riêng mình. Tuy nhiên, bạn phải tuân thủ các quy định trong khu vực bạn hoạt động. Bạn có thể mua một gateway và một số cảm biến và vận hành LPWAN của riêng bạn với chi phí rất thấp.

Bảo mật: LoRaWAN kết hợp hai lớp bảo mật. Lớp bảo mật mạng đảm bảo tính xác thực của node trong mạng. Bảo mật lớp ứng dụng xử lý mã hóa dữ liệu giữa các node và máy chủ ứng dụng để tin nhắn có thể được đọc hoặc can thiệp trong quá trình gửi. Mã hóa AES được sử dụng với một trao đổi khóa giữa máy chủ và node. Bạn cũng có thể xây dựng một lớp bảo mật ứng dụng bổ sung trên LoRaWAN trong ứng dụng của riêng bạn, chẳng hạn như sử dụng xác minh chứng nhận TLS.

Tốc độ dữ liệu thấp: tốc độ dữ liệu thực tế khác nhau tùy theo khu vực. Ở châu Âu điển hình là từ 250bps đến 5.5kbps. Tất nhiên mạng này không được sử dụng để duyệt web, gọi điện thoại... Nó được thiết kế cho một lượng nhỏ dữ liệu từ các thiết bị đơn giản như cảm biến.