Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án cũng đã đưa ra được những khái niệm cơ bản quan trọng nhất, các kiến trúc mạng, cách điều chế và các tính chất đặc trưng của một mạng LPWAN. Nó giúp ta hình dung rõ ràng hơn về cách một mạng LPWAN hoạt động, cũng như cách tạo ra nó như thế nào. Nội dung chương 2 của đồ án cũng giải thích được vì sao mạng LPWAN lại có thể đạt được phạm vi bao phủ rộng với công suất thấp. đồ án cũng đưa ra các phân tích về hiệu năng của LPWAN, sau đó thông qua các kết quả đo cụ thể để đưa ra các kết luận chính xác về hiệu năng của loại mạng này
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KẾT NỐI VÔ TUYẾN CỰ LY XA, CÔNG SUẤT THẤP LPWAN Giảng viên : TS Nguyễn Đức Thủy Sinh viên : Vũ Thị Ngọc Dung Lớp : D14CQVT01 Khóa : 2014 - 2019 Hệ đại học : Chính quy Hà Nội - 2018 LỜI CẢM ƠN Để luận văn đạt kết tốt đẹp, em nhận hỗ trợ, giúp đỡ nhiều quan, tổ chức, cá nhân Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép tơi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cá nhân quan tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập nghiên cứu đề tài Trước hết em xin gửi tới thầy cô viện Điện tử viễn thông trường Học viện công nghệ Bưu Chính Viễn Thơng lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến em hồn thành luận văn, đề tài: “Nghiên cứu cơng nghệ kết nối vô tuyến cự ly xa, công suất thấp LPWAN” Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo – TS Nguyễn Đức Thủy quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành tốt luận văn thời gian qua Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế học viên, luận văn tránh thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn! Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT .iv DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG vi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LPWAN 1.1 Tổng quan LPWAN 1.1.1 Lịch sử LPWAN 1.1.2 Khái niệm LPWAN 1.1.3 Đặc trưng LPWAN 1.1.4 Phân loại LPWAN 1.2 Các ứng dụng LPWAN IOT 1.2.1 Ứng dụng thành phố “thông minh” 1.2.2 Ứng dụng phương tiện giao thông 1.2.3 Ứng dụng nông nghiệp “thông minh” .7 1.2.4 Ứng dụng chăm sóc sứa khỏe 1.3 Tổng kết chương CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG LPWAN .1 2.1 Các chuẩn công nghệ liên quan LPWAN 2.1.1 Chuẩn IE 802.15.4 2.1.2 Bluetooth/LE 2.2 Công nghệ LoRa 2.2.1 Tổng quan LoRa 2.2.2 Các thông số lớp vật lý 2.2.3 Khuôn dạng tin lớp vật lý 2.2.4 Mã hóa sửa sai FEC LoRa 2.3 Kỹ thuật điều chế LoRa 2.3.1 Định lý Shannon – Hartley 2.3.2 Nguyên lý trải phổ 2.3.3 Điều chế CSS LoRa 2.3.3.1 Các cơng thức tính CSS .9 2.3.3.2 Phân tích tính chất tác dụng CSS LPWAN 11 Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 2.4 Kỹ thuật ADR 12 2.5 Mạng LoRaWAN 12 2.5.1 Cấu trúc mạng LoraWan 13 2.5.2 Phân loại lớp LoRaWAN .17 2.5.3 Bảo mật LoRaWAN 18 2.6 Tổng kết chương 20 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA LPWAN DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ LORA .1 3.1 Hiệu ứng Doppler LoRa .1 3.2 Tốc độ thiết bị đầu cuối đầu cuối 3.3 Phân tích khả bao phủ dung lượng mạng .5 3.4 Thực nghiệm kết 3.4.1 Vận tốc góc 12 3.4.2 Vận tốc tuyến tính 16 3.4.3 Độ bao phủ .19 3.5 So sánh ưu nhược điểm mạng LPWAN 22 3.5.1 Chất lượng dịch vụ 22 3.5.2 Thời lượng pin độ trễ 22 3.5.3 Độ bao phủ .22 3.5.4 Giá thành 23 3.6 Tổng kết chương 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADR Adaptive Data Rate Đáp ứng tốc độ liệu CR Code Rate Tốc độ mã hóa CRC Cyclic redundancy check Kiếm tra dư thừa chu kỳ CSS Chirp spread spectrum Chirp trải phổ FHDR Frame Header Tiêu đề khung FRMPayload Frame Payload Tải trọng khung FSK Frequency Shift Keying Khóa dịch tần IoT Internet of Things Vạn vật kết nối LAN Local Area Network Mạng máy tính cục LoRaWAN Long Range Wide Area Network Mạng diện rộng vùng phủ lớn LPWAN Low Power Wide Area Network Mạng diện rộng công suất thấp MHDR MAC Header Tiêu đề lớp MAC MIC Messager Identify Code Mã toàn vẹn tin PHDR Physical Header Tiêu đề lớp vật lý PHY Physical Lớp vật lý SF Spreading Factor Hệ số trải phổ SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu RPMA Random Phase Multiple Access Đa truy nhập pha ngẫu nhiên Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Lịch sử LPWAN Hình 1.2: Các nước triển khai LoraWan giới Hình 1.3 : Vị trí LPWAN .3 Hình 1.4: Các thơng số số mạng LPWAN Hình 2.1: Quá trình điều chế, trải phổ Hình 2.2: Q trình giải điều chế , thu hẹp phổ tín hiệu .9 Hình 2.3: Vị trí LoRa LoraWAN .14 Hình 2.4: Mạng LoRa theo mơ hình Star 15 Hình 2.5: Kiến trúc mạng LoRaWAN 16 Hình 2.6: Quá trình mã hóa LoRaWAN 19 Hình 3.1: So sánh chu kỳ tín hiệu LoRa với hệ số trải phổ khác Hình 3.2: Trạm ăng ten LoRa đặt tháp ăng ten đại học OULU 10 Hình 3.3: Các thiết lập cho thí nghiệm đo hiệu LoRa với vận tốc góc khác 12 Hình 3.4: Tỉ lệ package thành cơng vận tốc góc khác 14 Hình 3.5: Bản đồ motoway trạm gốc thí nghiệm vận tốc góc tuyến tính 17 Hình 3.6: Sự phân phối gói nhận dạng đồ nhiệt 19 Hình 3.7: Thiết bị đầu cuối LoRa gắn vào mui xe boang tàu đo vùng phủ sóng 20 Hình 3.8: Cường độ tín hiệu nhận từ địa điểm khác Oulu, Phần Lan 21 Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Các thông số cài đặt LoRa ảnh hưởng Bảng 2: So sánh LoRa LoRaWAN 13 Bảng 4: Dung lượng cell LoRaWAN Bảng 6: Thông lượng tối đa thiết bị đầu cuối LoRaWAN kênh .9 Bảng 7: Các kênh tần số sử dụng thử nghiệm quy định tương ứng EU 11 Bảng 8: Giá trị RPM sử dụng phép đo vận tốc góc, vận tốc tuyến tính tương ứng 13 Bảng 9: Kết phép đo tham chiếu thí nghiệm vận tốc góc 14 Bảng 10: Tỉ lệ gói thành cơng tốc độ góc khác 15 Bảng 11: Kết tham chiếu thay đổi Dopler với phép đo ô tô 18 Bảng 13: Kết phép đo độ bao phủ sử dụng tàu 21 Bảng 14: So sánh chi phí giá thành mạng LPWAN .23 Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 LỜI MỞ ĐẦU Điện thoại thông minh sử dụng nhiều lượng để gửi nhiều liệu so với khoảng cách trung bình Nó khơng thực vấn đề điện thoại hết pin sạc lại xe nhà Mặt khác, nhiều ứng dụng Internet giám sát đất nơng nghiệp giám sát khí hậu vùng sâu vùng xa đòi hỏi cảm biến truyền gói thơng tin nhỏ định kỳ nhiều năm chí thập kỷ với lần sạc pin Nhưng ứng dụng IoT từ xa, dài hạn, trải rộng phải đối mặt với vấn đề vật lý đơn giản: muốn truyền thông tin không dây qua khoảng cách dài, phải tăng cường công suất tín hiệu giảm băng thơng tín hiệu Hãy xem xét điều này: nước chảy qua đường ống, bạn muốn đẩy xa nguồn, bạn phải tăng áp lực (điện) phía sau nước sử dụng đường ống hẹp (băng thông) - hai Vấn đề vật lý sau truyền cảm hứng cho số loại mạng không dây định: “Mạng không dây diện rộng công suất thấp LPWAN” Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 Chương 1: Tổng quan LPWAN Đồ án tốt nghiệp Đại học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LPWAN 1.1 Tổng quan LPWAN 1.1.1 Lịch sử LPWAN Vào cuối năm 1980, đầu 1990 có mơ kiến trúc tương tự LPWAN, chúng LPWAN Chúng tiền thân LPWAN Hình 1.1: Lịch sử LPWAN ARDIS: Được xây dựng riêng cho ứng dụng liệu Nó mạng diện rộng không dây sở hữu Motorola năm 1980 Nó mạng với tốc độ tương đối thấp sử dụng chủ yếu cho việc bán hàng tự động, theo dõi tàu thuyền, gửi e-mail xử lý giao dịch trực tuyến khác AlarmNet: Có cấu trúc tương tự với mơ hình LPWAN ngày Nó xây dựng ADEMCO (Công ty sản xuất thiết bị báo động), nhà sản xuất lớn hệ thống thiết bị báo động ADEMCO xây dựng mạng 900mHz để theo dõi thiết bị báo động Nó nằm dải 928 mHz, gửi lượng liệu nhỏ nên thiết kế với tốc độ liệu thấp AlarmNet hoạt Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan LPWAN động 18 khu vực khắp nước Mỹ chiếm khoảng 65% dân số đô thị Công ty sở hữu Honeywell SIGFOX : LPWAN phát triển mạnh thời gian gần ngày nhiều thứ kết nối internet, người bắt đầu để ý đến thiết bị có chi phí thấp với liệu thấp Nó thích hợp cho nhiều ứng dụng từ cảm biến môi trường đến giám sát dầu khí Dẫn đầu xu SIGFOX Được xây dựng năm 2009, mạng LPWAN đại Pháp, đạt nhiều quan tâm từ ngành công nghiệp (đặc biệt châu Âu) việc sử dụng thiết bị LPWAN SIGFOX sinh thời điểm công nghệ vô tuyến trở nên rẻ công cụ tích hợp ứng dụng ngày trở nên dễ dàng cho người sử dụng Khi cơng cụ platform bắt đầu xuất hiện, giúp dễ dàng việc xây dựng tích hợp liệu từ thiết bị từ xa vào ứng dụng Lora Alliance: Là liên minh công nghệ phát triển nhanh giới Là hiệp hội phi lợi nhuận 500 công ty giới, cam kết triển khai quy mô lớn mạng LPWAN thông qua việc phát triển quảng bá tiêu chuẩn LoraWAN Các thành viên hưởng lợi từ hệ sinh thái mạnh mẽ bao gồm giải pháp, sản phẩm, dịch vụ, tạo hội kinh doanh bền vững Thơng qua việc chuẩn hóa, liên minh Lora cung cấp điều kiện cần thiết cho mạng LPWAN để mở rộng quy mô, làm cho LoraWAN trở thành giải pháp hàng đầu cho việc triển khai LPWAN toàn cầu Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA Đồ án tốt nghiệp Đại học Tổng số 1410 1375 97.5 - 84.9 Sau phép đo tham chiếu, máy tiện xoay RPM khác Đối với RPM, thiết bị cuối truyền khoảng 300 gói tin sau RPM thay đổi Các phép đo chia thành ba ngày kết cho ngày hiển thị Bảng 10 Độ tin cậy truyền thông giảm đáng kể kéo sợi tốc độ vượt q 750 vòng / phút Có chênh lệch lớn tỷ lệ thành công ngày khác giá trị RPM Các phép đo thực ngày kết ngày hiển thị bảng 10 Bảng 10: Tỉ lệ gói thành cơng tốc độ góc khác Ngày Số RP M gói đượ c gửi Số gói đượ c nhậ n Ngày Tỉ lệ RSSI Số thàn trung h bình gói cơng đượ (dBm c (%) ) gửi Số gói đượ c nhậ n Ngày Tỉ lệ RSSI Số thàn trung h bình gói cơng đượ (dBm c (%) ) gửi Số gói đượ c nhậ n Tỉ lệ RSSI thàn trung h bình cơng (dBm (%) ) 500 297 254 85.5 - 86.9 300 257 85.7 - 86.2 299 240 80.3 - 85.5 750 311 112 36.0 - 89.0 303 216 71.3 - 87.4 276 127 46.0 - 89.1 1000 301 116 38.5 - 91.5 303 59 19.5 - 91.4 300 86 28.7 - 89.5 Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 52 Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA Đồ án tốt nghiệp Đại học 1250 310 123 39.7 - 90.4 301 71 23.6 - 91.4 304 119 39.1 - 90.1 1500 310 151 48.7 - 90.3 312 49 15.7 - 91.4 296 72 24.3 - 96.4 Có điều cần lưu ý từ kết Đầu tiên độ tin cậy việc truyền thông bị giảm đáng kể tốc độ vượt 750 vòng phút Thứ hai có dựa chênh lệch lớn tỉ lệ thành công ngày khác giá trị RPM Nguyên nhân phần số lượng gói truyền thấp Các nguyên nhân khác bao gồm mơi trường (bao gồm vị trí nơi thực cổng, khơng thể can thiệp người thực hiện) khả gây nhiễu từ hệ thống khác Lưu ý số sức mạnh tín hiệu trung bình RSSI cho thiết bị đầu cuối thấp phép đo tham chiếu, cao so với độ nhạy Gateway đáng kể (2137 dBm) Hình 13 mơ tả ảnh hưởng vận tốc góc tỷ lệ thành cơng tích lũy cho tất gói tin truyền ngày Nơi thời gian kết hợp Tc trở nên lớn thời gian ký hiệu Ts đưa để tham khảo Các kết thực nghiệm gần tương đồng với lý thuyết số lượng gói liệu thấp để có thống kê đáng tin cậy Tuy nhiên khó để đưa kết luận định lượng dựa kết với vận tốc góc cao 78 rad/s (750 RPM trường hợp này), truyền thông LoRa với hệ số trải phổ SF = 12 băng thông 125 kHz trở nên tin cậy 3.4.2 Vận tốc tuyến tính Để đo lường ảnh hưởng vận tốc tuyến tính, thiết bị cuối gắn bảng điều khiển ô tô, điều khiển qua lại dọc theo đường cao tốc nằm cách gateway vài km Giới hạn tốc độ tối đa đường cao tốc 100 km/h Bản đồ minh họa vị trí cổng (điểm B) quãng đường cao tốc (A-C) sử dụng để thử nghiệm trình bày Hình 3.5 Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 53 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA Hình 3.5: Bản đồ motoway trạm gốc thí nghiệm vận tốc góc tuyến tính Lưu ý đường cao tốc khơng gateway theo góc trực tiếp, vận tốc xe so với vị trí gateway thấp vận tốc thực tế xe Tần số tức thời quan sát cổng đưa (3.9) Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 54 Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA Đồ án tốt nghiệp Đại học Trong fc tần số trung tâm gói truyền, c tốc độ ánh sáng, vend device tốc độ xe oto, α góc hướng di chuyển ô tô hướng phía gateway Vận tốc lớn đo α=340 82.9km/h, vận tốc nhỏ đo α=900 km/h Ngoải ra, đồ minh họa vị trí điểm nơi mà xe dừng lại để đánh giá hiệu suất trường hợp khơng có hiệu ứng Doppler Do việc dừng xe cao tốc phạm pháp nên điểm chọn gần đường cao tốc tốt Chiếc xe vòng quay lại điểm D E, có gói gửi điểm A C phân tích (được lọc dựa tọa độ GPS gói) Các kết thí nghiệm tóm tắt Bảng 11 Bảng 11: Kết tham chiếu thay đổi Dopler với phép đo ô tô Khoảng cách thiết bị cuối gateway (km) 1.7 (Tương ứng điểm 1) 0.95 (Tương ứng với điểm 2) 1.5 (Tương ứng với điểm 3) 2.2 (Tương ứng với điểm 4) 0.93-2.4 Vận tốc góc xe (km/h) Vận tốc tương đối (km/h) Số gói tin gửi Số gói tin nhận Tỉ lệ thành công (%) 0 812 788 97.0 0 691 682 0 732 724 98.9 0 784 763 97.3 100 0-82.9 928 260 28 Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 98.7 55 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA Như người ta nhận thấy, điểm tham chiếu, tỷ lệ lỗi 3% Trong đó, gói gửi từ xe di chuyển, chưa đến phần ba số gói nhận Hình 3.6 trình bày phân phối gói nhận dạng đồ nhiệt Nó minh họa gói tin nhận phân phối tồn đường cao tốc khơng phải tắc nghẽn tín hiệu vơ tuyến liên tục nên gây tổn thất gói Hơn nữa, kết tương quan tốt với phân tích phép đo tốc độ góc Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 56 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA Hình 3.6: Sự phân phối gói nhận dạng đồ nhiệt 3.4.3 Độ bao phủ Để mô tả phạm vi giao tiếp hiệu suất công nghệ LoRa, thiết bị đầu cuối gắn vào giá xe (cách mặt đất khoảng m, xem Hình 3.7 (a)) để đo mặt đất với radio cột buồm cho phép đo thực biển (xem Hình 3.7 (b)) Chiếc xe lái dọc theo đường lớn với tốc độ 40-100 km/h Hình 3.7: Thiết bị đầu cuối LoRa gắn vào mui xe boang tàu đo vùng phủ sóng Tốc độ thuyền khoảng hải lý/giờ (9 km / h) Điểm khởi đầu cho phép đo mặt nước bến cảng nằm cách gateway 5,1 km phía tây nam Chiếc thuyền lái bên bên bến cảng theo đường đánh dấu lượng gói nhận gateway tỷ lệ gói cho thiết bị cuối lắp đặt xe thuyền, tương ứng Bảng 12 13 liệt kê tổng số gói truyền theo thiết bị cuối, số lượng Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 57 Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA Đồ án tốt nghiệp Đại học gói nhận cổng tỷ lệ gói cho thiết bị cuối cài đặt xe thuyền, tương ứng Lưu ý tổng số gói truyền chiến dịch đo khoảng 10.000 Bảng 12: Kết phép đo độ bao phủ sử dụng ô tô Khoảng cách (km) Số gói truyền Số gói nhận Tỉ lệ thành cơng 0-2 894 788 88 2–5 1215 1030 85 5–10 3898 2625 67 10–15 932 238 26 Tổng số 6813 4506 66 Bảng 13: Kết phép đo độ bao phủ sử dụng tàu Khoảng cách (km) Số gói truyền Số gói nhận Tỉ lệ thành cơng 5–15 2998 2076 69 15–30 690 430 62 Tổng số 3688 2506 68 Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 58 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA Bản đồ nhiệt tín hiệu vơ tuyến vùng Oulu trình bày hình Hình 3.8: Cường độ tín hiệu nhận từ địa điểm khác Oulu, Phần Lan Bản đồ xây dựng Google Map API với ngơn ngữ lập trình JavaScript Các kết cho thấy vòng km, tín hiệu thu mạnh 2100 dBm Tuy nhiên khoảng 12% số 894 gói tin truyền bị Lý do hiệu ứng Doppler, chướng ngại vật, nhiễu từ hệ thống vô tuyến khác hoạt động băng tần 868 MHz ISM Trong phạm vi từ đến km, tỉ lệ gói tin tăng khơng đáng kể 15% Đối với phép đo thực mặt đất, số lượng gói tin bị khoảng cách đến 10 km khoảng phần ba Đối với khoảng cách từ 10-15 km có phần tư gói tin nhận Với khoảng cách lớn 15km có gói tin nhận, nhiên giao tiếp khoảng cách xa vậy, thiết bị cuối lại điện thoại di động khơng đáng tin cậy Còn trường hợp đo mặt nước khoảng cách xa mà có liên lạc vào khoảng 30 km từ gateway Trên mặt nước, khoảng cách 15-30 km, tỉ lệ gói tin truyền thành công lên đến 62% Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 59 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA 3.5 So sánh ưu nhược điểm mạng LPWAN Phần ta so sánh đặc điểm ba loại mạng LPWAN phổ biến LoRa, Sigfox, NB-IoT 3.5.1 Chất lượng dịch vụ Cả Sigfox LoRa sử dụng dải phổ không cần cấp phép sử dụng giao thức truyền thông bất đồng Chúng có tính chất chống nhiễu, đa đường fading Tuy nhiên khơng thể cung cấp chất lượng NB-IoT NB-IoT xây dựng dải tần số cần giấy phép dựa giao thức LTE đồng bộ, tối ưu cho QoS Để cấp phép LTE cần trả 500 triệu euro MHz Nhờ có QoS đánh đổi chi phí, NB-IoT ưu tiên cho ứng dụng yêu cầu chất lượng dịch vụ cao Còn với ứng dụng khác nên chọn LoRa Sigfox 3.5.2 Thời lượng pin độ trễ Trong Sigfox, LoRa NB-IoT, thiết bị đầu cuối đưa chế độ ngủ hầu hết thời gian hoạt động bên ngoài, làm giảm điện tiêu thụ, tăng tuổi thọ pin Tuy nhiên thiết bị đầu cuối NB-IoT tiêu thụ lượng nhiều dùng giao tiếp đồng QoS cao Do làm giảm tuổi thọ NB-IoT so với Sigfox LoRa Tuy nhiên NB-IoT có lợi độ trễ thấp Không giống Sigfox, LoRa cung cấp lớp C để xử lý độ trễ thấp với tiêu thụ lượng nhiều Do với ứng dụng khơng có liệu lớn, khơng u cầu độ trễ Sigfox LoRa class A lựa chọn tốt Còn ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp, NBIoT LoRa class C lựa chọn tốt 3.5.3 Độ bao phủ Ưu điểm Sigfox tồn thành phố bao phủ bơi trạm gốc (phạm vi > 40 km) Ở Bỉ, quốc gia có diện tích bề mặt 30 500 km2, triển khai mạng Sigfox nước cần có trạm gốc LoRa có phạm vi thấp hơn, khoảng < 20 km cần ba trạm gốc để bao quát toàn thành phố NB-IoT có Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 60 Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA Đồ án tốt nghiệp Đại học phạm vi thấp khoảng < 10 km Nó tập trung chủ yếu lớp thiết bị cài đặt nơi xa điển hình phạm vi mạng di động (ví dụ nhà, sâu bên nhà) 3.5.4 Giá thành Sự khác chi phí Sigfox, LoRa NB-IoT thể bảng sau: Bảng 14: So sánh chi phí giá thành mạng LPWAN Loại mạng Chi phí mua dải LPWAN phổ hoạt động Sigfox Miễn phí Chi phí triển khai > 4000 €/ trạm gốc Chi phí cho thiết bị cuối < 2€ > 100€/gateway LoRa Miễn phí 3-5€ > 1000€/trạm gốc NB-IoT > 500 triệu €/MHz > 15000€/trạm gốc > 20€ Ta thấy Sigfox LoRa có hiệu chi phí cao so với NB-IoT 3.6 Tổng kết chương Mục tiêu chương sâu vào đánh giá hiệu công nghệ LPWAN cách đưa kết thực nghiệm tiến hành đo lường Các thông số hiệu mạng đưa để đánh giá bao gồm khả chống lại hiệu ứng Doppler, vùng phủ dung lượng mạng, tốc độ thiết bị đầu cuối việc so sánh Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 61 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu LPWAN dựa LoRA với kỹ thuật có mạng LPWAN Từ kết thực nghiệm ta dung để đánh giá hiệu LPWAN chống lại hiệu ứng Doppler,khả bao phủ,tốc độ thiết bị đầu cuối Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 62 Đồ án tốt nghiệp Đại học KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Ngày dự án IoT trở thành trọng điểm công nghệ, giúp thay đổi giới ngày Công nghệ LPWAN đóng góp phần khơng nhỏ cơng thay đổi giới Thơng qua đồ án ta hiểu thêm tầm quan trọng mạng LPWAN lĩnh vực IoT Bằng cách đưa ví dụ ứng dụng IoT LPWAN ta dễ dàng hình dung đóng góp LPWAN Đồ án đưa khái niệm quan trọng nhất, kiến trúc mạng, cách điều chế tính chất đặc trưng mạng LPWAN Nó giúp ta hình dung rõ ràng cách mạng LPWAN hoạt động, cách tạo Nội dung chương đồ án giải thích mạng LPWAN lại đạt phạm vi bao phủ rộng với cơng suất thấp Tín hiệu từ điều chế CSS có khả chống nhiễu tốt, khả chống hiệu ứng doppler tốt, miễn nhiễm với tượng đa đường fading Điều giúp tín hiệu lan truyền tốt bị cản hơn, giúp truyền vùng xa CSS có cải tiến dung lượng mạng cách truyền nhiều tín hiệu lúc kênh giúp đạt hiệu suất tốt hơn, giúp gửi nhiều thông tin với công suất CSS cho phép người thiết kế triển khai mạng analog, giúp tiêu thụ lượng Ngoài việc dùng kỹ thuật ADR giúp ln đưa cơng suất tối ưu Ngồi việc tìm hiểu chất LPWAN, đồ án đưa phân tích hiệu LPWAN, sau thơng qua kết đo cụ thể để đưa kết luận xác hiệu loại mạng Qua phép đo ta thấy rõ khả truyền tin xa mạng khả chống hiệu ứng Doppler tốt Đồ án giúp ta có nhìn tổng quan mạng LPWAN, nhiên để hiểu sâu thêm mạng ta tìm hiểu kỹ mã hóa giải mã LPWAN, Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học mô mạng Matlab, nhiều hướng nghiên cứu khác Tuy nhiên phạm vi đồ án có hạn nên tập trung đánh giá hiệu loại mạng Các vấn đề khác mở rộng nghiên cứu thêm tương lai Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách báo khoa học Juha Petaăjaăjaărvi, Konstantin Mikhaylov, Marko Pettissalo, Janne Janhunen and Jari Iinatti - Performance of a low-power wide-area network based on LoRa technology: Doppler robustness, scalability, and coverage Semtech - AN1200.22 LoRa™ Modulation Basics - Revision 2, May 2015 Dali Ismail, Mahbubur Rahman, Abusayeed Saifullah – Wayne State University, Detroit, MI - Low-Power Wide-Area Networks: Opportunities, Challenges, and Directions Aloÿs Augustin, Jiazi Yi, Thomas Clausen and William Mark Townsley - A Study of LoRa: Long Range & Low Power Networks for the Internet of Things Akram H Jebril , Aduwati Sali, Alyani Ismail and Mohd Fadlee A Rasid Overcoming Limitations of LoRa Physical Layer in Image Transmission John Lampe, Zbigniew Ianelli Company: Nanotron Technologies - Introduction to Chirp Spread Spectrum (CSS) Technology - November 11, 2003 H Mroue, A Nasser, B Parrein, S Hamrioui1, E Motta-Cruz and G Rouyer Analytical and Simulation study for LoRa Modulation Phí Thị Thu – Phân tích đánh giá hiệu mạng vô tuyến công suất thấp cự ly xa LPWAN Trang web tham khảo: Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học The History of LPWAN and a Look at its Future https://www.iotforall.com/history-of-lpwan-look-future-of-lpwan/ What is LPWAN, Low Power wide area network for Internet of Things https://waviot.com/technology/what-is-lpwan LPWAN (low-power wide area network) - Margaret Rouse https://internetofthingsagenda.techtarget.com/definition/LPWAN-low-powerwide-area-network What is LoRa? https://www.semtech.com/lora/what-is-lora Lora vs LoraWAN - http://www.rfwireless-world.com/Terminology/LoRa-vsLoRaWAN.html LPWAN, LoRa, LoRaWAN and the Internet of Things - Prashant Ram https://medium.com/coinmonks/lpwan-lora-lorawan-and-the-internet-of-thingsaed7d5975d5d LoRa Modulation Basics | CSS Modulation | Advantages, Properties http://www.rfwireless-world.com/Terminology/LoRa-modulation-vs-CSSmodulation.html Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 ... bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến em hồn thành luận văn, đề tài: Nghiên cứu cơng nghệ kết nối vô tuyến cự ly xa, công suất thấp LPWAN Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo –... dây diện rộng công suất thấp LPWAN Vũ Thị Ngọc Dung - D14VT1 Chương 1: Tổng quan LPWAN Đồ án tốt nghiệp Đại học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LPWAN 1.1 Tổng quan LPWAN 1.1.1 Lịch sử LPWAN Vào cuối... LPWAN Đồ án tốt nghiệp Đại học 1.1.2 Khái niệm LPWAN Định nghĩa: Mạng diện rộng công suất thấp (Low Power Wide Area Network LPWAN) loại mạng viễn thông không dây diện rộng thiết kế phép kết nối