Triển khai LoRaWAN trong nhà máy tại Thái Lan: AS923, quy định tần số, chọn gateway và RFP

Giới thiệu: chuyển các điểm đo không thể đi dây từ tuần tra ghi giấy sang không dây dùng pin

Bài viết này dành cho giám đốc nhà máy, bộ phận bảo trì thiết bị, phụ trách tiện ích (utility), kỹ thuật sản xuất và công nghệ thông tin tại các nhà máy thực phẩm, hóa chất, linh kiện ô tô và linh kiện điện tử ở Thái Lan đang cân nhắc triển khai LoRaWAN trong nhà máy. Khuôn viên rộng, và bạn muốn đặt cảm biến ở phòng lò hơi, khu xử lý nước thải, khu bồn chứa, nhà kho và các giá ống ngoài trời. Thế nhưng chi phí thi công kéo cáp đến những vị trí đó, cùng việc phải dừng máy để thi công, là gánh nặng lớn. Wi-Fi chỉ phủ tới văn phòng và một số dây chuyền. Rốt cuộc, mỗi ngày vẫn phải đi tuần xem đồng hồ, ghi ra giấy rồi về văn phòng nhập lại vào Excel. Những nhà máy như vậy không hề hiếm.

Trụ sở tại Nhật Bản nói rằng “nghe nói LPWA có thể lắp bổ sung với chi phí thấp”, nhưng bạn chưa rõ tần số nào được dùng ở Thái Lan, thiết bị cần đáp ứng điều kiện gì, và có thể giao cho nhà thầu đến mức nào. Bài viết này là phần hệ thống hóa dành cho những người đang ở giai đoạn đó.

Xin nói kết luận trước. LoRaWAN là mạng cảm biến để gửi “ít dữ liệu, đi xa, và chậm rãi”. Trong nhà máy, thế mạnh của nó thể hiện rõ khi giới hạn vào mục đích “đo các điểm không thể đi dây, bằng pin, mỗi vài phút đến vài giờ một lần”. Ngược lại, LoRaWAN không phù hợp với điều khiển thiết bị, khóa liên động an toàn (safety interlock) hay dữ liệu tần suất cao như dạng sóng rung động. Khi triển khai, cần quyết định trước 4 điểm sau.

1. Đưa điểm đo nào lên mạng. Phân loại theo chu kỳ, lượng dữ liệu và độ trễ chấp nhận được
2. Thiết bị có phù hợp quy định của Thái Lan không. Kiểm tra kế hoạch tần số AS923-1, chứng nhận kiểu loại (type approval) của Thái Lan và LoRaWAN Certified
3. Quyết định bố trí gateway bằng khảo sát hiện trường, và quyết định có tự sở hữu network server cùng đích đến của dữ liệu hay không
4. Coi tuổi thọ pin là “giá trị có điều kiện”, và đưa kế hoạch thay pin vào ngân sách

Việc nghiệm thu được đánh giá bằng các KPI truyền thông (tỷ lệ nhận, RSSI và SNR, số gateway đã nhận) và cách hệ thống xử lý khi dữ liệu bị thiếu. Bản thân cách nghĩ về loại cảm biến và chu kỳ đo được trình bày trong bài viết về các loại cảm biến IoT trong nhà máy.

Bài viết này không khuyến nghị hay xếp hạng sản phẩm cụ thể nào. Tính năng sản phẩm được giới thiệu theo tài liệu của nhà sản xuất, và bài viết không đề cập giá. Phần chi phí và hiệu quả ở nửa sau là phép ước tính dựng bằng các số liệu giả định dành riêng cho bài viết này.

Vì sao lúc này nhà máy ở Thái Lan nên tính đến mạng cảm biến lắp bổ sung

Trước hết, hãy xem các con số hiện tại về ngành sản xuất Thái Lan và về LoRaWAN. Các con số được ghi nguyên theo nguồn công bố và phạm vi đối tượng, và không cộng gộp hay so sánh với nhau.

• Theo thông cáo ngày 7/10/2026 của Ủy ban Đầu tư Thái Lan (BOI), từ năm 2021 đến giữa năm 2026, các doanh nghiệp Nhật Bản đã nộp hồ sơ đăng ký đầu tư cho 1.380 dự án, trị giá hơn 11,72 tỷ USD (khoảng 396,5 tỷ baht). Đây là con số lũy kế trên cơ sở hồ sơ đăng ký của doanh nghiệp Nhật Bản, không phải giá trị được phê duyệt hay vốn đầu tư thực tế. Theo cùng thông cáo, nhân dịp Diễn đàn Đầu tư Thái Lan – Nhật Bản 2026 (tại Bangkok, hơn 700 người tham dự), Tổng Thư ký BOI Narit cho biết BOI đang hỗ trợ các nhà máy hiện hữu nâng cấp lên chuẩn “Smart & Sustainable Industry” thông qua tự động hóa, giảm phát thải và mở rộng sử dụng năng lượng sạch. Ông Abe Ichiro, Trưởng Văn phòng JETRO Bangkok, cho rằng để duy trì dòng vốn xuyên biên giới trong quá trình chuyển đổi số hóa và tự động hóa, cần có môi trường kinh doanh dễ dự đoán, cạnh tranh công bằng và năng suất được cải thiện liên tục.
• Theo thông cáo ngày 27/8/2026 của BOI, chỉ riêng nửa đầu năm 2026, BOI đã phê duyệt 132 dự án sản xuất thông minh và bền vững, trị giá 516,8 triệu USD (17 tỷ baht). Mục đích được nêu là hiện đại hóa thiết bị, áp dụng năng lượng sạch và tích hợp tự động hóa tiên tiến. Đây là con số trên cơ sở phê duyệt trong nửa đầu năm 2026.
• Theo bài viết của Reuters đăng trên The Star (30/9/2026), chỉ số sản xuất công nghiệp (MPI) tháng 8/2026 do Bộ Công nghiệp Thái Lan công bố tăng 4,44% so với cùng kỳ năm trước, vượt dự báo của Reuters (tăng 1,0%). Cục trưởng Cục Kinh tế Công nghiệp nêu các nguyên nhân là sản xuất thiết bị điện tử tăng, các biện pháp kích thích kinh tế của chính phủ và đồng baht yếu. Lưu ý rằng phương pháp tính MPI đã được sửa đổi với việc bổ sung các sản phẩm điện tử mới và thay đổi trọng số, nên cần thận trọng khi so sánh đơn giản với các giá trị trước đây.
• Theo báo cáo cuối năm 2025 của LoRa Alliance (công bố tháng 2/2026), số thiết bị đầu cuối LoRaWAN đã triển khai trên toàn cầu đạt 125 triệu, với tốc độ tăng trưởng bình quân năm 25%. Số thiết bị được chứng nhận vượt quá 625; lĩnh vực triển khai lớn nhất tiếp tục là tiện ích (dẫn đầu bởi cấp nước thông minh), và trong tòa nhà thông minh và quản lý cơ sở vật chất, LoRaWAN đã trở thành công nghệ không dây dẫn đầu. Đây là số liệu do chính hiệp hội ngành công bố.
• Theo thông cáo ngày 21/3/2024 của IoT Analytics, số kết nối IoT LPWAN trên toàn cầu vào cuối năm 2023 là khoảng 1,3 tỷ. Đây là số kết nối của toàn bộ LPWAN, không riêng LoRaWAN. Thông cáo cho biết nếu loại trừ dữ liệu của Trung Quốc, LoRa chiếm 41% số kết nối LPWAN toàn cầu và đứng đầu.

Nhìn từ hiện trường nhà máy, những chuyển động này thể hiện thành yêu cầu “số hóa dần dần nhà máy hiện hữu mà không phải dừng máy”. Dây chuyền mới có thể thiết kế dây dẫn và mạng ngay từ đầu, nhưng với hệ thống tiện ích và thiết bị ngoài trời của nhà máy hiện hữu, chỉ có cách bổ sung điểm đo về sau. Mạng cảm biến không dây, giúp tăng số điểm đo mà giảm tối đa việc thi công dây dẫn, là một trong những lựa chọn đó.

LoRaWAN là gì: phân vai giữa điều chế LoRa và LoRaWAN, cấu trúc hình sao

Để hiểu LoRaWAN, nên tách riêng “LoRa” và “LoRaWAN”. LoRa là phương thức điều chế vô tuyến truyền được xa nhưng tốc độ chậm. LoRaWAN là quy ước truyền thông (giao thức) chạy trên nền đó, quy định thủ tục gia nhập mạng của thiết bị đầu cuối, mã hóa, quản lý tốc độ dữ liệu và cấu trúc mạng.

Đặc tả lớp liên kết LoRaWAN do LoRa Alliance công bố (TS001-1.0.4, ngày đăng trên Resource Hub là 28/9/2023, là đặc tả bắt buộc cho chứng nhận) ngay phần mở đầu mô tả LoRaWAN là “giao thức mạng được tối ưu cho thiết bị đầu cuối chạy bằng pin”. Thiết bị đầu cuối có thể di động hoặc lắp cố định. Trên bình diện quốc tế, LoRaWAN cũng đã được phê duyệt thành khuyến nghị ITU-T Y.4480 “Giao thức công suất thấp cho mạng không dây diện rộng” (thông cáo của LoRa Alliance ngày 7/12/2021).

Hình dạng mạng là kiểu hình sao gọi là “star-of-stars”. Theo đặc tả, gateway chuyển tiếp thông tin giữa thiết bị đầu cuối và network server, còn gateway và network server kết nối với nhau bằng kết nối IP thông thường. Thiết bị đầu cuối gửi tới một hoặc nhiều gateway bằng một chặng (1 hop) vô tuyến. Đây là điểm khác với mạng không dây dạng lưới (mesh): trong cấu trúc cơ bản, các thiết bị đầu cuối không chuyển tiếp cho nhau (đặc tả relay sẽ nhắc đến ở chương sau là cơ chế bổ sung cho những nơi sóng không tới được). Quy về cấu trúc nhà máy, luồng sẽ như sau.

Thiết bị đầu cuối có 3 lớp (class). Đặc tả yêu cầu mọi thiết bị đầu cuối ít nhất phải triển khai Class A.

Đặc tả cũng quy định thiết bị hỗ trợ Class B không được bật đồng thời Class B và Class C. Trong mạng cảm biến nhà máy, hầu hết các điểm đo chỉ cần Class A là đủ.

Một khái niệm quan trọng nữa là hệ số trải phổ (SF). Tăng SF thì truyền được xa hơn và độ nhạy thu tốt hơn, nhưng thời gian để gửi cùng một lượng dữ liệu dài hơn. Theo tài liệu giải thích của The Things Network (TTN), điều chế LoRa có 6 mức từ SF7 đến SF12; SF càng cao thì thời gian hoạt động vô tuyến càng dài và tuổi thọ pin càng ngắn. Ví dụ độ nhạy thu là −123 dBm ở SF7 và −137 dBm ở SF12. Theo tài liệu giải thích của Semtech, mỗi lần tăng SF một bậc, độ nhạy tốt lên khoảng 2,5 dB, nhưng đổi lại chu kỳ ký hiệu (symbol) tăng gấp đôi. Đặc tả lớp liên kết cũng viết rằng việc chọn tốc độ dữ liệu là “sự đánh đổi giữa khoảng cách truyền và thời gian gửi”.

Cơ chế tự động điều chỉnh SF và tốc độ dữ liệu này cho từng thiết bị là ADR (tốc độ dữ liệu thích ứng). Đặc tả cho biết, nhằm tối đa hóa cả tuổi thọ pin của thiết bị lẫn dung lượng của toàn mạng, phía mạng có thể quản lý tốc độ dữ liệu và công suất phát cho từng thiết bị.

Ứng dụng phù hợp và không phù hợp trong nhà máy

Việc đầu tiên khi triển khai LoRaWAN trong nhà máy là phân loại điểm đo. Hãy phân chia điểm nào đưa lên không dây, điểm nào giữ nguyên có dây, theo chu kỳ, lượng dữ liệu và độ trễ chấp nhận được.

Các ứng dụng không phù hợp thì rất rõ ràng. Bài báo “Understanding the Limits of LoRaWAN”, được chấp nhận đăng trên IEEE Communications Magazine năm 2017, chỉ ra rằng vòng điều khiển công nghiệp có thể đòi hỏi thời gian đáp ứng khoảng 1 ms đến 100 ms, trong khi ngay cả gói tin nhỏ 10 byte cũng mất khoảng 40 ms thời gian truyền ở SF7, vì vậy LoRaWAN không thể là ứng viên cho tự động hóa công nghiệp. Do phương thức truy cập là ALOHA và các lần gửi có thể va chạm, nên cũng không thể đảm bảo hoạt động mang tính tất định. Phân tích của bài báo chủ yếu dựa trên băng tần 868 MHz của châu Âu và giới hạn chu kỳ làm việc (duty cycle) tại đó, nhưng kết luận rằng LoRaWAN không phù hợp cho mục đích điều khiển là một mốc tham khảo khi phân loại ứng dụng trong nhà máy.

Mặt khác, cùng bài báo cho rằng với mạng quy mô nhỏ, trong những điều kiện như đặt SF ở mức nhỏ nhất, đôi khi vẫn đáp ứng được những ứng dụng như lấy mẫu mỗi giây. Ngoài ra, một nghiên cứu của trường đại học ở Ý (bản preprint của bài báo được chấp nhận đăng trên tạp chí Sensors năm 2022) nhắm tới thiết bị đeo phát hiện khí trong nhà máy có rủi ro tai nạn nghiêm trọng, đã đánh giá giới hạn về độ trễ và độ tin cậy của LoRaWAN, đề xuất phương thức điều phối việc gửi của thiết bị bằng gói điều khiển truyền xuống, và thử nghiệm trong môi trường gần với nhà máy. Tuy nhiên, đây là nghiên cứu cho thấy LoRaWAN nguyên bản là chưa đủ và phải bổ sung cơ chế điều phối riêng. Điều này không có nghĩa là có thể dùng nguyên trạng cho mục đích an toàn.

Dựa trên những điều này, bảng dưới đây là mốc tham khảo để phân loại. Các cột chu kỳ và độ trễ là ví dụ về cách nghĩ để phân loại điểm đo.

Một ví dụ ứng dụng là thiết bị giám sát bẫy hơi XS822 (Sushi Sensor) của Yokogawa. Theo tài liệu của nhà sản xuất, thiết bị dùng cảm biến nhiệt độ và âm thanh để đánh giá trạng thái bẫy hơi theo 3 mức “Good”, “Cold” và “Blow through”, và có thể giám sát thiết bị trên phạm vi rộng trong nhà máy, với khoảng cách tới tối đa 1 km. Tuổi thọ pin được nêu là 10 năm, trong điều kiện chu kỳ cập nhật 1 giờ và nhiệt độ môi trường 23±2 °C. Tài liệu cũng cho biết thiết bị đáp ứng an toàn nội tại chống cháy nổ (Ex ib IIC T4 Gb), và có thể chọn cấu hình đám mây hoặc tại chỗ (on-premises). Tất cả các con số đều là giá trị kèm theo điều kiện đã nêu.

Cách chọn cảm biến và nghiệm thu cho từng ứng dụng được trình bày chi tiết trong các bài viết sau.

• Bẫy hơi: bài viết về giám sát không dây bẫy hơi
• Mức bồn chứa: bài viết về giám sát mức bồn chứa
• Nhiệt độ độ ẩm: bài viết về hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm
• Lưu lượng: bài viết về giám sát lưu lượng kế
• Giám sát trạng thái chạy qua dòng điện: bài viết về giám sát vận hành bằng cảm biến dòng điện

Về cách nghĩ đối với chu kỳ và lượng dữ liệu, có thể dùng nguyên cách hệ thống hóa “chọn theo chu kỳ chứ không theo độ chính xác” trong bài viết về các loại cảm biến.

Vị trí của LPWAN trong mạng cảm biến nhà máy: khác biệt với các công nghệ không dây khác

Không dây trong nhà máy không chỉ có LoRaWAN. Mạng LAN không dây, Private 5G, Thread, DECT NR+, IO-Link Wireless và các công nghệ khác mỗi loại có thế mạnh riêng. Ở đây chỉ so sánh về cách nghĩ. Các con số cụ thể về khoảng cách, tuổi thọ pin hay độ trễ không được liệt kê trong bài viết này, vì điều kiện tiền đề của mỗi công nghệ rất khác nhau.

Về điểm chính của từng công nghệ, Thread Group giải thích Thread là giao thức mở dựa trên IPv6, dựa trên MAC/PHY của IEEE 802.15.4 tiết kiệm điện, dùng để kết nối và điều khiển thiết bị trong nhà ở và tòa nhà. Về DECT NR+ (ETSI DECT-2020 NR), theo Techblog của IEEE ComSoc (tháng 10/2021), tại phiên họp của ITU-R WP 5D, công nghệ này đã được quyết định đưa vào lần sửa đổi tiếp theo của ITU-R M.2150. Phía thúc đẩy mô tả đây là “tiêu chuẩn đầu tiên trên thế giới cho công nghệ 5G không phải di động tế bào (non-cellular)”.

Như đã thấy trong đặc tả, đặc trưng của LoRaWAN nằm ở cấu trúc star-of-stars, trong đó thiết bị gửi tới gateway bằng 1 chặng. Vì không có việc chuyển tiếp giữa các thiết bị, thiết bị chỉ cần thức dậy khi chính nó gửi, nên phù hợp với chạy pin. Đổi lại, thiết bị nào không tới được gateway thì không kết nối được. Đây là lý do bố trí gateway và khảo sát hiện trường trở nên quan trọng.

Cách chọn chi tiết các công nghệ khác, xin xem các bài viết sau.

• Bài viết về lựa chọn Thread Sub-GHz cho IoT nhà máy
• Bài viết về triển khai DECT NR+ cho IoT nhà máy
• Bài viết về triển khai Private 5G trong nhà máy
• Bài viết về xây dựng LAN không dây nhà máy
• Bài viết về triển khai IO-Link Wireless

Trong nhà máy thực tế, không cần dùng một công nghệ cho tất cả. Cách kết hợp tự nhiên là: dây chuyền và văn phòng dùng LAN không dây, hệ thống tiện ích phân tán trong khuôn viên dùng LoRaWAN, bên trong máy dùng có dây hoặc IO-Link.

LoRaWAN Thái Lan AS923: tần số sử dụng và quy định vô tuyến

Khi dùng LoRaWAN tại Thái Lan, việc đầu tiên cần kiểm tra là tần số và quy định. Phần này cần được hiểu chính xác kèm theo các điều kiện.

Kế hoạch tần số là AS923-1

Trong bảng đối chiếu theo quốc gia của đặc tả tham số khu vực của LoRa Alliance (RP002-1.0.4, ngày đăng trên Resource Hub là 17/9/2023), Thái Lan được gán 920–925 MHz với AS923-1, và 433,05–434,79 MHz với EU433. Ô 920–925 MHz có ký hiệu “X”. Ký hiệu “X” này cho biết có tồn tại thiết bị đầu cuối đã đạt chứng nhận LoRaWAN và cũng đã có chứng nhận kiểu loại của Thái Lan. Nó không có nghĩa là có nhiều thiết bị như vậy. Ngoài ra, bảng này là bảng tra nhanh tổng hợp các băng tần không cần giấy phép và kế hoạch kênh khuyến nghị của từng nước, không phải là chỉ dẫn về việc có cần giấy phép tại Thái Lan hay không.

AS923 có một số nhóm. Theo đặc tả, AS923-1 là nhóm có độ dịch tần số (offset) 0 MHz, chỉ các nước dùng AS923 “nguyên thủy” có các kênh chung 923,0–923,5 MHz. Mặt khác, chẳng hạn Indonesia trong cùng bảng được xếp vào AS923-2 với 920–923 MHz. Nếu có kế hoạch dùng cùng một thiết bị ở nhiều nước ASEAN, cần lưu ý rằng mỗi nước có thể thuộc một nhóm khác nhau.

Các kênh mặc định mà mọi thiết bị AS923 đều có là 923,2 MHz và 923,4 MHz, cả hai đều nằm trong dải 920–925 MHz của Thái Lan. Tốc độ dữ liệu được xác định bởi SF và băng thông, và trong bảng của đặc tả được quy định như sau.

Dữ liệu ứng dụng gửi được trong một lần cũng có giới hạn. Theo bảng của đặc tả (trường hợp hỗ trợ bộ lặp, không giới hạn thời gian chiếm kênh (dwell time)), DR0–DR1 là 51 byte, DR2–DR3 là 115 byte, DR4–DR7 là 222 byte. Khi bật giới hạn thời gian chiếm kênh 400 ms, không dùng được DR0–DR1, và DR2 chỉ còn 11 byte. Cảm biến nhà máy thường chỉ gửi vài giá trị số nên thông thường là đủ, nhưng khi muốn đưa lên điểm đo có lượng dữ liệu lớn, hãy kiểm tra giới hạn này trước.

Quy định 920–925 MHz của NBTC

Ủy ban Phát thanh Truyền hình và Viễn thông Quốc gia Thái Lan (NBTC) đã ban hành, trên công báo ngày 24/11/2017, tiêu chí cho phép sử dụng tần số 920–925 MHz (ký ngày 17/11/2017). Theo bản sao công báo do Hiệp hội Viễn thông Thái Lan đăng tải, các điểm chính như sau.

• 920–925 MHz chỉ được dùng cho truyền thông phi thoại
• Thiết bị vô tuyến không phải RFID phải có e.i.r.p. (công suất bức xạ đẳng hướng tương đương) không quá 4 W
• Thiết bị có e.i.r.p. không quá 50 mW được miễn giấy phép sản xuất, sở hữu, sử dụng, nhập khẩu, xuất khẩu và giấy phép thiết lập đài vô tuyến. Tuy nhiên, không được miễn giấy phép bán
• Thiết bị có e.i.r.p. không quá 500 mW được miễn giấy phép sở hữu, sử dụng, xuất khẩu và giấy phép thiết lập đài vô tuyến. Tuy nhiên, không được miễn giấy phép sản xuất, nhập khẩu và bán
• Phải phù hợp tiêu chuẩn kỹ thuật của NBTC và được kiểm tra, chứng nhận thiết bị (chứng nhận kiểu loại)
• Không được bảo vệ khỏi can nhiễu. Nếu gây can nhiễu nghiêm trọng cho các tần số đã được cấp phép khác, phải ngừng sử dụng ngay lập tức

Nói cách khác, không thể nói rằng “ở Thái Lan, LoRaWAN hoàn toàn không cần giấy phép”. Ngay cả thiết bị không quá 50 mW vẫn cần giấy phép để bán, và thiết bị trên 500 mW đến không quá 4 W không thuộc diện miễn trừ nêu trên. Với những thiết bị có thể có công suất phát lớn như gateway, hãy kiểm tra thiết bị được dùng theo phân loại nào, cùng với giá trị cài đặt của thiết bị. Từ phía nhà máy, nguyên tắc cơ bản là mua thiết bị đã có chứng nhận kiểu loại từ đại lý có giấy phép. Ngoài ra, vì không được bảo vệ khỏi can nhiễu, ngay cả khi bị thiết bị khác trong cùng băng tần gây nhiễu, cũng không thể trông chờ vào biện pháp khắc phục về mặt pháp lý. Điểm đo càng quan trọng thì càng cần cơ chế phát hiện mất dữ liệu.

Điểm chính của tiêu chuẩn kỹ thuật 1033–2560

Cùng số công báo ngày đó cũng đăng tiêu chuẩn kỹ thuật cho thiết bị vô tuyến truyền dữ liệu 920–925 MHz không phải RFID (กสทช. มท. 1033–2560). Các điểm chính như sau.

• e.i.r.p. không được vượt quá 4 W
• Về cách sử dụng tần số (Spectrum access), phải đáp ứng một trong hai: giới hạn chu kỳ làm việc (duty cycle) hoặc điều kiện nhảy tần (FHSS)
• Tiêu chuẩn này không có quy định về LBT (phương thức kiểm tra kênh trống trước khi phát)
• Phát xạ không mong muốn phải phù hợp với điều khoản tương ứng của ETSI EN 300 220-1 hoặc §15.209 của FCC Hoa Kỳ

Giá trị cụ thể của chu kỳ làm việc, hãy kiểm tra trong bảng của tiêu chuẩn này. Các bài giải thích về LoRaWAN trên internet thường ghi giá trị chu kỳ làm việc theo quy định của châu Âu, nhưng đó không phải là quy định của Thái Lan. Tài liệu giải thích của TTN cũng viết rằng giới hạn chu kỳ làm việc áp dụng không chỉ cho thiết bị đầu cuối mà cả gateway, và khuyến nghị tính thời gian phát để quyết định khoảng cách giữa các lần gửi.

Về chứng nhận kiểu loại, bản cập nhật quy định của bên thứ ba (Kiwa/Product Compliance Specialists) phát hành ngày 4/12/2017 tóm tắt rằng mọi thiết bị vô tuyến không phải RFID hoạt động ở 920–925 MHz đều bắt buộc phải có chứng nhận kiểu loại của NBTC. Đây là bản tóm tắt của bên thứ ba tại thời điểm ban hành năm 2017, và phân loại chứng nhận hiện hành chưa được xác nhận qua tài liệu gốc của NBTC.

Không mang nguyên cấu hình dành cho Nhật Bản sang

RP002 quy định EIRP mặc định của thiết bị AS923 là 16 dBm. Đây là giá trị mặc định (khuyến nghị) theo đặc tả, và khác với giới hạn pháp định của Thái Lan (e.i.r.p. 4 W). Ngoài ra, cũng như việc RP002 yêu cầu thiết bị AS923 vận hành tại Nhật Bản phải thực hiện LBT theo ARIB STD-T108, thiết bị dành cho Nhật Bản được cấu hình theo quy định của Nhật Bản. Tránh mang nguyên thiết bị hoặc cấu hình đang dùng ở Nhật Bản sang Thái Lan. Hãy chọn mẫu dành cho Thái Lan đã có chứng nhận kiểu loại của Thái Lan, hoặc xác nhận với đại lý.

Kiểm tra quy định khi mua sắm

Thông báo và tiêu chuẩn kỹ thuật giới thiệu trong bài viết này là của năm 2017. Bài viết này chưa xác nhận được việc có sửa đổi sau đó hay không. Khi mua sắm, nhất định phải xác nhận với đại lý và tổ chức chứng nhận về quy định hiện hành, tình trạng chứng nhận kiểu loại của thiết bị và phân loại công suất phát.

Chọn thiết bị đầu cuối (cảm biến): LoRaWAN Certified, AS923-1, OTAA, pin

Khi chọn thiết bị đầu cuối, hãy kiểm tra 4 điểm sau.

1. Có LoRaWAN Certified không

Theo trang chứng nhận của LoRa Alliance, có 2 con đường chứng nhận: dùng phòng thử nghiệm được công nhận của bên thứ ba, và Self Test do doanh nghiệp tự thử nghiệm. Trang này cho biết LoRa Alliance chứng nhận thiết bị đầu cuối phù hợp tiêu chuẩn LoRaWAN. Trang này không có mô tả nào về chứng nhận gateway hay network server. Theo báo cáo cuối năm 2025, số thiết bị được chứng nhận vượt quá 625.

2. Có phải bản AS923-1 dành cho Thái Lan và đã có chứng nhận kiểu loại của Thái Lan không

LoRaWAN Certified và chứng nhận kiểu loại của NBTC là hai thứ khác nhau. Cái trước là sự phù hợp với giao thức, cái sau là sự phù hợp với quy định vô tuyến của Thái Lan. Trong RFP, nên yêu cầu bằng chứng cho hai thứ này như hai hạng mục riêng biệt (đây không phải yêu cầu của tiêu chuẩn mà là đề xuất của bài viết này).

3. Có hỗ trợ OTAA không

Đặc tả yêu cầu thiết bị triển khai OTAA (thủ tục gia nhập qua vô tuyến) hoặc ABP (phương thức ghi khóa sẵn từ trước), hoặc cả hai. Như sẽ thấy ở chương sau, về mặt bảo mật thì OTAA được khuyến nghị.

4. Pin và điều kiện của tuổi thọ pin

Với thiết bị dùng pin, hãy kiểm tra loại và dung lượng pin, và giá trị tuổi thọ pin được nêu trong điều kiện nào. Ví dụ, cảm biến nhiệt độ độ ẩm EM300-TH của Milesight, theo tài liệu cũ của nhà sản xuất do đại lý đăng tải, dùng pin lithium thionyl chloride 4.000 mAh (ER18505), và tuổi thọ pin được nêu là trên 5 năm trong điều kiện “khoảng thời gian gửi 10 phút, SF10”. Giá trị này có ghi chú “mức tham khảo được thử nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm”. Cấp bảo vệ được nêu là IP67, nhiệt độ hoạt động −30 đến +70 °C.

Cách ghi điều kiện khác nhau tùy sản phẩm. Yokogawa XS822 được giới thiệu ở chương trước nêu 10 năm với “chu kỳ cập nhật 1 giờ, nhiệt độ môi trường 23±2 °C”. Vì đối tượng đo và khoảng thời gian gửi đều khác nhau, không thể đặt hai giá trị này cạnh nhau để so sánh hơn kém. Cần đọc lại các giá trị theo điều kiện gần với chu kỳ của điểm đo và môi trường lắp đặt của chính nhà máy mình.

Ngoài ra, cũng cần kiểm tra cấp bảo vệ, nhiệt độ hoạt động, có cần chống cháy nổ hay không (có phải khu vực có khí dễ cháy hoặc bụi không), phương pháp gắn (đai cố định vào ống, nam châm, vít), và có thể thay pin tại hiện trường không.

Cách ước tính tuổi thọ pin LoRaWAN

Tuổi thọ pin chi phối chi phí triển khai LoRaWAN trong nhà máy. Thế nhưng, tuổi thọ pin do nhà sản xuất đưa ra đều là giá trị trong điều kiện cụ thể. Khi quy đổi sang điều kiện của nhà máy mình, hãy coi như nó thay đổi theo các yếu tố sau.

Ảnh hưởng của SF được tài liệu giải thích của TTN viết rõ. Khi SF cao, dù cùng lượng dữ liệu, thời gian phát cũng dài hơn, thời gian hoạt động vô tuyến dài hơn và tuổi thọ pin ngắn hơn. Theo tài liệu giải thích của Semtech, mỗi lần tăng SF một bậc thì chu kỳ ký hiệu tăng gấp đôi. Nghĩa là, thiết bị càng xa gateway hoặc ở nơi càng nhiều vật cản thì càng phải gửi ở SF cao, và pin càng hao nhanh. Ngay cả cùng một mẫu thiết bị, tuổi thọ pin có thể thay đổi đáng kể tùy vị trí đặt.

Khi quyết định khoảng thời gian gửi, như tài liệu giải thích của TTN khuyến nghị, hãy dùng công cụ tính thời gian phát để tìm thời gian tiêu tốn cho một lần gửi, rồi dựa vào đó chọn khoảng thời gian gửi phù hợp.

ADR là một cách để kéo dài tuổi thọ pin. Tài liệu giải thích của TTN cho rằng nên bật ADR cho thiết bị có trạng thái vô tuyến đủ ổn định, và thiết bị lắp cố định nhìn chung có thể bật ADR. The Things Stack tính phần chênh lệch (margin) so với SNR cần thiết từ SNR của gateway tốt nhất trong 20 lần uplink gần nhất, và dựa vào đó nâng tốc độ dữ liệu. Trong ví dụ của tài liệu, nếu SNR nhận ở SF12 là 5,0 dB thì margin là 25 dB, và kể cả khi nâng lên SF7 vẫn còn lại 12,5 dB. Cảm biến nhà máy là loại lắp cố định, nên hẳn sẽ có nhiều trường hợp dùng được ADR.

Về động thái mới, ngày 4/11/2025 LoRa Alliance công bố phiên bản mới của tham số khu vực là RP2-1.0.5, bổ sung các tốc độ dữ liệu mới SF5 (15,6 kbps) và SF6 (9,4 kbps). Theo thông cáo, SF5 gửi nhanh gấp 3 lần và SF6 nhanh gấp 1,5 lần so với trước, và khi tốc độ dữ liệu tăng thì dung lượng mạng cũng tăng, cho phép vận hành nhiều thiết bị hơn với cùng số gateway. Tuy nhiên, việc phân bổ tốc độ dữ liệu cho AS923 và phần cứng tương thích chưa được xác nhận. Không chắc rằng thiết bị đầu cuối và gateway AS923 hiện có dùng được SF5/SF6, nên việc ước tính tuổi thọ pin được thực hiện với tiền đề SF7 đến SF12 hiện hành.

Cuối cùng, ước tính tuổi thọ pin cần được chuyển thành kế hoạch “bao nhiêu năm, bao nhiêu pin, ai thay”. Ở nhà máy có nhiều điểm đo, năm nào cũng sẽ phát sinh việc thay pin ở đâu đó. Trong phần ước tính phía sau, bài viết cũng trình bày độ nhạy cho trường hợp tuổi thọ pin chỉ bằng một nửa so với giả định.

Lựa chọn gateway LoRaWAN

Khi chọn gateway, hãy xem nơi lắp đặt (trong nhà hay ngoài trời), cấp bảo vệ và nhiệt độ hoạt động, backhaul (cách kết nối lên mạng phía trên), phương thức packet forwarder, số kênh, và có network server tích hợp hay không. Dưới đây giới thiệu ví dụ sản phẩm theo tài liệu của nhà sản xuất.

Xin bổ sung một số điểm. Theo tài liệu của nhà sản xuất, Milesight UG65 phủ sóng tối đa 15 km trong điều kiện tầm nhìn thẳng và khoảng 2 km trong khu đô thị, và hỗ trợ khoảng 2.000 thiết bị Class A/B/C với uplink mỗi 10 phút. Đây là tuyên bố của nhà cung cấp kèm điều kiện cụ thể, không có nghĩa là ở bất kỳ nhà máy nào một gateway cũng chứa được cùng số lượng đó. Công suất tiêu thụ được nêu là 2,9 W thông thường và tối đa 4,2 W. Lưu ý rằng tài liệu lấy được là datasheet bản Bắc Mỹ, và mục chứng nhận cũng là của Bắc Mỹ. Thông số dành cho Thái Lan và chứng nhận NBTC cần được xác nhận với đại lý.

Theo tài liệu của nhà sản xuất, RAK7289V2 của RAKwireless có độ nhạy thu −141 dBm ở SF12, và hỗ trợ cả cấu hình packet forwarder lẫn Basics Station. Theo tài liệu của nhà sản xuất, SX1303 của Semtech là bộ xử lý băng gốc thế hệ mới dành cho gateway, tương thích kích thước và chân với SX1302, và có chức năng gắn dấu thời gian chi tiết dùng được cho định vị bằng chênh lệch thời gian đến (TDOA).

Packet forwarder và Basics Station là các phương thức để gateway trao đổi với network server. Dùng phương thức nào được quyết định bởi phía network server hỗ trợ gì. ChirpStack, sẽ giới thiệu ở chương sau, cho biết hỗ trợ cả hai.

Gateway đơn kênh đã được cho phép một cách rõ ràng trong lần sửa đổi RP002-1.0.4. Tuy nhiên, việc được đặc tả cho phép và việc chứa được số thiết bị nhiều như gateway đa kênh là hai chuyện khác nhau. Khi dùng cho mạng thường trực của nhà máy, hãy cân nhắc thận trọng trên quan điểm dung lượng và dự phòng.

Về biện pháp cho những nơi sóng không tới được, ngoài việc thêm gateway, còn có đặc tả relay (TS011-1.0.0, công bố tháng 10/2022). Theo bài viết của eeNews Europe, đặc tả này là cơ chế chuyển tải hai chiều khung LoRaWAN giữa thiết bị đầu cuối với gateway và network server thông qua nút chuyển tiếp chạy pin, với các ứng dụng được nêu như đồng hồ đo dưới tầng hầm, sâu bên trong tòa nhà hay trong tủ kim loại. RP002-1.0.4 quy định kênh mặc định cho relay của AS923 là 923,6 MHz, và 923,8 MHz cho phản hồi. Nếu sử dụng, hãy kiểm tra trong RFP rằng thiết bị đầu cuối, gateway và network server có hỗ trợ relay.

Khi một gateway ngừng hoạt động, tất cả các điểm đo xung quanh nó có thể bị mất dữ liệu. Nếu bố trí để các điểm đo quan trọng có thể được nhận bởi từ 2 gateway trở lên, hệ thống sẽ chịu được sự cố của một gateway. Trong LoRaWAN, nhiều gateway nhận tín hiệu của cùng một thiết bị và network server xử lý các bản tin trùng lặp, nên cách dự phòng này được thực hiện một cách tự nhiên.

Network server LoRaWAN và đích đến của dữ liệu

Phía sau gateway cần có network server (NS). Đặt NS ở đâu và ai quản lý sẽ thay đổi lớn cách vận hành và cách nắm giữ dữ liệu. Có 3 lựa chọn chính.

Một ví dụ phần mềm dùng cho tự vận hành là ChirpStack. Theo tài liệu của nhà phát triển, ChirpStack là network server LoRaWAN mã nguồn mở, có thể xử lý đồng thời nhiều cấu hình khu vực. Về kết nối với gateway, ChirpStack hỗ trợ cả UDP packet forwarder của Semtech lẫn WebSocket của Basics Station, đồng thời tích hợp sẵn hỗ trợ đặc tả FUOTA (cập nhật firmware qua vô tuyến) (cả v1 và v2). ChirpStack cũng có chức năng chuyển tiếp qua MQTT. Giấy phép là MIT, còn hỗ trợ thương mại thì liên hệ với tác giả.

Một ví dụ khác là The Things Stack do The Things Industries phát triển. Theo README được công khai, đây là network server LoRaWAN mã nguồn mở dùng được cho cả mạng công cộng quy mô lớn lẫn mạng riêng quy mô nhỏ, giấy phép Apache-2.0. Dịch vụ hosting và hỗ trợ thương mại do The Things Industries cung cấp. Lưu ý rằng môi trường dùng chung miễn phí (The Things Stack Sandbox) có giới hạn sử dụng hợp lý là 30 giây thời gian phát uplink mỗi thiết bị mỗi ngày và 10 lần downlink mỗi ngày. Theo tài liệu giải thích của TTN, khi dùng mạng riêng thì giới hạn này không áp dụng. Hãy chú ý không áp nguyên hành vi quan sát được khi thử trên mạng dùng chung miễn phí vào thiết kế vận hành thực tế.

Cũng có cách dùng NS tích hợp trong gateway. Milesight UG65 và RAK7289V2 ở chương trước, theo tài liệu của nhà sản xuất, có NS tích hợp. Cách này tiện cho thử nghiệm quy mô nhỏ, nhưng khi có nhiều gateway, cần quyết định trước sẽ tập trung toàn bộ vào NS của gateway nào, và khi gateway hỏng thì khôi phục cấu hình và dữ liệu của NS như thế nào.

Về mạng công cộng, tại Thái Lan, tháng 7/2018 CAT Telecom đã công bố bắt đầu triển khai mạng LoRaWAN toàn quốc bằng ThingPark của Actility (ban đầu ở Phuket, sau đó là Bangkok). Sau đó, theo tin tháng 11/2020, việc sáp nhập TOT và CAT Telecom sẽ hoàn tất trước tháng 1/2021, và sau sáp nhập sẽ trở thành National Telecom (NT). Bài viết này chưa xác nhận được tình trạng cung cấp hiện tại. Nếu cân nhắc mạng công cộng, hãy xác nhận trực tiếp với nhà mạng về vùng phủ và điều kiện hợp đồng.

Từ NS trở đi là thiết kế xem gửi dữ liệu đi đâu. Trong nhà máy, dữ liệu thường không chỉ được gửi tới màn hình giám sát mà còn tới MES, historian và hệ thống bảo trì. Về thiết kế chuyển dữ liệu từ NS lên phía trên bằng MQTT hoặc API, các bài viết sau có thể tham khảo.

• Tập hợp dữ liệu nhà máy bằng MQTT: bài viết về triển khai MQTT Sparkplug B
• Cách chọn thiết bị kết nối thiết bị hiện trường với hệ thống phía trên: bài viết về lựa chọn IoT gateway
• Lưu trữ dữ liệu chuỗi thời gian: bài viết về triển khai historian công nghiệp

Trong bài viết này, để làm rõ rằng chủ sở hữu dữ liệu là chính doanh nghiệp, phép ước tính lấy tiền đề là cấu hình tự sở hữu NS và đích đến của dữ liệu (tự vận hành). Dù chọn phương thức nào, hãy quyết định trước khi ký hợp đồng ai nắm quyền quản trị NS và ai nắm khóa của thiết bị đầu cuối.

Bảo mật: khóa, OTAA, bộ đếm khung, 1.0.x và 1.1

Theo FAQ bảo mật của LoRa Alliance (bản thứ 2, tháng 2/2020, theo đặc tả 1.0.3), LoRaWAN hỗ trợ xác thực lẫn nhau, xác thực nguồn gốc dữ liệu, tính toàn vẹn và bảo vệ chống tấn công phát lại, tất cả đều dựa trên AES dùng khóa 128 bit. Các điểm cần nắm trong nhà máy như sau.

Lấy OTAA làm cơ bản

Thiết bị OTAA có khóa gốc AES-128 (AppKey) riêng cho từng thiết bị, và tạo khóa phiên mỗi lần gia nhập. Theo đặc tả, thiết bị ABP dùng cùng một khóa phiên suốt vòng đời và không thể cập nhật khóa. Đặc tả khuyến nghị dùng thiết bị OTAA cho các ứng dụng cần bảo mật cao hơn, và FAQ bảo mật cũng cho rằng với thiết bị cần bảo mật cao thì nên ưu tiên OTAA hơn ABP.

Nếu dùng ABP, hãy chú ý bộ đếm khung

Theo đặc tả, thiết bị ABP phải bắt đầu bộ đếm khung từ 0 khi sản xuất và không được đặt lại trong suốt vòng đời thiết bị. Ngay cả khi mất nguồn do thay pin hay lý do khác, bộ đếm vẫn phải được giữ lại, và cần được lưu vào bộ nhớ không bay hơi hoặc tương tự. Bộ đếm khung là 32 bit. Thiết bị mà bộ đếm quay về 0 mỗi lần thay pin không chỉ không đáp ứng yêu cầu của đặc tả, mà còn có nguy cơ bị network server từ chối dữ liệu, gây mất dữ liệu. Nếu dùng thiết bị ABP, hãy đưa thử nghiệm mất nguồn vào nghiệm thu.

Khóa là riêng cho từng thiết bị

FAQ bảo mật cho biết LoRaWAN không có khái niệm “khóa mặc định” hay “mật khẩu mặc định”, và mọi thiết bị đều phải có khóa riêng. Mã định danh thiết bị (DevEUI) là 64 bit, và việc cấp phát cần mã định danh tổ chức (OUI) lấy từ cơ quan đăng ký của IEEE. Hãy quyết định trước cách nhận danh sách khóa từ nhà cung cấp và nơi lưu giữ.

Truyền thông phía backend

Dữ liệu ứng dụng được mã hóa đầu cuối (end-to-end) từ thiết bị tới application server. Mặt khác, phần backend như giữa network server và application server được bảo vệ theo từng đoạn, và FAQ bảo mật khuyến nghị các công nghệ HTTPS hoặc VPN. Về phía gateway, có những sản phẩm mà tài liệu của nhà sản xuất cho biết hỗ trợ VPN (IPsec, OpenVPN, WireGuard và các loại khác) hoặc SecureBoot.

Khác biệt giữa 1.0.x và 1.1

Theo một bài tổng quan tài liệu năm 2021 (de Moraes, da Conceição, arXiv 2105.00384), trong đặc tả 1.1, thiết bị lưu 2 khóa gốc là AppKey và NwkKey, và Join Server được đưa vào như một thành phần mới đảm nhận xác thực thiết bị. Cùng bài tổng quan, dựa trên 31 nghiên cứu, đã hệ thống hóa các vùng lỗ hổng như: bản tin yêu cầu gia nhập không được mã hóa, việc quản lý bộ đếm khung không được đặc tả quy định chi tiết, việc cung cấp, lưu giữ và sử dụng khóa không được quy định. Đây là bài tổng quan tại thời điểm năm 2021. FAQ bảo mật cũng cho rằng mối đe dọa có thể phát sinh từ đặc tả, từ triển khai hay từ việc đưa vào vận hành, và vấn đề triển khai là việc mỗi nhà sản xuất phải xử lý. Hãy kiểm tra để thiết bị đầu cuối, gateway và NS đồng bộ về phiên bản đặc tả được hỗ trợ.

Mạng LoRaWAN cũng là một phần của mạng OT trong nhà máy. Về yêu cầu mua sắm gateway và máy chủ, có thể dùng cách nghĩ trong các bài viết sau.

• Bài viết về JC-STAR và RFP thiết bị mạng
• Bài viết về RFP cho biện pháp bảo mật OT

Khảo sát hiện trường và bố trí gateway

Số lượng và vị trí gateway không thể quyết định chỉ bằng bản vẽ. Nhà máy có kết cấu kim loại, bồn chứa, giá ống, tường bê tông, xe nâng và vật tư di chuyển, nên cách sóng lan truyền thay đổi theo từng vị trí. Chính vì vậy, nguyên tắc cơ bản là quyết định bằng khảo sát hiện trường.

Ví dụ về quy trình khảo sát

Theo tài liệu của nhà sản xuất, máy thử hiện trường RAK10701-Plus của RAKwireless là thiết bị cầm tay dùng để thử vùng phủ LoRaWAN trong nhà và ngoài trời, đánh giá vị trí gateway và tối ưu hóa mạng. Thiết bị hiển thị RSSI, SNR, tỷ lệ mất gói của uplink cùng thông tin gateway đã nhận, và có thể xuất ra CSV. Thiết bị được nêu là hỗ trợ AS923-1/2/3/4.

Trong quy trình thử hiện trường của hãng này, có phân biệt thử nghiệm vừa đi vừa đo và thử nghiệm tại điểm cố định. Tại điểm cố định, thiết bị được cố định và giữ yên, cho tự động gửi 50 gói để so sánh chính xác và có tính lặp lại. Khi đó, tài liệu lưu ý: không đi lại, không xoay thiết bị, không che ăng-ten, không đứng giữa thiết bị và gateway.

Hãng này đưa ra phân loại tham khảo cho kết quả, chẳng hạn RSSI mạnh hơn −80 dBm, SNR cao hơn 0 dB và tỷ lệ mất gói dưới 5% là “Good”. Tuy nhiên, đây là mức tham khảo của hãng, không phải giá trị của tiêu chuẩn. Có những chỗ giữa các phân loại bị bỏ trống, nên nếu dùng nguyên làm tiêu chí nghiệm thu thì chưa đầy đủ. Tiêu chí đánh giá của nhà máy mình hãy tự quyết định như ở chương sau.

Cách đọc RSSI và SNR

Theo tài liệu giải thích của TTN, LoRa có thể giải điều chế cả tín hiệu yếu hơn mức nhiễu. Vì vậy, không chỉ xem RSSI (công suất thu, càng gần 0 càng mạnh) mà còn xem cả SNR (tỷ số tín hiệu trên nhiễu). Dù SNR âm vẫn có thể nhận được, nhưng giới hạn dưới của SNR có thể nhận ở SF12 được nêu là khoảng −20 dB. Các yếu tố ảnh hưởng đến RSSI được nêu là suy hao trên đường truyền, độ lợi ăng-ten, và suy hao ở cáp và đầu nối. Nếu đặt ăng-ten của gateway trong tủ điện hoặc kéo cáp dài, riêng điều đó đã gây bất lợi.

Có những gateway như Milesight UG65 mà tài liệu của nhà sản xuất cho biết có chức năng đo nhiễu tần số để dùng cho việc chọn kênh (Noise Analyzer). Trong nhà máy có thể có thiết bị khác dùng cùng băng tần. Vì đây là băng tần không được bảo vệ khỏi can nhiễu, việc xem tình trạng nhiễu ngay ở giai đoạn khảo sát là có giá trị.

Biến động theo thời gian

Cách sóng lan truyền thay đổi theo thời gian. Một nghiên cứu công bố năm 2025 (arXiv 2510.04346) đã đo việc thu LoRaWAN trong 12 tháng tại một tầng văn phòng, và cho thấy khi đưa vào các biến môi trường như độ ẩm và nhiệt độ, có thể dự đoán biến động thu tốt hơn, và ước tính biên dự phòng cần thiết (fade margin) cũng thay đổi. Đây là nghiên cứu trong văn phòng, nên không thể áp nguyên các con số đó vào nhà máy. Tuy nhiên, có thể rút ra rằng “đo một lần thấy tốt thì không hẳn lúc nào cũng tốt”. Hãy để dư biên cho kết quả khảo sát, và dành một giai đoạn vận hành thử để kiểm chứng.

Cách nghĩ về bố trí

Về mặt nguyên tắc chung, hãy lưu ý các điểm sau.

• Đặt gateway ở vị trí cao, không để kim loại che chắn xung quanh ăng-ten
• Ở khu bồn chứa hay nơi nhiều giá ống, dễ xuất hiện các vùng khuất sóng, nên bố trí để có thể nhận từ nhiều hướng
• Xác nhận rằng các điểm đo quan trọng được nhận bởi từ 2 gateway trở lên
• Với gateway ngoài trời, kiểm tra cấp bảo vệ, nhiệt độ, sét, nguồn điện và đường backhaul
• Thực hiện khảo sát cả trong khung giờ thiết bị đang vận hành

Yêu cầu cần ghi trong RFP LoRaWAN

Bảng dưới đây tổng hợp các yêu cầu nên ghi trong RFP (hồ sơ yêu cầu đề xuất) khi thuê bên ngoài xây dựng mạng LoRaWAN. Điểm mấu chốt là ghi rõ rằng số lượng và vị trí gateway sẽ được chốt sau khảo sát.

Về FUOTA, LoRa Alliance đã công bố nhóm đặc tả liên quan (TS003 đồng bộ thời gian, TS004 truyền dữ liệu phân mảnh, TS005 cài đặt multicast, TS006 quản lý firmware, TS007 truy cập nhiều gói). Mức hỗ trợ ở phía thiết bị đầu cuối khác nhau tùy mẫu, nên nên đưa “thiết bị đầu cuối có hỗ trợ FUOTA không” thành hạng mục kiểm tra trong RFP (đây là đề xuất của bài viết này).

Về cách nghĩ đối với khả năng tương tác khi kết nối thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau, bài viết về TIS 30162 và khả năng tương thích của IoT công nghiệp có thể tham khảo.

Nếu trong RFP không chỉ ghi có hay không có chức năng, mà ghi đến cả “kiểm tra chức năng đó như thế nào trong thử nghiệm nghiệm thu”, thì có thể nối thẳng sang FAT/SAT ở chương sau.

FAT/SAT LoRaWAN và tiêu chí nghiệm thu

Trong FAT (thử nghiệm xuất xưởng, hoặc thử nghiệm trong môi trường mô phỏng trước khi đưa vào) và SAT (thử nghiệm nghiệm thu tại hiện trường), hãy kiểm tra các KPI truyền thông và cách hệ thống xử lý khi dữ liệu bị thiếu. Mục tiêu bằng số là do chính doanh nghiệp quyết định. Dưới đây trình bày cách đặt mục tiêu như một ví dụ, nhưng đó không phải là tiêu chuẩn ngành.

FAT (thử nghiệm trong môi trường mô phỏng)

• Cấu hình khu vực: xác nhận thiết bị đầu cuối, gateway và NS được cài đặt AS923-1. Đồng thời xem cửa sổ nhận mặc định của truyền xuống (RX2) có khớp với giá trị mặc định của đặc tả (923,2 MHz, DR2) hoặc giá trị đã quyết định trên NS hay không
• Thủ tục gia nhập: xác nhận mọi thiết bị đều gia nhập mạng được bằng OTAA
• ADR: xác nhận tốc độ dữ liệu thay đổi ở thiết bị đã bật ADR
• Khóa: xác nhận bằng danh sách khóa rằng mỗi thiết bị có khóa riêng
• Mất nguồn: nếu dùng thiết bị ABP, tháo pin rồi lắp lại, xác nhận bộ đếm khung không quay về 0 và NS tiếp tục nhận dữ liệu
• Cảnh báo mất dữ liệu: dừng việc gửi của thiết bị, xác nhận thông báo mất dữ liệu đến trong thời gian đã định. Xác nhận cả thông báo khi tắt nguồn gateway
• Liên kết phía trên: xác nhận dữ liệu từ NS tới được hệ thống phía trên qua MQTT hoặc API, và cách xử lý khi hệ thống phía trên ngừng

SAT (thử nghiệm trong môi trường thực)

• Vận hành trong môi trường thực một thời gian nhất định (ví dụ vài tuần), xác nhận tỷ lệ nhận của từng điểm đo. Ví dụ, đặt mục tiêu tỷ lệ nhận cao hơn cho các điểm đo quan trọng và đánh giá tách riêng với các điểm còn lại
• Ghi nhận phân bố RSSI và SNR, số gateway đã nhận của từng điểm đo. Xem các điểm đo quan trọng có được nhận bởi từ 2 gateway trở lên không
• Lần lượt dừng từng gateway, xác nhận các gateway còn lại có nhận được các điểm đo quan trọng không
• Xem phân bố tốc độ dữ liệu (SF) sau khi ADR ổn định. Thiết bị nghiêng về SF cao có thể có tuổi thọ pin ngắn, nên xem xét lại vị trí bố trí
• Ghi nhận diễn biến điện áp pin, xem có thiết bị nào giảm nhanh hơn dự kiến không
• Xác nhận dữ liệu tới được hệ thống phía trên (màn hình giám sát, MES, historian) và thời gian được đồng bộ
• Trong giai đoạn chuyển đổi, vẫn giữ song song hồ sơ tuần tra bằng giấy và đối chiếu với dữ liệu không dây. Nếu có sai lệch, hãy điều tra nguyên nhân trước rồi mới giảm tuần tra

Mất dữ liệu có thể xảy ra ở bất kỳ mạng cảm biến không dây nào, không riêng LoRaWAN. Cũng xét đến việc đây là băng tần không được bảo vệ khỏi can nhiễu, cần có thiết kế phát hiện mất dữ liệu, thông báo, và lưu lại khoảng thời gian bị thiếu vào hồ sơ. Cách nghĩ về biện pháp chống mất dữ liệu và cách đặt tiêu chí nghiệm thu được trình bày chi tiết trong bài viết về biện pháp chống mất dữ liệu cảm biến trong nhà máy.

Mô hình ước tính chi phí và hiệu quả (số liệu giả định)

Tất cả các con số từ đây trở đi đều là số liệu giả định dành riêng cho bài viết này. Do không xác nhận được giá chính thức của thiết bị LoRaWAN, network server và dịch vụ đám mây, chi phí cũng được đặt tạm. Tỷ lệ hiệu quả cũng chưa xác nhận được qua dữ liệu gốc, tất cả đều là giả định. Hãy dùng như một khung khi tự ước tính cho nhà máy mình.

Nhà máy giả định: nhà máy thực phẩm, hóa chất của doanh nghiệp Nhật tại Thái Lan. Khuôn viên khoảng 8 hecta. Có 120 điểm đo tiện ích và thiết bị (bẫy hơi 40, nhiệt độ độ ẩm 40, lưu lượng và áp suất 30, mức bồn 10). Hiện đang tuần tra 2 lần mỗi ngày và ghi chép trên giấy.

Chi phí hiện tại (mức cơ sở, hàng năm)

Cấu hình A: mạng LoRaWAN tự vận hành (3 gateway, NS trong nhà máy, 120 điểm cảm biến)

Đặt 3 gateway (2 trong nhà, 1 ngoài trời), chạy network server trên máy chủ trong nhà máy, và kết nối 120 điểm cảm biến.

Chi phí vận hành hàng năm được đặt là: thay pin 80.000 THB, bảo trì 40.000 THB, vận hành máy chủ 80.000 THB, tổng cộng 200.000 THB/năm.

Hiệu quả ròng là 730.000 − 200.000 = 530.000 THB/năm, thời gian hoàn vốn là 2.320.000 ÷ 530.000 ≈ khoảng 4,4 năm.

So sánh B: thu thập cùng 120 điểm bằng có dây (dây dẫn, I/O từ xa, PLC)

So sánh với trường hợp thu thập cùng 120 điểm bằng dây dẫn, I/O từ xa và PLC. Thi công dây dẫn là 120 × 30.000 = 3.600.000 THB, tủ điều khiển, thiết kế, thử nghiệm là 1.200.000 THB, tổng chi phí ban đầu đặt là 4.800.000 THB. Do không có việc thay pin, chi phí vận hành hàng năm là 100.000 THB/năm. Hiệu quả giả định giống cấu hình A là 730.000 THB/năm.

Hiệu quả ròng là 730.000 − 100.000 = 630.000 THB/năm, thời gian hoàn vốn là 4.800.000 ÷ 630.000 ≈ khoảng 7,6 năm.

Độ nhạy: trường hợp tuổi thọ pin chỉ bằng một nửa giả định (cấu hình A)

Nếu tuổi thọ pin chỉ bằng một nửa giả định và chi phí thay pin tăng gấp đôi thành 160.000 THB, chi phí vận hành hàng năm là 160.000 + 40.000 + 80.000 = 280.000 THB/năm. Hiệu quả ròng là 730.000 − 280.000 = 450.000 THB/năm, thời gian hoàn vốn là 2.320.000 ÷ 450.000 ≈ khoảng 5,2 năm.

Cách đọc phép ước tính

• Hiệu quả ròng hàng năm của phương án có dây không phải thay pin (so sánh B, 630.000 THB/năm) lớn hơn cấu hình A (530.000 THB/năm). Dù vậy, do chênh lệch chi phí ban đầu (2.320.000 THB và 4.800.000 THB) lớn, phương án không dây hoàn vốn nhanh hơn, chênh lệch giữa khoảng 4,4 năm và khoảng 7,6 năm
• Trong chi phí ban đầu 2.320.000 THB của cấu hình A, 1.440.000 THB là cảm biến. Trong phép ước tính này, yếu tố chi phối chi phí không phải là gateway mà là số lượng điểm đo. Việc phân loại điểm đo để chỉ giữ lại những điểm thực sự cần thiết cũng có tác dụng về mặt chi phí
• Nếu tuổi thọ pin chỉ bằng một nửa giả định, thời gian hoàn vốn kéo dài từ khoảng 4,4 năm lên khoảng 5,2 năm. Tuổi thọ pin là giá trị có điều kiện, nên việc xem SF thực tế qua khảo sát và xem xét lại khoảng thời gian gửi cũng chính là quản lý chi phí
• Khi số điểm ít, hoặc với những điểm đã có sẵn I/O hay tủ điều khiển ở gần, phương án có dây đôi khi hợp lý hơn. Hoàn toàn có thể chọn không dây hay có dây cho từng điểm đo
• Phép ước tính này không bao gồm ảnh hưởng của việc dừng thiết bị để thi công dây dẫn. Ở nhà máy mà ảnh hưởng của việc dừng máy lớn, lợi thế của không dây càng lớn hơn. Ngược lại, phép ước tính cũng không bao gồm công sức xử lý khi mất dữ liệu hay kiểm tra quy định

Về cách cộng dồn chi phí IoT nhà máy và cách nghĩ về lắp bổ sung cho thiết bị hiện hữu, xem chi tiết trong bài viết về chi phí IoT nhà máy và bài viết về IoT hóa thiết bị hiện hữu.

Câu hỏi thường gặp

LoRaWAN là gì?

LoRaWAN là giao thức mạng được tối ưu cho thiết bị đầu cuối chạy pin, hoạt động trên nền LoRa, một phương thức điều chế truyền được xa. Mạng có cấu trúc hình sao, trong đó thiết bị gửi tới gateway bằng 1 chặng, và gateway chuyển tới network server qua kết nối IP. LoRa Alliance quy định đặc tả, và LoRaWAN cũng đã trở thành khuyến nghị ITU-T Y.4480. Trong nhà máy, LoRaWAN phù hợp với mục đích đo các điểm đo phân tán trong khuôn viên bằng cảm biến dùng pin, mỗi vài phút đến vài giờ một lần.

Dùng LoRaWAN ở Thái Lan có cần giấy phép không?

Tùy điều kiện. Theo thông báo năm 2017 của NBTC, 920–925 MHz chỉ được dùng cho truyền thông phi thoại, với e.i.r.p. không quá 4 W. Thiết bị không quá 50 mW được miễn giấy phép sản xuất, sở hữu, sử dụng, nhập khẩu, xuất khẩu và giấy phép thiết lập đài vô tuyến, nhưng không được miễn giấy phép bán. Thiết bị không quá 500 mW được miễn giấy phép sở hữu, sử dụng, xuất khẩu và giấy phép thiết lập đài vô tuyến, nhưng không được miễn giấy phép sản xuất, nhập khẩu và bán. Ở phân loại nào cũng cần phù hợp tiêu chuẩn kỹ thuật và có chứng nhận kiểu loại, và không được bảo vệ khỏi can nhiễu. Chưa xác nhận được việc có sửa đổi sau đó hay không, nên khi mua sắm hãy xác nhận với đại lý và tổ chức chứng nhận.

Tuổi thọ pin LoRaWAN khoảng bao lâu?

Không thể nói bằng một giá trị duy nhất. Tuổi thọ pin thay đổi đáng kể theo SF, khoảng thời gian gửi, nhiệt độ và điều kiện thử nghiệm. Trong tài liệu của nhà sản xuất, chẳng hạn Milesight EM300-TH nêu trên 5 năm với “khoảng thời gian gửi 10 phút, SF10” (mức tham khảo trong điều kiện phòng thí nghiệm), Yokogawa XS822 nêu 10 năm với “chu kỳ cập nhật 1 giờ, nhiệt độ môi trường 23±2 °C”, nhưng do điều kiện khác nhau nên không thể đặt cạnh nhau để so sánh. Thiết bị càng xa gateway thì càng gửi ở SF cao, nên pin hao nhanh hơn. Hãy xác nhận SF thực tế bằng khảo sát hiện trường và đưa kế hoạch thay pin vào ngân sách.

Cần bao nhiêu gateway?

Số lượng được quyết định bởi diện tích khuôn viên, tòa nhà và vật cản, cách bố trí và mức độ quan trọng của các điểm đo, nên không thể quyết định chỉ bằng bản vẽ. Tài liệu của nhà sản xuất có những giá trị như một gateway chứa được nhiều thiết bị, nhưng tất cả đều kèm điều kiện. Chúng tôi khuyến nghị đo cách sóng lan truyền bằng khảo sát hiện trường, và bố trí để các điểm đo quan trọng được nhận bởi từ 2 gateway trở lên. Trong RFP, hãy ghi rõ rằng số lượng và vị trí sẽ được chốt sau khảo sát.

Có nên tự sở hữu network server không?

Với nhà máy muốn giữ dữ liệu trong nhà máy, muốn liên kết với hệ thống phía trên ngay trong nhà máy, cấu hình tự vận hành là phù hợp. Đổi lại, chính doanh nghiệp hoặc bên được ủy thác phải đảm nhận bảo trì, sao lưu và cập nhật máy chủ. Khi dùng đám mây hoặc mạng công cộng, hãy kiểm tra nơi lưu trữ dữ liệu, điều kiện hợp đồng và ảnh hưởng khi mất kết nối internet. Dù chọn phương thức nào, điều quan trọng là quyết định trước khi ký hợp đồng ai nắm quyền quản trị và khóa của thiết bị, và khi kết thúc hợp đồng có nhận lại được cấu hình và dữ liệu không.

Có thể điều khiển thiết bị bằng LoRaWAN không?

Xin đừng dùng cho điều khiển hay khóa liên động an toàn. Bài báo năm 2017 chỉ ra rằng vòng điều khiển công nghiệp có thể đòi hỏi đáp ứng khoảng 1 ms đến 100 ms, trong khi ngay cả gói tin nhỏ 10 byte cũng mất khoảng 40 ms thời gian truyền ở SF7, và do bản chất của phương thức truy cập, cũng không thể đảm bảo hoạt động mang tính tất định. Với thiết bị Class A, lệnh từ máy chủ phải chờ đến lần gửi tiếp theo của thiết bị. Hãy dùng LoRaWAN cho mục đích giám sát trạng thái và xu hướng, còn điều khiển thì giao cho mạng có dây hoặc mạng dành cho điều khiển.

Phân chia sử dụng với Wi-Fi và Private 5G như thế nào?

Phân chia theo lượng dữ liệu và nguồn điện sẽ dễ hiểu. Video hay dữ liệu lớn, thiết bị cầm tay, phương tiện di chuyển là lĩnh vực của LAN không dây hoặc Private 5G. Các điểm đo phân tán trong khuôn viên, ở nơi không có nguồn điện, gửi ít dữ liệu với khoảng cách thời gian giữa các lần, là lĩnh vực của LoRaWAN. Không cần một công nghệ cho tất cả, hãy chọn cho từng điểm đo. Về cách chọn từng công nghệ, xin xem các bài viết về LAN không dây và Private 5G đã giới thiệu trong bài.

Tóm tắt

• LoRaWAN là mạng cảm biến gửi “ít dữ liệu, đi xa, và chậm rãi”. Trong nhà máy, LoRaWAN mạnh khi giới hạn vào mục đích đo các điểm không thể đi dây, bằng pin, mỗi vài phút đến vài giờ một lần
• Không phù hợp với điều khiển, khóa liên động an toàn, dạng sóng tần suất cao. Hãy phân loại điểm đo theo chu kỳ, lượng dữ liệu và độ trễ chấp nhận được, rồi mới quyết định điểm nào đưa lên không dây
• Kế hoạch tần số của Thái Lan là AS923-1 (920–925 MHz). Quy định của NBTC có phạm vi miễn trừ khác nhau theo các mức không quá 50 mW, không quá 500 mW, không quá 4 W; giấy phép bán không được miễn, và cũng không được bảo vệ khỏi can nhiễu. Việc có sửa đổi hay không, hãy xác nhận với đại lý và tổ chức chứng nhận khi mua sắm
• EIRP mặc định 16 dBm của AS923 không phải là giới hạn pháp định của Thái Lan. Không mang nguyên thiết bị hay cấu hình dành cho Nhật Bản sang
• Với thiết bị đầu cuối, kiểm tra riêng LoRaWAN Certified và chứng nhận kiểu loại của NBTC. Lấy OTAA làm cơ bản, nhận và quản lý khóa riêng cho từng thiết bị
• Tuổi thọ pin là giá trị có điều kiện. Nó thay đổi theo SF, khoảng thời gian gửi, nhiệt độ và điều kiện thử nghiệm. Đưa kế hoạch thay pin vào ngân sách
• Quyết định số lượng và vị trí gateway bằng khảo sát hiện trường, và để các điểm đo quan trọng được nhận bởi từ 2 gateway trở lên. Mức tham khảo của thiết bị khảo sát không phải giá trị của tiêu chuẩn
• Quyết định network server và đích đến của dữ liệu trước khi ký hợp đồng, bao gồm cả người nắm quyền quản trị và khóa
• Trong phép ước tính bằng số liệu giả định, mạng LoRaWAN tự vận hành (cấu hình A) có hiệu quả ròng 530.000 THB/năm, hoàn vốn khoảng 4,4 năm. Phương án có dây (so sánh B) có hiệu quả ròng lớn hơn là 630.000 THB/năm, nhưng hoàn vốn khoảng 7,6 năm. Nếu tuổi thọ pin chỉ bằng một nửa, thời gian hoàn vốn của cấu hình A kéo dài đến khoảng 5,2 năm

Ngay cả ở giai đoạn mới bắt đầu xem xét, như phân loại điểm đo nào sẽ đưa lên không dây hay lập kế hoạch khảo sát hiện trường, quý vị cũng có thể trao đổi với TOMAS TECH. Vui lòng liên hệ qua biểu mẫu này.

Tài liệu tham khảo

• https://resources.lora-alliance.org/home/ts001-1-0-4-lorawan-l2-1-0-4-specification
• https://resources.lora-alliance.org/home/rp002-1-0-4-regional-parameters
• https://resources.lora-alliance.org/home/lora-alliance-updates-lorawan-regional-parameters-to-improve-smart-city-building-homes-industrial-and-logistics-iot-performance
• https://lora-alliance.org/?p=219640
• https://www.eenewseurope.com/en/new-lorawan-spec-lets-signals-go-where-they-couldnt-go-before/
• https://lora-alliance.org/wp-content/uploads/2020/11/la_faq_security_0220_v1.2_0.pdf
• https://lora-alliance.org/lorawan-certification/
• https://resources.lora-alliance.org/home/lora-alliance-building-block-specifications-of-firmware-updates-over-the-air-fuota
• https://resources.lora-alliance.org/home/lorawan-enters-its-next-growth-phase-as-massive-iot-scales-globally
• https://www.tct.or.th/images/article/member/25601204/920-925MHz.PDF
• https://www.tct.or.th/images/article/member/25601204/no–RFID–920-925.PDF
• https://careers.kiwa.com/globalassets/uk/pcs/regulatory-updates-2017/regulatory_update_thailand_non-rfid_04-dec-17.pdf
• https://www.semtech.com/design-support/faq/faq-lora
• https://www.semtech.com/products/wireless-rf/lora-core/sx1303
• https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/spreading-factors/
• https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/rssi-and-snr/
• https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/duty-cycle/
• https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/adaptive-data-rate/
• https://www.chirpstack.io/
• https://github.com/chirpstack/chirpstack
• https://pkg.go.dev/go.thethings.network/lorawan-stack
• https://resource.milesight.com/milesight/iot/document/ug65-datasheet-north-america-en.pdf
• https://docs.rakwireless.com/product-categories/wisgate/rak7289v2/datasheet/
• https://embeddedworks.net/product/sens1354/
• https://spectra.de/media/1f/ee/d8/1639734738/Datasheet-EM300-TH.pdf
• https://web-material3.yokogawa.com/2/38222/details/BU01W06A14-01EN.pdf
• https://yokogawa.com/ca/solutions/products-and-services/measurement/field-instruments-products/sushi-sensor-e/wireless-steamtrap-monitoring-sushisensor
• https://docs.rakwireless.com/product-categories/wisgate/rak10701-plus/datasheet/
• https://docs.rakwireless.com/product-categories/wisgate/rak10701-plus/field-test
• https://arxiv.org/pdf/1607.08011
• https://arxiv.org/pdf/2202.08742
• https://arxiv.org/abs/2510.04346
• https://arxiv.org/pdf/2105.00384
• https://iot-analytics.com/wp-content/uploads/2024/03/INSIGHTS-RELEASE-LPWAN-Market-2024.pdf
• https://www.boi.go.th/upload/content/PR178_2569EN.pdf
• https://www.boi.go.th/upload/content/PR144_2569EN.pdf
• https://www.thestar.com.my/business/business-news/2026/09/30/thai-august-factory-output-rises-444-yy-beats-forecast
• https://www.actility.com/cat-telecom-selects-actility-to-power-rollout-of-thai-national-iot-communication-network/
• https://developingtelecoms.com/telecom-business/operator-news/10311-cat-and-tot-merger-on-track-for-january-deadline.html
• https://techblog.comsoc.org/2021/10/19/etsi-dect-2020-approved-by-itu-r-wp5d-for-next-revision-of-itu-r-m-2150-imt-2020/
• https://www.threadgroup.org/What-is-Thread/Overview