Tìm hiểu về công nghệ Lora và cách hoạt động

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

LoRa là viết tắt của Long Range Radio được nghiên cứu và phát triển bởi Cycleo và sau này được mua lại bởi công ty Semtech năm 2012. Với công nghệ này, chúng ta có thể truyền dữ liệu với khoảng cách lên hàng km mà không cần các mạch khuếch đại công suất; từ đó giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ khi truyền/nhận dữ liệu. Do đó, LoRa có thể được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng thu thập dữ liệu như sensor network trong đó các sensor node có thể gửi giá trị đo đạc về trung tâm cách xa hàng km và có thể hoạt động với battery trong thời gian dài trước khi cần thay pin.

Với tầm xa ,nền tảng không dây công suất thấp là sự lựa chọn công nghệ phổ biến hiện hành để xây dựng mạng iot trên thế giới ứng dụng iot thông minh đã cải thiện theo cách tương tác và giải quết giải quyết một số thách thức lớn nhất mà các thành phố và cộng đồng đang phải đối mặt :biến đổi khí hậu ,kiểm soát ô nhiễm cảnh báo thiên tai và cứu mạng .Kinh doanh cũng được hưởng lợi thông qua cũng như giảm được chi phí
Đây là RF công nghệ không dây được tích hợp vào xe ô tô, đèn đường , sản xuất thiết bị , đồ gia dụng thiết bị đeo được bất cứ điều gì , thực sự . Công nghệ Lora đang làm thế giới ta một hành tinh thông minh

Dưới đây là hình ảnh để bạn hiểu rõ nét về Lora:

Nguyên lý hoạt động của LoRa ra sao ?

LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế gọi là Chirp Spread Spectrum. Có thể hiểu nôm na nguyên lý này là dữ liệu sẽ được băm bằng các xung cao tần để tạo ra tín hiệu có dãy tần số cao hơn tần số của dữ liệu gốc (cái này gọi là chipped); sau đó tín hiệu cao tần này tiếp tục được mã hoá theo các chuỗi chirp signal (là các tín hiệu hình sin có tần số thay đổi theo thời gian; có 2 loại chirp signal là up-chirp có tần số tăng theo thời gian và down-chirp có tần số giảm theo thời gian; 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 lý này giúp giảm độ phức tạp và độ chính xác cần thiết của mạch nhận để có thể giải mã và điều chế lại dữ liệu; hơn nữa LoRa không cần công suất phát lớn mà vẫn có thể truyền xa vì tín hiệu Lora có thể được nhận ở khoảng cách xa ngay cả độ mạnh tín hiệu thấp hơn cả nhiễu môi trường xung quanh.

Băng tần làm việc của LoRa từ 430MHz đến 915MHz cho từng khu vực khác nhau trên thế giới:

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

Khi nhắc tới Lora ta không thể không nhắc tới LoraWan;

LoraWan là gì

Các mạng diện rộng, công suất thấp rất tốt cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi các thiết bị gửi một lượng nhỏ dữ liệu qua khoảng cách lớn trong nhiều năm trên một pin duy nhất. Tiêu chuẩn mở của LoRaWAN là một giao thức LPWAN phổ biến và hiệu quả.

Điện thoại thông minh của bạn sử dụng rất nhiều năng lượng để gửi nhiều dữ liệu hơn so với khoảng cách trung bình. Nó không thực sự là một vấn đề khi điện thoại của bạn hết pin vì bạn có thể sạc lại nó trong xe hơi hoặc ở nhà. Mặt khác, nhiều ứng dụng Internet (Những thứ “IoT”) – ví dụ: giám sát đất nông nghiệp hoặc giám sát khí hậu ở các vùng sâu vùng xa  đòi hỏi các cảm biến truyền các gói thông tin nhỏ định kỳ trong nhiều năm hoặc thậm chí một thập kỷ chỉ với một lần sạc pin.

Liên minh LoRa là một tổ chức phi lợi nhuận gồm 500 công ty thành viên dành riêng cho việc sử dụng “tiêu chuẩn mở LoRaWAN” như một cách để giữ cho các triển khai LPWAN được tích hợp, mạch lạc và tương thích với quy mô lớn. Liên minh này tạo ra các tiêu chuẩn và giao thức mà các nhà sản xuất thiết bị LPWAN và các nhà cung cấp giải pháp tuân thủ. LoRa Alliance tương tự như 3GPP, tiêu chuẩn hóa công nghệ di động, ngoại trừ LoRa là một cơ quan của các công ty trong khi 3GPP là một nhóm các cơ quan tiêu chuẩn.

LoRa duy trì “tiêu chuẩn mở LoRaWAN” và chứng nhận các thiết bị IoT mới hoạt động trong các thông số kỹ thuật của nó. Các thiết bị được chứng nhận của LoRaWAN sử dụng một sơ đồ điều chế tần số vô tuyến độc quyền để truyền tín hiệu ra để tăng độ nhạy của máy thu trong khi hạ thấp tốc độ truyền dữ liệu.

Hãy nghĩ đến việc bạn nghe thấy khó khăn như thế nào tại một bữa tiệc lớn. Bây giờ hãy tưởng tượng bạn đang ở một lễ hội ngoài trời lớn, cố gắng vượt qua những tiếng thì thầm trên hàng trăm mét. LoRa giải quyết vấn đề này bằng cách gửi các thông điệp đơn giản (tín hiệu CHIRP LORa) được cấu trúc để tránh ô nhiễm tiếng ồn.

Máy thu LoRaWAN đủ nhạy để nhận các CHIRP được điều chế ở khoảng cách lớn giữa các môi trường ồn ào. Yếu tố lan truyền (điều chế), kích thước tải trọng (số lượng dữ liệu) và tốc độ truyền dữ liệu (tốc độ truyền), tất cả đều giảm dần khi các thiết bị nút kết thúc truyền thông tin đến các bộ thu RF gateway từ khoảng cách lớn hơn và lớn hơn.

Video ngắn này giải thích một số tính năng chính của truyền dẫn LoRaWAN:

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
  • Hai chiều
  • Đảm bảo
  • Hoạt động trong quang phổ không có giấy phép

LoraWan hoạt động như thế nào ?

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

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 máy chủ mạng LoRaWAN ở trung tâm kết nối với các cổng LoRa trung gian.

Từ các cổng 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.

Trang web LoRa Alliance cung cấp thêm thông tin về LoRaWAN bao gồm các trường hợp điển hình và chi tiết kỹ thuật (tham khảo thêm tại: lora-alliance.org).

Làm thế nào để kết nối?

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 có thể đăng ký một trong nhiều nền tảng LoRaWAN bên dưới.

  • Things Network: Với gần 60.000 nhà phát triển và hơn 5800 cổng 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.

 

Đăng ký để nhận tin từ chúng tôi.
Đăng ký để nhận được những thông tin mới nhất giúp ích cho việc số hóa sản xuất và chuỗi cung ứng của bạn.
Bạn có thể hủy bỏ bất cứ lúc nào bạn không thích.