Tất cả những điều bạn cần biết về công nghệ LoRA

long8564

Active Member
Moderator
Trong thời đại IoT đang phát triển như hiện tại thì việc giữ cho các thiết biij hoạt động ổn định là một điều cần thiết, và cũng vì vậy mà công nghệ LoRA được ra đời.Vậy chính xác Lora là gì , hoạt động nhưu thế nào chúng ta hãy cùng tìm hiều nhé.
1. Công nghệ 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.

2. Nguyên lý hoạt động của LoRa
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
Nhờ sử dụng chirp signal mà các tín hiệu LoRa với các chirp rate khác nhau có thể hoạt động trong cùng 1 khu vực mà không gây nhiễu cho nhau. Điều này cho phép nhiều thiết bị LoRa có thể trao đổi dữ liệu trên nhiều kênh đồng thời (mỗi kênh cho 1 chirprate)

Các khái niệm SpreadingFactor, CodingRate sẽ được giới thiệu ở phần tiếp theo. Ở đây chúng ta chỉ tập trung vào các dữ liệu trong 1 radio packet của LoRa, bao gồm:

  • Preamble: Là chuỗi binary để bộ nhận detect được tín hiệu của LoRa packet trong không khí
  • Header: chứa thông tin về size của Payload cũng như có PayloadCRC hay không. Giá trị của Header cũng được check CRC kèm theo
  • Payload: là dữ liệu ứng dụng truyền qua LoRa
  • Payload: giá trị CRC của Payload. Nếu có PayloadCRC, LoRa chip sẽ tự kiểm tra dữ liệu trong Payload và báo lên nếu CRC OK hay không
Nguồn:https://smartindustry.vn/technology/internet-of-things/tim-hieu-ve-cong-nghe-lora-va-cach-hoat-dong/
https://www.bkaii.com.vn/tin-tuc/135-khai-niem-co-ban-ve-lora
https://www.thegioididong.com/hoi-d...-hoat-dong-ra-sao-co-vai-tro-gi-trong-1326586
 
Last edited:

long8564

Active Member
Moderator
3. Ưu và nhược điểm của công nghệ LoRa
3.1. Ưu điểm của công nghệ LoRa
- Dễ dàng phổ biến

Công nghệ LoRa hiện nay (22/02/2021) có thể được sử dụng một cách rộng rãi và miễn phí (không có bản quyền). Quá trình lắp đặt các thiết bị cảm biến có giá cả phải chăng, đồng thời kiến trúc cũng đơn giản. Hiện nay công nghệ LoRa đã được ứng dụng nhiều trong IoT/M2M, đồng thời có cả liên minh các nhà sản xuất sử dụng công nghệ này.



- Hoạt động ở tầm xa với lượng điện năng tiêu thụ thấp

Như đã đề cập, lợi thế lớn nhất của công nghệ LoRa đó là việc điện năng tiêu thụ thấp, nhưng vẫn có thể dẫn truyền dữ liệu ở tầm xa được. Ngoài ra, công suất hoạt động không vì thế mà bị giảm sút, và công nghệ LoRa có thể hỗ trợ hàng triệu tin nhắn từ trạm gốc.

- Độ bảo mật cao

Các tín hiệu này sẽ được mã hoá 2 lớp, bao gồm 1 lớp dành cho ứng dụng có mã hoá AES và 1 lớp dành cho bảo mật mạng.



3.2. Nhược điểm của công nghệ LoRa
- Tải trọng và tốc độ thấp hơn


Đây có lẽ là nhược điểm lớn nhất của công nghệ LoRa, bởi việc phát ra sóng ở tần số đó sẽ làm giảm tốc độ truyền tải, đồng thời tải trọng của công nghệ cũng sẽ đạt đến mức 100 byte. Cũng vì vậy mà độ trễ của công nghệ LoRa sẽ cao hơn so với các phương pháp khác.

- Hạn chế trong việc lắp đặt gateway

Việc khó lặp đặt cá gateway trong nội thành cũng là cản trở trong việc phổ biến công nghệ LoRa trong khu đông dân cư.



4. Ứng dụng của Lora
4.1Ứng dụng của Lora trong Thành phố Thông Minh (Smart City)
Thành phố thông minh bao gồm nhiều khu vực như vậy. Quản lý giao thông và chất thải thông minh, theo dõi tiêu thụ năng lượng, đo lường môi trường, giám sát đỗ xe và chiếu sáng, hệ thống phát hiện và báo động cháy – tất cả đều là những trụ cột của khái niệm thành phố thông minh .
Khi nói đến các thành phố kỹ thuật số, thành phố Thông Minh chỉ riêng kết nối LTE hoặc WiFi là không đủ. Trên thực tế, có một vấn đề gia tăng trong phổ dữ liệu hạn chế mà thế giới ngày nay có khi các khu vực đô thị trở nên đông dân cư. Sự căng thẳng ngày càng tăng đối với các mạng và tín hiệu mạng khó khăn trong việc thâm nhập các cấu trúc kín và các khu vực ngầm là một trở ngại lớn trong việc phát triển các thành phố được kết nối.
Ngoài ra, để các cảm biến được triển khai ồ ạt hoạt động, mạng mà chúng nên chạy phải có độ tin cậy, an toàn và bền vững trong thời gian dài. Thật không may, điều này có thể có nghĩa là phải đối mặt với chi phí cực kỳ cao. Tuy nhiên, nơi nào có vấn đề, sẽ luôn có giải pháp. Nhờ kết nối LoRaWAN, các thành phố hiện có thể giải quyết những thách thức này.
Khi các thiết bị thông minh của các thành phố hoạt động trên LoRaWAN, kết nối là đáng tin cậy và đòi hỏi chi phí đầu tư thấp. Kiểu kết nối này lý tưởng cho các cơ sở không liên quan đến các gói dữ liệu lớn, như đồng hồ nước và điện và giao thông công cộng.
Điều thú vị hơn nữa là khả năng xâm nhập vào những nơi có mật độ dày đặc, chẳng hạn như các tòa nhà bê tông và các khu vực dưới lòng đất. Đây là điều mà hầu hết các kết nối dữ liệu di động không thể làm một mình (và nếu có thể, nó có thể thực sự tốn kém).
LoRaWAN lý tưởng cho các thành phố vì đây là một nền tảng dựa trên tiêu chuẩn mở, ngang, không yêu cầu thực hiện riêng lẻ nhiều công nghệ độc quyền. Điều này có nghĩa là nó có thể đáp ứng tất cả các loại case studydọc, cho dù đó là nước, năng lượng hoặc chiếu sáng đường phố, mà không cần phải triển khai nhiều cơ sở hạ tầng dành riêng cho từng trường hợp. Do đó, các thành phố không phải đầu tư vào các cơ sở hạ tầng dựa trên silo khác nhau để đạt được tiết kiệm đáng kể chi phí và cung cấp dịch vụ hiệu quả cùng một lúc.
Nhiều năm trôi qua, nhiều thành phố đang chuyển sang các giải pháp dựa trên LoRaWAN hoặc là một lớp ban đầu cho các dự án chuyển đổi số của họ hoặc để bổ sung cho kết nối internet hiện có của họ

4.2 Ứng dụng của Lora trong Toà nhà Thông Minh (Smart Building)
Tự động hóa trong tòa nhà bao gồm tất cả các hệ thống quan trọng của tòa nhà như chiếu sáng, kiểm soát khí hậu, báo cháy, an ninh, v.v. Chúng ta đã biết rằng LoRa cho phép các cảm biến hoạt động trong nhiều năm mà không cần nguồn điện liên tục. Điều này đặc biệt thuận tiện cho các địa điểm khó tiếp cận. Thay vì tập trung vào bảo trì thường xuyên các cảm biến đắt tiền, doanh nghiệp có thể thiết lập cơ sở hạ tầng và tập trung nỗ lực và đầu tư vào các nhiệm vụ quan trọng trong kinh doanh. LoRa không yêu cầu kỹ thuật viên có tay nghề cao để cài đặt hoặc bảo trì.

LoRa cung cấp cho chủ sở hữu tòa nhà và doanh nghiệp khả năng giảm chi phí hoạt động. Giảm chi phí năng lượng, tăng sự hài lòng của người thuê và nâng cao giá trị tài sản giúp doanh nghiệp và chủ sở hữu tòa nhà tạo ra nguồn doanh thu mới.



Quản lý năng lượng . LoRaWAN tập hợp tất cả các hệ thống liên quan đến năng lượng để quản lý tòa nhà thông minh: chiếu sáng, sưởi ấm, làm mát, an toàn cháy nổ. Giao thức truyền thông LoRaWAN kết nối chúng một cách hiệu quả để giúp kiểm soát và giảm mức tiêu thụ điện năng.

Phát hiện rò rỉ nước . Trong các tòa nhà thông minh, LoRaWAN là một phần không thể thiếu trong cơ sở hạ tầng cấp nước thông minh. Trao quyền cho các cảm biến, cổng và đồng hồ nước, hệ thống LoRaWAN có thể giảm đáng kể chi phí vận hành liên quan đến rò rỉ nước và ngăn ngừa thiệt hại nghiêm trọng cho các tòa nhà.

An ninh tòa nhà thông minh . Văn phòng, nhà máy, tổ chức hành chính và tất cả các dạng tòa nhà thông minh khác cần được bảo vệ chống cháy, thiên tai và lối vào trái phép. Sử dụng LoRaWAN, cửa sổ, cửa ra vào, chuông báo cháy, cảm biến phát hiện chuyển động và các nút khẩn cấp có thể được tổ chức thành một hệ thống báo động an toàn.

Kiểm tra an toàn tòa nhà . Ngay cả ở những vùng xa xôi, các tòa nhà có thể được trang bị nhiều cảm biến dựa trên LoRa trên tường, mái nhà hoặc móng. Bằng cách này, chủ sở hữu tòa nhà hoặc thanh tra viên có thể kiểm soát biến dạng, nhiệt độ, độ ẩm và các thông số hóa học, cơ học và vật lý khác của tòa nhà.

Tối ưu hóa không gian làm việc . Dữ liệu được thu thập bởi các thiết bị hỗ trợ LoRa giúp tối ưu hóa mặt bằng văn phòng. Môi trường văn phòng có thể được định hình lại theo giao thông chân, định vị địa lý và không gian thời gian thực. Điều này giúp nâng cao sự hài lòng của nhân viên đồng thời cải thiện sự an toàn của khu vực làm việc và sử dụng hợp lý các nguồn lực văn phòng.

Ví dụ ứng dụng Lora để phát hiện và báo cháy trong toà nhà
4.3 Ứng dụng của Lora trong nông nghiệp Thông Minh (Smart Agriculture)
Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc, thế giới sẽ cần sản xuất thêm 70% lương thực vào năm 2050 so với năm 2006 để nuôi sống dân số toàn cầu ngày càng tăng. Các doanh nghiệp nông nghiệp đã và đang chuyển sang Internet of Things (IoT) để phân tích và khả năng sản xuất lớn hơn khi nhu cầu sản xuất và vận hành tiếp tục tăng.

Nông dân và chủ trang trại không còn có thể dựa vào tín hiệu thị giác hoặc các chỉ số thụ động và lịch sử khác để quản lý doanh nghiệp của họ. Thay vào đó, họ phải tạo ra các hoạt động hiệu quả hơn để thu thập thông tin thường xuyên trong lĩnh vực này, nhanh chóng tổng hợp dữ liệu và đưa ra quyết định kinh doanh thông minh để gặt hái những lợi ích của việc chăn nuôi chính xác và giám sát chăn nuôi theo thời gian thực.

Ứng dụng IoT được thiết lập để đẩy tương lai của kinh doanh nông nghiệp lên một tầm cao mới. Ở một số quốc gia, nông nghiệp thông minh đang trở nên phổ biến hơn, nhưng để đẩy nhanh việc áp dụng công nghệ IoT trên toàn thế giới, nông dân và người chăn nuôi cần các cảm biến năng lượng thấp, chi phí thấp.

Các thiết bị SemTech từ LoRa® và Công nghệ RF không dây (Công nghệ LoRa) và giao thức mở LoRaWAN là lý tưởng cho các cảm biến chỉ cần cập nhật thông tin một vài lần mỗi giờ vì các điều kiện không thay đổi hoàn toàn. Ngoài ra, do nhiều trang trại và trang trại ở khu vực nông thôn và không có quyền truy cập vào phạm vi phủ sóng di động hoặc được cấp phép, họ cần một cơ sở hạ tầng mạng dễ dàng để cài đặt các ứng dụng IoT của họ.

Bằng cách tận dụng Công nghệ LoRa và giao thức mở LoRaWAN, các doanh nghiệp nông nghiệp có thể theo dõi kỹ thuật số, quản lý và phân tích mọi khía cạnh của doanh nghiệp của họ, cải thiện hoạt động chung và lợi tức đầu tư (ROI). Từ theo dõi sức khỏe gia súc, theo dõi chăn nuôi bò đến tăng năng suất cây trồng, LoRa Technology cung cấp một nền tảng vững chắc cho tương lai của nông nghiệp thông minh vì nó dễ triển khai và giúp nông dân và người chăn nuôi phát triển kinh doanh.



4.4 LỢI ÍCH CHÍNH CỦA CÔNG NGHỆ LoRa CHO NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH:

  • Định vị địa lý: Công nghệ LoRa sử dụng công nghệ định vị địa lý không có GPS mà không cần nguồn điện bổ sung.
  • Chi phí kết nối thấp: Công nghệ LoRa hoạt động trong dải ISM không được cấp phép, có nghĩa là không có hoặc phổ rất thấp (có thể có phí kết nối rất thấp nếu sử dụng nhà cung cấp dịch vụ bên ngoài).
  • Tiêu chuẩn mở: Đặc tả mở LoRaWAN được LoRa AllianceTM hỗ trợ và duy trì cho phép khả năng mở rộng liền mạch và dễ dàng.
  • Có sẵn : Mạng công cộng và tư nhân đã sẵn sàng để triển khai và triển khai rộng rãi.
  • Tận dụng các tài sản được triển khai: Tín hiệu mạnh mẽ của LoRa Technology có thể thâm nhập vào phạm vi phủ sóng rộng ngay cả trong vùng nông thôn.
  • Hệ sinh thái đang phát triển: LoRa AllianceTM đang phát triển nhanh hiện bao gồm hơn 500 công ty đang tạo ra các giải pháp sử dụng đặc tả mở LoRaWAN. LoRa AllianceTM bao gồm các công ty lớn trong ngành và nhiều nhà khởi nghiệp và nhà khai thác mạng khác. Kết hợp lại, hệ sinh thái này cung cấp nhiều nguồn cung cấp từ IC truyền thông đến mạng cho các nền tảng ứng dụng dựa trên máy chủ. Liên minh LoRa cũng chứng nhận các cảm biến và các thiết bị khác cho khả năng tương tác.
  • Bảo mật: Mã hóa AES-128 được xây dựng để cho phép truyền dữ liệu an toàn ở khu vực nông thôn.
Nguồn:https://smartindustry.vn/technology/internet-of-things/tim-hieu-ve-cong-nghe-lora-va-cach-hoat-dong/
https://www.bkaii.com.vn/tin-tuc/135-khai-niem-co-ban-ve-lora
https://www.thegioididong.com/hoi-d...-hoat-dong-ra-sao-co-vai-tro-gi-trong-1326586
 
Top