Công nghệ không dây LoRa trong lĩnh vực ứng dụng IoT

Công nghệ không dây LoRa trong lĩnh vực ứng dụng IoT

Giới thiệu về LoRa

Tên đầy đủ của"lora": "Đài phát thanh tầm xa"là một công nghệ điều chế trải phổ chirp. Tên tiếng Trung là"Đài phát thanh tầm xa". Đây là một tiêu chuẩn không dây mạng cục bộ công suất thấp được tạo ra bởi semtech. Tiêu thụ điện năng thấp nói chung là khó bao phủ Đường dài, đường dài nói chung là tiêu thụ điện năng cao, ngựa có vẻ khó chạy xa mà không ăn cỏ.Tính năng lớn nhất của LoRa là nó có thể truyền đi xa hơn các phương pháp không dây khác trong cùng điều kiện tiêu thụ điện năng và nó thực sự nhận ra sự thống nhất giữa mức tiêu thụ điện năng thấp và khoảng cách xa. Với cùng mức tiêu thụ điện năng, LoRa dài hơn so với truyền thông tần số vô tuyến truyền thống. Nó có thể được mở rộng 3-5 lần, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của Internet of Things.

Có nhiều công nghệ không dây trong lĩnh vực ứng dụng IoT, chẳng hạn như WiFi 2,4 GHz, Bluetooth, Zigbee, v.v. Những công nghệ này có thể tạo thành mạng cục bộ và các công nghệ không dây này như 2G/3G/ 4G có thể tạo thành mạng diện rộng. Những ưu điểm và nhược điểm là rất rõ ràng. Nó có thể được tóm tắt như thể hiện trong hình dưới đây.

Trong những công nghệ này, có vẻ như chúng ta chỉ có thể lựa chọn giữa đường dài và mức tiêu thụ điện năng thấp. Cho đến khi Mạng diện rộng công suất thấp, LPWAN (Mạng diện rộng công suất thấp) được sản xuất, khi các nhà thiết kế áp dụng công nghệ LPWAN, họ có thể xử lý cả hai, tối đa hóa việc thực hiện liên lạc ở khoảng cách xa hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn, đồng thời tiết kiệm thêm chi phí lặp lại.

Trong lĩnh vực Internet of Things (LPWAN) diện rộng công suất thấp, có hai phe riêng biệt,"phổ được cấp phép"Và"quang phổ không được cấp phép"; trong trại phổ tần được cấp phép, công nghệ NB-IoT là công nghệ dẫn đầu, được sử dụng bởi các nhà khai thác trong và ngoài nước, nhà cung cấp thiết bị, nhà sản xuất mô-đun và chip cũng như các hệ sinh thái công nghiệp khác đang phát triển; trại quang phổ không có giấy phép bị chi phối bởi công nghệ LoRa. Sau nhiều va chạm trong quá trình phát triển trong nước, nỗ lực của các đối tác sinh thái toàn cầu đã trở thành Tiêu chuẩn thực tế toàn cầu.

Thành phần của mạng LoRa

Mạng LoRa chủ yếu bao gồm bốn phần: thiết bị đầu cuối (có mô-đun LoRa tích hợp), cổng (hoặc trạm gốc), máy chủ và đám mây. Dữ liệu ứng dụng có thể được truyền theo cả hai hướng.

Điểm kỹ thuật LoRa

LoRa kết hợp phổ trải rộng kỹ thuật số, xử lý tín hiệu số và công nghệ mã hóa sửa lỗi chuyển tiếp với nhau, mang lại hiệu suất chưa từng có. Trước đó, chỉ những thông tin liên lạc vô tuyến công nghiệp tiên tiến mới được kết hợp với các công nghệ này và với sự ra đời của LoRa, tình hình trong lĩnh vực liên lạc không dây nhúng đã hoàn toàn thay đổi.Công nghệ mã hóa sửa lỗi chuyển tiếp là thêm thông tin dư thừa vào chuỗi dữ liệu được truyền đi, để các ký hiệu lỗi được đưa vào trong quá trình truyền dữ liệu có thể được sửa kịp thời ở đầu nhận. Kỹ thuật này làm giảm nhu cầu trước đây để tạo"tự sửa chữa"gói để truyền lại và thực hiện tốt việc giải quyết các lỗi đột ngột do pha đinh đa đường gây ra. Để đảm bảo độ tin cậy, việc nhóm các gói dữ liệu được thiết lập và mã hóa sửa lỗi chuyển tiếp được đưa vào để đảm bảo độ tin cậy và gói dữ liệu được gửi đến bộ điều chế trải phổ kỹ thuật số. Bộ điều chế nhập từng bit trong gói dữ liệu gói vào một"lây lan"và chia thời gian mỗi bit thành nhiều chip.

LoRa có thể dễ dàng xử lý nhiễu, cấu hình modem LoRa, sau khi cấu hình có thể chia thành 64-4096 chip/bit và có thể sử dụng tối đa hệ số trải phổ tối đa (12) trong 4096 chip/bit. Ngược lại, ZigBee chỉ có thể chia chip/bit từ 10-12 mã.

Công nghệ LoRa sử dụng hệ số trải rộng cao để truyền dữ liệu dung lượng nhỏ thông qua dải phổ tần số vô tuyến rộng. Trên thực tế, khi bạn đo bằng máy phân tích phổ, dữ liệu trông giống như nhiễu, nhưng điểm khác biệt là nhiễu không liên quan và dữ liệu cũng có liên quan. Vì lý do này, dữ liệu thực sự có thể được trích xuất từ ​​​​tiếng ồn..Hệ số trải phổ càng cao thì càng có thể trích xuất được nhiều dữ liệu từ nhiễu. Để máy thu GFSK hoạt động tốt, tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm (SNR) tối thiểu là 8 dB cần được giải điều chế một cách đáng tin cậy. Bằng cách định cấu hình AngelBlocks, LoRa có thể giải điều chế tín hiệu có tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm là -20 dB. Kết quả này chênh lệch 28 dB, tương đương với sự gia tăng phạm vi và khoảng cách.Ở môi trường ngoài trời, khoảng cách 6 dB có thể đạt gấp đôi khoảng cách truyền ban đầu.

Bằng cách này, công nghệ LoRa có thể đạt được phạm vi và khoảng cách truyền lớn hơn với công suất truyền thấp hơn. Công nghệ diện rộng tiêu thụ ít năng lượng này chính là thứ chúng ta cần.

Mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) là một phần không thể thiếu của Internet of Things. Nó có đặc điểm là tiêu thụ điện năng thấp, vùng phủ sóng rộng và khả năng xuyên thấu mạnh mẽ. Nó đặc biệt thích hợp cho việc định vị nước, giám sát đèn đường và giám sát chỗ đỗ xe. Trong các ứng dụng khác, gửi và nhận một lượng nhỏ dữ liệu.Các tổ chức liên quan đến LPWAN Liên minh LoRa có 145 thành viên trên toàn thế giới và hệ sinh thái phong phú của họ giúp các thiết bị tuân theo giao thức LoRaWAN tương thích.Một phương thức liên lạc hoàn toàn tương thích với LoRaWAN, có thể truy cập hàng chục nghìn nút cảm biến không dây trong phạm vi từ 5 đến 10 km, giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng liên lạc của các nút hiệu quả hơn so với phương thức liên lạc thăm dò điểm-điểm truyền thống.