Công nghệ LoRa là gì?

LoRa là từ viết tắt của Long Range Radio, và kể từ năm 2012 thì công nghệ này đã thuộc sở hữu của công ty Semtech sau thương vụ với Cycleo.

LoRa được sinh ra nhằm mục đích hỗ trợ truyền tải dữ liệu ở khoảng cách lên đến hàng km với lượng điện năng tiêu thụ ít nhất có thể mà không cần khuếch đại công suất lên.

LoRa là một giao thức không dây được thiết kế để truyền thông tầm xa, năng lượng thấp. Giao thức cung cấp loại khả năng liên lạc mà các thiết bị thông minh cần có, và Liên minh LoRa đang hoạt động để đảm bảo khả năng tương tác giữa nhiều mạng trên các quốc gia.

E01-2G4M27D Mạch thu phát LoRa

Một phần của phổ LoRa sử dụng thể hiện ít nhiễu điện từ, do đó tín hiệu có thể kéo dài một khoảng cách xa, thậm chí đi qua các tòa nhà, với rất ít năng lượng. Điều này phù hợp cho các thiết bị IoT với dung lượng pin hạn chế. Điều đó cũng có nghĩa là các chi phí thấp hơn.

Mỗi gateway LoRa có thể xử lý hàng triệu node. Cộng với thực tế là các tín hiệu có thể kéo dài khoảng cách đáng kể, có nghĩa là cần ít cơ sở hạ tầng mạng hơn, do đó làm cho việc xây dựng mạng LoRa rẻ hơn. Các mạng LoRa có thể được đặt cùng với các thiết bị liên lạc khác, như các tháp điện thoại di động, làm giảm đáng kể các hạn chế xây dựng.

Nguyên lý hoạt động của LoRa

LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế gọi là Chirp Spread Spectrum. Có thể hiểu nguyên lý này là dữ liệu sẽ được băm thành 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 khi độ mạnh tín hiệu thấp hơn cả nhiễu môi trường xung quanh.

Mạch thu phát Lora SX1278

Ưu điểm và hạn chế của LoRa

Ưu điểm

• Phủ sóng rộng có thể lên tới vài chục km.
• Hai lớp bảo mật mã hóa AES: mạng lớp và phục vụ cho các ứng dụng.
• Không bị giới hạn lượng tin nhắn trong ngày.
• Chỉ bằng một gateway Lora đơn thì có thể kết nối ngàn thiết bị đầu cuối.
• Nhờ cảm biến công suất thấp nên bảo trì tuổi thọ pin cho các thiết bị.
• Tần số hoạt động là miễn phí, không cần cấp chi phí trả trước.

Hạn chế

• Có thể nhiễu sóng với tần số mở hay khi ứng dụng vào thực tế thi .
• Công nghệ Lora có thể bị nhiễu sóng hoặc được dữ liệu được truyền có tốc độ thấp hơn.
• Không là sự lựa chọn tốt cho các ứng dụng theo dõi theo thời gian thực.
• Tải trọng giới hạn ở mức 100 byte.

Vai trò của LoRa trong IOT

Với điểm mạnh là không tiêu tốn quá nhiều điện năng trong quá trình sử dụng, nó giúp dẫn truyền dữ liệu với khoảng cách xa. Đồng thời, chi phí của nó cũng sẽ thấp hơn nhiều khi gửi bằng hệ thống mạng di động bình thường.

Điều này sẽ giúp hạn chế việc thay pin trong quá trình hoạt động, nhờ vậy mà quá trình hoạt động và kết nối của các cảm biến của các thiết bị thuộc IoT sẽ không bị gián đoạn nữa. Bạn có thể sử dụng điện thoại hay là máy tính để điều khiển các thiết bị trong IoT với một mức độ ổn định cao.