LoRa là gì? Tổng quan về công nghệ LoRa

LoRa là gì?

LoRa (Long Range Radio) được nghiên cứu và phát triển bởi Cycleo và sau này được mua lại bởi công ty Semtech năm 2012, là một công nghệ không dây dùng để truyền dữ liệu tầm xa, năng lượng thấp và an toàn cho các ứng dụng M2M và IoT. LoRa được sử dụng để kết nối không dây các cảm biến, gateway, máy móc, thiết bị, động vật, con người, … với đám mây.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ 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.

Công nghệ LoRa hoạt động ở các dải tần khác nhau ở các vùng khác nhau: Ở Hoa Kỳ, nó hoạt động ở băng tần 915 MHz, ở châu Âu, nó hoạt động ở băng tần 868 MHz và ở châu Á, nó hoạt động ở dải tần 865 đến 867 MHz, 920 đến 923 MHz.

Công nghệ LoRa được tạo ra và chịu sự chi phối của Liên minh LoRa. Liên minh LoRa là một trong những liên minh công nghệ phát triển nhanh nhất. Tổ chức phi lợi nhuận này bao gồm hơn 500 công ty thành viên, cam kết triển khai quy mô lớn Mạng IoT Diện Rộng Công Suất Thấp (LPWAN) thông qua việc phát triển và quảng bá tiêu chuẩn LoRaWAN.

Bảng so sánh công nghệ LoRa với các công nghệ khác

Ưu điểm

• Vùng phủ sóng rộng được đo bằng km
• Hoạt động trên tần số miễn phí (không có license), không có chi phí cấp phép trả trước để sử dụng công nghệ
• Công suất thấp có nghĩa là tuổi thọ pin dài cho các thiết bị. Pin cảm biến có thể tồn tại trong 2 năm hoặc 5 năm (Lớp A và Lớp B)
• Kích thước tải trọng tốt hơn (100 byte), so với SigFox là 12 byte
• Là công nghệ mở: một liên minh mở và một tiêu chuẩn mở. Công nghệ mở so với đối thủ SigFox
• Không giới hạn số lượng tin nhắn hàng ngày tối đa (so với giới hạn SigFox là 140 / ngày)
• LoRaWAN có lợi ích là liên minh với cách tiếp cận mở thay vì độc quyền (SigFox).
• Băng thông thấp làm cho nó lý tưởng cho việc triển khai IoT thực tế với ít dữ liệu hơn và / hoặc với việc truyền dữ liệu không đổi.
• Chi phí kết nối thấp, dễ cài đặt và triển khai nhanh.
• Bảo mật: một lớp bảo mật cho mạng và một lớp cho ứng dụng có mã hóa AES.
• Giao tiếp hai chiều đầy đủ.
• Mạng lưới hỗ trợ lớn như CISCO, IBM và 500 công ty thành viên khác của Liên minh LoRa.

Nhược điểm

• Dữ liệu truyền tải hạn chế ở 100 byte.
• Không cho giám sát liên tục (trừ các thiết bị Class C).
• Không phải là ứng cử viên lý tưởng cho các ứng dụng thời gian thực đòi hỏi độ trễ thấp hơn và yêu cầu thiết bị ràng buộc.
• Tăng cường mạng lưới LoRaWAN: Sự phát triển của các công nghệ LPWAN, và đặc biệt là LoRaWAN, đặt ra những thách thức cùng tồn tại khi việc triển khai các gateway vào khu vực đô thị.
• Nhược điểm của tần số mở là bạn có thể bị nhiễu tần số đó và tốc độ dữ liệu có thể thấp. (Đối với GSM hoặc tần số được cấp phép, bạn có thể truyền trên tần số đó mà không bị nhiễu. Các nhà khai thác GSM sử dụng tần số nhất định phải trả phí cấp phép lớn cho chính phủ để sử dụng các tần số đó. LoRa hoạt động trên các tần số mở và không cần trạng thái license.

Các ứng dụng 

Công nghệ không dây LoRa được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng.

Với công suất thấp và hoạt động tầm xa của công nghệ này, các điểm cuối có thể được triển khai ở nhiều nơi, trong các tòa nhà và bên ngoài và vẫn có khả năng giao tiếp với gateway. Do đó, hệ thống này dễ triển khai và nó có thể được sử dụng cho một số lượng lớn IoT, M2M.

Các ứng dụng cho công nghệ không dây LoRa bao gồm: smart metering; theo dõi hàng tồn kho, ghi dữ liệu và giám sát máy bán hàng tự động; công nghiệp ô tô;. . . trong thực tế bất cứ nơi nào có thể cần báo cáo và kiểm soát dữ liệu.

Công nghệ LoRa đặc biệt hấp dẫn đối với nhiều ứng dụng vì khả năng tầm xa. Các node mới có thể dễ dàng được kết nối và kích hoạt.