Mạng LoRa là gì? Cách cấu hình mạng LoRa trong các ứng dụng IoT
Cùng với sự phát triển của công nghệ, bên cạnh WiFi và Bluetooth thì mạng LoRa cũng được dùng trong IoT. Vậy mạng LoRa là gì? Đây là một mạng kết nối không dây được xem là lý tưởng cho vô số ngành công nghiệp liên quan đến lĩnh vực Internet of Things trong tương lai.
Trong bài viết này, hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về công nghệ LoRa là gì và cách cấu hình chúng để sử dụng trong các ứng dụng IoT nhé!
Mạng LoRa là gì?
LoRa (viết tắt của Long Range) là một trong những mạng vô tuyến tầm xa, có công suất thấp, phù hợp để triển khai cho các thiết bị hoặc cảm biến IoT một cách đơn giản và an toàn. Khi sử dụng mạng LoRa, các thiết bị hoặc cảm biến trong hệ thống này được gọi là Node.
LoRa ban đầu được bắt nguồn từ công nghệ Chirp Spread Spectrum (CSS). Chúng sẽ mã hóa các thông tin dữ liệu trên sóng vô tuyến bằng các xung Chirp tương tự như cách mà cá heo hoặc dơi giao tiếp với nhau. Do đó, công nghệ LoRa ít bị nhiều điện từ khi hoạt động, cho phép tín hiệu có thể gửi đi với một khoảng cách rất xa, thậm chí là đi xuyên qua các toàn nhà với một mức năng lượng rất thấp. Có thể nói, chúng rất phù hợp cho các thiết bị chạy bằng pin trong hệ thống IoT.
Công nghệ LoRa có chi phí khá thấp và phải chăng, nhưng có mức độ phủ sóng rộng hơn nhiều so với các mạng di động hoặc WiFi, Bluetooth hoặc Zigbee thông thường. Chúng có thể hoạt động ở các mức băng tần thấp như 915 MHz, 433 MHz hoặc hoạt động ở mức 2,4GHz đều được.
LoRaWAN là gì?
LoRaWAN là hệ thống mạng và giao thức truyền thông được xây dựng dựa trên mạng LoRa. Về cơ bản, mạng LoRa (còn có thể gọi là LoRaWAN) sẽ bao gồm các Nodes (các thiết bị hoặc cảm biến), Gateways (cổng) và các nhà cung cấp mạng LoRa.
Các Nodes sẽ gửi dữ liệu đến các Gateways tiếp nhận, sau đó chuyển đến máy chủ của nhà cung cấp mạng để xử lý. Gateways ở đây thường là các thiết bị vật lý, chứa các phần cứng và phần mềm cần thiết nhằm kết nối thiết bị trong hệ thống IoT với nền tảng đám mây (Cloud).
Bạn có thể hiểu đơn giản, LoRaWAN giống như một lớp trung gian, giúp kết nối nguồn dữ liệu với người dùng cuối (End-user). Việc có nhiều LoRaWAN Gateways giúp chúng ta dễ dàng phục hồi khi có một số Gateways bị lỗi.
So sánh LoRa và các công nghệ khác
Cùng là mạng truyền thông không dây, nhưng LoRa sẽ khác so với LoRaWAN, WiFi hoặc Zigbee. Dưới đây, mình sẽ phân tích kỹ về từng loại cho bạn nhé:
LoRa và LoRaWAN
Nhiều người thường sử dụng khái niệm LoRa và LoRaWAN để thay thế cho nhau, nhưng thực tế chúng không phải là một. Cụ thể, LoRaWAN là một network mà các thiết bị LoRa hoạt động trong đó, chúng giúp xác định giao thức truyền thông cũng như kiến trúc của hjee thống cho một thiết bị. Còn về công nghệ LoRa, chúng chỉ đơn giản là một tín hiệu sóng có tần số vô tuyến, giúp chuyển đổi dữ liệu thành dạng tín hiệu để gửi đi trong khoảng cách xa.
LoRa và WiFi
WiFi là một trong những giao thức truyền dữ liệu trong khoảng cách xa lý tưởng, nhưng chi phí cho chúng khá đắt đỏ, vì bạn phải đầu tư các modem di động hoặc các gói dịch vụ Internet cho hệ thống đa dạng nhiều cảm biến trong IoT.
Với các nhu cầu như chỉ cần gửi một lượng nhỏ dữ liệu một vài lần trong một giờ hoặc thậm chí chỉ một vài lần trong một ngày, thì chi phí đầu tư WiFi cho hệ thống IoT đó là khá cao. Do đó, nhiều người đã sử dụng mạng LoRa.
>> Xem thêm: So sánh BLE vs Bluetooth – Cách hoạt động và ưu nhược điểm
LoRa và Zigbee
Cả LoRa và Zigbee đều có mức tiêu thụ điện năng thấp và hỗ trợ truyền dữ liệu ở khoảng cách xa. Nếu để mình đánh giá, thì mình thấy Zigbee có thể hỗ trợ khoảng cách xa hơn so với LoRa, vì chúng có kiến trúc dạng lưới và nhân bản các Node, mỗi một Node đều có thể giao tiếp với bất kỳ Node nào trong hệ thống. Trong khi đó, mạng LoRa cung cấp liên kết hình sao, trong đó mỗi Node cần phải giao tiếp trực tiếp với một Gateways.
Tổng kết lại các yếu tố trên, thì Zigbee sẽ đáng tin cậy hơn LoRa. Zigbee có thể dùng trong giám sát và điều khiển thiết bị IoT, còn LoRaWAN thì bị giới hạn bởi các cảm biến có mức tiêu thụ điện năng thấp.
Cách cấu hình LoRa Gateways để theo dõi dữ liệu qua Internet
Chọn cổng trên Raspberry Pi
Có khá nhiều lựa chọn, nhưng mình sẽ hướng dẫn bạn sử dụng mạng LoRa trên Raspberry Pi nhé! Đây là mạch mình nghĩ sẽ khá đơn giản để bạn tiếp cận.
Mình sử dụng RAK7243 LPWAN Developer Gateway. Trong đó, phần cứng của Gateways bao gồm Raspberry Pi 3 B+ được cài sẵn trên các chân:
Cài đặt phần mềm LoRa Gateway
Việc cài đặt này chỉ đơn giản là flash thẻ 16GB với hình ảnh Raspbian được cung cấp t ừ nhà phát triển. Dưới đây là cách làm với Windows:
- Download tại đây về máy tính đã gắn sẵn thẻ SD.
- Giải nén tệp vừa tải về để lấy tập tin Linux IMG
- Cài đặt và khởi chạy Etcher
- Lắp thẻ SD từ bộ sản phẩm
- Trong Etcher, đặt nguồn thành tập tin IGM, nhấn nút Flash và chờ vài phút để hoàn tất
Gắn anten, lắp thẻ nhớ SD và bật nguồn
- Gắn cả 2 anten là LoRa và GPS vào mạch như hình dưới (lưu ý nếu không gắn thì có thể chúng sẽ gây ra hư hỏng bo mạch)
- Lắp thẻ nhớ SD đã Flash vào
- Kết nối với nguồn điện bằng cổng micro USB
- Bật nguồn điện
- Xem thử đèn LED nguồn đã nhấp nháy hay chưa
Lời kết
Trên đây, IoTZone đã hướng dẫn bạn chi tiết cách cấu hình LoRa Gateways để sử dụng trong các ứng dụng IoT. Chúc bạn thành công! Đừng quên theo dõi blog của IoTZone để cập nhật những bài viết hướng dẫn kỹ thuật mới nhất nhé.
