bài Viết

LoRa là gì? Nguyên lý hoạt động và 3 ứng dụng tiêu biểu của Lora

05/10/2022

Các thiết bị LoRa đã tạo ra một cuộc cách mạng cho Internet of Things (IoT) bằng cách cho phép giao tiếp dữ liệu trong một phạm vi lớn, tiết kiệm năng lượng tiêu thụ. Trong bài viết này ITG sẽ giới thiệu đến độc giả công nghệ LoRa là gì và những ứng dụng của LoRa

Công nghệ LoRa là gì?

Lora là viết tắt của Long Range, là một giao thức không dây mới được thiết kế hỗ trợ truyền tải dữ liệu ở khoảng cách lên đến hàng km với lượng điện năng tiêu thụ thấp. Công nghệ LoRa được phát triển bởi Semtech, có trụ sở tại California. 

LoRa hướng tới các kết nối M2M (Machine-to-Machine)  ở khoảng cách lớn. Nó có thể hỗ trợ liên lạc ở khoảng cách lên tới 15 – 20 km, với hàng triệu node mạng. Thực tế các thiết bị LoRa có thể duy trì kết nối và chia sẻ dữ liệu trong thời gian lên đến 10 năm chỉ với năng lượng pin.

Một mạng LoRa có thể cung cấp vùng phủ sóng tương tự như của một mạng di động. Trong một số trường hợp, các ăng-ten Lora có thể được kết hợp với ăng-ten di động khi các tần số là gần nhau, do đó giúp tiết kiệm đáng kể chi phí. 

Công nghệ không dây LoRa được đánh giá là lý tưởng để ứng dụng trong: nông nghiệp, bán lẻ, theo dõi hàng tồn kho, thành phố thông minh, ngành công nghiệp ô tô…và các ứng dụng trong bất cứ lĩnh vực nào mà cần báo cáo và kiểm soát dữ liệu.

Lora là gì

Vì sao nên sử dụng Lora?

Cảm biến đi tới đâu, ở đó trở nên thông minh tới đó. Nhưng cảm biến đang gặp phải trở ngại lớn nhất đó là vấn đề năng lượng. Với những giao thức như Wi-fi, năng lượng bị tiêu hao là rất lớn, bắt buộc thiết bị phải được cấp nguồn. Với LoRa, điều này hoàn toàn được giải quyết, do Lora tiêu thụ ít năng lượng nhưng vẫn có khoảng cách truyền xa lên đến vài km.

Nguyên lý hoạt động của LoRa

Kỹ thuật điều chế Chirp Spread Spectrum (CSS – là kỹ thuật sử dụng các xung chirp để mã hóa các thông tin) là nền tảng phát triển công nghệ Lora. Đầu tiên, tín hiệu của dữ liệu gốc sẽ được khuếch đại với tần số cao hơn, sau đó được mã hóa thành chuỗi các tín hiệu chirp, và cuối cùng thì được gửi đi từ anten.

Nhờ nguyên lý hoạt động đó, tín hiệu công nghệ LoRa có thể truyền được đi xa với công suất thấp.

Vai trò của LoRa trong IoT

Với điểm mạnh là không tiêu tốn quá nhiều điện năng trong quá trình sử dụng, LoRa giúp dẫn truyền dữ liệu với khoảng cách xa. Đồng thời, chi phí của nó cũng 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.

Ưu và nhược điểm của công nghệ LoRa là gì?

Ưu điểm 

Nhược điểm 

Chi phí thấp: Ứng dụng công nghệ Lora giúp doanh nghiệp giảm chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng, chi phí thay thế pin và cuối cùng là chi phí vận hành. 

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.

Không dành cho tải trọng dữ liệu lớn: 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  giới hạn ở 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 các gateway trong nội thành cũng là cản trở trong việc phổ biến công nghệ LoRa trong khu đông dân cư.

Ứng dụng của Lora

1. Ứng dụng trong nông nghiệp

Một hệ thống tưới thông minh sẽ sử dụng cảm biến LoRa để thu thập thông số đầu vào như: nhiệt độ, độ ẩm, độ pH của đất, …và các yếu tố môi trường khác. Sau đó cảm biến thu thập dữ liệu, và căn cứ vào đây thì hệ thống sẽ quyết định tưới nước/tưới phân với số lượng bao nhiêu cho tiết kiệm và phù hợp. 

Ưu điểm của hệ thống tưới tiêu công nghệ cao trong nông nghiệp khi có sử dụng LoRa:

  • Nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước theo nguyên tắc tưới đúng – tưới đủ – không lãng phí.
  • Tiết kiệm tối đa chi phí đầu tư ban đầu (đầu tư dây nối tín hiệu, hệ thống vỏ bảo vệ dây) và tăng độ ổn định hệ thống
  • Có thể vận hành giám sát ở bất kỳ đâu, chỉ cần có Internet

LORA ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP

Ứng dụng LoRa trong nông nghiệp

2. Ứng dụng của Lora trong toà nhà thông minh (Smart Building)

Chúng ta đã biết rằng, LoRa cho phép các cảm biến hoạt động trong nhiều năm mà không cần nguồn điện liên tục. Một số ứng dụng phổ biến của LoRa  trong các tòa nhà thông minh đó là:

Quản lý năng lượng: LoRa tập hợp tất cả các hệ thống liên quan đến năng lượng để quản lý tòa nhà thông minh gồm: chiếu sáng, sưởi ấm, làm mát, an toàn cháy nổ. Giao thức truyền thông LoRa 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, LoRa là một phần không thể thiếu trong cơ sở hạ tầng cấp nước thông minh. Bằng cách sử dụng các cảm biến ở đồng hồ nước, hệ thống LoRa 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.

Kiểm tra an toàn tòa nhà: Ngay cả ở những vùng xa xôi, các tòa nhà có thể được trang bị nhiều cảm biến 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.

LORA LÀ GÌ

Ứng dụng của LoRa trong các tòa nhà thông minh

3. Ứng dụng trong bán lẻ của  Lora là gì

Trong một thông báo gần đây, công nghệ dựa trên LoRa đã được Deutsche Telekom áp dụng tại các cửa hàng bán lẻ ở Đức – đặc biệt là các chuỗi nhà hàng. Theo đó LoRa được đặt tại các lối vào cửa hàng, sẽ giúp quản lý lưu lượng khách hàng ghé thăm mỗi ngày. Nhân viên được thông báo qua một ứng dụng, nếu ai đó vào cửa hàng. Đồng thời, LoRa, được sử dụng để thu thập, phân tích dữ liệu lịch sử viếng thăm của khách hàng theo ngày và theo tuần. Điều này cho phép các nhà bán lẻ lên kế hoạch chính xác hơn để phân bổ nhân viên phù hợp để thực hiện các hoạt động như dọn dẹp hoặc bổ sung hàng dự trữ.

lORA LÀ GÌ

Ứng dụng của LoRA tại các doanh nghiệp bán lẻ 

4. Ứng dụng của Lora trong sản xuất của lora là gì

  • Giám sát hoạt động của máy móc 

Máy móc là tài sản quan trọng trong các nhà máy sản xuất. Việc phát hiện và ngăn chặn kịp thời các hư hỏng máy móc có thể tiết kiệm một khoản chi phí đáng kể cho doanh nghiệp và nâng cao hiệu quả sản xuất. Một số cảm biến LoRa được tích hợp với cảm biến gia tốc,  cảm biến rung…. Báo động sẽ được kích hoạt khi máy chạy quá tốc độ, tần số rung quá cao, máy đứng yên trong thời gian dài hoặc ở trạng thái rơi. 

  • Theo dõi tài sản

Lora cũng có thể được sử dụng để giám sát vị trí của một số lượng lớn tài sản trong môi trường sản xuất thông minh. Lora được ứng dụng để theo dõi vị trí của xe tải, hàng hóa, xe đẩy, thùng chứa, pallet và kệ để ngăn chặn hành vi trộm cắp. Do đó, tính năng cải thiện quản lý hàng tồn kho và độ chính xác của dữ liệu, tăng cường khả năng hiển thị của việc sử dụng không gian vật lý và hiệu quả hoạt động.

Phạm vi phủ sóng của Lora rộng và có thể được sử dụng ở ngoài nhà máy. Ngoài việc theo dõi vị trí của tài sản, nhiệt độ và độ ẩm trên container có thể nhờ ứng dụng Lora để giữ cho hàng hóa ở trạng thái nhiệt độ và độ ẩm theo đúng quy định. 

  • Giám sát năng lượng

Tương tự như giám sát môi trường, cảm biến LoRa có thể giúp giảm lượng khí thải carbon trong môi trường công nghiệp 4.0, bằng cách theo dõi mức tiêu thụ năng lượng của máy móc. Doanh nghiệp cũng có thể xác định hiệu quả sử dụng thiết bị. 

Dữ liệu thu thập được được sử dụng để phân tích xu hướng của người dùng và cung cấp thông tin chi tiết về hiệu quả năng lượng của các ứng dụng của họ. Ngoài ra, các cảnh báo tự động do hệ thống tạo ra sẽ thông báo cho quản trị viên lưu trữ về những thay đổi đối với thiết bị để ngăn chặn sự bất thường hoặc sử dụng quá mức. Nói tóm lại, các ứng dụng công nghệ LoRa cung cấp cho khách hàng dữ liệu đáng tin cậy và có thể truy cập, cho phép họ giám sát mức tiêu thụ điện năng một cách đáng tin cậy và hiệu quả, giảm hóa đơn hàng tháng và lãng phí năng lượng.

Hy vọng với những nội dung mà ITG Technology đưa ra đã giúp bạn có thể hình dung được Lora là gì, những ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của Lora. Để được tư vấn giải pháp chuyển đổi số doanh nghiệp sản xuất, vui lòng liên hệ chuyên viên tư vấn của chúng tôi để được hỗ trợ: 092.6886.855

5/5 - (12 bình chọn)
5/5 - (12 bình chọn)
Bạn muốn chuyên gia tư vấn nhanh?
Bạn đang tìm hiểu về các giải pháp chuyển đổi số và muốn chuyên gia tư vấn trực tiếp tức thì? Đừng ngại ngần kết nối với chúng tôi để được hỗ trợ giải pháp nhanh chóng

    Tặng bạn ebook







      Bạn muốn chuyên gia tư vấn nhanh?
      Bạn đang tìm hiểu về các giải pháp chuyển đổi số và muốn chuyên gia tư vấn trực tiếp tức thì? Đừng ngại ngần kết nối với chúng tôi để được hỗ trợ giải pháp nhanh chóng

        Phone Gọi ngay
        zalo chat Zalo chat
        Facebook chat Facebook chat