intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật viễn thông: Công nghệ Lora cho các ứng dụng IOT

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST
Báo xấu
167
lượt xem 30
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Công nghệ Lora cho các ứng dụng IOT" trình bày chi tiết công nghệ truyền dữ liệu không dây LoRa, một công nghệ được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng IOT, bao gồm các ưu điểm của LoRa so với các công nghệ truyền dữ liệu khác, tính bảo mật, điều chế, băng tần sử dụng, ứng dụng trong các ứng dụng IOT cụ thể.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật viễn thông: Công nghệ Lora cho các ứng dụng IOT

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐÀO XUÂN HIỆP CÔNG NGHỆ LORA CHO CÁC ỨNG DỤNG IOT LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT VIỄN THÔNG HÀ NỘI, NĂM 2018
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------ ĐÀO XUÂN HIỆP CÔNG NGHỆ LORA CHO CÁC ỨNG DỤNG IOT Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số đề tài : KTVT15B-30 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN: TS. HÀN HUY DŨNG Hà Nội - 2018
  3. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B MỤC LỤC MỤC LỤC ....................................................................................................................... 1 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU ..................................................................... 8 DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ............................................................................. 9 DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... 11 Chương 1: Các vấn đề chung về IOT, mạng LoRaWAN và thành phố thông minh ........................................................................................................................................ 12 1.1 Giới thiệu về Internet of Things ........................................................................... 12 1.1.1 Khái niệm về Internet of Things ................................................................... 12 1.1.2 Kiến trúc cơ bản của IoT ............................................................................... 13 1.1.3 Ứng dụng ....................................................................................................... 14 1.2 Thành phố thông minh ......................................................................................... 14 1.3 Giới thiệu về LoRa và LoRaWAN ....................................................................... 15 1.3.1 Định nghĩa và đặc điểm ................................................................................ 15 1.3.2 Các ứng dụng của LoRa trong IOT ............................................................... 18 1.3.3 Các dòng sản phẩm của LoRa ....................................................................... 19 1.3.4 Gateway trong mạng LoRaWAN .................................................................. 20 1.3.5 So sánh công nghệ LoRa với các công nghệ truyền dữ liệu khác ................ 22 1.4 Kết luận chương ................................................................................................... 24 Chương 2: Phân tích công nghệ LoRa ....................................................................... 25 2.1 Nguồn gốc và xu hướng ....................................................................................... 25 2.2 Kỹ thuật ................................................................................................................ 25 2.2.1 Bảo mật ......................................................................................................... 26 2.2.2 LoRa trong mô hình OSI ............................................................................... 27 2.2.3 Cấu trúc gói tin .............................................................................................. 30 2.2.4 Băng tần ........................................................................................................ 32 2.2.5 Trải phổ tín hiệu ............................................................................................ 34 2.2.6 Điều chế và tốc độ truyền dữ liệu ................................................................. 37 2.2.7 Độ nhạy LoRa và FSK .................................................................................. 38 1
  4. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B 2.2.8 Link Budget ................................................................................................... 40 2.2.9 Mạng tồn tại chung........................................................................................ 41 2.2.10 Ví dụ về Network Planning ......................................................................... 46 2.2.11 Kết luận ....................................................................................................... 49 2.3 Ứng dụng .............................................................................................................. 49 2.4 Kết luận chương ................................................................................................... 50 Chương 3: Ứng dụng thành phố thông minh trên thế giới ...................................... 51 3.1 Các ứng dụng của Lora trong thành phố thông minh .......................................... 51 3.1.1 Dụng cụ đo thông minh minh ....................................................................... 51 3.1.2 Máy dò báo động ........................................................................................... 52 3.1.3 Thùng rác thông minh ................................................................................... 52 3.1.4 Xe đạp thông minh ........................................................................................ 54 3.1.5 Đỗ xe thông minh .......................................................................................... 55 3.1.6 Giám sát thú cưng ......................................................................................... 57 3.1.7 Chiếu sáng thông minh ................................................................................. 58 3.2 Ứng dụng thành phố thông minh ở Hàn Quốc ..................................................... 60 3.2.1 Khu giao thương miễn phí Inchone .............................................................. 60 3.3 Ứng dụng thành phố thông minh ở Châu Âu ....................................................... 61 3.3.1 Smart city ở Hà Lan ...................................................................................... 61 3.3.2 Smart city ở Thuỵ Điển ................................................................................. 61 3.4 Kết luận chương ................................................................................................... 62 Chương 4: Ứng dụng LoRa ở Việt Nam, các dự án đang nghiên cứu và thực hiện ........................................................................................................................................ 63 4.1 Các nghiên cứu và triển khai mạng LoRa ở Việt Nam ........................................ 63 4.2 Băng tần LoRa tại Việt Nam ................................................................................ 63 4.3 Dự án Airmap sử dụng module LoRa M2B ......................................................... 64 4.3.1 Khái quát về dự án ........................................................................................ 64 4.3.2 Tổng quan hệ thống ....................................................................................... 64 4.3.3 Module LoRa M2B ....................................................................................... 67 4.3.4 Kiểm tra truyền nhận bản tin LoRa M2B và Multiconnect .......................... 69 4.3.5 Các thuận lợi và khó khăn khi thực hiện dự án Airmap ............................... 79 2
  5. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B 4.3.6 Kết quả đạt được ........................................................................................... 80 4.3.7 Đóng góp của tác giả trong dự án Airmap .................................................... 80 4.3.8 Kết luận và hướng phát triển ......................................................................... 80 4.4 Kết luận chương ................................................................................................... 82 Chương 5: Kết luận ...................................................................................................... 83 3
  6. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Internet of Things đang đã và đang phát triển mạnh mẽ ở các quốc gia trên thế giới, tạo nên những thành phố thông minh, hiện đại, đem lại cuộc sống tiện nghi hơn cho người dân. Các công nghệ áp dụng trong Internet of Things liên tục được nghiên cứu và mở rộng. Một công nghệ truyền dữ liệu được sử dụng rất phổ biến trong các ứng dụng Internet of Things ở các quốc gia trên thế giới là công nghệ LoRa. Công nghệ LoRa mang các đặc điểm nổi trội nhất là truyền rất xa, tốn ít năng lượng, dễ bảo trì, thích hợp với mọi ứng dụng “kết nối vạn vật”. Ở Việt Nam, Internet of Things nói chung và công nghệ LoRa nói riêng còn khá mới mẻ. Vì vậy cần có những nghiên cứu cụ thể về LoRa làm tiền đề cho sự phát triển công nghệ này ở Việt Nam. 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu là tìm hiểu về công nghệ LoRa, các ứng dụng của LoRa trong Internet of Things và việc nghiên cứu công nghệ này ở Việt Nam Đối tượng nghiên cứu bao gồm: công nghệ LoRa, các ứng dụng trong thành phố thông minh, các dự án sử dụng LoRa ở Việt Nam Phạm vi nghiên cứu: công nghệ LoRa ở các nước trên thế giới, ứng dụng thành phố thông minh tại Hà Lan, Hàn Quốc, Thuỵ Điển, … và module LoRa M2B sử dụng nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. 3. Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả Trong phạm vi luận văn, tác giả đã trình bày các kiến thức cơ bản về Internet of Things, thành phố thông minh, phân tích chi tiết công nghệ LoRa và ứng dụng LoRa trong Internet of Things. Tác giả cũng trình bày dự án nghiên cứu của các bạn sinh viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội sử dụng công nghệ LoRa vào một dự án thực tế 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu chính là thông qua kiến thức của bản thân tác giả, tham khảo các nguồn tài liệu đã xuất bản, các bài báo đăng trên các tạp chí khoa học, các diễn đàn thảo luận liên quan đến nội dung cần nghiên cứu. 4
  7. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B LỜI CAM ĐOAN Tôi là Đào Xuân Hiệp, học viên lớp cao học KTVT2015B. Giảng viên hướng dẫn là TS. Hàn Huy Dũng. Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong bản luận văn này là kết quả tìm kiếm và nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả và dữ liệu được nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và rõ ràng. Mọi thông tin trích dẫn đều được tuân theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng các tài liệu tham khảo. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung được viết trong luận văn này Hà Nội, ngày 22 tháng 03 năm 2018 Học viên Đào Xuân Hiệp 5
  8. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp, cùng với việc tìm hiểu tài liệu trên sách báo, các phương tiện thông tin ở trong và ngoài nước, tìm hiểu về Internet of Things – Kết nối vạn vật và tài liệu liên quan đến công nghệ truyền dữ liệu không dây LoRa, tôi đã chọn nghiên cứu đề tài: “Công nghệ LoRa cho các ứng dụng IoT”. Nội dung luận văn gồm có: Giới thiệu về IOT, LoRa và LoRaWAN, phân tích công nghệ LoRa, các ứng dụng của LoRa trong thành phố thông minh và các dự án đang nghiên cứu và sử dụng công nghệ này tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Luận văn đã giới thiệu khái quát về IOT, về LoRa và LoRaWAN, so sánh với các công nghệ truyền dữ liệu khác để đưa ra được các ưu nhược điểm. Sau đó tác giả đi sâu vào phân tích các đặc điểm của công nghệ này như: nguồn gốc và xu hướng, kỹ thuật, triển khai và ứng dụng, giúp người đọc có cái nhìn chi tiết về công nghệ này. Luận văn cũng trình bày một số ứng dụng của công nghệ LoRa trong thành phố thông minh, để người đọc thấy được mức độ phổ biến cũng như ích lợi mà công nghệ này mang lại. Cuối cùng, tác giả trình bày một dự án về IOT đang được triển khai trên phòng Lab của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, nơi các bạn sinh viên đang nghiên cứu và sử dụng công nghệ LoRa, kết quả đạt được và những hướng ứng dụng mới của công nghệ này. 6
  9. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B ABSTRACT In this thesis, LoRa wireless technology is investigated as a solution for Internet of Things. The thesis presents an overview of IoT, LoRa and LoRaWAN, compared to other data transmission technology in order to show advantages and disadvantages of LoRa. The author then indicate source, trend, technique, development of this technology, giving readers an overview and help them begin to grasp this technology. The physical layer and network layer aspects are introduced including spread spectrum technique link bugget calculation and topology of LoRaWAN network. Various applications of LoRa for smart city application is presented to help readers perceive the popularity and benefits of this technology. Finally, the author presents one project of IoT which is being developed in laboratory in Hanoi University of Science and Technology, results obtained and new applications of LoRa technology. 7
  10. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU AQI Air Quality Index BER Bit Error Rate BW Bandwidth CR Coding Rate CRC Cyclic Redundancy Check IoT Internet of Things M2M Machine to Machine MQTT Message Queuing Telemetry Transport LoRa Long Range Radio LPWAN Low Power Wide Area NetWork PM Particulate Matter R2 Coefficient of determination SF Spreading Factor TCP Transmission Control Protocol 8
  11. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Mô hình thành phố thông minh ...................................................................... 15 Hình 1.2: Mô hình mạng LoRaWAN .............................................................................. 17 Hình 1.3: Ví dụ về ứng dụng của công nghệ LoRa ........................................................ 18 Hình 1.4: Các module LoRa của Semtech ..................................................................... 19 Hình 1.5: Các thiết bị tích hợp công nghệ LoRa ........................................................... 20 Hình 1.6: Mô hình giao tiếp của các thiết bị dùng LoRa với Gateway ......................... 21 Hình 1.7: Một số Gateway sử dụng phổ biến hiện nay .................................................. 22 Hình 2.1: Khóa và Mã hóa trong LoraWAN .................................................................. 27 Hình 2.2: Mô hình OSI ................................................................................................... 28 Hình 2.3: Mô hình LoRaWAN ........................................................................................ 30 Hình 2.4: Cấu trúc một gói tin không dây ..................................................................... 30 Hình 2.5: Cấu trúc gói tin ack ....................................................................................... 31 Hình 2.6: Băng tần LoRa trên thế giới .......................................................................... 32 Hình 2.7: Mối quan hệ giữa độ nhạy và tốc độ truyền dữ liệu ...................................... 39 Hình 2.8: Tín hiện dải hẹp truyền thống và nhiễu dải rộng .......................................... 42 Hình 2.9: Tín hiệu dải hẹp và nhiễu dải rộng ................................................................ 42 Hình 2.10: Tín hiệu dải rộng và nhiễu dải hẹp .............................................................. 43 Hình 2.11: Ví dụ về nhiễu cụm ....................................................................................... 44 Hình 2.12: Độ nhậy FSK và Lora trong vùng lân cận của tín hiệu nhiễu AM .............. 45 Hình 2.13: Test dải tín hiệu ở Shinjuku, Nhật Bản ........................................................ 46 Hình 3.1: Ứng dụng của dụng cụ đo thông minh. .......................................................... 51 Hình 3.2: Thiết bị phát hiện sự cố và báo động. ............................................................ 52 Hình 3.3: Xe đạp thông minh. ........................................................................................ 54 Hình 3.4: Trường hợp tham khảo hệ thống đỗ xe thông minh. ...................................... 55 Hình 3.5: Mô hình bãi đỗ xe thông minh ....................................................................... 56 Hình 3.6: Trường hợp tham khảo giám sát thú cưng. .................................................... 58 Hình 3.7: Mô hình chiếu sáng thông minh..................................................................... 59 Hình 3.8: Trường hợp tham khảo của dụng cụ đo thông minh...................................... 61 9
  12. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B Hình 3.9: Thành phố thông minh ở Stockholm .............................................................. 62 Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống ....................................................................................... 64 Hình 4.2: Cấu trúc 1 node.............................................................................................. 67 Hình 4.3: Cấu trúc của module M2B ............................................................................. 68 Hình 4.4: Bảng thông số kỹ thuật của module M2B ...................................................... 69 Hình 4.5: Kết quả kiểm tra khoảng cách của LoRa M2B .............................................. 70 Hình 4.6: Kết quả test khoảng cách ngày 15/4/2017 của Lora Multitech ..................... 71 Hình 4.7: Bản đồ kết quả kiểm tra khoảng cách truyền của 2 module LoRa Multitech và LoRa M2B ...................................................................................................................... 72 Hình 4.8: Khu vực chọn để tính toán số gói tin bị mất .................................................. 73 Hình 4.9: Kết quả về thời gian trễ của tín hiệu từ node về Gateway ............................ 75 Hình 4.10: Kết quả về thời gian trể của tín hiệu từ Gateway lên Server ...................... 76 Hình 4.11: Tỷ lệ nhận được gói tin ack với khoảng cách 5m ........................................ 77 Hình 4.12: Kết quả mạch phần cứng ............................................................................. 80 10
  13. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Mức độ phổ biến các công nghệ dùng trong IOT ......................................... 23 Bảng 1.2: So sánh công nghệ LoRa với các công nghệ truyền dữ liệu khác ................. 24 Bảng 2.1: Băng tần sử dụng LoRa ở các quốc gia, vùng lãnh thổ ................................ 33 Bảng 2.2: So sánh link Budget giữa Lora và FSK dải hẹp ............................................ 48 Bảng 4.1: Chỉ số AQI ..................................................................................................... 65 Bảng 4.2: Bảng kết thử nghiệm mất gói tin ngày 30/4/2017 ......................................... 74 Bảng 4.3: Kết quả truyền từ 1 node ............................................................................... 78 Bảng 4.4: Kết quả truyền từ nhiều node ........................................................................ 78 11
  14. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B Chương 1: Các vấn đề chung về IOT, mạng LoRaWAN và thành phố thông minh Internet of Things đang là một xu hướng phát triển mạnh mẽ trên thế giới, là một phần không thể thiếu trong nền công nghiệp 4.0. Càng ngày càng có nhiều hơn các thiết bị kết nối với nhau và kết nối với Internet, giúp con người có thể tạo ra các thành phố thông minh với khả năng theo dõi, điều khiển tất cả các lĩnh vực như môi trường, năng lượng, giao thông, tự động hoá, …Trong chương này, tôi sẽ giới thiệu về Internet of Things, về thành phố thông minh và về mạng LoRaWAN. 1.1 Giới thiệu về Internet of Things 1.1.1 Khái niệm về Internet of Things Internet of Things hay cụ thể hơn là mạng lưới vạn vật kết nối Internet (IoT) là một liên mạng, trong đó các thiết bị kết nối và thiết bị thông minh được nhúng các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị này có khả năng thu thập và truyền tải dữ liệu.[1] Năm 2013, tổ chức Global Standards Initiative on Internet of Things (IOT-GSI) định nghĩa IOT là “hạ tầng cơ sở toàn cầu phục vụ cho xã hội thông tin, hỗ trợ các dịch vụ chuyên sâu thông qua các vật thể (cả thực và ảo) được kết nối với nhau nhờ vào công nghệ thông tin và truyền thông hiện hữu được tích hợp”. Hệ thống IOT cho phép vật được cảm nhận hoặc được điều khiển từ xa thông qua hạ tầng mạng hiện hữu, tạo cơ hội cho thế giới thực được tích hợp trực tiếp hơn vào hệ thống điện toán, hệ quả là hiệu năng, độ tin cậy và lợi ích kinh tế được tăng cường bên cạnh việc giảm thiểu sự can dự của con người. Chúng ta có thể hiểu 1 cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau. Việc kết nối có thể qua Wifi, 3G, 4G, Bluetooth… các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, tai nghe, thậm chí cả tivi, tủ lạnh, bóng đn… 12
  15. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B 1.1.2 Kiến trúc cơ bản của IoT Kiến trúc IoT được đại diện cơ bản bởi 4 phần: Vạn vật (Things), trạm kết nối (Gateways), hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud) và các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-creation and Solutions Layers).[2] • Vạn vật (Things): Ngày nay có hàng tỷ vật dụng đang hiện hữu trên thị trường gia dụng và công nghệ, ở trong nhà hoặc trên tay của người dùng. Chẳng hạn như xe hơi, thiết bị cảm biến, thiết bị đeo và điện thoại di động đang được kết nối trực tiếp thông qua băng tầng mạng không dây và truy cập vào Internet. Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý dữ liệu một cách cục bộ, còn các thiết bị chưa thông minh thì có thể kết nối được thông qua các trạm kết nối. • Trạm kết nối (Gateways): Một rào cản chính khi triển khai IoT đó là gần 85% các vật dụng đã không được thiết kế để có thể kết nối với Internet và không thể chia sẻ dữ liệu với điện toán đám mây. Để khắc phục vấn đề này, các trạm kết nối sẽ đóng vai trò là một trung gian trực tiếp, cho phép các vật dụng có sẵn này kết nối với điện toán đám mây một cách bảo mật và dễ dàng quản lý. • Hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud): - Cơ sở hạ tầng kết nối: Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP được kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính. Cơ sở hạ tầng mạng này bao gồm thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều thiết bị khác có thể kiểm soát lưu lượng dữ liệu lưu thông và cũng được kết nối đến mạng lưới viễn thông và cáp - được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ. - Trung tâm dữ liệu/ hạ tầng điện toán đám mây: Các trung tâm dữ liệu và hạ tầng điện toán đám mây bao gồm một hệ thống lớn các máy chủ, hệ thống lưu trữ và mạng ảo hóa được kết nối. • Các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-Creation and Solutions Layers): Intel đã kết hợp những phần mềm quản lý API hàng đầu (Application Progmraming Interface) là Mashery và Aepona để giúp đưa các sản phẩm và giải pháp IoT ra 13
  16. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B thị trường một cách chóng và tận dụng được hết giá trị của việc phân tích các dữ liệu từ hệ thống và tài sản đang có sẵn. 1.1.3 Ứng dụng IoT đang là một xu hướng công nghệ mới và rất phát triển trên thế giới. Dựa trên các miền ứng dụng, IOT có thể chia thành 5 loại khác nhau: thiết bị đeo thông minh, nhà thông minh, thành phố thông minh, môi trường thông minh, và doanh nghiệp thông minh. IoT có ứng dụng vô cùng rộng, có thể kể đến các ứng dụng sau: • Quản lý chất thải • Quản lý và lập kế hoạch quản lý đô thị • Quản lý môi trường • Phản hồi trong các tình huống khẩn cấp • Mua sắm thông minh • Quản lý các thiết bị cá nhân • Đồng hồ đo thông minh • Tự động hoá ngôi nhà 1.2 Thành phố thông minh Thành phố thông minh hay đô thị thông minh như là một hệ thống hữu cơ tổng thể được kết nối từ nhiều hệ thống thành phần với hệ thống trí tuệ nhân tạo có thể hành xử thông minh như con người, gồm mạng viễn thông số (dây thần kinh), hệ thống nhúng thông minh (não bộ), các cảm biến (giác quan) và phần mềm (tinh thần và nhận thức) để nâng cao chất lượng cuộc sống, cải thiện chất lượng phục vụ của chính quyền thành phố, giảm thiểu tiêu thụ năng lượng, quản lý hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Thành phố thông minh là sản phẩm của sự phát triển thời đại công nghệ hiện nay mà ở đó, tất cả mọi thứ của thành phố: đn, phương tiện giao thông, bãi đỗ xe, … đều được theo dõi, kiểm soát và điều khiển tự động. 14
  17. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B Hình 1.1: Mô hình thành phố thông minh Hình 1.1 là hình ảnh về một thành phố thông minh khi mà tất cả mọi thứ đều trở nên thông minh như đn đường được quản lý từ xa giúp tiết kiệm năng lượng, các ngôi nhà thông minh điều khiển tự động hay bằng giọng nói, … 1.3 Giới thiệu về LoRa và LoRaWAN 1.3.1 Định nghĩa và đặc điểm 1.3.1.1 LoRa LoRa viết tắt của Long Range Ratio công nghệ truyền dữ liệu sử dụng phương pháp điều chế FSK, GFSK, OOK. Chi phí, tiêu thụ năng lượng thấp, tuổi thọ của các thiết bị cao, lên đến 10 năm với môi trường hoạt động lý tưởng.[3] Khoảng cách truyền trong không gian tự do có thể lên đến 16km với môi trường không có vật cản và tầm nhìn thẳng (Ví dụ: cánh đồng cỏ, bờ đê…). Trong môi trường đô thị với các tòa nhà cao tầng khi đặt các trạm LoRa ở cách mặt đất từ 1,5-2m thì khoảng cách truyền nhận được là khoảng 1-2km. Ứng dụng của LoRa rộng rãi, ch cần có kết nối Internet, bất cứ thiết bị nào yêu cầu truyền tải, trao đổi dữ liệu, thông tin đều có thể sử dụng công nghệ LoRa được. 1.3.1.2 LoRaWAN Giao thức LoRaWAN: 15
  18. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B LoRaWAN là chuẩn giao tiếp dựa trên nền tảng công nghệ LoRa và được định nghĩa và phát triển bởi tổ chức LoRa Alliance. LoRa Alliance là một tổ chức phi lợi nhuận, được thành lập để để nghiên cứu và định nghĩa các chuẩn giao tiếp LPWAN network dựa trên nền tảng LoRa. Hiện tại, LoRa Alliance đang phát triển chuẩn giao tiếp LoRaWAN để kết nối hàng triệu thiết bị IoT trong các ứng dụng Smart City, Smart Meters. .... [4] LoRaWAN là mạng “diện rộng” (Low Power Wide Area Network) sử dụng năng lượng thấp trong mạng lưới khu vực, quốc gia hoặc toàn cầu. Nó nhắm tới mục tiêu là các yêu cầu chính của Internet về truyền thông hai chiều an toàn, các dịch vụ di động và địa phương hoá. Thông số LoRaWAN cung cấp khả năng tương tác liên tục giữa các thứ thông minh mà không cần cài đặt phức tạp tại địa phương, mang lại sự tự do, chủ động cho người dùng, nhà phát triển, doanh nghiệp triển khai IOT. Kiến trúc mạng LoRaWAN thường được bố trí trong Topo hình sao, trong đó các cổng nối là cây cầu trong suốt chuyển tiếp các thông điệp giữa các thiết bị đầu cuối và máy chủ mạng trung tâm trong phần phụ trợ. Cổng kết nối với máy chủ mạng thông qua kết nối IP tiêu chuẩn trong khi các thiết bị đầu cuối sử dụng giao tiếp không dây một chiều tới một hoặc nhiều cổng. Tất cả truyền thông điểm cuối nói chung là hai hướng, nhưng cũng hỗ trợ các hoạt động như nâng cấp phần mềm multicast cho không khí hoặc các thông điệp phân phối khác để giảm thời gian liên lạc trên không. Truyền thông giữa các thiết bị đầu cuối và Gateway được trải ra trên các kênh tần số khác nhau và tốc độ dữ liệu. Việc chọn tỷ lệ dữ liệu là sự cân bằng giữa khoảng truyền thông và thời lượng thông điệp. Do công nghệ phổ lan rộng, truyền thông với tốc độ dữ liệu khác nhau không can thiệp lẫn nhau và tạo ra một tập hợp các kênh "ảo" làm tăng khả năng của Gateway. Tốc độ dữ liệu LoraWAN dao động từ 0.3 kbps đến 50 kbps. Để tối đa hóa tuổi thọ pin của thiết bị đầu cuối và dung lượng mạng tổng thể, máy chủ mạng LoraWAN đang quản lý tốc độ dữ liệu và đầu ra RF cho từng thiết bị đầu cuối riêng lẻ bằng một chương trình ADR. 16
  19. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B Hình 1.2: Mô hình mạng LoRaWAN Hình 1.2 mô tả hoạt động của một hệ thống sử dựng LoraWan. Giao thức LoraWan sẽ giúp kết nối các thiết bị: - Device node: là các thiết bị cảm biến, hoặc các thiết bị giám sát được lắp đặt tại các vị trí làm việc ở xa để lấy và gửi dữ liệu về trung tâm. - Gateway: là các thiết bị trung tâm sẽ thu thập dữ liệu từ các device node và gửi lên một server trung tâm để xử lý dữ liệu. Các thiết bị Gateway thường sẽ được đặt tại một vị trí có nguồn điện cung cấp và có các kết nối internet để có thể gửi dữ liệu lên server. LoRaWAN được sử dụng khá phổ biến trong lĩnh vực IoT của 1 số quốc gia như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, Anh... Từ cuối năm 2017, khoảng 500 thị trấn và thành phố sẽ được bao phủ bởi mạng IoT này, bao gồm Paris, Marseille, Lyon, Lille, Nice, Rennes, Nantes, Montpellier và Angers. Các mạng LoRaWAN tương tự cũng đang được triển khai tại một vài nước khác như Tây Ban Nha, Thuỵ sĩ, Belgacom … bởi các nhà mạng tham gia hiệp hội. 17
  20. Công nghệ Lora cho các ứng dụng IoT Đào Xuân Hiệp –KTVT2015B 1.3.2 Các ứng dụng của LoRa trong IOT Các ứng dụng của LoRa cũng rất đa dạng và phổ biến, được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: Điều khiển trong công nghiệp (Industrial Control), đo lường (Metering), môi trường (Environment), thành phố (Cities), nông nghiệp thông minh (Smart Agriculture), chuỗi cung ứng và vận chuyển (Supply Chain & Logistics), chăm sóc sức khoẻ (Healthcare), nhà và các cao ốc (Home & Building).[5] Hình 1.3: Ví dụ về ứng dụng của công nghệ LoRa Hình 1.3 là ví dụ của công nghệ LoRa trong các việc theo dõi các phương tiện giao thông, đn điện, các toà nhà hay nông trại. Tất cả các vật (things) đều có thể trở nên thông minh (smart) khi có kết nối với Internet và được giám sát bởi con người. 18
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2