Nguyên lý hoạt động của LoRa ra sao?
LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế gọi là Chirp Spread Spectrum. Có thể hiểu nơm 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 hố 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 cơng bố thì ngun 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 cơng 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.
Băng tần làm việc của LoRa từ 430MHz đến 915MHz cho từng khu vực khác nhau trên thế giới:
430MHz cho châu Á
780MHz cho Trung Quốc
433MHz hoặc 866MHz cho châu Âu
915MHz cho USA
Nhờ sử dụng chirp signal mà các tín hiệu LoRa với các chirp rate khác nhau có thể hoạt động trong cùng 1 khu vực mà không gây nhiễu cho nhau. Điều này cho phép nhiều thiết bị LoRa có thể trao đổi dữ liệu trên nhiều kênh đồng thời (mỗi kênh cho 1 chirprate)
Radio packet của LoRa như hình sau:
Các khái niệm SpreadingFactor, CodingRate sẽ được giới thiệu ở phần tiếp theo. Ở đây chúng ta chỉ tập trung vào các dữ liệu trong 1 radio packet của LoRa, bao gồm:
Preamble: Là chuỗi binary để bộ nhận detect được tín hiệu của LoRa packet trong khơng khí
Header: chứa thơng tin về size của Payload cũng như có PayloadCRC hay khơng. Giá trị của Header cũng được check CRC kèm theo
Payload: là dữ liệu ứng dụng truyền qua LoRa
Payload: giá trị CRC của Payload. Nếu có PayloadCRC, LoRa chip sẽ tự kiểm tra dữ liệu trong Payload và báo lên nếu CRC OK hay không
I.3. Giao thức mạng
I.3.1. Giao thức mạng là gì
Nói một cách đơn giản, giao thức là một bộ quy tắc. Giao thức mạng là một tập hợp các quy tắc mà mạng phải tuân theo. Giao thức mạng là những tiêu chuẩn và chính sách chính thức được tạo thành từ các quy tắc, quy trình và định dạng xác định giao tiếp giữa hai hoặc nhiều thiết bị qua mạng. Các giao thức mạng thực hiện những hành động, chính sách và giải quyết vấn đề từ đầu đến cuối, để quá trình giao tiếp mạng hoặc dữ liệu diễn ra kịp thời, được bảo mật và quản lý. Giao thức mạng xác định các quy tắc và quy ước giao tiếp.
Giao thức mạng kết hợp tất cả những u cầu tiến trình và có những ràng buộc khi các máy tính, router, máy chủ và các thiết bị hỗ trợ mạng khác bắt đầu thực hiện giao tiếp. Các giao thức mạng phải được xác nhận và cài đặt bởi người gửi và người nhận để đảm bảo quá trình giao tiếp dữ liệu/mạng diễn ra suôn sẻ. Giao thức mạng cũng áp dụng các node phần mềm và phần cứng giao tiếp trên mạng. Có một số loại giao thức mạng như sau.
I.3.2. Giao thức mạng hoạt động như thế nào?
Các giao thức mạng phân tách các quy trình lớn hơn thành các chức năng và nhiệm vụ nhỏ hơn, riêng biệt, trên tất cả các cấp độ mạng. Trong mơ hình tiêu chuẩn, cịn gọi là mơ hình OSI, sẽ có một hoặc nhiều giao thức mạng xử lý các hoạt
động ở mỗi lớp mạng trong quá trình trao đổi.
Một tập hợp các giao thức mạng kết nối với nhau thành bộ giao thức. Bộ TCP/IP bao gồm nhiều giao thức nằm trên các lớp - chẳng hạn như các lớp dữ liệu, lớp mạng, lớp truyền tải và lớp ứng dụng - hoạt động cùng nhau để internet có thể kết nối được, bao gồm: