Chương 2 Nghiên cứu tổng quan
3.1. Khảo sát và lựa chọn mô đun truyền thông không dây
a) Kỹ thuật Bluetooth
Bluetooth là công nghệ giao tiếp truyền thông trong khoảng cách ngắn. Hiện nay, bluetooth xuất hiện hầu hết ở các thiết bị như máy tính, điện thoại/ smartphonẹ Nó là một kỹ thuật mạnh cho IoT đặc biệt cho phép giao tiếp thiết bị với các smartphonẹ
Hình 3. 1. Mạch Thu Phát Bluetooth 4.0 UART CC2541 HM-10
Hiện nay, BLE - Bluetooth Low Energy - hoặc Bluethooth Smart là một giao thức được sử dụng đáng kể cho các ứng dụng IoT. Quan trọng hơn, cùng với một khoảng cách truyền tương tự như Bluetooth, BLE được thiết kế để tiêu thụ cơng suất ít hơn rất nhiềụ Các thơng số hoạt động: tần số sóng mang 2.4 GHz, phạm vi thu phát: 50-150m (Smart / BLE), dữ liệu truyền lên đến 1Mbps.
Tuy nhiên, kỹ thuật BLE bị hạn chế đó là phải kết nối với máy tính hoặc smartphone để truyền dữ liệu lên Cloud. Trong đề tài này, hệ thống trạm cảm biến tích hợp được đặt trong các ao ni tơm, ở cánh đồng. Do vậy, nhóm nghiên cứu nhận thấy không thể sử dụng kỹ thuật BLE cho đề tài.
c) Kỹ thuật Zigbee
Zigbee, giống như Bluetooth, là kỹ thuật truyền thông trong khoảng cách ngắn, hiện được sử dụng với số lượng lớn và thường được sử dụng trong cơng nghiệp. Điển hình, Zigbee Pro và Zigbee remote control (RF4CE) được thiết kế trên nền tảng giao thức IEEE802.15.4 - là một chuẩn giao thức truyền thông vật lý trong công nghiệp hoạt động ở 2.4Ghz thường được sử dụng trong các ứng dụng khoảng cách ngắn và tốc độ dữ liệu truyền tin thấp nhưng thường xuyên. Nó được đánh giá phù hợp với các ứng dụng trong smarthome hoặc trong một khu vực đô thị/khu chung cư.
Zigbee / RF4CE đáp ứng cho các hệ thống yêu cầu tiêu thụ cơng suất thấp, tính bảo mật cao, khả năng mở rộng số lượng các node cao. Điểm nổi bật là sự hợp nhất của các tiêu chuẩn Zigbee khác nhau thành một tiêu chuẩn duy nhất. Các thông số tiêu chuẩn của Zigbee hiện tại là: tần số sóng mang 2.4GHz, phạm vi thu phát 10-100m và tốc độ trao đổi dữ liệu 250kbps.
34 Hình 3. 2. Kit RF Thu Phát Zigbee CC2530
Tuy nhiên, cũng giống với kỹ thuật Bluetooth, kỹ thuật Zigbee yêu cầu phải kết nối với máy tính hoặc smartphone để truyền dữ liệu lên cloud. Do vậy kỹ thuật này không phù hợp cho việc sử dụng trong đề tàị
d) Kỹ thuật Wifi
Wifi (Wireless Fidelity) là kỹ thuật truyền dữ liệu không dây sử dụng sóng vơ tuyến kết hợp với mơ hình mạng LAN. Các sóng vơ tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vơ tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác. Tần số sóng mang là 2.4 GHz hoặc 5 GHz. Với đặc điểm này, kỹ thuật wifi cho phép truyền dữ liệu với tốc độ lên đến hàng 100MHz.
Hình 3. 3. Mạch Thu Phát Wifi SoC CC3200
Tuy nhiên cũng giống với các kỹ thuật truyền thông không dây trước, kỹ thuật Wifi yêu cầu phải được kết nối với mạng LAN qua các modem wifi, mà điều này thì khơng thể có trong bối cảnh đề tài ứng dụng trên cánh đồng nuôi tôm.
e) Kỹ thuật tuyền dữ liệu qua mạng di động
Kỹ thuật này sử dụng các công nghệ truyền dẫn trên các mạng thông tin di động như GSM/GPRS/EDGE/UMTS/HSPA/4G. Các kỹ thuật này đều cho phép tích hợp kết nối với internet qua server máy chủ của các nhà mạng. Các thông số truyền dẫn: tần số sóng mang 900/1800/1900/2100MHz, tốc độ truyền dữ liệu 35-170kps (GPRS), 120-384kbps (EDGE),
35 384Kbps-2Mbps (UMTS), 600kbps-10Mbps (HSPA), 3-10Mbps (4G). Điểm mạnh của kỹ thuật này là phạm vi trên tồn vùng phủ sóng của các nhà cung cấp dịch vụ mạng di động.
Hình 3. 4. Mạch GSM GPRS A6
Với hiện trạng vùng phủ sóng di động của các nhà mạng gần như phủ kín trên tồn vùng địa lý của Việt Nam. Do vậy, việc ứng dụng kỹ thuật này trong đề tài là rất có tiềm năng.
f) Kỹ thuật LoRa
LoRa là viết tắt của Long Range Radio được nghiên cứu và phát triển bởi Cycleo và sau này được mua lại bởi công ty Semtech năm 2012. LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế trải phổ, dữ liệu được truyền trên các xung tần số với khoảng cách lên hàng km mà không cần các mạch khuếch đại công suất, giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ khi truyền/nhận dữ liệụ Do đó, LoRa có thể được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng thu thập dữ liệu như sensor network trong đó các sensor node có thể gửi giá trị đo đạc về trung tâm cách xa hàng km và có thể hoạt động với battery trong thời gian dài trước khi cần thay pin.
Hình 2. 25. Mạch Thu Phát RF UART Lora SX1278 433Mhz 3000m
Tuy nhiên, cũng giống với các kỹ thuật truyền vô tuyền trước, kỹ thuật Lora yêu cầu phải kết nối với máy tính và máy tính phải nối internet thì mới tải dữ liệu lên cloud được. Do vậy kỹ thuật này không phù hợp cho việc sử dụng trong đề tài nàỵ