Page 318 - Kỷ yếu hội thảo khoa học lần thứ 12 - Công nghệ thông tin và Ứng dụng trong các lĩnh vực (CITA 2023)

302 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC GIA VỀ CNTT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC LĨNH VỰC LẦN THỨ 12

dụng công nghệ LoRa cung cấp các tính năng như quản lý truy cập phương tiện, bảo
mật, quản lý mạng, quản lý các thiết bị đầu cuối, v.v được phát triển và duy trì bởi liên
minh LoRa [5]. Do tính tiện lợi, tiết kiệm chi phí, tiêu thụ năng lượng thấp, v.v…
LoRaWAN được các nhà nghiên cứu quan tâm và phát triển [6] trong nhiều ứng dụng
thực tế ngày nay như [7, 8]. Tiêu biểu, một nhóm tác giả [8] đã đề xuất xây dựng mô
hình LoRaWAN để giám sát nhiệt độ và độ ẩm với Gateway và End-node sử dụng
ESP32. Tuy nhiên, nghiên cứu này còn hạn chế vì giới hạn cấu hình của ESP32 và The
Things Network không còn hỗ trợ cho Gateway 1 kênh [9].
Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại LoRaWAN Gateway đa kênh được sử dụng
phổ biến như RAK2245, RAK833, Dragino PG1301, v.v… Gateway đa kênh cho phép
thu thập dữ liệu từ nhiều kênh tần số khác nhau, tạo điều kiện để kết nối và quản lý hiệu
quả một lượng lớn các thiết bị trong hệ thống. Trong khi đó, việc sử dụng Gateway 1
kênh trong mạng LoRaWAN là một giải pháp phù hợp cho các ứng dụng truyền dữ liệu
một chiều từ End-node tới LoRaWAN Gateway. Gateway 1 kênh có nhiều ưu điểm như
dễ triển khai, tiết kiệm chi phí, phù hợp với các dự án nhỏ, không yêu cầu tính linh hoạt
cao, và khả năng chịu lỗi cao hơn so với các loại Gateway đa kênh [10].
Trong bài báo này, nhóm tác giả đề xuất thiết kế và xây dựng mô hình mạng
Lo-RaWAN bao gồm LoRaWAN Gateway 1 kênh được trang bị Raspberry Pi 4B để
đảm bảo khả năng xử lý số lượng tác vụ lớn. Dữ liệu thu thập từ các End-node sẽ được
truyền về LoRaWAN Gateway thông qua sóng LoRa và được xử lý bởi Chirpstack
Network Server. Sau đó, dữ liệu sẽ được truyền đến ứng dụng Thingsboard Cloud
Platform để trực quan hóa và phân tích. Nhóm tác giả tiến hành thực hiện khảo sát và
đánh giá hiệu năng của mô hình mạng LoRaWAN trong phạm vi 400 mét tại khu vực
Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông Việt - Hàn.

2 Cơ sở lý thuyết

Trong mạng LoRaWAN, kỹ thuật điều chế và giải điều chế tín hiệu LoRa hoạt động ở
lớp vật lý, được phát triển độc quyền bởi hãng Semtech. Cùng với đó các thông số quan
trọng như SF, RSSI, SNR, ToA, và R b cần được quan tâm trong quá trình xây dựng hệ
thống mạng LoRaWAN.

2.1 Điều chế và giải điều chế

LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế Chirp Spread Spectrum (CSS). CSS là một kỹ thuật
điều chế mà tần số sóng mang tăng dần hoặc giảm dần trong suốt thời gian truyền tải.
Tần số sóng mang tăng hoặc giảm dần được gọi là chirp. Kỹ thuật này cho phép LoRa
truyền tải dữ liệu ở tốc độ thấp, nhưng với khoảng cách truyền tải rất xa, tiêu tốn rất ít
năng lượng. Giải điều chế LoRa thực hiện việc phân tích chirp của tín hiệu và trích xuất
dữ liệu từ tín hiệu đó được minh hoạ ở Hình 1. Việc phân tích chirp này cho phép giải
mã dữ liệu ở khoảng cách xa và với mức độ độ chính xác cao [4, 11].
Trong quá trình điều chế, FEC (Forward Error Correction) được sử dụng để mã hoá
dữ liệu trước khi truyền đi, trong đó mã hoá Hamming và mã hoá BCH (Bose–
Chaudhuri–Hocquenghem) là hai phương pháp thông dụng được sử dụng để mã hoá dữ

CITA 2023 ISBN: 978-604-80-8083-9