Nghiên cứu, thiết kế khối truyền dữ liệu không dây dựa trên công nghệ Zigbee ứng dụng trong lĩnh vực IoT

Bài viết này tập trung thiết kế chế tạo module truyền dữ liệu không dây dựa trên các chip Zigbee, với mục tiêu làm chủ công nghệ thiết kế chế tạo. Module truyền dữ liệu tự thiết kế chế tạo sẽ được so sánh với các sản phẩm thương mại trên thị trường.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu, thiết kế khối truyền dữ liệu không dây dựa trên công nghệ Zigbee ứng dụng trong lĩnh vực IoT Công nghệ thông tin NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ KHỐI TRUYỀN DỮ LIỆU KHÔNG DÂY DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ ZIGBEE ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC IoT Đào Xuân Ước*, Hoàng Đình Thắng, Thái Trung Kiên Tóm tắt: Những năm gần đây, IoT đang trở thành xu hướng của thời đại, làm cho cuộc sống của con người trở nên tiện lợi và dễ dàng hơn. Bài báo này tập trung thiết kế chế tạo module truyền dữ liệu không dây trựa trên các chip Zigbee, với mục tiêu làm chủ công nghệ thiết kế chế tạo. Module truyền dữ liệu tự thiết kế chế tạo sẽ được so sánh với các sản phẩm thương mại trên thị trường. Kết quả so sánh cho thấy chất lượng là tương đương và có thể ứng dụng vào thực tế. Bên cạnh đó, kết quả sẽ được áp dụng để chế tạo thiết bị đo nhiệt độ ẩm trong phòng sử dụng công nghệ Zigbee- một trong những công nghệ truyền dữ liệu không dây được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực IoT. Từ khóa: Công nghệ không dây; Công nghệ Zigbee; Zigbee. 1. LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay cuộc cách mạng công nghệ 4.0 đang là xu thế của thời đại, nó len lỏi đến mọi ngóc ngách trên toàn cầu. Một trong những yếu tố cốt lõi của Kỹ thuật số trong CMCN 4.0 là Vạn vật kết nối - Internet of Things (IoT). Internet of Things là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình. Tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó. Trong lĩnh vực IoT, nhiều ứng dụng yêu cầu các mạng truyền thông không dây không có tốc độ truyền cao nhưng đáng tin cậy, mạnh mẽ (tự phục hồi), dễ triển khai và vận hành. Điều quan trọng là thiết bị của các mạng như vậy cho phép hoạt động lâu dài từ các nguồn năng lượng có sẵn, có chi phí thấp và nhỏ gọn (có thể chỉ là một pin AA bình thường). Một ví dụ về một ứng dụng như vậy là nhà thông minh. Một trong số những mạng không dây đáp ứng được những yêu cầu trên là Zigbee. 2. TÍNH CẦN THIẾT VÀ XU HƯỚNG DÙNG ZIGBEE TRONG KẾT NỐI KHÔNG DÂY CHO IOT 2.1. Giới thiệu về Zigbee Công nghệ Zigbee được xây dựng trên tiêu chuẩn 802.15.4 của tổ chức IEEE [1]. Tiêu chuẩn 802.15.4 này sử dụng tín hiệu radio có tần sóng ngắn, và cấu trúc của chuẩn 802.15.4 có 2 tầng là tầng vật lý và tầng MAC (Medicum Access Control). Nhờ khả năng truyền dữ liệu không dây ở khoảng cách xa, dữ liệu truyền ổn định, tiêu thụ năng lượng thấp, công nghệ mở đã giúp ZigBee trở nên phổ biến cho các ứng dụng IoT, đặc biệt là ứng dụng trong các dự án nhà thông minh hiện nay. ZigBee có kiến trúc nhiều tầng như chuẩn 802.15.4, là có tầng vật lý và tầng MAC, hoạt động ở 1 trong 3 dải tầng sóng: Dải 915MHz cho khu vực Bắc Mỹ, 150 Đ. X. Ước, H. Đ. Thắng, T. T. Kiên, “Nghiên cứu, thiết kế … trong lĩnh vực IoT.” Thông tin khoa học học công nghệ dải ải 868 MHzcho Châu Âu, Nhật, dải 2.4GHz cho các nnư ước ớc khác, trong đó có Việt Nam. Việt Ở dải 2.4GHz, có đến 16 kkênh ênh tín hi hiệu ệu khác nhau và ttốcốc độ đường đ ờng truyền dữ liệu ệu có thể đạt tới 250kbps. Trong khi đó dải 868 MHz chỉ có 1 kkênh ênh tín hihiệu ệu vvàà tốc ốc độ đđường ờng truyền dữ liệu có thể đạt tới 20kbps. Nh Nhưư th thếế các ti tiêu êu chu ẩn sẽ hoạt chuẩn động ộng tr trên ên kh khắp ắp to toàn àn ccầu,, mặc mặc dù dù ở các dải tầng sóng khác nhau. Thực tếế cho thấy hệ thống có thể hoạt động trong môi tr Thực trư ường ờng có dữ liệu ddày ày đặc, ặc, hay trong vvùng ùng mà có nhi nhiều ều đđường ờng truyền khác llàm àm nhi nhiễu ễu thì thì h hệệ thống vẫn đảm ảm bảo hoạt động li liên ên ttục ục.. Đó Đó là nh nhờ ờ sự đánh giá chất llượng, ợng, sự phát hiện năng lượng tiếp nhận vvàà đánh giá kênh rõ ràng. Công ngh lượng ...