Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh Cách mạng Công nghiệp 4.0, sự phát triển của các mô hình đô thị thông minh (Smart City) và nhà máy thông minh (Smart Factory) thúc đẩy nhu cầu kết nối quy mô lớn giữa các thiết bị Internet of Things (IoT). Dự báo đến năm 2025, thế giới có khoảng 30 tỷ thiết bị IoT hoạt động, trong đó khoảng một phần tư sử dụng công nghệ mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN). Mặc dù LoRaWAN là giải pháp truyền thông không dây tầm xa và tiết kiệm năng lượng phổ biến, tín hiệu vô tuyến vẫn chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi vật cản địa hình, công trình xây dựng và góc khuất anten tại môi trường đô thị hoặc công nghiệp, dẫn đến suy giảm độ nhạy thu và gia tăng tỷ lệ mất gói tin (Packet Loss Rate - PLR).

Các giải pháp truyền thống như lắp đặt thêm trạm thu phát (Gateway) làm phát sinh chi phí hạ tầng lớn và độ phức tạp cao; trong khi xử lý thêm dữ liệu tại đầu thu có thể làm gia tăng độ trễ mạng. Một số nghiên cứu trước đây về thiết bị chuyển tiếp (LoRa Relay) như nghiên cứu sử dụng vi điều khiển RN2483 chưa tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng và chưa đánh giá toàn diện mô hình đa nguồn phát; các giải pháp chuyển tiếp công nghiệp khác lại yêu cầu nguồn duy trì lớn hoặc chưa mở rộng khả năng tương tác liên relay.

Để giải quyết các bất cập trên, khóa luận tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Máy tính của nhóm tác giả Vũ Thủy Tiên và Võ Thị Tường Vy (Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM, dưới sự hướng dẫn của TS. Trịnh Lê Huy, năm 2023) thực hiện đề tài "Nghiên cứu, thiết kế và hiện thực LoRaWAN Relay sử dụng năng lượng mặt trời tích hợp hệ thống antenna đa hướng".

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh phần cứng bo mạch Solar LoRa Relay tích hợp hệ thống chuyển mạch đa anten và mạch thu nạp năng lượng mặt trời.
  2. Xây dựng và hiện thực giải thuật định hướng nguồn phát (Node) thông qua hệ thống anten định hướng kết hợp dữ liệu định vị toàn cầu (GPS).
  3. Tích hợp giải thuật định thời và cơ chế ngủ sâu (Deep Sleep) nhằm tối ưu hóa công suất tiêu thụ của thiết bị.
  4. Đo đạc, khảo sát thực nghiệm mức tiêu thụ năng lượng và tỷ lệ mất gói tin (PLR) của hệ thống trong các điều kiện môi trường thực tế so với kết nối trực tiếp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình thiết kế phần cứng, phát triển phần mềm nhúng điều khiển; mô hình tương tác ba lớp End Node – Solar Relay – Gateway; các giải thuật chuyển tiếp, định hướng và định thời.
  • Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống hoạt động tại băng tần AS_923 (923 MHz); cấu hình thực nghiệm trên các thiết bị phần cứng cụ thể (MCU STM32L476xx, module LoRa E22-900M22S, module GPS Quectel L86, IC sạc CN3791, Gateway RAK7240); triển khai đo đạc thực địa trong khuôn viên trường đại học và giám sát qua nền tảng The Things Network (TTN) kết hợp Losant IoT Platform.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên nền tảng lý thuyết mạng LoRaWAN cấu trúc liên kết hình sao (Star Topology), tập trung vào các thông số vô tuyến cốt lõi bao gồm hệ số trải phổ (Spreading Factor - SF từ 7 đến 12), tỷ lệ mã hóa (Coding Rate - CR từ 4/5 đến 4/8), băng thông tín hiệu (Signal Bandwidth - BW: 125 kHz, 250 kHz, 500 kHz), chỉ số cường độ tín hiệu thu (RSSI), tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) và chu kỳ xung truyền (Duty Cycle).

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa thiết kế kỹ thuật phần cứng nhúng, phát triển thuật toán phần mềm và đánh giá thực nghiệm định lượng:

  • Thiết kế phần cứng: Sử dụng phần mềm Altium Designer thiết kế bo mạch in (PCB) tích hợp bộ vi điều khiển công suất cực thấp, khối thu phát LoRa, khối RF switch chuyển mạch anten và khối quản lý năng lượng quang điện.
  • Phương pháp thực nghiệm và đo kiểm: Sử dụng máy phân tích công suất chuyên dụng OTII DC Energy Analyzer để đo dòng điện, công suất tiêu thụ ở các chế độ hoạt động; sử dụng máy phân tích phổ (Spectrum Analyzer) để kiểm tra công suất phát vô tuyến (20 dBm) và độ phối hợp trở kháng anten tại tần số 922 MHz – 923 MHz.
  • Thu thập và phân tích dữ liệu: Gói tin vô tuyến sau khi chuyển tiếp lên Gateway RAK7240 (chạy hệ điều hành OpenWRT) được gửi về máy chủ The Things Stack qua kết nối Internet, sau đó được định tuyến qua giao thức MQTT về nền tảng Losant để giải mã cấu trúc hexa bằng JavaScript và trực quan hóa dữ liệu theo thời gian thực.
Thành phần phần cứng Model / Thông số kỹ thuật chính Vai trò trong hệ thống Solar Relay
Vi điều khiển (MCU) STM32L476xx (ARM Cortex-M4 32-bit, 80 MHz, Flash 1 MB, SRAM 128 KB) Điều khiển logic, đọc/giải mã GPS qua UART, giao tiếp module LoRa qua SPI, quản lý định thời và EEPROM
Module LoRa E22-900M22S (Chip Semtech SX1262, tần số 850–930 MHz, công suất cực đại 160 mW / 22 dBm) Lắng nghe gói tin LoRa thô và truyền gói tin LoRaWAN lên Gateway
Khối chuyển mạch RF SKY13414-485LF (SP4T RF Switch, dải tần 0.8–2.7 GHz, cách ly >31 dB, suy hao chèn 0.7 dB) Chuyển đổi ngõ ra giữa 3 anten định hướng (góc lệch 120°) và 1 anten đẳng hướng
Module định vị Quectel L86 GNSS (Chipset MediaTek MT3333, 99 kênh thu nhận / 33 kênh theo dõi, anten POT) Cung cấp tọa độ địa lý kinh độ/vĩ độ và thời gian thực cho Relay
IC sạc quang điện CN3791 (Điện áp vào 4.5V–28V, dòng sạc tối đa 4A, tần số PWM 300 kHz, điện áp sạc 4.2V ±1%) Nạp năng lượng từ tấm pin mặt trời vào pin sạc lithium ở chế độ dòng/áp không đổi
Nguồn lưu trữ 2 pin lithium-ion 18650 mắc song song / tấm pin quang điện ngoài Cung cấp nguồn độc lập không phụ thuộc điện lưới

Thiết kế và triển khai hệ thống

Kiến trúc phần cứng và chuyển mạch anten

Hệ thống phần cứng của Solar Relay được thiết kế 2 lớp nguồn độc lập: một nguồn duy trì liên tục cho MCU và module LoRa SX1262 ở chế độ tiết kiệm điện; nguồn thứ hai cấp riêng cho module GPS Quectel L86 chỉ được kích hoạt khi cần cập nhật tọa độ hoặc đồng bộ thời gian. Mạch in PCB được hoàn thiện qua hai phiên bản thiết kế nhằm khắc phục lỗi chân cắm (package) của switch RF SKY13414-485LF, bổ sung chân cắm nguồn sạc dự phòng và bố trí các pad hàn anten trực tiếp tại mặt sau bo mạch. Hệ thống anten gồm 1 anten đẳng hướng (Omnidirectional) đặt ở mặt dưới dùng để bao quát thu tín hiệu ban đầu và 3 anten định hướng (Directional) bố trí cách nhau một góc 120° trên mặt phẳng ngang để tối ưu hóa độ lợi (Gain) và khoảng cách truyền nhận. Toàn bộ thiết bị được đóng gói trong hộp bảo vệ chống thấm ngoài trời.

Cấu trúc gói tin truyền thông

Để tối ưu hóa băng thông thấp của LoRaWAN, kích thước gói tin được chuẩn hóa giới hạn tối đa trong 16 byte theo định dạng hexa:

Hướng truyền Kích thước Cấu trúc phân bổ byte Ý nghĩa dữ liệu
Node phát $\rightarrow$ Relay 8 – 14 byte Byte 0–3: Device MAC
Byte 4–7: Data Command
Byte 8–13: GPS Payload (tùy chọn)		 Định danh node, lệnh giao tiếp (như ADDN), tọa độ vị trí nếu node có trang bị GPS
Relay $\rightarrow$ Gateway 16 byte Byte 0–3: Relay MAC
Byte 4–7: Data Command
Byte 8: Antenna ID
Byte 9–14: GPS Payload
Byte 15: Device State
Byte 16: Battery Voltage		 Gói tin trạng thái (STAT) hoặc chuyển tiếp: định danh anten tối ưu, tọa độ, trạng thái năng lượng pin
Relay $\rightarrow$ Node (Downlink) 8 byte Byte 0–3: Node MAC
Byte 4–7: Data Command		 Gói tin phản hồi ACK (RFOK), yêu cầu gửi thêm gói tin (RFRQ), hoặc báo kết thúc (RQFI)

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Lý do chọn đề tài, Mục tiêu của đề tài, Đối tượng nghiên cứu, Phạm vi nghiên cứu

Chương mở đầu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài. Tác giả phân tích nhu cầu ứng dụng công nghệ LPWAN trong Smart City và những trở ngại về suy hao tín hiệu vô tuyến LoRaWAN khi gặp vật cản. Việc sử dụng Solar Relay tích hợp hệ thống đa anten được chứng minh là giải pháp mở rộng phạm vi truyền dẫn, giảm tỷ lệ mất gói và loại bỏ sự phụ thuộc vào hạ tầng lưới điện. Chương này cũng phân định rõ mục tiêu chế tạo phần cứng, phát triển thuật toán định hướng – định thời, giới hạn nghiên cứu trong băng tần AS_923 và các giao thức mạng liên quan.

Chương 2. Phân tích, đánh giá các hướng nghiên cứu trong và ngoài nước

Chương này khảo sát có hệ thống các công trình nghiên cứu tiền nhiệm:

  • Đánh giá bài báo [3] về relay sử dụng chip RN2483: khẳng định tính khả thi nhưng còn hạn chế về khả năng mở rộng đa node và chưa tối ưu hóa năng lượng.
  • Phân tích bài báo [4] về hệ thống relay công nghiệp độ trễ thấp: chỉ ra nhược điểm về cấu trúc hạ tầng phức tạp và mức tiêu thụ điện năng lớn.
  • Đánh giá nghiên cứu [5]: ghi nhận ưu điểm tối ưu công suất (2 pin AA duy trì 2 năm) nhưng chưa phát triển mô hình giao tiếp đa relay.
  • Tổng hợp nghiên cứu trong nước [6], [7] về relay đơn anten, từ đó xác lập phương pháp luận của đề tài là nâng cấp lên cấu trúc 3 anten định hướng kết hợp 1 anten đẳng hướng, thiết kế PCB trên Altium và lập trình nhúng qua Arduino IDE.

Chương 3. Cơ sở lý thuyết

Chương 3 trình bày toàn diện các lý thuyết chuyên ngành:

  • Nguyên lý hoạt động của chuẩn truyền thông LoRaWAN, cấu trúc mạng hình sao, mô hình End Devices (Class A/B/C), Gateway và Network Server.
  • Khảo sát đặc tính kỹ thuật của Gateway RAK7240 WisGate Edge Prime (vỏ bảo vệ chuẩn IP65, hỗ trợ 16 kênh thu, cấp nguồn qua PoE+, tích hợp chống sét) và Node LoRa DKBlue (RFThings Việt Nam).
  • Phân tích bức xạ trường điện từ của anten đẳng hướng và anten định hướng; các tham số mạng vô tuyến: RSSI, SNR, Packet Loss Rate, Duty Cycle ($Duty\ Cycle = \frac{t_{on}}{t_{on} + t_{off}}$), SF, CR và BW.
  • Thông số kỹ thuật các linh kiện phần cứng: MCU STM32L476xx (dòng tiêu thụ 30 nA ở chế độ shutdown, 420 nA ở chế độ standby tích hợp RTC, 100 $\mu$A/MHz ở chế độ LDO), module GPS Quectel L86 (độ nhạy cao, giao tiếp UART), module LoRa E22-900M22S (SX1262, công suất phát 160 mW), RF switch SKY13414-485LF và IC sạc CN3791.
  • Nguyên lý tích hợp hệ sinh thái đám mây: máy chủ The Things Network (The Things Stack), cầu nối giao thức MQTT và nền tảng xử lý dữ liệu trực quan Losant IoT Platform.

Chương 4. Phương pháp nghiên cứu, thiết kế và khảo sát

Chương 4 tập trung vào quy trình thiết kế kỹ thuật và thuật toán điều khiển:

  • Hiện thực phần cứng bo mạch: Quy trình sửa đổi layout PCB Altium cho switch RF, kiểm tra công suất phát ngõ ra anten qua máy đo phổ ở mức 20 dBm và hoàn thiện hàn hệ thống 4 anten.
  • Giải thuật định hướng: Xây dựng logic phân loại xử lý cho 4 trường hợp (Use cases) dựa trên danh sách trắng (Whitelist) và dữ liệu tọa độ lưu trong bộ nhớ không khả biến EEPROM:
STT Trường hợp đầu vào (Use case) Hành vi và giải thuật xử lý của Solar Relay
Case 1 Không nhận gói tin từ node Relay ngủ sâu, định kỳ thức dậy lấy GPS (nếu chưa có) lưu vào EEPROM và gửi gói tin trạng thái STAT (pin, GPS) lên Gateway.
Case 2 Nhận gói từ node trong Whitelist, đã có hướng anten trong EEPROM Chuyển tiếp ngay gói tin lên Gateway và phát gói tin phản hồi RFOK (downlink) xuống node bằng chính anten định hướng đã lưu.
Case 3 Nhận gói từ node trong Whitelist, chưa có hướng anten, gói tin có tọa độ GPS của node Chuyển tiếp gói tin lên Gateway; tính toán góc lệch hướng giữa tọa độ GPS của Relay và GPS của Node trên hệ tọa độ cực, chọn anten tối ưu và lưu vào EEPROM.
Case 4 Nhận gói từ node trong Whitelist, chưa có hướng anten, gói tin không có GPS Chuyển tiếp gói tin lên Gateway; gửi gói tin RFRQ yêu cầu node phát liên tiếp 4 gói tin để Relay đo lường, xác định anten thu tốt nhất, sau đó gửi RQFI kết thúc và lưu EEPROM.
  • Giải thuật định thời và khảo sát năng lượng: Thiết lập quy trình chuyển trạng thái giữa sensing, wake-up và sleep; phương pháp đo đạc dòng điện bằng OTII DC Energy Analyzer; khảo sát ảnh hưởng của Duty Cycle (1% so với 10%) đối với dòng tiêu thụ trung bình và mức suy hao gói tin.

Chương 5. Kết quả nghiên cứu và đánh giá

Chương 5 cung cấp các số liệu đo kiểm thực nghiệm toàn diện:

  • Kiểm thử chức năng định hướng: Xác nhận hoạt động chính xác của 4 use cases trên Serial Monitor và giao diện The Things Network; kiểm thử quy trình đăng ký node mới (ADDN) vào danh sách Whitelist thành công.
  • Khảo sát điện áp và năng lượng: Đánh giá chu kỳ xả nạp của 2 pin lithium 18650 kết hợp tấm pin năng lượng mặt trời trong 1 tuần liên tục thông qua dashboard Losant, xác nhận điện áp vận hành ổn định trong dải an toàn (3.7V – 4.2V).
  • Đo lường công suất tiêu thụ: Phân tích chi tiết mức tiêu thụ điện năng qua máy đo OTII ở các trạng thái: định thời thức dậy, nhận gói tin có dữ liệu GPS, nhận gói tin không có GPS và quá trình chuyển tiếp dữ liệu.
  • Đánh giá tỷ lệ mất gói (PLR) và chỉ số RSSI: Thử nghiệm lắp đặt 3 node cảm biến môi trường đo nhiệt độ thực tế tại các vị trí khuất sóng. Kết quả chứng minh việc chuyển tiếp qua Solar Relay giúp cải thiện rõ rệt chỉ số RSSI trung bình và giảm tỷ lệ mất gói so với khi truyền trực tiếp tới Gateway.

Chương 6. Kết luận và hướng phát triển

Chương tổng kết toàn bộ kết quả đạt được về mặt thiết kế phần cứng, giải thuật phần mềm và hiệu quả thực nghiệm; thẳng thắn chỉ ra các khó khăn trong quá trình tinh chỉnh mạch RF và đo đạc ngoài trời; đồng thời đề xuất các định hướng mở rộng hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

  1. Chế tạo phần cứng hoàn chỉnh: Hiện thực thành công bo mạch Solar LoRa Relay tích hợp bộ vi điều khiển STM32L476xx, module LoRa SX1262, switch RF SKY13414-485LF, module GPS L86 và IC sạc quang điện CN3791, kết nối đồng thời 3 anten định hướng (120°) và 1 anten đẳng hướng.
  2. Hiện thực thuật toán định hướng thông minh: Xử lý chính xác 4 trường hợp giao tiếp và giải thuật đăng ký node mới (ADDN), cho phép Relay tự động lựa chọn anten có độ lợi cao nhất dựa trên tính toán vector GPS hoặc phân tích chuỗi gói tin yêu cầu (RFRQ/RQFI).
  3. Cải thiện chất lượng truyền thông vô tuyến: Số liệu thực nghiệm trên 3 node cảm biến truyền về trạm Gateway RAK7240 cho thấy chỉ số RSSI trung bình được tăng cường đáng kể, khắc phục hoàn toàn các vùng chết tín hiệu và giảm thiểu tỷ lệ mất gói (PLR) so với đường truyền trực tiếp trong điều kiện che khuất.
  4. Tự chủ năng lượng: Hệ thống hoạt động liên tục trong 1 tuần khảo sát nhờ nguồn pin lithium 18650 được nạp năng lượng mặt trời qua mạch CN3791, duy trì chu kỳ ngủ/thức tối ưu hóa dòng tiêu thụ.

Đóng góp so với các nghiên cứu trước

  • Khắc phục nhược điểm tiêu thụ năng lượng lớn và cấu trúc phức tạp của các hệ thống relay công nghiệp (như nghiên cứu [4]).
  • Bổ sung khả năng định hướng nguồn phát bằng hệ thống chuyển mạch đa anten kết hợp GPS, vượt trội hơn so với các mô hình relay 1 anten truyền thống (như nghiên cứu [3], [6], [7]).
  • Giải quyết bài toán mở rộng phạm vi và tính linh hoạt trong lắp đặt ngoài trời mà không đòi hỏi nguồn điện lưới hay hạ tầng mạng phức tạp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

  • Quá trình thiết kế ban đầu gặp sai sót về quy cách đóng gói linh kiện (footprint/package) của switch RF SKY13414-485LF, đòi hỏi phải chế tạo lại phiên bản PCB thứ hai.
  • Module GPS L86 tiêu tốn mức năng lượng đáng kể trong quá trình quét vệ tinh (Fix GPS), cần quản lý ngắt nguồn nghiêm ngặt để tránh sụt áp pin khi thời tiết thiếu nắng kéo dài.
  • Thử nghiệm thực tế mới tập trung trong phạm vi khuôn viên trường học và quy mô mạng nhỏ (3 node cảm biến và 2 relay).

Hướng nghiên cứu mở rộng

  • Nghiên cứu và hiện thực giao thức định tuyến đa bước (Multi-hop Routing) cho phép truyền thông liên tiếp giữa nhiều Relay với nhau (Relay-to-Relay) nhằm mở rộng phạm vi mạng lên quy mô vùng rộng lớn.
  • Tối ưu hóa kích thước bo mạch, tích hợp các chuẩn đóng gói công nghiệp chống chịu thời tiết khắc nghiệt hơn.
  • Mở rộng thử nghiệm hệ thống trong các môi trường công nghiệp nặng, cảng biển hoặc mạng lưới nông nghiệp công nghệ cao diện rộng.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo có giá trị cao cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Máy tính, Điện tử - Viễn thông, Công nghệ Thông tin và Kỹ thuật IoT:

  • Phần cứng và thiết kế RF: Cung cấp quy trình thiết kế mạch in PCB thực tế cho hệ thống chuyển mạch RF đa anten bằng switch SP4T, giải pháp phối hợp trở kháng 50 $\Omega$ và thiết kế nguồn sạc năng lượng mặt trời chuyên dụng dùng IC CN3791.
  • Phần mềm nhúng và giao thức: Cung cấp phương pháp xây dựng giải thuật định hướng nguồn phát bằng tọa độ GPS/bán kính góc, quản lý năng lượng vi điều khiển STM32 chế độ năng lượng cực thấp (Ultra-low power), và kỹ thuật đóng gói cấu trúc payload LoRaWAN 16-byte tối ưu.
  • Kiểm thử và tích hợp đám mây: Cung cấp phương pháp đo kiểm công suất bằng OTII DC Energy Analyzer, tích hợp Gateway LoRaWAN OpenWRT với The Things Stack và nền tảng phân tích dữ liệu IoT Losant qua giao thức MQTT.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống Solar LoRa Relay sử dụng cấu hình anten như thế nào để định hướng node phát?

Hệ thống sử dụng bộ chuyển mạch RF Single-Pole 4-Throw (SP4T) SKY13414-485LF điều khiển bởi vi điều khiển để kết nối với 4 anten riêng biệt: 1 anten đẳng hướng (Omnidirectional) đặt ở mặt dưới dùng để quét và nhận diện tín hiệu ban đầu từ mọi hướng, cùng 3 anten định hướng (Directional) bố trí lệch nhau 120° trên mặt phẳng ngang để tập trung công suất phát và tăng độ nhạy thu theo từng cung phương vị.

2. Khi node phát chưa có thông tin hướng trong EEPROM và không chứa dữ liệu GPS, Relay xác định anten như thế nào?

Theo quy trình xử lý Use case 4, Relay chuyển tiếp gói tin nhận được lên Gateway, đồng thời gửi một gói tin downlink mang mã lệnh RFRQ yêu cầu node phát tiếp tục gửi liên tiếp 4 gói tin. Relay lần lượt chuyển đổi giữa các anten định hướng để đo đạc chất lượng tín hiệu, chọn ra anten tối ưu nhất, lưu kết quả vào bộ nhớ EEPROM và gửi gói tin RQFI để thông báo hoàn tất quá trình định hướng.

3. Cấu trúc gói tin LoRa truyền thông trong đề tài được giới hạn dung lượng bao nhiêu và gồm các trường nào?

Gói tin được thiết kế tối ưu với độ dài tối đa 16 byte. Đối với gói tin chuyển tiếp từ Relay lên Gateway, cấu trúc bao gồm: 4 byte cho địa chỉ MAC của Relay, 4 byte cho dữ liệu lệnh (Data Code dạng hexa như STAT, RFOK, RFRQ), 1 byte định danh anten tối ưu đang dùng, 6 byte dữ liệu tọa độ GPS (3 byte kinh độ, 3 byte vĩ độ), 1 byte trạng thái hoạt động và 1 byte thông tin điện áp/dung lượng pin.

4. Nền tảng phần mềm nào được sử dụng để quản lý mạng và trực quan hóa dữ liệu từ Relay?

Dữ liệu vô tuyến từ Relay được Gateway RAK7240 tiếp nhận và chuyển tiếp lên máy chủ mạng The Things Stack (thuộc hệ sinh thái The Things Network). Nền tảng Losant IoT Platform sau đó kết nối với The Things Stack qua giao thức MQTT để thu thập dữ liệu, sử dụng các khối workflow viết bằng JavaScript để giải mã payload hexa và hiển thị các chỉ số (tọa độ bản đồ, điện áp pin, trạng thái relay, RSSI, SNR) trên dashboard theo thời gian thực.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của nhóm tác giả Vũ Thủy Tiên và Võ Thị Tường Vy đã hoàn thành toàn diện việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công thiết bị Solar LoRaWAN Relay tích hợp hệ thống 4 anten chuyển mạch thông minh. Thiết bị vận hành ổn định và độc lập nhờ giải pháp khai thác năng lượng mặt trời kết hợp cơ chế quản lý nguồn thông minh trên vi điều khiển STM32L476xx. Các kết quả đo kiểm thực nghiệm đã minh chứng tính đúng đắn của giải thuật định hướng và định thời, giúp cải thiện rõ rệt cường độ tín hiệu thu (RSSI) và giảm thiểu tỷ lệ mất gói tin (PLR) trên mạng LoRaWAN. Công trình cung cấp một giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn cao cho việc mở rộng phạm vi thu thập dữ liệu quan trắc môi trường và các hệ thống IoT diện rộng.