Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MẠNG MÁY TÍNH Đề tài Khảo sát về mạng 5G và tác động của nó đối với nông nghiệp – thách thức và cơ hội Giảng viên.Nông nghiệp là nguồn sinh kế chính và đóng một vai trò quan trọng trong nềnkinh tế của hầu hết các quốc gia. Nông nghiệp không chỉ gắn với mùa vụ mà còn baogồm cả chăn nuôi và trồng trọt trên đất để cung cấp lương thực, chất xơ và thuốc men.Các loại hình nông nghiệp khác nhau thì được thực hiện ở các khu vực khác nhau trênthế giới, tập trung chủ yếu vào việc cung cấp thực phẩm lành mạnh để nuôi sống ngườidân trên toàn thế giới. Nông nghiệp là nguồn thu nhập chính của các nước đang pháttriển, nó đảm bảo an ninh lương thực cho một quốc gia và sản xuất nguyên liệu chongành công nghiệp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ********** BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MẠNG MÁY TÍNH Đề tài: Khảo sát mạng 5G tác động nơng nghiệp – thách thức hội Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Quang Vinh Sinh viên thực hiện: Nhóm Đào Thị Thu Giang 20172525 Lê Thị Mây 20172681 Trần Công Thịnh 20172836 Vũ Thị Thu Trang 20172859 Nguyễn Thị Xuân 20172925 Hà Nội, 2021 MỤC LỤC MỤC LỤC ii DANH SÁCH HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHƯƠNG IOT TRONG NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH CHƯƠNG NHỮNG THÁCH THỨC TRONG THẾ HỆ MẠNG DI ĐỘNG HIỆN NAY CHƯƠNG SỰ TRỖI DẬY CỦA MẠNG 5G CHƯƠNG ỨNG DỤNG CỦA LTE TRONG NÔNG NGHIỆP 11 5.1 Máy bay không người lái 11 5.2 Giám sát thời gian thực 13 5.3 Đàm thoại ảo trì dự đoán 15 5.4 Tương tác thực tế thực tế ảo 15 5.5 Robots điều khiển AI 16 5.6 Phân tích liệu kho lưu trữ đám mây 18 CHƯƠNG TRIỂN VỌNG TRONG TƯƠNG LAI 22 CHƯƠNG KẾT LUẬN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 ii DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1: Sự tăng trưởng dân số giới Hình 2: Mạng 5G thành thị nông thôn Hình 3: Tình trạng triển khai mạng di động 5G tính đến tháng năm 2020 Hình 4: Ứng dụng 5G lĩnh vực nông nghiệp 11 Hình 5: Minh họa máy bay khơng người lái, cảm biến giám sát thời gian thực thực tế tăng cường nơi làm việc 13 Hình 6: Minh họa kính AR 16 Hình 7: Hình minh họa loại robot hỗ trợ AI khác 17 Hình 8: Robot tự động hỗ trợ 5G sử dụng hoạt động nơng nghiệp 18 Hình 9: Cơ chế liệu đám mây 19 Hình 10: Hoạt động đồng thiết bị hỗ trợ 5G khác để kiểm soát dịch hại 21 Hình 11: Tổng quan ứng dụng 5G nông nghiệp thông minh 21 iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: So sánh hệ mạng di động Bảng 2: So sánh giao thức khác mạng không dây 14 Bảng 3: Yêu cầu kết nối dịch vụ 16 iv CHƯƠNG GIỚI THIỆU Nông nghiệp nguồn sinh kế đóng vai trò quan trọng kinh tế hầu hết quốc gia Nông nghiệp không chỉ gắn với mùa vụ mà còn bao gồm chăn nuôi trồng trọt đất để cung cấp lương thực, chất xơ thuốc men Các loại hình nơng nghiệp khác thực khu vực khác giới, tập trung chủ yếu vào việc cung cấp thực phẩm lành mạnh để nuôi sống người dân tồn giới Nơng nghiệp nguồn thu nhập nước phát triển, nó đảm bảo an ninh lương thực cho quốc gia sản xuất nguyên liệu cho ngành công nghiệp Nông nghiệp đại bắt đầu vào khoảng kỷ 18, gọi cách mạng nông nghiệp Anh, thời gian ngắn nhiều cải tiến đã đưa canh tác, dẫn đến tăng sản lượng lớn phương pháp hiệu Hệ thống luân canh vụ chương trình lai tạo chọn lọc đã thực để tăng quy mô trồng suất, thay cho hệ thống luân canh vụ Cuộc cách mạng nông nghiệp diễn từ năm 1900 đến 1930, nông nghiệp giới hóa cho phép nông dân sản xuất đủ cho 26 người Cuộc cách mạng nông nghiệp đã mang lại kỹ thuật quản lý đất đời nhiều công cụ canh tác Sau nhiều thập kỉ, cách mạng thứ hai gọi cách mạng Xanh, diễn vào năm 1990 Các loại trồng biến đổi gen có khả chống chịu sâu bệnh cần nước đã giới thiệu với hỗ trợ tiến khoa học, kết đạt sản lượng người nông dân có thể cung cấp lương thực cho 155 người khác Cuộc cách mạng thứ đã thúc đẩy việc sử dụng công cụ khí canh tác, làm tăng hiệu sản xuất suất trồng Lần cải tiến thứ 3, mô tả cách mạng Xanh, giai đoạn mà người nông dân bắt đầu sử dụng trồng biến đổi gen, dẫn đến sản lượng nông sản lớn Với tốc độ tăng dân số giới nhanh chóng (Hình 1) sản lượng lương thực toàn giới tăng lên nhanh chóng Một nhu cầu rất lớn phải đáp ứng với chi phí hiệu mà khơng lãng phí nguồn tài nguyên nước điện Tổn thất lương thực (Dora et al., 2020; Lipinski et al., 2016) trình sản xuất lương thực chiếm 32% kinh tế phát triển Với phương thức canh tác thơng thường hiệu sản x́t khơng cao, ngồi cịn dẫn đến sử dụng mức tài nguyên chất thải không kiểm sốt Để đáp ứng nhu cầu đó, nơng dân cần có cơng nghệ đại để sản xuất nhiều từ nguồn lao động đất đai còn hạn chế Hình 1: Sự tăng trưởng dân số giới Nơng nghiệp xác còn gọi canh tác xác Có lẽ cách dễ nhất để hiểu nghĩa “nơng nghiệp xác” coi nó tất thứ giúp cho hoạt động nông nghiệp xác kiểm sốt tốt phát triển trồng chăn nuôi gia súc Một thành phần quan trọng phương pháp quản lý trang trại sử dụng công nghệ thông tin loạt công cụ điều hướng GPS, hệ thống điều khiển, cảm biến, rô bốt, máy bay, xe tự hành, kỹ thuật xử lý với định lượng thay đổi, lấy mẫu dựa GPS, phần cứng tự động, viễn thông phần mềm Nông nghiệp thông minh giải thách thức khác an ninh lương thực, biến đổi khí hậu, tình trạng đất tình trạng sử dụng tài nguyên, lao đông sử dụng mạng truyền thông (IoT) bao gồm cảm biến, robot máy bay không người lái kết nối thông qua Internet để thực công việc thu thập liệu nhằm cải thiện śt khả dự đốn Canh tác thơng minh sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để phát điều kiện đất chọn trồng dựa loại đất, điều kiện thời tiết, nguồn nước có sẵn để phát bệnh trồng giai đoạn sớm nhất để lựa chọn áp dụng loại thuốc trừ sâu tương ứng để cải thiện suất trồng cách sử dụng cảm biến thích hợp Dữ liệu thu thập cảm biến máy bay không người lái bay qua trang trại xử lý phân tích tḥt tốn deep-learning sử dụng máy tính để xác định vấn đề trồng Với trợ giúp cơng nghệ này, làm cho việc trồng trọt trở nên dễ dàng Để hỗ trợ mạng di động 4G cung cấp tuyến đường kết nối thiết bị cho việc trao đổi liệu mà không bị tắc đường, mất mát tài nguyên hay trễ từ đó giúp giảm đáng kể chi phí, lao động thời gian Dịch vụ Intel Business Insider ước tính đến 2020, số lượng thiết bị IoT cho nông nghiệp đạt 75 triệu lượt lắp đặt, tăng lên 20% năm Theo báo cáo “Thị trường Nông nghiệp Thông minh theo loại hình nơng nghiệp (nơng nghiệp xác, chăn ni, ni trồng thủy sản, nhà kính), phần cứng (máy bay không người lái, cảm biến, RFID, đèn LED trồng trọt), phần mềm, dịch vụ, ứng dụng quy mô trang trại địa lý – Dự báo toàn cầu đến năm 2025” (Smart Agriculture Market by Agriculture Type, 2020), nông nghiệp thông minh dự báo tăng trường từ 13,8 tỷ USD vào năm 2020 lên 22,0 tỷ USD vào năm 2025, tốc độ CAGR (tỷ lệ tăng trường hang năm kép) 9.8% Mặc dù mạng 4G cung cấp tốc độ cao kết nối tốt, chưa thể kết nối tất thiết bị thơng minh nơi xa chi phí lắp đặt cao bảo trì cịn thấp Sau đó đời mạng di động 5G mạng tốc độ cực cao, nhiệm vụ thực đơn giản để chia sẻ thông tin, nguồn tài nguyên cách hiệu CHƯƠNG IOT TRONG NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH Để tăng khả sản x́t phân tích, nơng dân ngành nơng nghiệp chuyển sang IoT IoT liên quan đến số loại cảm biến thiết kế để thực công việc khác để thúc đẩy tương lai nông nghiệp lên tầm cao Các cảm biến triển khai khắp cánh đồng, cho phép người nơng dân có nhìn chi tiết thông số khác đất, trồng, thời tiết… cách sử dụng điện thoại thông minh kết nối với Internet Với công nghệ IoT, nông dân cung cấp thông tin đầy đủ cấp độ khác canh tác thông minh, chẳng hạn phân tích lập đồ tưới tiêu, phân bón thuốc trừ sâu, phát bênh, thu hoạch dự đốn śt trồng Bản đồ địa hình đất nông nghiệp thông tin loại tài nguyên sẵn có khu vực thu thập cách triển khai máy bay không người lái nông nghiệp cảm biến mặt đất Cách tiếp cận cho phép nông dân thực phân tích tồn diện đất, chẳng hạn nhiệt độ, độ chua, tình trạng dinh dưỡng yếu tố khác Tất biến kết hợp với liệu lịch sử với loại trồng thực trước đó, phân bón thuốc trừ sâu bón, mực nước… để xác định chất lượng đất Bản đồ đất tạo kĩ thuật số có tính ứng dụng rất cao để gieo loại trồng khác đặc biệt loại trồng có thơng số liên quan đến tình trạng đất Ngồi cịn có cảm biến có sẵn để theo dõi trực tiếp kết cấu đất, tình trạng đất để tránh vấn đề sói mòn đất, nhiễm đất… Do nguồn nước cịn khan hiếm, dựa IoT tưới tiêu ưu tiên phương pháp tưới tiêu truyền thống Hệ thống kiểm sốt nước dựa IoT cho phép dịng chảy xác nước đến cánh đồng, đó có thể ngừa lãng phí nước Một khái niệm CWSI: chỉ số căng thẳng nước trồng phát triển để xác định mức độ căng thẳng khắc phục ảnh hưởng đến nhiệt độ căng thẳng trồng (Alderfasi and Nielsen, 2001) Sau đó tính tốn để theo dõi phát triển tán trồng theo nhiệt độ bề mặt khoảng thời gian khác Chế độ đa cảm biến thu thập liệu thời tiết, hình ảnh vệ tinh, dùng nhiệt kế hồng ngoại để kết hợp tính tốn CWSI để có chỉ số tưới tiêu cụ thể cho từng địa điểm Tưới tiêu theo chế độ linh hoạt (VRI) giải nhu cầu tối ưu hóa lịch tưới với trợ giúp liệu cảm quan (Hedley and Yule, 2009; Evans et al., 2013; Dukes and Perry, 2006) Các thiết bị dựa IoT sử dụng để tính tốn thành phần hóa học phân bón đất, chẳng hạn hàm lượng photpho, nito kali cần thiết để đảm bảo khả sinh sản trồng Dữ liệu từ cảm biến, chẳng hạn mức dinh dưỡng thời tiết, giúp xác định xác lượng phân bón cần thiết cho phát triển trồng, sửu dụng liều phân bón gây ảnh hưởng đến mức dinh dưỡng đất Ảnh hưởng sâu bệnh, ước tính khoảng 20-40% số trồng bị mất trắng hàng năm theo báo cáo Tổ Chức Nông lương (FAO-2020) Các thiết bị IoT rô bốt, máy bay không người lái cảm biến sử dụng để phát sâu bệnh Bằng cách sử dụng thiết bị dựa IoT này, chi phí tổng thể yếu tố ảnh hưởng đến môi trường giảm đáng kể Có số ứng dụng phần mềm, chẳng hạn farmOS có thể sử dụng tất liệu từ thiết bị IoT để cung cấp thông tin suất nông nghiệp, chất lượng thu hoạch ước tính suất trồng giám sát trình sản xuất, thu hoạch trực tiếp Tất liệu tải lên máy chủ hệ thống tảng dựa web CHƯƠNG NHỮNG THÁCH THỨC TRONG THẾ HỆ MẠNG DI ĐỘNG HIỆN NAY Công nghệ mạng không dây 4G/3G/NB-IoT sử dụng để cung cấp khả kết nối thiết bị thông minh dựa IoT để chia sẻ liệu, đánh giá ước tính xác lĩnh vực nơng nghiệp (Dahlman et al., 2011; Huang et al., 2012; Akyildiz et al., 2010; Hassebo et al., 2018) Mặc dù mơ hình kết nối 3G/4G đã cho thấy nhiều hứa hẹn tồn số hạn chế hạn chế công nghệ cao không đạt tiềm tối đa Khu vực hoạt động hạn chế lớn nhất Các mạng không dây không bao phủ khu vực xa xôi phần thành phố mà có nhiều tịa nhà cao tầng Để tạo điều kiện cho chất lượng dịch vụ QoS 4G mạng đặt thách thức đáng kể điều kiện kênh phân bổ tài nguyên, tốc độ liệu thay đổi vấn đề chuyển giao mạng không đồng nhất Nhiều anten chuyển đổi sử dụng thiết bị di động dẫn đến tuổi thọ pin Vì nhiều thiết bị di chuyển sử dụng lĩnh vực nông nghiệp đại, chẳng hạn máy bay không người lái robot, chạy pin, chúng hoạt động thời gian dài cánh đồng trồng trọt xa Một số thiết bị lượng lớn cơng trình nghiên cứu thiết bị IoT cho nông nghiệp thông minh tăng dần đòi hỏi nhiều trí thơng minh hơn, tốc độ, khả mở rộng giao tiếp an toàn sức mạnh xử lý để thực tác vụ tính tốn nặng chạy dịch vụ đã cài đặt Để đạt hiệu suất nhanh chi phí thấp cho thiết bị IoT, cần có độ trễ cực thấp kết hợp với kết nối tốc độ cao Mạng 4G (LTE) hỗ trợ tính chó chỉ cho phép kết nối chuyển mạch gói dựa IP Những hạn chế hệ mạng di động khắc phục cách chuyển sang hệ – mạng 5G 5.2 Giám sát thời gian thực Cảm biến không dây kết nối với internet liên tục theo dõi điều kiện môi trường độ ẩm, nhiệt độ, độ sáng độ ẩm đất Dựa bất kỳ thay đổi điều kiện này, hành động khắc phục tự động thực để trì điều kiện bình thường cho phát triển trồng Dữ liệu nông nghiệp nhận từ cảm biến tương ứng định dạng khác dựa độ phân giải độ xác cần thiết yêu cầu giao diện thích hợp để tương thích Hình minh họa cảm biến IoT để theo dõi thời gian thực Hình 5: Minh họa máy bay khơng người lái, cảm biến giám sát thời gian thực thực tế tăng cường nơi làm việc Các giao thức truyền thơng đóng vai trị quan trọng canh tác thông minh dựa IoT để bao phủ khoảng cách tầm ngắn tầm xa đất Đối với phạm vi ngắn, ZigBee Wi-Fi sử dụng, giao thức LoRaWAN, Bluetooth LPWAN mạng thông tin di động sử dụng phạm vi dài Để cung cấp vùng phủ sóng diện rộng, tiêu thụ điện thấp, hiệu lượng cao tốc độ liệu cao, công nghệ diện rộng lượng thấp - low power wide area (LPWA) 13 sử dụng mạng di động Việc so sánh giao thức khác thể Bảng Công nghệ LoRaWAN ZigBee Dải tần 915-928 MHz Phạm vi Tốc độ liệu lớn Băng thông kênh km 50 kbps 250 kbps than 2.4 GHz km Classic: Bluetooth Độ tin cậy Độ trễ thấp Chi phí module thấp Cơng suất thấp Hỗ trợ di chuyển Hỗ trợ SLA 100 Hz BPSK/QPSK Không Khơng Khơng Có Có Khơng Khơng MHz BPSK/QPSK Khơng Khơng Khơng Có Có Khơng Khơng 15 MHz GFSK/ DQPSK/ DPSK Khơng Có Có Có Có Khơng Khơng Less 902–928 MHz, 2.402–2.480 GHz Điều chế Khả mở rộng 100 m BLE: 240 m Classic: Mbps BLE: Mbps 2.4–60 GHz 100 m 10 Mbps 20 or 40 MHz BPSK/ QPSK/QAM Có Có Có Có Có Khơng Khơng LTE-M (Rel13) 1.7–2.1 GHz, 1.9 GHz, 2.5– 2.7 GHz 12 km Mbps 1.4 MHz BPSK/QPSK Có Có Có Có Có Có Có LTE-M (Rel14) 1.7–2.1 GHz, 1.9 GHz, 2.5– 2.7 GHz 12 km Mbps MHz BPSK/QPSK Có Có Có Có Có Có Có NB-IoT 700,800,900 MHz 15 km 200 kbps 200 kHz BPSK/ QPSK/ 64QAM Có Có Có Có Có Có Có 5G NR Below GHz, 20–60 GHz 200 m Gbps 400 MHz OFDM/ BPSK/QPSK Có Có Có Có Có Có Có Wi-Fi Bảng 2: So sánh giao thức khác mạng không dây Công nghệ LTE for Machines (LTE-M) narrowband IoT (NB-IoT) mở đường cho tương lai tích hợp 5G định hình nơng nghiệp thơng minh năm tới Với mạng di động 5G, số lượng lớn cảm biến (1 triệu thiết bị/km vng) kết nối với trạm di động nhất, điều cuối cho phép nông dân cài đặt nhiều cảm biến IoT để thực tất tác vụ hiệu Các cảm biến phải có khả kết nối tầm xa tiết kiệm điện, hầu hết cảm biến chạy lượng mặt trời pin Các cảm biến IoT tận dụng khả truyền tải điện thấp độ tin cậy công nghệ 5G 14 5.3 Đàm thoại ảo trì dự đốn Các chuyên gia nông nghiệp hay ban hội đàm ảo phục vụ nhu cầu nơng dân thông qua hội đàm ảo sử dụng đường truyền độ phân giải cao mà không cần đến việc gặp trực tiếp thoải mái nhà Vài dịch vụ đưa ban hội đàm cố vấn trồng, kế hoạch mơi trường, tính chất xác nơng nghiệp, mẫu thử dầu, quản lý loài gây hại, kiểm tra sức khỏe vật nuôi Với tỷ lệ liệu nhanh tiềm tàng thấp cơng nghê 5G, nhiều máy móc thiết bị theo dõi quản lý thời gian thực để giám sát trước phần hư hỏng tình trạng nhiên liệu để cung cấp việc sửa chữa kịp thời mà khơng bị trì hoãn hay lưỡng lự bất kỳ nhiệm vụ đã lên kế hoạch trước đó 5G thêm mẫu bảo trì gọi bảo trì nâng cao có dự đoán việc sử dụng nhiều cảm biến phù hợp với nhiều máy móc thiết bị để đo số lượng lớn thông số khác thời gian thực Với bảo trì nói trước, nơng dân thông báo bất kỳ vấn đề sắp tới bất kỳ phận hỏng dựa phản hồi từ cảm biến 5G khác nhau, cho phép sửa chữa sắp xếp cách kịp thời khơng có trì hỗn hoạt động 5.4 Tương tác thực tế thực tế ảo Các cải tiến công nghệ lớp người sử dụng tương tác thực tế (AR) thực tế ảo (VR) giúp nơng dân nhiều cách AR cung cấp thơng tin hữu ích tình trạng vụ mùa, động vật, máy móc, máy không người lái trực tiếp phép đo từ xa, cập nhật thời tiết, đất, tình trạng nước, bệnh khám phá nhờ AI cho thực vật động vật nông trại, phát loài phá hoại, kiểm tra đất, vv thơng qua kính đeo điện thoại thơng minh Ví dụ, nhờ đeo kính AR nhìn vào cây, nơng dân có thể nắm thông tin quan trọng, có bị bệnh khơng hay thu hoạch chúng, trình bày Hình 15 Hình 6: Minh họa kính AR Một so sánh yêu cầu kết nối mạng lưới nhiều dịch vụ VR trình bày bảng Bảng 3: Yêu cầu kết nối dịch vụ 5.5 Robots điều khiển AI Sự kết hợp AI với công nghệ 5G tạo nhiều bước tiến giám sát video trực tiếp, điều khiển chẩn đoán đơn thuốc chỗ để hỗ trợ nông nghiệp, sử dụng để làm ổn định máy bay không người lái robot cách điều khiển thơng số chúng cách xác AI nông nghiệp định hướng để phát triển đến mức CAGR 25.5% từ năm 2020 đến 2026 AI lĩnh vực nông nghiệp liên tục lên để cung cấp giải pháp sáng kiến để cải thiện vụ mùa, đóng gói, cho vật ni ăn, vv robot AI hệ thống tự động đặt để thay đổi công nghiệp nông nghiệp Trong năm gần đây, robot nông nghiệp đã sử dụng để trồng nhiều loại khác cách tự động nhiều mẫu đất Robot trang bị tầm nhìn máy tính máy móc học hỏi cơng nghệ sử dụng để phát 16 loại bỏ cỏ dại cách xác vùng xác định mà không ảnh hưởng đến trồng Robot thiết kế để làm hoa tiêu cho chúng suốt cánh đồng sử dụng GPS định vị thu thập trái đã sẵn sàng để thu hoạch Tất thông tin thu thập được lưu trữ kho liệu truy cập vởi robot khác để làm nhiệm vụ nhanh chóng mà khơng cần can thiệp người Ví dụ, robot thấy loài phá hoại sau kiểm tra gần vài cây, nó đánh dấu địa điểm chi tiết lồi bệnh có Robot thiết kế để điều khiển thuốc trừ sâu, lái tự động đến vị trí đánh dấu, xịt thuốc trừ sâu dựa loài gây hại loại bệnh Tất chuỗi nhiệm vụ phải thực khu vực rộng cách nhanh chống hoàn thành sử dụng liên kết tốc độ cao đáng tin Hình 7: Hình minh họa loại robot hỗ trợ AI khác Với mạng lưới 5G di động, tất robot truyền, với tiềm tàng thấp, hình ảnh thời gian thực video thu từ cảm biến khác gắn với Vài robot tự động đại giải thích Hình điều khiển đồng thời từ xa sử dụng mạng lưới 5G 17 Hình 8: Robot tự động hỗ trợ 5G sử dụng hoạt động nơng nghiệp 5.6 Phân tích liệu kho lưu trữ đám mây Dữ liệu đặc điểm quan trọng nhất tiến công nghệ kỹ thuật thúc đẩy ngành nông nghiệp thông minh Tất liệu thu thập từ nguồn khác nhau, chẳng hạn cảm biến IoT, máy bay không người lái rô bốt, số trang trại lưu trữ kho liệu đám mây 5G điện toán biên cho phép truyền liệu nhanh chóng lên đám mây để phân tích thời gian thực giao tiếp máy với máy có thể hợp lý hóa tự động hóa quy trình canh tác Một số ứng dụng quan trọng khoa học liệu sau: • Phát bệnh sớm • Dự đoán thời tiết đối phó với thay đổi khí hậu • Lập đồ kỹ tḥt số đất đai trồng • Khuyến nghị phân bón • Khuyến nghị thuốc trừ sâu 18 • Hệ thống tưới tiêu tự động • Dự đoán lợi nḥn xu hướng • Tạo thơng tin chi tiết Hình 9: Cơ chế liệu đám mây Những liệu lớn (thay đổi từ megabyte đến terabyte) phải chuyển từ nguồn khác lên đám mây (như mơ tả Hình 9) trở lại người dùng nông dân nhà khoa học liệu Ví dụ, kiểm tra cối, robot chụp lại hình ảnh trồng sau nghi ngờ có sâu bệnh chuyển hình ảnh lên đám mây để phát dịch hại kỹ thuật thị giác máy tính (Bongiovanni Lowenberg-Deboer, 2004; Gil et al , 2007 ) Sau đó, kết trả lại cho người nông dân rô bốt truyền động - thiết kế để kiểm soát dịch hại thực hành động cần thiết, thể Hình 10 19 Điện tốn biên dựa đám mây chủ yếu sử dụng robot thông minh để giảm độ phức tạp Đám mây có thể sử dụng trung tâm liệu máy chủ lưu trữ dịch vụ điều khiển robot để điều hướng xử lý liệu Ví dụ: hình ảnh thu từ máy bay khơng người lái khảo sát XAG, Quảng Châu, Trung Quốc sản xuất, xử lý đám mây theo thời gian thực Những liệu phân tích lập tức trí thơng minh nơng nghiệp (XAI) để tạo đồ theo toa AI để đáp ứng ứng dụng tốc độ thay đổi (VRA) máy bay không người lái bảo vệ thực vật máy nông nghiệp tự động Điện toán biên loại bỏ nhu cầu sử dụng xử lý đồ họa (GPU) rô bốt cách đặt GPU vào máy chủ cạnh đám mây Do độ rộng băng tần cần thiết để xử lý liệu rất cao (120 Mbps), chỉ 5G có thể đạt khả Kích thước vật lý, độ phức tạp, mức tiêu thụ điện chi phí robot giảm đáng kể Tất dịch vụ kiểm soát để quản lý sở, điều hướng xử lý liệu đặt đám mây, chạy trung tâm liệu máy chủ chuyên dụng 5G cải thiện đáng kể trải nghiệm truyền liệu qua mạng di động có Với tốc độ truyền 10–30 Gbps, lượng lớn liệu có thể truyền đáng tin cậy nhiều thiết bị, giữ cho việc mất liệu mức tối thiểu, tức thời gian ngừng kết nối giảm bớt việc truyền lại liệu sử dụng băng thông không cần thiết có thể tránh Do độ trễ giảm thiểu đại, tất liệu có thể truy cập cách an tồn thời gian thực Điện tốn đám mây tận dụng tối đa công nghệ 5G, cung cấp khả xử lý liệu nhanh đám mây với độ trễ truyền vòng tối thiểu thiết bị kết nối 5G khác đó cho phép suất tối đa trang trại thơng Hình 11 trình bày tổng quan ứng dụng mạng 5G canh tác thông minh, bao gồm cảm biến, máy bay không người lái, robot, thiết bị thơng minh, điện tốn đám mây phân tích liệu Tương tự, Bảng giải thích 5G lại có lợi nông nghiệp cho nhiệm vụ khác Tất trường hợp sử dụng tận dụng bốn tính quan trọng nhất 5G: mật độ thiết bị, độ trễ cực thấp, độ tin cậy cao bảo mật Các thành phần khác 20 nông nghiệp thông minh, chẳng hạn máy bay không người lái, cảm biến IoT robot, hoạt động liền mạch với để tối đa hóa suất giảm mạnh chi phí phát sinh Hình 10: Hoạt động đồng thiết bị hỗ trợ 5G khác để kiểm soát dịch hại Hình 11: Tổng quan ứng dụng 5G nông nghiệp thông minh 21 CHƯƠNG TRIỂN VỌNG TRONG TƯƠNG LAI Về mặt lý thuyết, 5G vượt xa bất kỳ mạng di động hệ Các nhà khai thác viễn thông khác thực kiểm tra để đẩy chỉ số đến giới hạn họ để đạt hiệu suất tối đa từ hệ thống họ Một mạng lưới dày đặc rất quan trọng IoT để hỗ trợ kết nối số lượng lớn thiết bị Các nhà khai thác viễn thông dự kiến số trường hợp sử dụng công nghệ 5G, đó ngành giải trí, chăm sóc sức khỏe lĩnh vực nông nghiệp nằm số lĩnh vực mang lại lợi ích cao nhất Khoa học cơng nghệ 5G có phạm vi đáng kể lĩnh vực nông nghiệp có thể đưa tương lai “trang trại kết nối” đến gần với thực tế bước Các nhà khai thác viễn thông có thể cung cấp ba loại dịch vụ, đó kết nối, tích hợp theo chiều dọc quan hệ đối tác, canh tác thông minh để nâng cao tính động Ngồi dịch vụ kết nối, nhà khai thác viễn thông có thể cung cấp giải pháp end-to-end lĩnh vực canh tác xác, giúp tăng cường tăng trưởng Họ có thể xác nhận việc triển khai thiết bị IoT cấp độ khác cách cung cấp số dịch vụ, chẳng hạn cung cấp, cấu hình thiết bị, quản lý thiết bị, bảo mật, tốn, dịch vụ dựa vị trí, hỗ trợ ứng dụng phân tích liệu Với cơng nghệ 5G điện toán đám mây, nguồn cấp liệu trực tiếp liệu trồng quan trọng có thể truyền trực tuyến đến điện thoại di động Điều làm tăng trải nghiệm người dùng tổng thể quản lý trang trại an toàn thực phẩm Nhân viên nông trại có thể thực kiểm tra trồng từ xa cách xác mà không cần diện thực tế đồng ruộng Ngoài ra, khả giảm thiểu khoảng cách người nông dân người tiêu dùng cách giúp người tiêu dùng thông báo đầy đủ sẵn có sản phẩm Một số ví dụ đáng chú ý công nghệ 5G sử dụng lĩnh vực văn hóa nông nghiệp diễn biến hướng tới chuyển đổi sau: i Huawei Technologies đã công bố hợp tác với XAG, nhà sản xuất máy bay không người lái nông nghiệp, để thực dự án văn hóa nông nghiệp thông 22 minh nhằm thử nghiệm việc sử dụng 5G, AI điện toán đám mây nơng nghiệp ( XAG, 2019 ) ii Một nhà kính thông minh tỉnh Chiết Giang, miền Đông Trung Quốc, bắt đầu sản xuất cà chua với hỗ trợ công nghệ 5G Các cảm biến khác triển khai để trì nhiệt độ lý tưởng độ ẩm, cho ăn chất dinh dưỡng chơi nhạc nhẹ Tất cảm biến kết nối với mạng 5G China Mobile Một hệ thống quản lý dịch hại hỗ trợ 5G riêng biệt sử dụng nhà kính ( Roy, 2019 ) iii Vào năm 2019, Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Nông nghiệp Anh đã phát triển vòng đeo hỗ trợ 5G trang bị cho 180 bò để theo dõi chuyển động thói quen ăn uống chúng Bò sữa trang trại En-glish Somerset đã cấp vòng cổ tương tác với hệ thống vắt sữa robot ( Reuters, 2019 ) iv Viện Sáng tạo Máy móc Nông nghiệp Quốc gia Crea-tion (CHIAIC) Lạc Dương thuộc tỉnh Hà Nam, miền Trung đã mắt máy kéo thông minh 5G chạy lượng hydro (mẫu: ET504-H) có thể tự lái Với công nghệ 5G, nó có thể theo dõi trạng thái chạy thời gian thực phương tiện môi trường làm việc xung quanh, điều cải thiện hiệu khả hoạt động xe ( Trung Quốc mắt máy kéo thông minh 5G chạy hydroChina.org cn, năm 2020 ) v Vào năm 2019, Sunrise, Huawei Agroscope, Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Xuất sắc Thụy Sĩ, đã ký thỏa thuận thành lập trang trại 5G thông minh ( Sunrise Huawei hợp tác chặt chẽ với Agroscope cho trang trại 5G - Huawei, 2019 ) vi Qualcomm đã giới thiệu hệ thống RB5 mình, bao gồm phần mềm, phần cứng công cụ cho robot máy bay không người lái tiên tiến có kết nối 5G ( Qualcomm mắt 5G giới Nền tảng người máy kích hoạt AI | Qualcomm, 2020 ) 23 vii FlytBase, tảng tự động hóa máy bay không người lái dành cho doanh nghiệp, cung cấp giải pháp quản lý máy bay không người lái dựa đám mây truyền trực tuyến nguồn cấp liệu video HD qua 5G với độ trễ cực thấp ( FlytBase Nâng cấp Phần mềm Máy bay không người lái với FlytNow Upgrades - DRONELIFE, 2020 ) viii Coretronic Intelligent Robotics Corp (CIRC) đã trình diễn máy bay khơng người lái tự động có khả truyền video k thời gian thực kiểm tra từ xa mạng 5G Đài Loan 24 CHƯƠNG KẾT LUẬN Hiện nay, công nghệ đóng vai trò quan trọng lĩnh vực, chẳng hạn xây dựng, công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ, công nghiệp viễn thông, lĩnh vực quân để phát triển xã hội Về vấn đề này, lĩnh vực cổ xưa nông nghiệp đòi hỏi công nghệ (ở canh tác thông minh) để tạo suất trồng cao với can thiệp người khoảng thời gian hạn chế Tuy nhiên, canh tác thông minh đòi hỏi chi phí đầu tư cao, khả bao phủ kết nối tốt băng thông cao để xử lý lượng liệu khổng lồ số lượng lớn cảm biến thiết bị triển khai từ xa Mặc dù mạng 4G cung cấp băng thông lớn phạm vi phủ sóng đủ rộng, nó không đủ để giao dịch lượng liệu thời gian thực khổng lồ số lượng thiết bị đáng kể Sự đời 5G đáp ứng yêu cầu nhu cầu canh tác thông minh nhằm nâng cao suất với sức lao động tối thiểu người Trong tương lai, tất quốc gia giới thiệu mạng 5G tất lĩnh vực; đó, chi phí internet giảm đáng kể kết nối tăng cường Chi phí đầu tư cho nơng nghiệp thơng minh giảm đáng kể sử dụng 5G, lợi ích cho người nông dân Nông dân trang bị tốt để canh tác thông minh, với khả dự đoán ngăn ngừa dịch bệnh trồng điện thoại di động họ Các nhà khai thác di động có cống hiến đáng kể cho nông nghiệp thông minh cách mở rộng sở hạ tầng vật lý họ Các cảm biến thu thập liệu từ trường để lưu trữ đám mây phân tích bất thuận tiện Các cảm biến tinh vi với pin tuổi thọ cao ngày nhỏ rẻ hơn, đồng thời mạng trở nên thông minh an toàn Hệ thống lái xe tự động, AI, học sâu ứng dụng di động dựa đám mây giúp nông dân tăng sản lượng lên gấp nhiều lần Các trang trại tương lai gọi “trang trại kết nối” dựa việc kết nối, thu thập phân tích lượng lớn liệu để nâng cao suất cách tối đa hóa hiệu 25 Mặc dù 5G có thể cung cấp nhiều trường hợp sử dụng lợi cho ngành nông nghiệp, nó thay đổi đáng kể chất công việc Khả số lượng việc làm nông nghiệp bị thu hẹp rất cao 5G chưa khám phá đầy đủ, ứng dụng công nghệ xác định tương lai hiệu đầy đủ 5G xác định theo thời gian 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Yu Tang, Sathian Dananjayan, Chaojun Hou, Qiwei Guo, Shaoming Luo, Yong He, A survey on the 5G network and its impact on agriculture: Challenges and opportunities, Elsevier, 2018 27 ... IP Những hạn chế hệ mạng di động khắc phục cách chuyển sang hệ – mạng 5G CHƯƠNG SỰ TRỖI DẬY CỦA MẠNG 5G 5G công nghệ mạng di động hệ thứ 5, tiêu chuẩn thức 3GPP thiết lập vào tháng 12 năm 2017... 60 km 100 km 200 km 500 km Mạng Hỗ trợ di chuyển Bảng 1: So sánh hệ mạng di động Bảng so sánh mạng 5G với mạng di động hệ trước So với mạng di động hệ thứ 3, 4G mạng 5G cho phép truyền phát video... TRONG NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH CHƯƠNG NHỮNG THÁCH THỨC TRONG THẾ HỆ MẠNG DI ĐỘNG HIỆN NAY CHƯƠNG SỰ TRỖI DẬY CỦA MẠNG 5G CHƯƠNG ỨNG DỤNG CỦA LTE TRONG NÔNG NGHIỆP
