Nghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915925 MHZ hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật – IOT tại Việt NamNghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915925 MHZ hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật – IOT tại Việt NamNghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915925 MHZ hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật – IOT tại Việt NamNghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915925 MHZ hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật – IOT tại Việt NamNghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915925 MHZ hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật – IOT tại Việt NamNghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915925 MHZ hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật – IOT tại Việt NamNghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915925 MHZ hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật – IOT tại Việt NamNghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915925 MHZ hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật – IOT tại Việt Nam
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Văn Mong NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN PHÂN BỔ BĂNG TẦN 915-925 MHZ HỖ TRỢ TRIỂN KHAI MẠNG KẾT NỐI INTERNET VẠN VẬT – IOT TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn Thơng Mã số: 8.52.02.08 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2019 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGT.TS Lê Nhật Thăng Phản biện 1:………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng LỜI NĨI ĐẦU Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hay Internet vạn vật (viết tắt IoT – Internet of Things) kịch giới, mà đồ vật, người cung cấp định danh riêng tất có khả truyền tải, trao đổi thơng tin, liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính Hiểu cách đơn giản, IoT tất thiết bị kết nối với Việc kết nối thực qua Wifi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, nhiều thiết bị khác Cisco, nhà cung cấp giải pháp thiết bị mạng hàng đầu dự báo: Đến năm 2020, có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, chí số cịn nhiều IoT mạng khổng lồ kết nối tất thứ, bao gồm người tồn mối quan hệ người người, người thiết bị, thiết bị thiết bị Nhận thấy tầm quan trọng việc chuẩn hóa hài hịa băng tần cho kết nối vô tuyến vạn vật IoT, Hội nghị thông tin vô tuyến giới WRC-15 năm 2015 định đưa nội dung liên quan đến tiêu chuẩn kết nối sử dụng tần số vơ tuyến điện vào chương trình nghị số 9.1.8 Hội nghị WRC19 giao cho nhóm nghiên cứu ITU-R triển khai nghiên cứu báo cáo kết Trong đó, khu vực châu Á-Thái Bình Dương, nhóm nghiên cứu vơ tuyến APT/AWG tiến hành nghiên cứu, xây dựng dự thảo báo cáo kỹ thuật băng tần số điều kiện kỹ thuật, khai thác cho loại hình kết nối IoT vùng phủ rộng khu vực châu Á-Thái Bình Dương Mục tiêu nhằm khuyến nghị băng tần hài hòa cho kết nối IoT để thúc đẩy hình thành phát triển hệ sinh thái thiết bị ứng dụng IoT đa dạng với giá thành phù hợp với đại đa số người dùng Để có sở lý luận khoa học tham mưu cho Cơ quan quản lý Nhà nước khả sử dụng thiết bị IoT băng tần 915-925 MHz phù hợp cho phép triển khai mạng kết nối lưới vạn vật kết nối Internet, cần tiến hành nghiên cứu cẩn thận dựa sở phân tích nghiên cứu kinh nghiệm phân bổ tần số cho thiết bị IoT quốc gia khu vực Đây lý mục tiêu Luận văn nghiên cứu Để đạt mục tiêu trên, Luận văn tiến hành nghiên cứu lý thuyết cơng nghệ, kiến trúc, mơ hình mạng kết nối vạn vật, đánh giá can nhiễu Theo đó, kết nghiên cứu trình bày với cấu trúc gồm ba chương: Chương trình bày nghiên cứu tổng quan công nghệ IoT gồm nội dung kiến trúc, mơ hình mạng tiêu chuẩn cơng nghệ kết nối kịch ứng dụng IoT, để có nhìn tổng quan cơng nghệ Chương nghiên cứu trạng sử dụng băng tần 915-925 MHz Việt Nam nghiên cứu kinh nghiệm quốc tề quản lý tần số thiết bị IoT hoạt động băng tần miễn cấp phép, để có sở học hỏi kinh nghiệm từ quốc gia giới áp dụng vào Việt Nam Trên sở nghiên cứu chương trước thực trạng sử dụng băng tần Việt Nam, Chương Luận văn đưa kiến nghị khả phân bổ băng tần 915-925MHz hỗ trợ thiết bị IoT Việt Nam kiến nghị số hướng nghiên cứu Luận văn 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ KẾT NỐI VÔ TUYẾN INTERNET VẠN VẬT IOT Trong chương này, Luận văn giới thiệu tổng quan công nghệ kết nối vô tuyến IoT, kiến trúc mơ hình mạng kết nối, tiêu chuẩn kết nối IoT kịch ứng dụng thực tế Tổng quan cơng nghệ kết nối vơ tuyến IoT IoT coi tầm nhìn sâu rộng cơng nghệ sống Từ quan điểm tiêu chuẩn kỹ thuật, IoT xem sở hạ tầng mang tính tồn cầu cho xã hội thông tin, tạo điều kiện cho dịch vụ tiên tiến thông qua liên kết “Things” IoT dự kiến tích hợp nhiều cơng nghệ mới, chẳng hạn công nghệ thông tin machine-to-machine, mạng tự trị, khai thác liệu định, bảo vệ an ninh riêng tư, điện toán đám mây Chức bắt buộc device giao tiếp, chức không bắt buộc cảm biến, thực thi, thu thập liệu, lưu trữ liệu xử lý liệu Các thiết bị thu thập loại thông tin khác cung cấp thơng tin cho network khác nơi mà thông tin tiếp tục xử lý Một số thiết bị thực hoạt động dựa thông tin nhận từ network Thiết bị phân loại vào dạng thiết bị mang thông tin, thiết bị thu thập liệu, thiết bị cảm ứng (sensor), thiết bị thực thi:– Thiết bị mang liệu (Data carrierring device): Một thiết bị mang thông tin gắn vào Physical Thing để gián tiếp kết nối Physical Things với mạng lưới thông tin liên lạc Thiết bị thu thập liệu (Data capturing device): Một device thu thập liệu đọc ghi, đồng thời có khả tương tác với Physical Things Sự tương tác xảy cách gián tiếp thông qua device mang liệu, trực tiếp thông liệu gắn liền với Physical Things Trong trường hợp đầu tiên, device thu thập liệu đọc thông tin từ device mang tin có ghi thơng tin từ network device mang liệu Thiết bị cảm ứng thiết bị thực thi (sensing device and actuationdevice): Một device cảm nhận device thực thi phát đo lường thông tin liên quan đến môi trường xung quanh chuyển đổi sang tín hiệu dạng số Nó chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số từ mạng thành hành động (như tắt mở đèn, hù còi báo động …) Nói chung, thiết bị thiết bị thực thi kết hợp tạo thành mạng cục giao tiếp với sử dụng công nghệ truyền thông không dây có dây gateway.General device tích hợp network thông qua mạng dây không dây General device bao gồm thiết bị dùng cho domain khác IoT, chẳng hạn máy móc, thiết bị điện nhà, smart phone Dựa vào loại ứng dụng cung cấp, hệ sinh thái IoT phân hai loại critical IoT massive IoT Massive IoT ứng dụng yêu cầu công suất, chi phí, liệu thấp, số lượng kết nối lớn Critical IoT ứng dụng yêu cầu độ tin cậy siêu cao, độ trễ cực thấp độ khả dụng cao Kiến trúc mơ hình mạng kết nối vô tuyến IoT Ở phần mạng truy cập, kiến trúc mạng chung mạng kết nối vô tuyến Internet vạn vật - IoT sử dụng công nghệ không dây khác nhau, thành phần IoT đa dạng kết nối với thành phần mạng 3GPP Sự hình thành mạng IoT từ kết nối máy tới máy (Machine to Machine – M2M MTC Machine Type Communications), thiết bị kết nối tới gateway máy chủ IoT Trong tất thiết bị chuyển liệu thu thập nhận thông tin họ đến máy chủ IoT thông qua thực thể trung gian IoT gateway Trong Luận văn đưa mơ hình mạng mạng kết nối IoT bao gồm lớp: Lớp thực thể (Objects) lớp nhận thức (Preception), cảm biến vật lý IoT nhằm thu thập xử lý thông tin Lớp thực thể trừu tượng (Object Abstractions) truyền liệu lớp thực thể tạo tới tầng quản lý dịch vụ (Service Management) thông qua kênh bảo mật 5 Lớp quản lý dịch vụ (Service Management) lớp Middleware ghép nối dịch vụ với người dùng dựa vào địa tên Lớp ứng dụng cung cấp dịch vụ mà khách hàng yêu cầu Ví dụ, lớp ứng dụng cung cấp phép đo nhiệt độ độ ẩm khơng khí cho khách hàng yêu cầu liệu Lớp nghiệp vụ quản lý hoạt động dịch vụ tổng thể hệ thống IoT, xây dựng mơ hình nghiệp vụ, đồ thị, sơ đồ… dựa liệu nhận từ lớp ứng dụng Nó thiết kế, phân tích, đánh giá, theo dõi phát triển phần tử liên quan đến hệ thống IoT Các tiêu chuẩn công nghệ kết nối IoT băng tần thông tin di động Hiện 3GPP nghiên cứu, phát triển 03 tiêu chuẩn công nghệ IoT gồm: LTE-M (hay eMTC); NB-IoT (NarrowBand IoT) EC-GSM-IoT (Extended Coverage-GSM-IoT) EC-GSM: IoT cho tất thị trường GSM Công nghệ EC-GSM IoT giải pháp kết nối IoT công nghệ GSM Đây phiên tiến hóa cơng nghệ di động 2G GSM với độ rộng kênh tần số 200 kHz EC-GSM IoT cấu thành hệ thống GSM mang lưu lượng thông tin dịch vụ IoT LTE-M hỗ trợ nhiều trường hợp sử dụng Massive IoT LTE công nghệ di động băng rộng hàng đầu phạm vi phủ sóng mở rộng nhanh chóng Cho đến nay, việc đáp ứng nhu cầu ngày lớn liệu di động với thiết bị có khả cao để sử dụng phổ tập trung nghiên cứu Với tính Carrier Aggregation, MIMO Lean Carrier, tế bào LTE đạt đến phẩm chất cỡ Gigabit giây, tạo trải nghiệm người dùng băng rộng di động tuyệt vời NB-IoT hỗ trợ ứng dụng Massive IoT Ultra-Low-End Công nghệ kết nối IoT băng hẹp chuẩn hóa (cơng nghệ NBIoT) NB-IoT giao diện vô tuyến sử dụng điều chế (OFDMA) đường xuống điều chế (SC-FDMA) chiều lên Băng thông kênh 200 kHz băng thông chiếm dụng vào khoảng 180 kHz Do sóng mang có đoạn băng tần bảo vệ 10 kHz bên, tương đương với khối tài nguyên LTE NBIoT sử dụng băng thông cố định 180 kHz đường xuống đường lên với cấu hình triển khai khơng kết hợp Ngồi ra, sử dụng khối tài nguyên hệ thống LTE phần băng tần không sử dụng khoảng bảo vệ sóng mang LTE Các tiêu chuẩn cơng nghệ kết nối IoT mạng diện rộng công suất thấp LPWAN Mạng diện rộng cơng suất thấp (LPWAN) có khả cung cấp kết nối diện rộng với thiết bị công suất thấp, tốc độ thấp (khoảng vài chục kpbs) phân bố khu vực địa lý lớn Khoảng phần tư tổng số 30 tỷ thiết bị IoT/M2M tổng thể kết nối với Internet cách sử dụng công nghệLPWAN công nghệ di động Các mạng LPWAN vượt trội so với công nghệ truyền thống phổ biến hệ sinh thái IoT mạng không dậycự ly ngắn, ZigBee, Bluetooth, Z-Wave, mạng cục không dây (WLAN), Wifi mạng thông tin di động Công nghệ ZigBee Công nghệ ZigBee xây dựng dựa tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 tổ chức quốc tế IEEE phát triển cho lớp vật lý lớp MAC mạng vô tuyến cá nhân không dây WPAN Tiêu chuẩn định nghĩa 27 kênh tần số vô tuyến băng tần 868 MHz, 915 MHz 2,4 GHz; kênh số có tần số trung tâm 868,3 MHz, kênh số đến kênh số 10 dải tần 902-928 MHz kênh số 11 đến kênh số 26 nằm dải tần 2400-2483,5 MHz Công nghệ Z-Wave Không giống công nghệ Zigbee, công nghệ Z-wave sử dụng độ rộng kênh tần số hẹp (độ rộng kênh tần số thông thường từ 300 kHz đến 400 kHz) không áp dụng kỹ thuật điều chế trải phổ Công nghệ sử dụng kỹ thuật điều chế FSK GFSK dải tần số 868 MHz/920 MHz, có lợi vùng phủ sóng rộng Cự ly truyền dẫn thiết bị đạt từ 30 m đến 100 m Công nghệ LoRa LoRa công nghệ vô tuyến phát triển phép truyền thông tin liệu tốc độ thấp với vùng phủ rộng cách sử dụng cảm biến ứng dụng kết nối IoT quản lý lượng, giám sát môi trường, rác thải LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế trải phổ (CSS:Chirp Spread Spectrum) Theo đó, tín hiệu thơng tin điều chế trải phổ sử dụng chuỗi xung có tốc độ bit cao tốc độ tín hiệu gốc Nhờ sử dụng kỹ thuật trải phổ CSS mà tín hiệu điều chế theo tiêu chuẩn LoRa với tốc độ chip khác hoạt động khu vực mà không gây nhiễu cho Do vậy, cho phép nhiều thiết bị LoRa trao đổi liệu nhiều kênh đồng thời Các kịch ứng dụng kết nối vô tuyến công nghệ IoT Ứng dụng IoT lĩnh vực quản lý lượng Ứng dụng công nghệ kết nối vô tuyến IoT vào ngành điện mà cụ thể dùng để đọc số công tơ điện xem bước đột phá quản lý, vận hành, sản xuất kinh doanh ngành điện lực Hệ thống thu thập số cơng tơ từ xa hồn tồn tự động, ứng dụng công nghệ vô tuyến cự ly ngắn, công suất thấp Mơ hình kết nối mạng thực theo kiểu hình lưới (mesh) Mạng kết nối hình thành tự động cơng tơ có tích hợp công nghệ vô tuyến cho phép thực việc ghi số công tơ từ xa, không cần phải đến trường mà theo dõi số liệu hàng máy tính thiết bị di động có kết nối Internet Một ứng dụng khác IoT ngành điện ứng dụng xác định vị trí cố hệ thống truyền tải điện Các cảnh báo cố qua sóng vơ tuyến điện cho phép giám sát từ xa mạng lưới điện khơng phát có cố ngắn mạch hay chạm đất, đồng thời giảm thời gian điện, từ nâng cao chất lượng dịch vụ ngành điện Các cảnh báo cố giao tiếp với trạm thu phát khoảng cách vài trăm mét để truyền liệu hệ thống trung tâm xử lý Ứng dụng IoT nông nghiệp giám sát môi trường Các hệ thống IoT sử dụng lĩnh vực quản lý, giám sát môi trường để đo đạc, theo dõi thơng số thời tiết, tình trạng nhiễm nơng nghiệp nhằm cải thiện tình trạng nhiễm môi trường tăng suất nông nghiệp Một số ứng dụng khác IoT môi trường theo dõi tập tục sống loài động vật, côn trùng hay quan sát, đánh giá điều kiện môi trường tác động tới mùa màng vật nuôi; giám sát tự động tưới tiêu; cảnh báo, phát cháy rừng; nghiên cứu khí tượng địa lý; cảnh báo, phát sớm tình hình lũ lụt Ứng dụng IoT lĩnh vực giao thông vận tải IoT đưa vào áp dụng hệ thống thông tin hợp tác chủ động, nhằm hỗ trợ, cảnh báo chủ xe tình nguy hiểm hệ thống can thiệp thơng qua cấu phanh tự động chuyển hướng xe tự động để tránh tai nạn Các ứng dụng lái xe có kết nối cho phép giảm thiểu số vụ tai nạn tăng độ an tồn, hiệu tham giao thơng Trong mơ hình này, kết nối thơng tin thực xe thiết bị di động người bộ, người xe đạp để cải thiện an tồn giao thơng tránh tai nạn Các ứng dụng liên quan đến an tồn giao thơng có u cầu nghiêm ngặt độ trễ, độ tin cậy tính khả dụng kết nối để trao đổi, xử lý thông tin kịp thời đáng tin cậy Điều đặt thách thức cho hệ thống vô tuyến truyền thống Kết luận Trong chương này, Luận văn trình bày tổng quan mạng kết nối Internet vạn vật IoT, bao gồm tổng quan kết nối vô tuyến mạng IoT, giao tiếp thiết bị với thiết bị, người với thiết bị… Dựa vào loại ứng dụng thiết bị IoT, hệ sinh thái IoT chia làm hai loại critical IoT massive IoT 9 IoT có khả kết nối hàng tỷ thiết bị khơng đồng qua Internet Do đó, cần có kiến trúc lớp linh hoạt tùy theo ứng dụng sử dụng Kết nối IoT hỗ trợ công nghệ truyền thông băng tần mạng thông tin di động tế bào GSM, WCDMA, LTE mạng 5G tương lai Việc triển khai kết nối IoT dùng cơng nghệ thơng tin di động thực với hạ tầng mạng thông tin di động sẵn có Hiện nay, giới hình thành số tiêu chuẩn cơng nghệ kết nối IoT mạng thông tin di động tế bào Trong đáng ý ba tiêu chuẩn cơng nghệ: EC-GSM, LTE-M NBIoT Ngoài ra, mạng kết nối IoT hoạt động băng tần miễn cấp phép(tên thường gọi LPWAN) với điều kiện bảo đảm tuân thủ yêu cầu kỹ thuật khai thác định để hạn chế can nhiễu có hại Dự báo tới năm 2020 năm chứng kiến bùng nổ mật độ số lượng chủng loại thiết bị kết nối, ứng dụng vào nhiều ngành lĩnh vực khác IoT dự báo ứng dụng rộng rãi cho nhiều ứng dụng lĩnh vực quản lý lượng, nông nghiệp giám sát môi trường lĩnh vực giao thông vận tải 10 CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG BĂNG TẦN 915-925 MHZ TẠI VIỆT NAM VÀ KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VỀ QUẢN LÝ TẦN SỐ CHO THIẾT BỊ IOT Trong chương này, Luân văn giới thiệu trạng sử dụng băng tần 915-925 MHz Việt Nam, học hỏi kinh nghiệm Quốc tế sách quản lý tần số thiết bị IoT băng tần 915-925 MHz Hiện trạng triển khai mạng kết nối IoT băng tần 915-925 MHz Việt Nam Theo quy hoạch này, băng tần 880-960 MHz quy hoạch thành hai đoạn băng tần UL DL với cấu trúc thành 04 lô song công theo tần số (FDD) gồm 880915 MHz cho hướng từ máy đầu cuối tới trạm gốc 925-960 MHz cho hướng từ trạm gốc đến thiết bị cầm tay để triển khai hệ thống thông tin di động GSM/EGSM Triển khai quy định số 25/2008/QĐ-BTTTT ngày 16/4/2008 Bộ Thông tin Truyền thông, Cục Tần số vô tuyến điện cấp phép sử dụng băng tần 880915 MHz, 925-960 MHz cho bốn doanh nghiệp viễn thông để triển khai hệ thống thông tin di động GSM/E-GSM tồn quốc Hình 2.5: Hiện trạng sử dụng băng tần 900 MHz Bên cạnh hệ thống thông tin di động sử dụng băng tần 880-915 MHz, 925960 MHz, đoạn băng tần 915-925 MHz dành cho thiết bị nhận dạng vô tuyến (RFID) hoạt động với mức công suất thấp, cự ly truyền dẫn ngắn Hệ thống thiết bị nhận dạng vô tuyến miễn giấy phép sử dụng tần số bảo đảm 11 điều kiện giới hạn công suất phát (không 500 mW ERP) điều kiện giới hạn công suất phát xạ giả (bảng 2.2) Bảng 2.2: Điều kiện tần số giới hạn phát xạ thiết bị vô tuyến điện miễn giấy phép sử dụng tần số băng 900 MHz Thông tư 46 Loại thiết bị STT Băng tần ứng dụng vơ tuyến Phát xạ Phát xạ giả điện 918 ÷ 923 MHz Thiết bị nhận dạng ≤ vơ tuyến 500 mW Theo giới hạn ERP Thiết bị VTĐ cự ly 918 ÷ 923 MHz ngắn dùng cho mục ≤ 25 mW ERP đích chung phát xạ giả Theo giới hạn phát xạ giả 2 Nghiên cứu kinh nghiệm Quốc tế quy hoạch sử dụng băng tần 915-925 MHz Băng tần 915-921 MHz Ủy ban Viễn thông châu Âu quy định sử dụng cho thiết bị, ứng dụng vô tuyến điện cự ly ngắn dùng cho mục đích chung (nonspecific short range devices), thiết bị nhận dạng vô tuyến công suất cao với điều kiện kỹ thuật áp dụng cho thiết bị Liên minh Viễn thông quốc tế ITU-R không đưa tiêu chuẩn vô tuyến cụ thể cho hệ thống IoT sử dụng băng tần miễn cấp phép Thay vào đó, tổ chức cung cấp vấn đề kỹ thuật khai thác chung cho thiết bị kết nối IoT sử dụng băng tần miễn cấp phép nhằm tối ưu sử dụng hiệu phổ tần số Một số yêu cầu kỹ thuật khai thác cụ thể sau: Công suất phát thiết bị IoT: Công suất phát xạ trạm phát hệ thống LPWAN thay đổi tùy thuộc vào công nghệ chức trạm (trạm đầu cuối hay trạm cổng): Mức cơng suất phát điển hình trạm cổng AS khoảng 200 mW đến W EIRP, trạm đầu cuối từ mW đến 500 mW 12 Tăng ích ăng ten: Hầu hết máy phát sử dụng ăng ten vơ hướng với độ tăng ích từ dBi đến dBi Băng thơng sóng mang điều chế: Thông số phụ thuộc vào loại công nghệ sử dụng, với giá trị điển hình từ 100 Hz đến 500 kHz Phát xạ không mong muốn: Các thiết bị LPWAN phải đáp ứng mức phát xạ không mong muốn theo giới hạn quy định Khuyến nghị ITU-R SM.329 báo cáo ITU-R SM.2153 Các giới hạn xác định theo loại hình dịch vụ hệ thống sử dụng băng tần lân cận Độ nhạy máy thu: Hệ thống LPWAN có độ nhạy cao (-140 dBm), cho phép hệ thống cung cấp vùng phủ sóng rộng Đây đặc điểm quan trọng hệ thống LPWAN, thông qua áp dụng kỹ thuật xử lý băng thông cực thấp (UNB), kỹ thuật điều chế trải phổ trực tiếp (DSS) trải phổ chip (CSS) để tăng độ nhạy cho máy thu Kỹ thuật truy cập phổ: Hầu hết hệ thống LPWAN hỗ trợ kịch ứng dụng IoT với số lượng kết nối lớn dung lượng truyền dẫn thấp Bên cạnh kỹ thuật truy cập phổ tần số sử dụng cho thiết bị vơ tuyến cự ly ngắn (SRDs) nói chung, hệ thống LPWAN áp dụng thêm kỹ thuật truy cập ngẫu nhiên để tăng khả dùng chung tần số hệ thống tối ưu hóa dung lượng chất lượng dịch vụ Các hệ thống LPWAN thường sử dụng kỹ thuật giới hạn thời gian phát (duty cycle), khoảng 1% đến 10%, AFA, LBT, hay nhảy tần để tăng khả dùng chung tần số Ngoài ra, trạm truy cập AS sử dụng tính vơ tuyến định nghĩa phần mềm SDR kết hợp với phân tập thời gian tần số nhằm cải thiện tính quản lý lưu lượng mạng chất lượng dịch vụ Hầu hết quan quản lý nhà nước châu Á, cho phép sử dụng băng tần SRD/RFID cho dịch vụ IoT tiếp tục tính tốn đưa quy định khai thác tránh gây nhiễu đến thiết bị RFID 13 Tại Úc, ACMA cho phép IoT hoạt động băng tần 915-928 MHz SRD, MPTC Campuchia chỉnh sửa quy hoạch phổ quốc gia sách cho ứng dụng IoT băng 915-925 MHz Cơ quan quản lý MISP Hàn Quốc sửa đổi quy định số 30 thiết bị RFID mạng cảm biến không dây cho phép IoT LPWAN hoạt động đoạn băng tần 917-923.5 MHz, công suất truyền 200 mW MCMC Malaysia cho phép ứng dụng IoT băng tần SRD có 919-923 MHz Bảng 2.7 đưa quy định nước cho phép ứng dụng IoT hoạt động băng tần 915-925 MHz Bảng 2.5: Quy định nước cho phép ứng dụng IoT hoạt động băng tần 915-925 MHz STT Quốc gia Băng tần Công suất Truy cập (MHz) phát xạ phổ Yêu cầu cấp phép Đăng ký cấp tiểu Mỹ 902-928 4W EIRP Nhảy tần Mexico 902-928 4W EIRP Nhảy tần Đang cấp phép Brazil 920-925 4W EIRP Nhảy tần Đang cấp phép Colombia 920-925 4W EIRP Nhảy tần Đang cấp phép New Zealand 915-928 4W EIRP Nhảy tần Không cấp phép Đài Loan 920-925 2W ERP Nhảy tần Không cấp phép Nhật Bản 915-930 Singapore 920-925 Úc 915-928 Kết luận 20 mW LBT ~ 128 ERP 500 µs mW ERP W EIRP Nhảy tần Nhảy tần bang Giấy phép khai thác Không cấp phép 14 Hiện Băng tần 915-925 MHz dành cho thiết bị nhận dạng vô tuyến (RFID), thiết bị vô tuyến điện cự ly ngắn miễn cấp phép hoạt động với mức công suất thấp, cự ly truyền dẫn ngắn Liên minh Viễn thông quốc tế ITU-R không đưa tiêu chuẩn vô tuyến cụ thể cho hệ thống IoT sử dụng băng tần miễn cấp phép Thay vào đó, tổ chức cung cấp vấn đề kỹ thuật khai thác chung cho thiết bị kết nối IoT sử dụng băng tần miễn cấp phép nhằm tối ưu sử dụng hiệu phổ tần số Ở nước khu vực Châu Á Mỹ, ngồi ứng dụng vơ tuyến điện cự ly ngắn dùng cho mục đích chung cịn quy hoạch cho ứng dụng mạng LPWAN, tùy thuộc vào quốc gia mà có sách quản lý khác 15 CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN PHÂN BỔ BĂNG TẦN 915-925 MHZ HỖ TRỢ TRIỂN KHAI MẠNG KẾT NỐI INTERNET VẠN VẬT - IOT TẠI VIỆT NAM Như đề cập chương hai, băng tần 915-925 MHz sử dụng cho ứng dụng vô tuyến điện cự ly ngắn dùng cho mục đích chung thiết bị nhận dạng vô tuyến điện RFID Do vậy, để có sở Luận văn tính đánh giá can nhiễu mạng kết nối IoT RFID sau đề xuất đưa phương án phân bổ băng tần 915-925 MHz hỗ trợ mạng kết nối IoT điều kiện kỹ thuật khai thác thiết bị IoT băng tần 915-925 MHz Việt Nam Đánh giá can nhiễu mạng kết nối Internet vạn vật IoT Trong băng tần 915-925 MHz, dành cho thiết bị nhận dạng vô tuyến (RFID) hoạt động với mức công suất thấp, cự ly truyền dẫn ngắn Hệ thống thiết bị nhận dạng vô tuyến miễn giấy phép sử dụng tần số bảo đảm điều kiện giới hạn công suất phát (không 500 mW ERP) điều kiện giới hạn công suất phát xạ giả Do vậy, Luận văn đánh giá ảnh hưởng thiết bị IoT đến thiết bị RFID RFID ảnh hưởng lên hệ thống thông tin di động Kết thử nghiệm mạng kết nối IoT Việt Nam, trường hợp thiết bị RFID hoạt động chế độ tần số cố định, khoảng cách tần số tần số phát RFID tần số đường xuống trạm gốc thông tin di động GSM đạt MHz, công suất phát thiết bị RFID tối đa W EIRP, thiết bị di động mạng GSM hoạt động bình thường từ khoảng cách mét Do đặc điểm hệ thống RFID sử dụng trạm thu phí đường tự động, độ cao anten phát cao mét tính từ mặt đường khoảng cách khơng gian đảm bảo Với khoảng cách tần số thiết bị RFID tần số đường xuống mạng thông tin di động lớn MHz ảnh hưởng đến chất lượng thu máy di động không đáng kể 16 Thiết bị RFID hoạt động chế độ tần số cố định, công suất phát tối đa 2000 mW EIRP, khoảng cách tới trạm gốc thông tin di động đạt từ 300 mét, khơng có ảnh hưởng từ thiết bị RFID tới băng tần đường lên mạng thông tin di động Điều kiện khoảng cách khơng gian đạt trường hợp thiết bị RFID sử dụng trạm thu phí đường Khơng có ảnh hưởng nhiễu từ hệ thống thiết bị IoT Sigfox tới hệ thống RFID sử dụng băng tần 915 – 925 MHz Ngược lại, ảnh hưởng từ thiết bị RFID đến trạm gốc IoT Sigfox đáng kể trường hợp hai thiết bị đặt gần khoảng cách 6m tần số thu trạm gốc Sigfox trùng với tần số phát thiết bị RFID Trường hợp hai hệ thống RFID Sigfox hoạt động tần số khác nhau, ảnh hưởng nhiễu không đáng kể Các phương án phân bổ băng tần 915-925 MHz Luận văn đưa hai phương án phân bổ cho băng tần 915-925 MHz sau: Phương án thứ nhất, băng tần 915-925 MHz khoảng cách bảo vệ đường lên đường xuống hệ thống thông tin di động sử dụng cho hệ thống RFID Băng tần 915-925 MHz phân bổ MHz từ 918-922 MHz cho hệ thống RFID (Hình 3.6) 915 MBF Guardband 8.3 MHz (3 MHz) 918 922 RFID MHz Uplink 925 Guardband VNM (3 MHz) 10 MHz Downlink Hình 3.6: Phương án – quy hoạch băng tần 915-925 MHz Phương án thứ hai, Băng tần 915-925 MHz sử dụng MHz sử dụng chung cho thiết bị RFID thiết bị IoT (Hình 3.7) 17 915 918 922 MBF Guardband RFID/IoT 8.3 MHz (3 MHz) MHz 925 Guardband VNM (3 MHz) 10 MHz Uplink Downlink Hình 3.7: Phương án - quy hoạch băng tần 915-925 MHz Ở hai phương án sử dụng khoảng cách tần số thiết bị RFID IoT với tần số đường xuống đường lên mạng thông tin di động MHz khả ảnh hưởng đến hệ thống thơng tin di động thấp Đánh giá, đề xuất phương án phân bổ băng tần 915 - 925 MHz Trong phương án quy hoạch đầu tiên, đoạn băng tần 918-922 MHz phân bổ ránh riêng cho hệ thống RFID, có ưu điểm hạn chế thấp khả can nhiễu thiết bị RFID hệ thống thơng tin di động có nhược điểm không hỗ trợ mạng kết nối IoT Trong phương án thứ hai, Luận văn đề xuất hệ thống RFID IoT hoạt động băng tần độ rộng MHz Phương án có ưu điểm hỗ trợ mạng kết nối IoT băng tần 900 MHz, nhược điểm phương án khả can nhiễu hệ thống RFID IoT hoạt động chung băng tần Theo kết đánh giá can nhiễu công nghệ RFID với Sigfox, ảnh hưởng từ thiết bị RFID đến trạm gốc IoT Sigfox đáng kể trường hợp hai thiết bị đặt gần khoảng tần số thu trạm gốc Sigfox trùng với tần số phát thiết bị RFID Trên thực tế, Việt Nam cho phép triển khai ứng dụng IoT công suất thấp, vùng phủ rộng với mật độ thiết bị dày, song song với ứng dụng RFID có hồn tồn xảy kịch can nhiễu trường hợp xấu nêu 18 Trên sở kết nghiên cứu, Luận văn đề xuất lựa chọn phương án thứ số hai phương án đề xuất làm phương án quy hoạch băng tần 915-925 MHz để áp dụng điều kiện Việt Nam (Hình 3.8) Hình 3.8: Phương án đề xuất phân bổ băng tần 915-925 MHz Như kết thử nghiệm mạng kết nối IoT Việt Nam, khoảng cách 6m từ thiết bị RFID đến thiết bị IoT tỷ lệ nhận tin thành công trạm gốc IoT đạt 70%, mức độ ảnh hưởng nhiễu đáng kể mà tương lai, cho phép triển khai thiết bị IoT công suất thấp, vùng phủ rộng với mật độ dày, song song với ứng dụng RFID có hồn tồn xảy kịch can nhiễu Kết luận Chương đưa đề xuất phương án phân bổ băng tần 915-925 MHz hỗ trợ mạng kết nối Internet vạn vật IoT Để đạt mục tiêu đó, Luận văn nghiên cứu đánh giá khả can nhiễu mạng kết nối Internet vạn vật IoT thực tế Cả hai phương án có ưu điểm hạn chế khả can nhiễu thiết bị RFID IoT lên hệ thống thông tin di động Trong phương án nhất, dành riêng cho hệ thống RFID băng tần MHz từ 918-922 MHz có nhược điểm khơng hỗ trợ mạng kết nối IoT Trong phương án thứ hai, Luận văn đề xuất hệ thống RFID IoT hoạt động băng tần độ rộng MHz Phương án có ưu điểm tài nguyên phổ tần cho mạng kết nối IoT, nhược điểm phương án khả can nhiễu hệ thống RFID IoT hoạt động chung băng tần Theo kết đánh giá can nhiễu công nghệ RFID với Sigfox, ảnh hưởng từ thiết bị RFID đến trạm gốc IoT Sigfox đáng kể trường hợp hai thiết bị đặt gần khoảng 6m tần số thu trạm gốc Sigfox trùng với tần số phát thiết bị RFID 19 Do đó, Luận văn đề xuất lựa chọn phương án thứ số hai phương án đề xuất làm phương án quy hoạch băng tần 915-925 MHz để áp dụng điều kiện Việt Nam 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Mục tiêu Luận văn nghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915-925 MHz hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật IoT Việt Nam Để đạt mục tiêu đó, luận văn thực nghiên cứu nội dung: Nghiên cứu tổng quan công nghệ kết nối vô tuyến Internet vạn vật IoT, kiến trúc mơ hình mạng, tiêu chuẩn công nghệ mạng IoT kịch ứng dụng thực tế Nghiên cứu trạng sử dụng băng tần 915-925 MHz Việt Nam kinh nghiệm quốc tế quản lý tần số cho thiết bị IoT Băng tần 915-925 MHz Việt Nam, dành cho thiết bị nhận dạng vô tuyến (RFID) miễn cấp phép hoạt động với mức công suất thấp, cự ly truyền dẫn ngắn.Liên minh Viễn thông quốc tế ITU-R không đưa tiêu chuẩn vô tuyến cụ thể cho hệ thống IoT sử dụng băng tần miễn cấp phép Thay vào đó, tổ chức cung cấp vấn đề kỹ thuật khai thác chung cho thiết bị kết nối IoT sử dụng băng tần miễn cấp phép nhằm tối ưu sử dụng hiệu phổ tần số Các nước khu vực Châu Á Mỹ, ngồi ứng dụng vơ tuyến điện cự ly ngắn dùng cho mục đích chung cịn quy hoạch cho ứng dụng mạng LPWAN, tùy thuộc vào quốc gia mà có sách quản lý khác Trên sở kết nghiên cứu đó, Luận văn đề xuất lựa chọn phương án thứ số hai phương án đề xuất làm phương án quy hoạch băng tần 915925 MHz để áp dụng điều kiện Việt Nam Trong phương án này, khoảng cách bảo vệ đường lên đường xuống hệ thống thông tin di động sử dụng cho hệ thống RFID Băng tần 915-925 MHz phân bổ MHz từ 918-922 MHz cho hệ thống RFID ứng dụng mạng kết nối Internet vạn vật IoT Tuy nhiên, thời gian lực hạn chế, Luận văn chưa nghiên cứu, đánh giá hết kịch can nhiễu xuất thực tế Ngồi ra, thiết bị IoT cịn hoạt động băng tần miễn cấp phép khác 868 MHz, 433 MHz, 5.8 21 GHz… hướng nghiên cứu, phát triển Luận văn ... Luận văn nghiên cứu đề xuất phương án phân bổ băng tần 915-925 MHz hỗ trợ triển khai mạng kết nối Internet vạn vật IoT Việt Nam Để đạt mục tiêu đó, luận văn thực nghiên cứu nội dung: Nghiên cứu tổng... can nhiễu mạng kết nối IoT RFID sau đề xuất đưa phương án phân bổ băng tần 915-925 MHz hỗ trợ mạng kết nối IoT điều kiện kỹ thuật khai thác thiết bị IoT băng tần 915-925 MHz Việt Nam Đánh giá can... phương án phân bổ băng tần 915-925 MHz hỗ trợ mạng kết nối Internet vạn vật IoT Để đạt mục tiêu đó, Luận văn nghiên cứu đánh giá khả can nhiễu mạng kết nối Internet vạn vật IoT thực tế Cả hai phương