a. Mạng kết nối IoT sử dụng băng tần miễn cấp phép
Kết nối IoT trong nhà thông minh
Tại thị trường Việt Nam có 3 nhà cung cấp lớn các thiết bị vô tuyến cho nhà thông minh kể đến như BKAV, Lumi, Schneider Electric. Tất cả các thiết bị trong nhà được kết nối với nhau thành một hệ thống mạng, để người dùng điều khiển chúng theo kịch bản thông minh như, hệ thống đèn chiếu sáng, rèm cửa, điều hòa nhiệt độ, tivi, giàn âm thanh, bình nóng lạnh, hệ thống camera thông minh, thiết bị chống cháy….
Thiết bị ProBee giao diện ZigBee hoạt động trên băng tần số 2410-2575 MHz, công suất phát tối đa 20 dBm E.I.R.P, độ nhạy thu -102 dBm, tốc độ 250 kbps, khoảng cách kênh 5 MHz, tăng ích anten từ 1 dBi anten chuẩn đến 5 dBi anten dipole (khoảng cách truyền 1.6 km); Hoạt động theo topo hình lưới. Hình 2.1 đưa ra mô hình hệ thống nhà thông minh của Lumi.
Hình 2.1: Mô hình hệ thống nhà thông minh Lumi [32]
Thiết bị quan trọng nhất của mạng ZigBee là thiết bị gateway kết nối (ZC), điều khiển tất cả các thiết bị khác, nó kết nối trực tiếp vào Internet cho người dùng sử dụng kết nối di động, Wifi điều khiển các thiết bị thông minh trong nhà của mình tại bất cứ nơi đâu có Internet.
b. Mạng kết nối IoT sử dụng băng tần cấp phép
Kết nối IoT trong ngành điện
Tập đoàn điện lực Việt Nam đã áp dụng công nghệ đọc chỉ số công tơ điện từ xa bằng công nghệ vô tuyến và hiện nay đã triển khai cho 10 triệu bộ công tơ với quy mô triển khai tại năm thành phố trực thuộc trung ương (Thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần Thơ) và 58 tỉnh thành trên toàn quốc: gồm 26 tỉnh phía Bắc, 12 tỉnh miền Trung, và 20 tỉnh miền nam. Bảng 2.1 thống kê phạm vi triển khai và quy mô thiết bị đo chỉ số công tơ điện tử từ xa của Tập đoàn điện lực Việt Nam.
Bảng 2.1: Phạm vi triển khai và quy mô thiết bị đo chỉ số công tơ điện từ xa của Tập đoàn điện lực Việt Nam [5]
Địa bàn Số lượng (Thiết bị)
Thành phố Hồ Chí Minh 1.500.000
Thành phố Hải phòng và 26 tỉnh phía Bắc 4.000.000
Thành phố Đà Nẵng và 12 tỉnh miền Trung 3.000.000
Thành phố Cần Thơ và 20 tỉnh miền nam 1.500.000
Hệ thống đọc chỉ số công tơ điện của Tập đoàn điện lực Việt Nam được cấp phép hoạt động trên kênh tần số 408.925 MHz (độ rộng kênh 50 kHz, điều chế số dịch tần FSK sử dụng 3 kênh tần số, mỗi kênh có độ rộng 12.5 kHz) với công suất phát của thiết bị phát sóng từ 10 mW đến 500 mW (đối với bộ công tơ) và 5 W (đối với bộ điều phối thu thập dữ liệu). Tốc độ truyền dữ liệu đạt tối thiểu 2.4 kbps và trung bình đạt 4.8 kbps. Khoảng cách thu phát tín hiệu từ vài trăm m đến vài km, tùy thuộc vào từng môi trường truyền sóng và công suất hoạt động thực tế. Các số liệu về chỉ số công tơ điện được thu thập khi có lệnh điều khiển từ máy chủ từ xa thông qua bộ điều phối tập trung. Bộ điều phối tập trung có chức năng nhận dạng, thu thập xử lý số liệu từ các công tơ điện trong phạm vi quản lý. Khối vô tuyến này cũng có thể thực hiện các chức năng kiểm soát đánh giá độ ổn định của mạng vô tuyến và tình trạng hoạt động của các bộ công tơ điện [5]. Hình 2.2 chỉ ra mô hình triển khai mạng đọc chỉ số công tơ điện tử sử dụng công nghệ vô tuyến.
Hình 2.2: Mô hình triển khai mạng đọc chỉ số công tơ điện sử dụng công nghệ vô tuyến [5]
Thông tin kết nối giữa máy chủ và bộ điều phối được thực hiện nhờ hạ tầng mạng viễn thông sẵn có như mạng quang, mạng cố định, di động công cộng (2.5G, 3G, 4G). Bên cạnh đó, một số chủng loại công tơ còn tích hợp cả tính năng truyền dữ liệu dạng lưới, nghĩa là dữ liệu từ các công tơ được truyền nối tiếp đến bộ thu phát tập trung để thu thập và xử lý, thay vì truyền trực tiếp về trung tâm. Phương án truyền tải này cho phép giảm công suất phát sóng của bộ thu-phát cao tần so với phương án truyền trực tiếp.
Dịch vụ thu phí tự động đường bộ
Thiết bị nhận dạng vô tuyến điện (Radio Frequency Identification – RFID) là thiết bị sử dụng sóng vô tuyến để tự động nhận dạng, theo dõi, quản lý hàng hóa, con người và các ứng dụng khác. Thiết bị nhận dạng vô tuyến bao gồm hai khối riêng biệt được kết nối thông qua giao diện vô tuyến:
- Thẻ vô tuyến (RF tag) mang chip điện tử, có hoặc không có nguồn điện,
được gắn trên đối tượng cần nhận dạng. Chíp điện tử chứa thông tin về đối tượng đó.
- Thiết bị đọc tần số vô tuyến (RF Reader) phát ra tần số nhất định để kích
hoạt thẻ vô tuyến và thẻ vô tuyến sẽ phát ra thông tin của thẻ. Thông tin này được đầu đọc thu lại và chuyển tới hệ thống xử lý số liệu.
Thiết bị RFID được sử dụng trong các hoạt động phân phối, vận chuyển và bán lẻ, chăm sóc sức khỏe, giao thông hay các ứng dụng di động. Hình 2.3 đưa ra mô hình minh họa cho dịch vụ thu phí đường bộ sử dụng công nghệ RFID.
Hình 2.3: Hình ảnh minh họa cho dịch vụ thu phí đường bộ [29]
Tại Việt Nam, thiết bị RFID được miễn giấy phép sử dụng tần số vô tuyến điện, được phép sử dụng trên 06 đoạn băng tần khác nhau với mức công suất phát xạ chính, phát xạ giả và các điều kiện hoạt động tương ứng trên từng đoạn băng tần. Thiết bị RFID sử dụng tại các trạm thu phí đường bộ tại Việt Nam có xuất xứ tại Mỹ, sử dụng băng tần ISM 902 – 928 MHz, tuân thủ theo tiêu chuẩn FCC Part 15.247. Tuy nhiên, khi triển khai tại Việt Nam cần thiết phải được điều chỉnh dải tần số hoạt động, mức công suất và điều kiện hoạt động theo quy định hiện hành.
Hệ thống RFID có thể coi là một ứng dụng trong hệ sinh thái IoT, hệ thống kết nối giữa vật với vật, tự động nhận dạng, theo dõi, quản lý hàng hóa, con người và các ứng dụng khác.