nhảy tần.
- Đánh giá ảnh hưởng nhiễu giữa thiết bị RFID có tần số cố định và các hệ thống
vô tuyến điện miễn giấy phép khác hoạt động trên băng tần 915 – 925 MHz.
- Yêu cầu về công suất phát tối đa, số lượng tần số tối thiểu cho một điểm thu phí
đường bộ tự động.
- Xác định dải tần số tần số, công suất phát tối ưu nhằm đảm bảo yêu cầu cho hệ
thống thu phí tự động đồng thời giảm thiểu khả năng can nhiễu có thể xảy ra.
- Đánh giá ảnh hưởng lẫn nhau giữa hệ thống RFID tại trạm thu phí đường bộ với
hệ thống IoT của Sigfox
3.1.1. Đánh giá nhiễu từ thiết bị RFID đến hệ thống di động băng tần 900 MHz MHz
Như đã trình bày ở mục 2.2.1, hiện trạng sử dụng băng tần 915-925 MHz, hiện tại bốn doanh nghiệp viễn thông triển khai hệ thống thông tin di động GSM/E- GSM toàn quốc gồm có Tập đoàn Viễn thông Quân đội Viettel, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam - VNPT, Tổng công ty viễn thông Mobifone, Công ty cổ phần viễn thông Hà Nội HTC trên băng tần 900 MHz. Đường lên, bên cạnh tần số 915 MHz được ấn định cho Tổng công ty viễn thông Mobifone và đường xuống bên cạnh tần số 925 MHz ấn định cho Công ty cổ phần viễn thông Hà Nội HTC. Do vậy, trong phần tính toán đánh giá can nhiễu lên mạng thông tin di động sẽ đánh giá ảnh hưởng đến nhà mạng Vietnamobile và Mobifone
3.1.1.1. Đánh giá ảnh hưởng đến băng tần đường xuống mạng thông tin di động GSM900 (Vietnamobile)
a. Thiết lập hệ thống thiết bị
Kịch bản này thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng nhiễu (nếu có) từ hệ thống RFID đến băng tần đường xuống mạng Vietnamobile. Để đảm bảo đánh giá, xác định được mức độ ảnh hưởng dù nhỏ đến mạng thông tin di động, trong kịch bản này sử dụng các máy TEMS để thống kê chất lượng tín hiệu thu đường xuống với các máy TEMS đặt ở vùng rìa vùng phủ của trạm gốc phục vụ (mức thu – 90dBm đến -100 dBm). Trạm gốc phục vụ được cấu hình kênh đường xuống tại rìa băng tần (925,2 MHz).
Với mục đích xác định được khoảng bảo vệ cần thiết giữa tần số phát hệ thống RFID và băng tần đường xuống hệ thống thông tin động, tần số phát cố định của thiết bị RFID được thiết lập lần lượt là: 920,25 MHz; 922,25 MHz; 924,25 MHz, băng thông 200 kHz và không nhảy tần; công suất phát 1000 mW EIRP, 1500 mW EIRP, 2000 mW EIRP.
Kịch bản đánh giá ảnh hưởng đến băng tần đường xuống mạng thông tin di động, các hệ thống thiết bị được bố trí trong hai trường hợp lắp đặt thiết bị:
- Trường hợp tổng quát: Máy TEMS đặt trong vùng búp sóng chính của anten
RFID ở khoảng cách từ 1 mét đến 20 mét.
- Trường hợp lắp đặt tại trạm thu phí đường bộ: Anten RFID lắp ở độ cao 5,5
mét so với mặt đất, có búp sóng chính hướng xuống mặt đất, nghiêng 100 so
với phương thẳng đứng; Máy TEMS đặt trong xe ô tô, di chuyển ở khoảng cách cách chân cột anten RFID từ 0 mét đến 8 mét.
Để so sánh, đánh giá mức độ ảnh hưởng, tham số về chất lượng tín hiệu thu tại máy TEMS (Rx Quality) được sử dụng làm tham chiếu. Giá trị Rx Quality phản ánh tỷ lệ lỗi bít đường xuống, được sử dụng phổ biến trong quá trình đánh giá chất lượng tín hiệu đường xuống. Trong các kịch bản đo, do vị trí đặt máy TEMS là vùng rìa vùng phục vụ của trạm, nên việc đánh giá ảnh hưởng sẽ dựa trên so sánh
tương đối giá trị Rx Quality khi có bật và không bật thiết bị RFID, trường hợp có sự khác biệt lớn giá trị Rx Quality đồng nghĩa với có ảnh hưởng đáng kể từ thiết bị RFID đến chất lượng tín hiệu đường xuống mạng thông tin di động (Vietnamobile).
b. Kết quả đo thử nghiệm tổng quát
Kết quả thống kê, đánh giá chất lượng tín hiệu thu (Rx Quality) của máy TEMS trong quá trình đo được ghi tại Bảng 3.1. Mỗi phép đo được thực hiện trong 30 phút với 03 máy TEMS đặt cùng vị trí. Hình 3.1 mô hình hóa bài đo trong trường hợp tổng quát.
Hình 3.1: Mô hình bài đo trong trường hợp tổng quát
Trong Bảng 3.1. công suất phát xạ được tính bằng đơn vị W EIRP; các ký hiệu (x): biểu thị có ảnh hưởng từ thiết bị RFID đến chất lượng tín hiệu thu; ký hiệu (-): không có ảnh hưởng đáng kể từ thiết bị RFID đến chất lượng tín hiệu thu.
Bảng 3.1: Kết quả thống kê bằng máy TEMS trong trường hợp tổng quát
f 924,25 MHz 922,25 MHz 920,25 MHz P 0,5 1,0 1,5 2,0 0.5 1,0 1,5 2,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Kho ảng c ách R FID - MS 01 x x x x x x x x x x x x 03 x x x x x x x x - x x x 04 x x x x x x x x - - x x 05 x x x x - x x x - - x x 07 x x x x - - - -
09 - - - -
12 - - - -
15 - - - -
20 - - - - Kết quả giám sát nền tạp âm: xác định với tần số phát 922,25 MHz và 924,25 MHz, công suất phát 1 W EIRP, khoảng cách RFID và anten phân tích phổ bằng 4 mét, phát xạ từ thiết bị RFID có ảnh hưởng đáng kể đến nền tạp âm tại lân cận tần số 925,2 MHz.
Nếu so sánh với phát xạ thiết bị RFID khi phát ở tần số 920,5 MHz và khi phát ở tần số 922,25 (các thông số về công suất và khoảng cách tương tự), nền tạp âm ở lân cận tần số 925,2 MHz sai khác khoảng 5 dB. Đây là mức chênh lệch nền tạp âm khá lớn do đó ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu thu của máy TEMS khi đặt ở khoảng cách này. Điều này thể hiện khá rõ tại Bảng 3.1, ở khoảng cách 4 mét, tần số thiết bị RFID 924,25 MHz và 922,25 MHz ảnh hưởng đáng kể tới chất lượng thu tín hiệu của máy TEMS, trong khi tần số phát 920,25 MHz không ảnh hưởng đến chất lượng thu với công suất lên đến 1W.
Ngoài ra, đối với trường hợp thiết bị RFID phát tại tần số 920,25 MHz, khoảng cách 1 mét, công suất phát từ 0,5 W EIRP đến 2,0 W EIRP đều không quan sát thấy ảnh hưởng đến nền tạp âm tại lân cận tần số 925,2 MHz, tuy nhiên, theo thống kê từ kết quả thu của máy TEMS vẫn thấy có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng tín hiệu thu. Nguyên nhân của tình huống này được xác định do máy TEMS bị quá tải đầu vào. Đây là hiện tượng khó tránh khỏi khi công suất phát xạ thiết bị RFID lớn, phát liên tục.
c. Kết quả đo thử nghiệm trường hợp thực tế tại trạm thu phí
Kết quả thống kê, đánh giá chất lượng tín hiệu thu (Rx Quality) của máy TEMS trong quá trình đo được ghi tại Bảng 3.2. Mỗi phép đo được thực hiện trong
30 phút với 03 máy TEMS đặt cùng vị trí; công suất phát xạ của thiết bị RFID cố định bằng 2 W EIRP. Hình 3.2 mô hình hóa bài đo trong trường hợp thực tế.
Hình 3.2: Mô hình bài đo khi thiết bị RFID đặt giống như thực tế tại trạm thu phí đường bộ
Trong Bảng 3.2, các ký hiệu (x): biểu thị có ảnh hưởng từ thiết bị RFID đến chất lượng tín hiệu thu; ký hiệu (-): không có ảnh hưởng đáng kể từ thiết bị RFID đến chất lượng tín hiệu thu; khoảng cách được hiểu là khoảng cách trên mặt phẳng ngang từ máy TEMS tới hình chiếu của anten RFID.
Bảng 3.2: Kết quả thống kê bằng máy TEMS trong trường hợp thực tế
0 m 2 m 4 m 6m 8m
924,25 MHz x x x - -
922,25 MHz - - - - -
920,25 MHz - - - - -
Như vậy, đối với trường hợp thiết bị RFID được sử dụng cho các trạm thu phí đường bộ, với khoảng cách tần số thiết bị RFID và tần số đường xuống mạng thông tin di động lớn hơn 3 MHz thì ảnh hưởng đến chất lượng thu của máy di động là không đáng kể.
3.1.1.2. Đánh giá ảnh hưởng đến băng tần đường lên mạng thông tin di động GSM900 (MobiFone)
a. Thiết lập hệ thống thiết bị
Kịch bản này thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng nhiễu (nếu có) từ hệ thống RFID đến băng tần đường lên mạng MobiFone. Kịch bản này sử dụng bộ đếm của trạm gốc để thống kê chất lượng tín hiệu thu đường lên của trạm gốc phục vụ. Chỉ số được đánh giá là giá trị ICM band được thống kê tại trạm gốc, trên đoạn băng tần đường lên mạng MobiFone. Chỉ số ICM band được sử dụng trong mạng GSM để đánh giá mức thu tín hiệu đường lên tại trạm gốc. Giá trị ICM được thống kê theo các khung thời gian và quy đổi ra các khoảng giá trị mức thu tại trạm gốc. Một trạm gốc GSM có tải bình thường và hoạt động ổn định sẽ có mức ICM band ở mức 1, tương ứng với giá trị mức thu từ -100 dBm đến -105 dBm.
Với mục đích xác định được khoảng bảo vệ cần thiết giữa tần số phát hệ thống RFID và băng tần đường lên hệ thống thông tin động, tần số phát cố định của thiết bị RFID được thiết lập lần lượt là: 915,75 MHz; 917,75 MHz; 918,25 MHz; 920,25 MHz; 922,25 MHz, băng thông 200 kHz và không nhảy tần; công suất phát 1000 mW EIRP, 1500 mW EIRP, 2000 mW EIRP.
Anten thiết bị RFID có búp sóng chính hướng về phía anten trạm gốc và được đặt trong vùng búp sóng chính của trạm gốc. Khoảng cách từ anten thiết bị RFID tới anten trạm gốc khoảng 300 mét. Hình 3.3 mô hình hóa bài đo đánh giá ảnh hướng đến trạm gốc.
Hình 3.3: Mô hình bài đo đánh giá ảnh hưởng đến trạm gốc
Ngoài ra, để quan sát các sản phẩm xuyên điều chế và khả năng nền nhiễu bị ảnh hưởng do thiết bị RFID phát liên tục tại tần số cố định, quá trình đo thử nghiệm còn phải sử dụng thiết bị phân tích phổ, bộ lọc thông dải để quan sát nền tạp âm ở mức thấp (-105 dBm với băng thông đo 100 kHz).
b. Kết quả đo thử nghiệm trường hợp tổng quát
Kết quả thống kê, đánh giá mức thu tại trạm gốc trong quá trình đo trong 01 ngày xác định không có thay đổi nào đối với mức cảnh báo nhiễu của trạm gốc, mức công suất thu tại trạm gốc đạt từ -100 dBm đến -105 dBm (chỉ số ICM band ở mức 1). Kết quả này phù hợp với kết quả giám sát bằng máy phân tích phổ, sử dụng anten trạm gốc, bộ lọc thu và khuếch đại tạp âm thấp. Kết quả quan sát nền tạp âm trên đoạn băng tần đường lên mạng MobiFone được ghi tại Bảng 3.3. Trong đó, mức giá trị thu được có đơn vị dBm, băng thông đo 100 kHz.
Bảng 3.3: Kết quả thống kê giá trị ICM band trong trường hợp tổng quát
P
Tần số phát (MHz)
915,75 917,75 918,25 920,25 922,25
0,5 - 104,59 - 104,59 - 104,54 - 105,08 - 104,88
1,5 - 105,67 - 104,89 - 104,69 - 105,69 - 105,46
2,0 - 104,65 - 105,76 - 104,75 - 104,96 - 105,76
3.1.2. Đánh giá vùng phục vụ của thiết bị RFID
Để đảm bảo yêu cầu về độ tin cậy của hệ thống thu phí đường bộ tự động sử dụng thiết bị RFID, một trong các tiêu chí quan trọng của hệ thống này là số lần hệ thống đọc được thông tin từ các thẻ RFID gắn trên phương tiện giao thông. Số lần đọc này càng nhiều thì càng đảm bảo độ tin cậy cao. Về nguyên tắc hoạt động. khi thẻ RFID tiến vào vùng phục vụ của hệ thống đọc (cần đảm bảo mức thu trên thẻ RFID đạt ngưỡng để được kích hoạt) thì hệ thống bắt đầu đọc thông tin. Thời gian thẻ RFID nằm trong vùng phục vụ quyết định số lần đọc được thông tin trên thẻ. Đối với phương tiên giao thông di chuyển tốc độ càng lớn, thời gian đọc thẻ càng thấp, để đọc được các thẻ RFID di chuyển với tốc độ cao cần mở rộng vùng phục vụ (tăng công suất phát xạ). Do đó, công suất phát xạ của thiết bị RFID là thông số quan trọng ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của hệ thống.
Ngoài ra, tại khu vực trạm thu phí đường bộ, cần thiết đặt nhiều anten RFID để phục vụ nhiều hướng xe cùng lúc. Tuy nhiên, việc tăng vùng phục vụ quá lớn trên mỗi hướng đường có thể ảnh hưởng đến các hướng khác, do đó mức công suất cần thiết lựa chọn phù hợp và số tần số cho mỗi làn đường cũng phải được lựa chọn phù hợp.
Với các yêu cầu đó, kịch bản đo cần xác định được bán kính vùng phục vụ ứng với từng mức công suất từ 0,5 W EIRP đến 2 W EIRP. Hình 3.4 mô hình hóa bài đo vùng phủ đọc thẻ và độ tin cây của RFID.
Hình 3.4: Mô hình bài đo vùng đọc thẻ và độ tin cậy của thông tin đọc được
Kết quả thử nghiệm được ghi trong Bảng 3.4. Trong tình huống bài đo, phương tiện giao thông thử nghiệm được chạy với tốc độ 60 km/h khi nằm trong vùng phục vụ của hệ thống RFID.
Bảng 3.4: Thống kết kết quả số lần đọc thẻ RFID
Công suất phát (W) 0,5 1,0 1,5 2,0
Số lần đọc thẻ RFID (tổng số 100 lần) 70 72 75 80
Bán kính vùng đọc được thẻ RFID (m) 3,0 3,4 3,6 3,8