đường bộ với hệ thống IoT của Sigfox.
3.1.3.1. Về hệ thống IoT của Sigfox và mục đích thử nghiệm
Về mặt phổ tần, thiết bị IoT của hãng Sigfox sử dụng tần số băng tần miễn cấp phép, tùy từng quốc gia, Sigfox hướng đến các đoạn băng tần khác nhau; ví dụ: tại châu Âu sử dụng đoạn băng tần 868 – 970 MHz, tại Mỹ, Canada, Mexico sử dụng đoạng băng tần 902 – 928 MHz…
Hệ thống IoT của Sigfox gồm các trạm gốc và thiết bị di động. Kênh chiều lên và chiều xuống của Sigfox hoạt động trên đoạn băng tần rộng 192 kHz để truyền dữ liệu vô tuyến, sử dụng điều chế băng siêu hẹp (Ultra-Narrow band – UNB). Mỗi bản tin được truyền trên một kênh con có độ rộng 100 Hz hoặc 600 Hz
(tương ứng với tốc độ truyền đạt 100 bps hoặc 600 bps). Ở khu vực châu Á Thái Bình Dương, Sigfox hướng đến việc truyền các bản tin ở tốc độ 600 bps với độ rộng kênh con 600 Hz trên đoạn băng tần 920- 923 MHz.
Một đặc điểm quan trọng của hệ thống Sigfox đó là truyền không đối xứng giữa đường lên và đường xuống, giữa mạng lưới và các thiết bị di động. Thiết bị di động phát đi một bản tin trên một kênh con ngẫu nhiên và gửi tiếp 02 bản sao trên hai kênh con ngẫu nhiên khác (một bản tin được gửi đi 03 lần trên 03 kênh con ngẫu nhiên khác nhau). Cơ chế truyền này làm tăng độ tin cậy của hệ thống, trong khi hệ thống (trạm gốc) có thể không cần thiết phải gửi bản tin xác nhận đối với thiết bị di động đối với toàn bộ bản tin nhận được. Theo yêu cầu hệ thống, thiết bị di động có duty cycle bằng 1% , tương đương với 6 bản tin 12 byte được truyền mỗi giờ hoặc 140 bản tin được truyền một ngày. Thiết bị trạm gốc sẽ đảm bảo truyền ít nhất 4 bản tin tới các máy con mỗi ngày. Hình 3.5 đưa ra các phân bổ sóng mang điều chế băng siêu hẹp trong hệ thống IoT của Sigfox.
Hình 3.5: Điều chế băng siêu hẹp trong hệ thống IoT của Sigfox [33]
Tại Việt Nam, đoạn băng tần 920 – 923 MHz cơ bản được dành cho các hệ thống vô tuyến điện miễn cấp phép, tuy nhiên, có tồn tại hệ thống RFID tại các trạm thu phí đường bộ tự động được cấp phép sử dụng tần số (920,25 MHz và 922,25 MHz). Như đã đề cập ở phần trước. việc sử dùng số cố định, không sử dụng kỹ thuật nhảy tần cho thiết bị RFID, nhất là thiết bị có công suất lớn tiềm ẩn nguy cơ gây can nhiễu lẫn nhau giữa hệ thống RFID với các hệ thống vô tuyến điện miễn cấp phép khác.
Do đó, mục tiêu của các kịch bản thử nghiệm thực tế nhằm đánh giá khả năng ảnh hưởng can nhiễu lẫn nhau giữa các thiết bị RFID sử dụng tại trạm thu phí đường bộ tự độ và hệ thống IoT của Sigfox. Các kịch bản thử nghiệm gồm:
- Kịch bản đánh giá ảnh hưởng giữa RFID và trạm gốc Sigfox.
- Kịch bản đánh giá ảnh hưởng giữa RFID và thiết bị di động Sigfox.
- Kịch bản đánh giá ảnh hưởng giữa RFID và hệ thống Sigfox trong trường
hợp các hệ thống này hoạt động trên tần số khác nhau.
3.1.3.2. Đánh giá ảnh hưởng giữa RFID và trạm gốc Sigfox a. Điều kiện thử nghiệm
Trong kịch bản này, tần số thu của trạm gốc Sigfox trùng với tần số phát của thiết bị RFID. Vị trí trạm gốc Sigfox được đánh giá trong 02 trường hợp: nằm trong vùng búp sóng chính của anten thiết bị RFID; và nằm ngoài vùng búp sóng chính
của anten thiết bị RFID. Bảng 3.5 đưa ra các tham số kỹ thuật của RFID và Sigfox
trong trường hợp ảnh hưởng giữa RFID và trạm gốc Sigfox.
Bảng 3.5: Tham số kỹ thuật của RFID và Sigfox trong trường hợp ảnh hưởng giữa RFID và trạm gốc Sigfox
RFID Trạm gốc Sigfox Thiết bị di
động Sigfox
Số lượng thiết bị 02 01 20
Tần số phát (MHz) 921,75
922,75
923,25 921,75
Công suất (mW EIRP) 500 và 2000 500 100
Khoảng cách 1 6 mét tới trạm gốc Sigfox 6 mét từ thiết bị RFID 6 mét từ thiết bị RFID và 100 mét. Khoảng cách 2 20 mét tới trạm gốc Sigfox 20 mét từ thiết bị RFID 20 mét từ thiết bị RFID
Với Khoảng cách 1, thiết bị trạm gốc Sigfox nằm trong vùng búp sóng chính của thiết bị RFID; Khoảng cách 2, thiết bị trạm gốc Sigfox nằm ngoài vùng búp sóng chính của thiết bị RFID.
b. Kết quả thử nghiệm
Với khoảng cách 1: tỷ lệ nhận bản tin thành công của trạm gốc IoT đạt 70%, đây là mức độ ảnh hưởng nhiễu đáng kể.
Với khoảng cách 2: tỷ lệ nhận bản tin thanh công của trạm gốc IoT đạt 95%, trong trường hợp này mức độ ảnh hưởng nhiễu nhỏ hơn, tuy nhiên ghi nhận có ảnh hưởng nhiễu.
Về ảnh hưởng từ thiết bị Sigfox tới RFID, trong cả hai trường hợp khoảng cách như trên, hệ thống RFID hoạt động bình thường, số lần đọc được thông tin của thiết bị này đạt khoảng 200 lần/giây; không có ảnh hưởng nhiễu từ thiết bị Sigfox đến thiết bị RFID.
3.1.3.3. Đánh giá ảnh hưởng giữa RFID và thiết bị di động Sigfox
a. Điều kiện thử nghiệm
Trong kịch bản này, tần số thu của thiết bị di động Sigfox trùng với tần số phát của thiết bị RFID. Thiết bị di động Sigfox đặt trong vùng búp sóng chính của
anten thiết bị RFID. Bảng 3.6 đưa ra các tham số kỹ thuật của RFID và Sigfox trong
trường hợp ảnh hưởng giữa RFID và thiết bị di động Sigfox.
Bảng 3.6: Tham số kỹ thuật của RFID và Sigfox trong trường hợp ảnh hưởng giữa RFID và thiết bị di động Sigfox
RFID Trạm gốc Sigfox Thiết bị di động
Sigfox
Số lượng thiết bị 02 01 20
922,75
Công suất (mW EIRP) 500 và 2000 500 100
Khoảng cách 6 mét tới thiết bị
di động Sigfox 6 mét từ thiết bị RFID 6 mét từ thiết bị RFID và 100 mét. b. Kết quả
Tỷ lệ nhận bản tin thành công của trạm gốc IoT đạt 99%, thiết bị trạm gốc Sigfox không bị ảnh hưởng nhiễu từ thiết bị RFID. Đối với thiết bị di động Sigfox, do số lượng bản tin từ trạm gốc Sigfox gửi đến thiết bị di động là rất ít, trong trường hợp này chưa đánh giá được ảnh hưởng từ thiết bị RFID đến thiết bị di động Sigfox.
Về ảnh hưởng từ thiết bị Sigfox tới RFID, trong cả hai trường hợp khoảng cách như trên, hệ thống RFID hoạt động bình thường, số lần đọc được thông tin của thiết bị này đạt khoảng 200 lần/giây; không có ảnh hưởng nhiễu từ thiết bị Sigfox đến thiết bị RFID.
3.1.3.4. Đánh giá ảnh hưởng giữa RFID và hệ thống Sigfox trong trường hợp các
hệ thống này hoạt động trên tần số khác nhau
a. Điều kiện thử nghiệm
Trong kịch bản này, tần số thu/phát của thiết bị Sigfox khác với tần số phát của thiết bị RFID. Thiết bị Sigfox đặt ngoài vùng búp sóng chính của anten thiết bị
RFID. Bảng 3.7 đưa ra các tham số kỹ thuật của RFID và Sigfox hoạt động trên hai tần số
khác nhau
Bảng 3.7: Tham số kỹ thuật của RFID và Sigfox hoạt động trên hai tần số khác nhau
RFID Trạm gốc Sigfox Thiết bị di
động Sigfox
Số lượng thiết bị 02 01 20
Tần số phát (MHz) 921,75
922,75
Công suất (mW EIRP) 500 và 2000 500 100
Khoảng cách 100 mét tới thiết
bị di động Sigfox 100 mét từ thiết bị RFID 100 mét từ thiết bị RFID. b. Kết quả
Tỷ lệ nhận bản tin thành công của trạm gốc IoT đạt 99%, thiết bị trạm gốc Sigfox không bị ảnh hưởng nhiễu từ thiết bị RFID. Đối với thiết bị di động Sigfox, do số lượng bản tin từ trạm gốc Sigfox gửi đến thiết bị di động là rất ít, trong trường hợp này chưa đánh giá được ảnh hưởng từ thiết bị RFID đến thiết bị di động Sigfox. Về ảnh hưởng từ thiết bị Sigfox tới RFID, trong cả hai trường hợp khoảng cách như trên, hệ thống RFID hoạt động bình thường, số lần đọc được thông tin của thiết bị này đạt khoảng 200 lần/giây; không có ảnh hưởng nhiễu từ thiết bị Sigfox đến thiết bị RFID.