6. Cấu trúc trình bày nội dung luận văn
1.6. Các cơng nghệ truyền dẫn trong IoT
Cĩ rất nhiều cơng nghệ và chuẩn giao tiếp được sử dụng trong các ứng dụng IoT như Bluetooth, ZigBee, WiFi, LoRa, ... Tùy thuộc vào các ứng dụng và các yếu tố như phạm vi giao tiếp, khối lượng dữ liệu truyền, năng lượng, . sẽ quyết định lựa chọn một hoặc nhiều phương thức truyền thơng phù hợp.
1.6.1. Bluetooth
Bluetooth là một chuẩn cơng nghệ truyền thơng khơng dây tầm gần giữa các thiết bị điện tử, hỗ trợ việc truyền dữ liệu qua các khoảng cách ngắn giữa các thiết bị di động và cố định, tạo nên các mạng cá nhân khơng dây (Wireless Personal Area Network - PANs). Bluetooth cĩ thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu 1Mb/s, hoạt động ở dải tần 2,4GHz, phạm vi hoạt động từ 10-100m (khoảng cách hoạt động hiệu quả:10m) [119]. Một phiên bản tiết kiệm năng lượng của Bluetooth là phiên bản BLE (Bluetooth Low Energy). BLE thường được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu tiêu thụ năng lượng thấp, tăng thời lượng pin cho các thiết bị di động.
1.6.2. ZigBee
ZigBee Wireless là mạng khơng dây được áp dụng cho các hệ thống điều khiển và cảm biến cĩ tốc độ truyền tin thấp. ZigBee Wireless hoạt động ở các dải tần 433MHz, 868MHz, 915MHz và 2,4GHz [99], với các ưu điểm là độ trễ truyền tin thấp, tính bảo mật cao, tiêu hao ít năng lượng, giá thành thấp, ít lỗi, dễ mở rộng và khả năng tương thích cao. Phạm vi hoạt động từ 10-100m.
1.6.3. WiFi
WiFi là tên gọi phổ thơng của mạng cục bộ khơng dây WLAN (Wireless Local Area Network). WiFi hoạt động ở tần số 2.4GHz hoặc 5GHz theo tiêu chuẩn IEEE802.11 (a/b/g/n). Phạm vi phủ sĩng đạt được khoảng 100m [120].
1.6.4. LoRa
LoRa (Long Range) là một chuẩn khơng dây được thiết kế cho các mạng diện rộng cơng suất thấp LPWAN (Low Power Wide Area Network) nhằm kết nối các thiết bị với băng thơng và tốc độ dữ liệu thấp (0,3 - 30kbps), đồng thời tập trung vào hiệu quả về vùng phủ sĩng (hàng km mà khơng cần các mạch khuếch đại cơng suất) cũng như hiệu suất năng lượng (thời gian hoạt động bằng pin của thiết bị LoRa là 3 -10 năm). Chuẩn LoRaWAN được phát triển bởi
LoRa Alliance định nghĩa lớp điều khiển truy nhập phương tiện MAC (Medium Access Control) và LoRa làm việc ở lớp vật lý trong kiến trúc LoRaWAN. LoRa hoạt động ở dải tần số vơ tuyến Sub-GHz miễn phí (nhỏ hơn 1GHz), bao gồm 433MHz, 868MHz (châu Âu), 915MHz (Australia và khu vực Bắc Mỹ), 865 - 867MHz (Ấn Độ) và 923MHz (khu vực châu Á). Tại Việt Nam, Bộ Thơng tin và Truyền thơng quy định LoRa hoạt động ở tần số 433MHz [1] hoặc ở dải tần số 920 - 923MHz [2].
1.7. Các ứng dụng của IoT
Hiện nay, cơng nghệ IoT đã được ứng dụng vào hầu hết mọi lĩnh vực của cuộc sống. Các lĩnh vực ứng dụng IoT cĩ thể được phân loại thành sáu lĩnh vực chính: Tịa nhà thơng minh, Thành phố thơng minh, Năng lượng thơng minh, Sức khỏe thơng minh, Cuộc sống thơng minh và Giao thơng thơng minh như mơ tả trên H ình 1.3 [69], [90], [115].
Sức khỏe thơng minh B f |
Bệnh viện thơng minh Y tế từ xa
Thành phổ thơng minh
_ _ _ Thành phố B c l thơng minh
Mơi trường thơng minh Quản lý tiết kiệm nước
Các ứng dụng của IoT Cuộc sống thơng minh Giao thơng dhơng minh Sức khỏe thơng minh / / Giao thơng m_ / thơng minh d ắ 3
Bãi đỗ xe thơng minh Phát hiện tắc nghẽn giao thơng thơng minh
_ _ _ Năng lượng thơng minh
Lưới điệu thơng minh Cơng tơ thơng minh
Cuộc sống thơng minh 05
Hình 1.3. Sáu lĩnh vực chính ứng dụng IoT [69], [90], [115].
1.7.1. N hà thơng m inh
Khái niệm “Nhà thơng minh” được sử dụng để mơ tả sự kết nối của các phần cứng, phần mềm, cảm biến và các ứng dụng thơng minh khác nhau trong một tịa nhà dùng cho các hoạt động tự động khác nhau bao gồm giám sát video,
cĩ thể giao tiếp và tương tác với các nhà thơng minh khác, thậm chí là các ứng dụng IoT khác để nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và giảm chi phí vận hành và quản lý. Nhà thơng minh được kỳ vọng sẽ quản lý hiệu quả các nguồn lực cơng và giải quyết vấn đề năng lượng bền vững.
1.7.2. Thành ph ố thơng minh
Khái niệm “Thành phố thơng minh” đã được giới thiệu như một giải pháp chiến lược để đối phĩ với những thách thức quan trọng đang nổi lên ở hầu hết các thành phố do tốc độ đơ thị hĩa đang tăng nhanh như xử lý chất thải, giao thơng, nước, giáo dục và an tồn y tế cơng cộng [42], [63], [78], [115], [134]. Thành phố thơng minh cĩ thể được coi là một ứng dụng phức hợp của các dịch vụ phổ biến trong mơ hình IoT nhằm quản lý hiệu quả các nguồn lực cơng thơng qua các giải pháp cơng nghệ thơng tin và truyền thơng, nhờ đĩ cải thiện chất lượng dịch vụ cung cấp cho người dân (ví dụ: y tế, giáo dục, giao thơng, chính phủ, nhà cửa và tịa nhà) cũng như cắt giảm chi phí vận hành và quản lý [42],
[63], [78].
Nơng nghiệp đĩng một vai trị quan trọng trong các thành phố vì nĩ chịu trách nhiệm về chuỗi cung ứng thực phẩm để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cơng dân thành phố thơng minh. Do đĩ, bối cảnh thành phố thơng minh phải xem xét một nền nơng nghiệp thơng minh [91], [100].