Công nghệ Bluetooth:
- Bluetooth là chuẩn 802.15.1 mạng WPAN, chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết bị cá nhân hay mạng cục bộ nhỏ, trong phạm vi băng tần chung ISM (Industrial, Scientific, Medical) 2.4 - 2.485 GHz. Năm 1994, hãng Ericsson đề xuất việc nghiên cứu và phát triển giao diện vô tuyến công suất nhỏ, chi phí thấp, sử dụng sóng vô tuyến để kết nối không dây giữa các thiết bị di động với nhau và các thiết bị điện tử khác, tổ chức SIG (Special Interest Group) đã chính thức giới thiệu phiên bản 1.0 của Bluetooth vào tháng 7 năm 1999.
- Bluetooth hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 720Kbps trong phạm vi 10m đến 100m và có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps. Bluetooth sử dụng phương pháp trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), được thiết kế hoạt động trên 79 tần số khác nhau, nó thường thực hiện 1600 bước nhảy trong một giây, khi AFH (Adaptive Frequency Hopping) được kích hoạt. Một thiết bị Bluetooth tổng thể có thể giao tiếp với tối đa là 7 thiết bị trong một Piconet (một mạng Ad-hoc sử dụng công nghệ Bluetooth).
- Về tầm phủ sóng, bluetooth có 3 lớp (class): class 1 có công suất 100mW với tầm phủ sóng gần 100m; class 2 có công suất 2,5mW, tầm phủ sóng khoảng 10m; và class 3 là 1mW với tầm phủ sóng khoảng 5m. Bluetooth có nhiều giao thức hoạt động khác nhau. A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) là cơ chế truyền dẫn âm thanh stereo qua sóng bluetooth tới các tai nghe, loa; FTP (File Transfer Protocol) là cơ chế chuyển đổi dữ liệu qua kết nối bluetooth giữa các thiết bị FTS (File Transfer Services); hay OBEX (OBject EXchange), được phát triển bởi chính nhà mạng Verizon, cho phép xóa dữ liệu thông qua bluetooth.
- Bluetooth đã trải qua khoảng 7 phiên bản chính. Ngoài phiên bản 2.1 là phiên bản đầu tiên hỗ trợ kết nối nhiều thiết bị cùng lúc, hiện nay trên thị
trường chủ yếu tồn tại các biến thể của hai phiên bản mới nhất là 3.0 và 4.0. Bluetooth 3.1 hay Bluetooth 3.0 + HS (High Speed) được giới thiệu vào năm 2009 cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ lên tới 24Mbps. Ngày 30/6/2010, Bluetooth SIG đã đưa ra Bluetooth phiên bản 4.0 là sự kết hợp của “classic Bluetooth” (Bluetooth 2.1 và 3.0), “Bluetooth high speed” (Bluetooth 3.0 +HS) và “Bluetooth low energy” (Bluetooth Smart Ready/Bluetooth Smart).
Hình 1.5 Phiên bản mới nhất Bluetooth 4.0
- Các ứng dụng nổi bật của Bluetooth gồm:
Điều khiển và giao tiếp không giây giữa một điện thoại di động và tai nghe không dây.
Giao tiếp không dây với các thiết bị vào ra của máy tính, chẳng hạn như chuột, bàn phím và máy in.
Thay thế các giao tiếp nối tiếp dùng dây truyền thống giữa các thiết bị đo, thiết bị định vị dùng hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System), thiết bị y tế, máy quét mã vạch, và các thiết bị điều khiển giao thông.
Điều khiển từ xa cho các thiết bị trò chơi điện tử như Wii - Máy chơi trò chơi điện tử thế hệ 7 của Nintendo và PlayStation 3 của Sony.
Kết nối Internet cho PC hoặc PDA (Personal Digital Assistant) bằng cách dùng điện thoại di động thay modem.
Hình 1.6 Thiết bị ứng dụng công nghệ Bluetooth
Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến RFID (Radio Frequency Identification): - RFID là công nghệ xác nhận dữ liệu đối tượng bằng sóng vô tuyến để nhận dạng, theo dõi và lưu thông tin trong một thẻ (Tag). Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây để truyền dữ liệu từ các thẻ đến các bộ đọc (Reader). Reader quét dữ liệu thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu lưu trữ trên máy tính hoặc hệ thống quản lý.
- RFID hoạt động trên nguyên tắc: Dữ liệu được chứa trong Chip nhớ (Tag/MDS), dữ liệu này được truyền thông với PC/PLC (Programmable Logic Controller) thông qua các module bao gồm, module reader và adapter module ASM (Access Switching Module)). Chip nhớ và module reader cũng được chế tạo với nhiều chủng loại khác nhau để phù hợp với yêu cầu sử dụng.
- Thẻ RFID có thể được gắn liền với một đối tượng và sử dụng để theo dõi và quản lý đổi tượng xác định. Thẻ RFID dễ dàng được che giấu hoặc kết hợp trong các mặt hàng khác. RFID lợi thế hơn các hệ thống bằng tay hoặc sử dụng mã vạch. Thẻ có thể được đọc nếu được thông qua gần bộ đọc, ngay cả khi nó được bao phủ bởi các đối tượng khác hoặc không nhìn thấy được.
- Hệ thống RFID thường có ba cấu hình: cấu hình PRAT (Passive Reader Active Tag), hệ thống mà có bộ đọc thụ động mà chỉ nhận được tín hiệu vô
tuyến từ thẻ đang hoạt động, phạm vi tiếp nhận của PRAT có thể lên đến 60m, do đó cho phép sự linh hoạt trong các ứng dụng như bảo vệ và giám sát tài sản. Cấu hình ARPT (Active Reader Passive Tag) có đầu đọc hoạt động chủ động, trong đó truyền tín hiệu thẩm vấn và nhận được trả lời xác thực từ các thẻ thụ động. Cấu hình ARAT (Active Reader Active Tag) trong đó thẻ đang hoạt động được kích hoạt với một tín hiệu thẩm vấn từ bộ đọc hoạt động. Một biến thể của hệ thống này là sử dụng pin hỗ trợ thụ động BAP (Battery Assisted Passive).
- Khoảng cách đọc phụ thuộc vào một số thông số và điều kiện cụ thể, tùy thuộc vào thẻ là Active hay Passive Tag. Phần lớn thẻ RFID Passive có khoảng cách đọc < 1m, tùy thuộc vào dải tần số của đầu đọc. Hệ thống RFID sử dụng dải tần UHF sẽ có khoảng cách đọc lớn hơn, có thể lên tới 100m phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Thẻ RFID có thể đọc trong khoảng thời gian < 10ms.
Hình 1.7 Ứng dụng của RFID
Thẻ RFID Thiết bị
đọc thẻ Hạ tầng Tích hợp
Công nghệ giao tiếp khoảng cách gần NFC (Near Field Communications): - NFC là công nghệ kết nối không dây phạm vi tầm ngắn trong khoảng cách lý thuyết là 10cm nhưng thực tế chỉ 4cm, sử dụng cảm ứng từ trường để thực hiện kết nối giữa các thiết bị khi có sự tiếp xúc trực tiếp hay để gần nhau. NFC đã được phê chuẩn ISO/IEC (International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission) vào cuối năm 2003. Công nghệ NFC ra đời từ sự kết hợp công nghệ nhận dạng không tiếp xúc và những công nghệ kết nối truy cập mới
- NFC hoạt động ở dải băng tần 13,56MHz nên không ảnh hưởng đến các công nghệ kết nối không dây khác. Khi mạng NFC được kích hoạt, người dùng vẫn có thể sử dụng các công nghệ kết nối khác như Bluetooth, Wi-Fi nếu muốn kết nối tầm xa hơn hay khi cần truyền lượng dữ liệu lớn hơn.
- NFC có tốc độ truyền tải dữ liệu trong khoảng 106Kbps đến 848Kbps. Do khoảng cách truyền dữ liệu khá ngắn nên giao dịch qua công nghệ NFC được xem là an toàn. NFC mở ra một xu hướng trao đổi dữ liệu theo dạng mạng ngang hàng (P2P). Loại hình NFC đang được ứng dụng hiện nay là thẻ nhận dạng NFC (NFC tag). Thẻ nhận dạng NFC có vai trò tương tự mã vạch hay mã QR (Quick Response). Thẻ NFC thường chứa dữ liệu chỉ đọc nhưng cũng có thể ghi đè được. NFC có 4 định dạng thẻ dựa trên các chuẩn ISO 14443 Type A, 14443 Type B và ISO 18092.
- Công nghệ NFC có 2 chế độ truyền dữ liệu: chủ động (active) và thụ động (passive). Trong chế độ thụ động: thiết bị nguồn phát sẽ phát ra từ trường đến nguồn đích, nguồn đích ở trạng thái bị động và chỉ trả lời khi nhận tín hiệu từ nguồn phát. Trong chế độ chủ động: cả thiết bị nguồn phát và thiết bị đích truyền dữ liệu bằng cách tạo ra từ trường riêng.
- Một giao dịch diễn ra trên NFC tuần tự theo các bước: phát hiện (Discovery), xác thực (Authentication), trao đổi (Negotiation), truyền dữ liệu (Transfer) và xác nhận từ phía nhận dữ liệu (Acknowledgment). Trong trường hợp muốn
tăng cường tính bảo mật trong lúc giao dịch, công nghệ NFC có thêm 2 chuẩn mã hóa: chuẩn mã hóa tiên tiến AES (Advanced Encryption Standard) và chuẩn mã hóa dữ liệu Triple DES (Data Encryption Standard).
Hình 1.88 Ứng dụng của công nghệ NFC (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Công nghệ WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access): - WiMAX là là một công nghệ không dây băng thông rộng được thiết kế dựa vào tiêu chuẩn IEEE 802.16. Tiêu chuẩn IEEE 802.16-2001 ban hành vào tháng 4 năm 2002, giao diện không gian cho hệ thống truy nhập băng rộng cố định hoạt động ở dải tần hoạt động là 10-66GHz và thỏa mãn tầm nhìn thẳng LOS (Line Of Sight) với bán kính cell từ 2 - 5km. IEEE 802.16-2001 có tốc độ trong khoảng 32 - 134Mbps với kênh 28MHz, sử dụng phương pháp điều chế pha cầu phương QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) và điều chế biên độ cầu phương QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
- Tiêu chuẩn 802.16-2004 được ban hành năm đưa ra tháng 7 năm 2004 mở rộng các đặc điểm kỹ thuật của WiMAX ở dải tần số 2-11GHz, sử dụng phương thức điều chế ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing). 802.16-2004 có thể cung cấp các dịch vụ cố định, nomadic (người sử dụng có thể di chuyển nhưng cố định trong lúc kết nối) theo tầm nhìn thẳng LOS và không theo tầm nhìn thẳng NLOS (Non Line Of Sight). 802.16-2004 mô tả hồ sơ hệ thống WiMAX và sự phù hợp tiêu chuẩn đến môi trường mạng không dây tự động, giới thiệu về kiểu mắt lưới. IEEE 802.16-2004 là khả năng truyền từ node tới các node xung quanh.
- Tiêu chuẩn IEEE 802.16e-2005 còn gọi là Mobile WiMAX hay WiMAX di động, được ban hành vào tháng 12 năm 2005. Tiêu chuẩn này sử dụng phương thức điều chế SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), cho phép thực hiện các chức năng chuyển vùng và chuyển mạng, có thể cung cấp đồng thời dịch vụ cố định, nomadic, di động hạn chế và di động. IEEE 802.16e-2005 hoạt động ở các băng tần nhỏ hơn 6GHz, tốc độ lên tới 15Mbps với kênh 5MHz, bán kính cell từ 2 - 5km. IEEE 802.16e-2005 hỗ trợ hệ thống thích nghi đa anten AAS (Adaptive Antenna Systems) và công nghệ MIMO (Multiple Input and Multiple Output). Ngoài ra tiêu chuẩn này cũng cải tiến các khả năng tiết kiệm công suất cho các thiết bị di động và các đặc điểm bảo mật linh hoạt hơn.
- Tiêu chuẩn mới nhất IEEE 802.16m-2011 là công nghệ cốt lõi cho WiMAX 2. Đặc tả kỹ thuật của WiMAX 2 được xây dựng trên IEEE 802.16m đảm bảo khả năng tương thích ngược và cùng tồn tại với chuẩn trước đó. Trạm gốc 802.16m sẽ làm việc với thiết bị đầu cuối 16e và 16m. Những telco đang sử dụng 16e hiện tại sẽ có 2 hướng lựa chọn: chuyển một phần sang 16m hay chuyển tất cả. Kiến trúc khung của 16m có khả năng tồn tại song song với hệ thống 16e. Điểm cải thiện nổi bật của WiMAX 2 so với WiMAX thế hệ đầu tiên là tốc độ - tốc độ WiMAX 2 lên đến 300Mbps, WiMAX 2 hỗ trợ 2 kỹ thuật đa anten chính là SU-MIMO (Single User Multiple Input Multiple Output) và MU-MIMO (Multiple User Multiple Input Multiple Output). WiMAX 2 hỗ trợ cả 2 dải băng tần của phiên bản đầu tiên và phiên bản IEEE
802.16-2009. IEEE 802.16m hỗ trợ băng thông có độ rộng 5MHz, 10MHz, 20MHz và 40MHz với một tập hợp đa sóng mang lên đến 100MHz. Chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) là một giao thức quan trọng trong IEEE 802.16m, được sử dụng trong việc phân bổ tài nguyên vô tuyến và lưu lượng theo lịch trình, QoS có thể kiểm soát hướng tải lên. Ngoài ra, WiMAX 2 còn có độ trễ khá thấp, điều này sẽ giúp các dịch vụ VoIP trở nên thông suốt hơn.
- Công nghệ WiMAX là giải pháp cho nhiều loại ứng dụng băng rộng tốc độ cao cùng thời điểm với khoảng cách xa và cho phép các nhà khai thác dịch vụ hội tụ tất cả trên mạng IP để cung cấp dữ liệu, thoại và video. WiMAX với sự hỗ trợ QoS, khả năng vươn xa và tốc độ truyền dữ liệu cao được dành cho các ứng dụng truy cập băng rộng ở những vùng xa xôi, hẻo lánh nhất là khi khoảng cách quá lớn đối với mạng hữu tuyến cũng như cho các khu vực thành thị ở các nước đang phát triển. Những ứng dụng cho hộ dân gồm có Internet tốc độ cao, thoại qua IP, video chất lượng cao và trò chơi trực tuyến. Đối với doanh nghiệp có ứng dụng như hội nghị truyền hình, giám sát video và mạng riêng ảo bảo mật.
Một số công nghệ không dây khác:
- Công nghệ Wifi: mạng sử dụng công nghệ WiFi là WLAN bao phủ một vùng rộng hơn WPAN, giới hạn đặc trưng trong các văn phòng, nhà hàng, gia đình,… Công nghệ WiFi dựa trên chuẩn IEEE 802.11 cho phép các thiết bị truyền thông trong phạm vi 100m với tốc độ 54Mbps. Wifi là công nghệ không dây phổ biến nhất hiện nay và sẽ được trình bày chi tiết ở các chương sau.
- Chuẩn USB không dây WUSB (Wireless Universal Serial Bus): WUSB được thiết kế để kết nối các thiết bị điện tử dân dụng, thiết bị ngoại vi máy tính và thiết bị di động. Đặc tả WUSB được thiết kế để thay thế các mô hình đang dùng để kết nối nhóm thiết bị trong khoảng cách dưới 10m. Băng thông USB không dây lúc công bố tương đương với băng thông của chuẩn USB Hi-Speed hiện tại là 480Mbps. USB không dây được thiết kế hoạt động trong dải tần tử 3,1 - 10,6GHz.
- Công nghệ siêu băng rộng UWB (Ultra Wide Band): là công nghệ thuộc chuẩn IEEE 802.15.3a, được phát triển để phục vụ cho truyền thông giữa các thiết bị trong nhà của người sử dụng với khả năng chia sẻ ảnh số, âm nhạc, video, dữ liệu và tiếng nói. UWB là một công nghệ WPAN tương lai với khả năng hỗ trợ thông lượng cao lên đến 400 Mbps ở phạm vi ngắn tầm 10m. UWB sẽ có lợi ích giống như truy nhập USB không dây cho sự kết nối những thiết bị ngoại vi máy tính tới PC.
- Công nghệ HomeRF (Home Radio Frequency): là một công nghệ sử dụng tần số vô tuyến để kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các phần tử của trong các hệ thống mạng gia đình. Các phần tử của mạng này rất đa dạng bao gồm các máy tính PC, các thiết bị di động và các loại thiết bị cầm tay khác. HomeRF hoạt động ở dải tần 2.4GHz, tổng băng thông tối đa là 1,6Mbps và 650Kbps cho mỗi người dùng, tốc độ truyền dữ liệu là 1Mbps (2-FSK) và 2Mbps (4-FSK) với vùng phủ sóng lên đến 50m. HomeRF dùng phương thức điều chế trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) và được bổ sung giao
thức truy nhập vô tuyến dùng chung SWAP (Shared Wireless Access Protocol) được thiết kế cho cả dữ liệu và tiếng nói.
- Công nghệ DLNA (Digital Living Network Alliance): DLNA là một tổ chức thương mại phi lợi nhuận thành lập bởi Sony trong tháng 6 năm 2003 với hơn 230 thành viên là các công ty thuộc nhiều ngành công nghiệp khác nhau trên khắp thế giới, như điện tử tiêu dùng, điện thoại di động, máy tính cá nhân, cung cấp dịch vụ, ô tô và công nghiệp bán dẫn. Họ tạo ra DLNA với mục đích giúp người dùng có thể trao đổi dữ liệu giữa các sản phẩm kỹ thuật số một cách dễ dàng và thuận tiện hơn. Mục tiêu chung của DLNA là đặt ra các tiêu chuẩn và nguyên tắc cho các thiết bị mạng gia đình và phương tiện giải trí, một khi chúng đạt chuẩn DLNA (DLNA Certified) thì dễ dàng chia sẻ nội dung video HD, nhạc, hình ảnh với nhau trong mạng nội bộ, bất kể thiết bị đó thuộc dòng nào hay của nhà sản xuất nào. DLNA sử dụng giao thức UpnP (Universal Plug and Play) trong việc quản lý và điều khiển nguồn tài nguyên đa phương tiện. Theo đó, UPnP sẽ xác định rõ ràng những dạng thiết bị mà DLNA hỗ trợ cũng như phương thức để truy cập thư viện giải trí này qua mạng nội bộ như thế nào và những nguyên tắc của DLNA sẽ được áp dụng chặt chẽ trong định dạng dữ liệu, chuẩn mã hóa và độ phân giải mà thiết bị hỗ trợ. Hiện tại, những dòng thiết bị đạt chứng nhận hợp chuẩn DLNA được tách ra thành 3 lớp sau: lớp thiết bị mạng gia đình HND (Home Network Devices), lớp thiết bị di động cầm tay MHD (Mobile Handheld Devices), lớp thiết bị cơ sở hạ tầng HID (Home Infrastructure Devices).