Các loại công nghệ không dây sử dụng trong các ứng dụng IoT

Tại sao công nghệ không dây lại quan trọng đối với thế giới IoT công nghiệp (IIoT)? 

IIoT có phạm vi từ các cảm biến nhỏ đến truyền dữ liệu phức tạp qua Internet, tất cả đều được quản lý bằng phần mềm. Kể từ khi khái niệm về Công nghiệp 4.0 bắt đầu mở rộng nhanh chóng, một thách thức của IIoT là đưa dữ liệu từ các thiết bị hiện trường lên đám mây một cách thông minh và an toàn. Để vượt qua thách thức này, các doanh nghiệp đã nhận ra giá trị của công nghệ không dây và các mạng không dây đáng tin cậy đã được phát triển cho kết nối IoT.

So với các giải pháp có dây truyền thống, giải pháp không dây tiên tiến giúp đơn giản hóa việc lắp đặt thiết bị, giúp tăng năng suất và hiệu quả. Mạng không dây giúp việc triển khai IoT linh hoạt hơn cho các ứng dụng trong nhà và ngoài trời. Hơn nữa, mạng không dây có thể được thiết kế để hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông như Modbus và MQTT, cho phép dễ dàng truyền dữ liệu giữa các thiết bị khác nhau, thậm chí cả các thiết bị cũ, vì vậy chúng sẽ không cần phải loại bỏ chúng. Quan trọng nhất, các giải pháp không dây cho phép quản lý các cơ sở với khả năng giám sát tài sản từ xa liên tục để giảm thời gian ngừng hoạt động, cải thiện sự an toàn của người lao động và giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định chiến lược nhanh hơn.

Các loại công nghệ không dây khác nhau được sử dụng trong các ứng dụng IoT là gì?

RFID: Nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) là việc sử dụng sóng vô tuyến để tự động xác định các đối tượng, thu thập và truyền dữ liệu trong thời gian thực. Trong các ứng dụng IoT, RFID có thể được sử dụng trên máy ảnh, GPS và các cảm biến thông minh khác để giúp giám sát và theo dõi các đối tượng. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng giám sát cơ sở, kiểm soát truy cập và theo dõi gói hàng trong các tòa nhà, nhà máy và trong toàn ngành giao thông vận tải.

Wi-Fi: Wi-Fi có lợi thế là cung cấp khả năng truyền dữ liệu thông lượng cao cho cả môi trường công nghiệp và gia đình. Nó có thể hoạt động một mình hoặc kết hợp với các giao thức chuyên biệt khác, hoặc với di động. Tuy nhiên, nó có những hạn chế về vùng phủ sóng và khả năng mở rộng, đồng thời có mức tiêu thụ điện năng cao hơn. Do đó, Wi-Fi phù hợp hơn với các thiết bị có thể kết nối thuận tiện với nguồn điện.

SmartMesh IP: Mạng SmartMesh cung cấp định tuyến dự phòng tới cổng mạng, vì mọi nút trong mạng lưới đều có khả năng định tuyến giống nhau. Do đó, tính năng nhảy kênh mang lại cho mạng SmartMesh IP độ tin cậy dữ liệu cực cao (> 99,999%). Ngoài ra, thiết bị SmartMesh IP ở trạng thái ngủ sẽ tiêu thụ mức năng lượng cực thấp giữa các giao tiếp theo lịch trình, thường dẫn đến chu kỳ nhiệm vụ <1%. Về bảo mật, tất cả lưu lượng trong mạng SmartMesh được bảo vệ bằng mã hóa đầu cuối, kiểm tra tính toàn vẹn của tin nhắn và xác thực thiết bị.

LoRaWAN: LoRaWAN là một giao thức mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) được thiết kế để kết nối không dây các nút cuối với Internet. Các thiết bị LoRaWAN truyền tín hiệu trên một khoảng cách xa từ 15 đến 20 km và phủ sóng sâu trong nhà. Với mức tiêu thụ điện năng tháp, tuổi thọ pin của thiết bị LoRaWAN có thể lên đến 10 năm. Nó hỗ trợ giao tiếp hai chiều tiết kiệm năng lượng, hiệu quả về chi phí và an toàn trong IoT, M2M và các ứng dụng công nghiệp.

NB-IoT (IoT băng hẹp): Không giống như LoRaWAN, NB-IoT là công nghệ vô tuyến di động, băng hẹp và phù hợp với các thiết bị và ứng dụng M2M và IoT. Với băng thông thấp 200 kHz, NB-IoT cho phép kết nối các thiết bị chỉ cần truyền một lượng nhỏ dữ liệu trong khi có thời lượng pin dài. Hơn nữa, NB-IoT có phạm vi phủ sóng rộng, nhưng cũng duy trì chất lượng tín hiệu mạnh mẽ trên mạng LTE.

LTE-M: LTE-M được thiết kế để các thiết bị IoT kết nối trực tiếp với mạng di động 4G. So với LTE tiêu chuẩn, LTE-M rẻ hơn để triển khai vì băng thông hạn chế hơn. Ngoài ra, nó được tối ưu hóa cho các thiết bị có tốc độ dữ liệu thấp chạy bằng pin nhỏ, có thể giảm mức tiêu thụ điện năng. Tuy nhiên, LTE-M có tốc độ dữ liệu cao hơn LoRaWAN hoặc NB-IoT ở tốc độ 1 Mbps, làm cho nó trở thành lựa chọn tốt cho các sản phẩm yêu cầu truy cập di động đường dài với tốc độ dữ liệu cao.

Những điểm chính cần quan tâm để lựa chọn đúng mô-đun I/O không dây

• Tốc độ dữ liệu

• Khoảng cách

• Sự tiêu thụ năng lượng

• Mã hóa

• Tính thường xuyên

Tốc độ dữ liệu đề cập đến số lượng bit được truyền từ thiết bị này sang thiết bị khác qua mạng mỗi giây, có nghĩa là nó xác định tốc độ truyền dữ liệu thông qua giao tiếp không dây. Hơn nữa, tốc độ truyền dữ liệu có ảnh hưởng đến mức tiêu thụ điện năng. Lấy công nghệ LoRaWAN làm ví dụ. Nó cung cấp tốc độ dữ liệu thấp hơn so với Wi-Fi, do đó giảm tiêu thụ điện năng và tối đa hóa tuổi thọ pin. Mặt khác, Wi-Fi cung cấp kết nối luôn bật với tốc độ dữ liệu lên đến 300 Mbps nhưng tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.



2. Khoảng cách tối đa giữa các thiết bị của bạn là bao nhiêu?

Phạm vi phủ sóng của một mạng là khác nhau dựa trên các công nghệ không dây khác nhau. Một số mô-đun I/O không dây như mô-đun I/O LoRaWAN hỗ trợ giao tiếp tầm xa lên đến 20 km ở các vùng nông thôn, nhưng một số, như mô-đun I/O Wi-Fi, phù hợp hơn cho các ứng dụng trong nhà.



3. Các thiết bị của bạn có hoạt động trong ứng dụng yêu cầu cao về tiết kiệm năng lượng không?

Mức tiêu thụ điện năng là một yếu tố cần cân nhắc khi chọn đúng mô-đun I/O không dây cho các ứng dụng của bạn. Lý tưởng nhất là các mô-đun I/O không dây chạy bằng pin trong nhiều năm và chúng được ưu tiên trong các ứng dụng IoT. Do đó, việc lựa chọn mô-đun cho mỗi giao thức đóng một vai trò quan trọng đối với tuổi thọ pin do sự khác biệt về mức tiêu thụ điện năng cho mỗi mô-đun / giao thức. Các mô-đun LPWAN / LoRaWAN với mức tiêu thụ điện năng thấp có thể kéo dài tuổi thọ của pin và phù hợp với kết nối tầm xa. So với các giao thức LPWAN / LoRaWAN, mặc dù RFID, ZigBee và Wi-Fi nhìn chung có mức tiêu thụ điện năng cao hơn, nhưng chúng có thể là những ứng cử viên tiết kiệm năng lượng cho kết nối tầm ngắn.



4. Mã hóa không dây có phù hợp với ứng dụng của bạn không?

Các mô-đun không dây khác nhau sử dụng các công nghệ mã hóa khác nhau để ngăn chặn truy cập trái phép hoặc làm hỏng các thiết bị và dữ liệu trong mạng. Do đó, khi lựa chọn mô-đun không dây để triển khai IoT, chúng ta phải đảm bảo rằng bộ truyền và bộ nhận dữ liệu hỗ trợ cùng một tiêu chuẩn bảo mật để đạt được mã hóa đầu cuối.



5. Thiết bị của bạn có hoạt động trơn tru ở bất kỳ dải tần nào không?

Mô-đun không dây giao tiếp trong mạng dựa trên tần số và giao tiếp chỉ có thể được thực hiện trên một dải tần nhất định. Tuy nhiên, có thể có một số trường hợp có bão hòa trong một dải tần cụ thể hoặc có thể là bất hợp pháp trong một số trường hợp nhất định đối với một thiết bị hoạt động trong một băng tần cụ thể.

Bây giờ bạn đã tìm hiểu các tiêu chí để chọn mô-đun I/O không dây phù hợp, hãy cùng xem cách mô-đun I/O không dây mang lại lợi ích cho các thị trường dọc như thế nào.
 

Thị trường dọc của các mô-đun I/O không dây và các ứng dụng của chúng

Nhà Máy

Các quy trình thủ công đang ngày càng được giảm thiểu trong các cơ sở sản xuất ngày nay và việc triển khai mạng vật lý tốn nhiều thời gian và chi phí. Những tiến bộ của công nghệ không dây như tốc độ dữ liệu cao, công suất thấp, phạm vi xa và chuyển vùng nhanh giúp các quy trình sản xuất phát triển thành các hoạt động mạng được đồng bộ hóa cao, thông minh và hiệu quả.
 

• Hiệu quả thiết bị tổng thể (OEE)

• Giám sát cơ sở vật chất

• Giám sát tình trạng máy móc

• Quản lý kho

Năng Lượng & Môi Trường

Trong khi biến đổi khí hậu gây nguy hiểm cho môi trường sống của chúng ta, những lợi ích của các công nghệ không dây tiên tiến như truyền dẫn khoảng cách xa, công suất thấp nhưng tỷ lệ thâm nhập cao và phạm vi phủ sóng tín hiệu rộng có thể giúp tối ưu hóa hiệu quả năng lượng và thúc đẩy các nguồn năng lượng tái tạo. Giám sát không dây về các thay đổi khí hậu và địa lý cũng có thể được thực hiện, vì vậy chúng ta có thể nhanh chóng ứng phó để bảo vệ môi trường của mình.
 

• Giám sát môi trường đô thị

• Phát hiện sớm thiên tai

• Các giải pháp không dây trong lĩnh vực năng lượng tái tạo

• Giám sát các đồng hồ đo

Giao Thông Vận Tải

Các tính năng của các công nghệ không dây mới nổi, chẳng hạn như tốc độ dữ liệu cao, băng thông lớn, độ trễ thấp và vùng phủ sóng tín hiệu rộng, đã giúp các giải pháp quản lý giao thông thông minh và trong xe phát triển để cải thiện hiệu quả của cơ sở hạ tầng giao thông. An toàn, thời gian di chuyển và sự thoải mái của hành khách cũng có thể được cải thiện để đáp ứng kỳ vọng cao của phương tiện giao thông thông minh.
 

• Quản lý giao thông

• Kết nối mạng trong xe

• Quản lý an ninh

Tổng kết

Công nghệ không dây có thể giúp kết nối hệ thống IoT dễ dàng hơn; nó có thể là một cách mới để nâng cao thành công của bạn trong kinh doanh. Chìa khóa để chọn đúng mô-đun I/O không dây là thu hẹp các yêu cầu của bạn và tập trung vào các tiêu chí chính thực sự quan trọng trong các ứng dụng của bạn. Bảng sau đây tóm tắt sự khác biệt giữa các công nghệ không dây, bao gồm LoRaWAN, LPWAN độc quyền, Mesh, NB-IoT, LTE-M, Wi-Fi và RFID, đồng thời cung cấp lựa chọn đề xuất về mô-đun I/O phù hợp với nhu cầu của bạn.



Liên hệ ngay với chúng tôi qua HOTLINE: (028) 7300 7179 để được tư vấn và hỗ trợ miễn phí, đưa ra các giải pháp phù hợp và nhu cầu của khách hàng.

Nguồn ADVANTECH