Một số cách truyền dữ liệu trong IoT cho các kỹ sư điện

Khó khăn khi áp dụng IoT

Khi triển khai các ứng dụng IoT (Internet of Things), ngoài lựa chọn các thiết bị cảm biến, thiết bị thông minh,… Thì việc lựa chọn các giao thức kết nối phù hợp cũng khiến cho các kỹ sư phải đau đầu.

Việc quyết định lựa chọn cách truyền dữ liệu trong IoT phù hợp. Sẽ tùy thuộc từng ứng dụng cũng như các yếu tố như phạm vi giao tiếp, khối lượng dữ liệu truyền, tính bảo mật,…. Sau đây là một số cách truyền dữ liệu trong IoT cho các kỹ sư lựa chọn.

Wifi (Wireless Fidelity)

Wifi sử dụng công nghệ sóng vô tuyến đây. Và đây sẽ là một giải pháp kết nối không dây chuyên dụng trong các hệ thống tự động hóa và môi trường công nghiệp. Đảm bảo hiệu suất và độ ổn định cao trong việc phủ sóng toàn bộ khu vực dự án.

Sóng vô tuyến wifi gần giống sóng vô tuyến của các điện thoại di động và các thiết bị công nghệ khác. Cho phép chuyển và nhận sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị phân 1 & 0 sang sóng vô tuyến và ngược lại. Tuy nhiên, điểm khác nhau của 2 loại sóng này ở chỗ: truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.4 hoặc 5 GHz. Tần số này cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn.

  • Tiêu chuẩn: Dựa trên 802.11n (cách sử dụng phổ biến nhất trong gia đình và doanh nghiệp ngày nay)
  • Tần số: băng tần 2.4 hoặc 5GHz
  • Phạm vi hoạt động là: Khoảng 50m
  • Tốc độ dữ liệu: tối đa 600 Mbps, nhưng điển hình hơn là 150-200 Mbps. Còn tùy vào tần số kênh được sử dụng và số lượng ăng-ten (chuẩn 802.11-ac mới nhất cung cấp 500 đến 1Gbps)

Bluetooth

cách truyền dữ liệu trong IoT

Một công nghệ truyền dữ liệu IoT trong khoảng phạm vi ngắn đó chính là Bluetooth. Công nghệ này đều được áp dụng trong tất cả các điện thoại thông minh, laptop, tablet. Dự kiến công nghệ này sẽ là chìa khóa vàng cho các hệ thống IoT. Đặc biệt, giao tiếp với các thiết bị smartphone mà không cần kết nối internet.

Các Bluetooth năng lượng thấp (BLE) – hay Bluetooth Smart mặc dù nó cung cấp phạm vi tương tự như Bluetooth. Tuy nhiên đã được thiết kế để giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng. Smart / BLE phù hợp dùng để truyền file, các khối dữ liệu nhỏ hơn. Một lợi thế lớn là được tích hợp rộng rãi trong điện thoại thông minh và nhiều thiết bị di động khác. Hơn 90% điện thoại thông minh hỗ trợ Bluetooth, bao gồm các hệ điều hành iOS, Android và Windows.

  • Thông tin tiêu chuẩn Bluetooth 4.2 tại đây:
  • Với tần số: 2.4GHz (ISM)
  • Phạm vi hoạt động : 50-150m (Thông minh / BLE)
  • Tốc độ truyền dữ liệu là: 1Mbps (Smart / BLE)

Mạng thiết bị di động 

cách truyền dữ liệu trong IoT

Bất kỳ các ứng dụng IoT/M2M đều yêu cầu khoảng cách truyền thông dài hoặc không giới hạn khoảng cách bởi vị trí địa lý. Sử dụng mạng thiết bị di động GPRS/3G/4G sẽ là một sự lựa chọn cần thiết. Với khả năng gửi số lượng lớn dữ liệu đi xa thì chi phí và mức tiêu thụ điện năng cũng rất lớn.

Các thiết bị truyền thông qua mạng di động có hỗ trợ đầu vào là các cổng Serial hoặc Ethernet. Nên việc tích hợp giải pháp truyền thông không dây qua mạng thiết bị di động  không còn khó khăn hay bị giới hạn.

  • Các tiêu chuẩn: GSM / GPRS / EDGE (2G), UMTS / HSPA (3G), LTE (4G)
  • Tần số là: 900/1800/1900 / 2100MHz
  • Phạm vi: tối đa 35km đối với GSM; Tối đa 200km đối với HSPA
  • Tốc độ dữ liệu (tải xuống thông thường):120-384kbps (EDGE), 384Kbps-2Mbps (UMTS), 35-170kps (GPRS), 3-10Mbps (LTE), 600kbps-10Mbps (HSPA),

Zigbee

cách truyền dữ liệu trong IoT

Cũng giống Bluetooth, Zigbee truyền dữ liệu trong một khoảng cách ngắn, sử dụng số lượng lớn và thích hợp trong môi trường công nghiệp. Như ZigBee pro và ZigBee Remote Control (RF4CE), trong số các cấu hình ZigBee có sẵn. Thiết kế trên giao thức IEEE802.15.4 là công nghệ mạng không dây với tiêu chuẩn hoạt động ở 2.4GHz.  Đáp ứng các yêu cầu trao đổi dữ liệu truyền tin ít nhưng tương đối thường xuyên. Chẳng hạn được áp dụng như trong nhà, tòa nhà hoặc khu đô thị,..

  • Tiêu chuẩn: ZigBee 3.0 dựa trên giao thức IEEE802.15.4
  • Tần số là: 2,4 GHz
  • Phạm vi hoạt động : 10-100m
  • Tốc độ dữ liệu là: 250kbps

6LowPAN.

cách truyền dữ liệu trong IoT

Thay vì là ứng dụng IoT như Bluetooth hoặc ZigBee,… Thì 6LowPAN là một loại giao thức mạng xác định cơ chế đóng gói và nén tiêu đề. Tiêu chuẩn này cũng có thể được sử dụng trên nhiều nền tảng truyền thông. Bao gồm Ethernet, WiFi, 802.15.4 và ISM dưới 1GHz. Quan trọng là ngăn xếp IPv6 (Giao thức Internet phiên bản 6), đây là phần giới thiệu trong những năm gần đây để kích hoạt các ứng dụng IoT. IPv6 là sự kế thừa của IPv4 và nó cung cấp khoảng  5 x 10 28 địa chỉ cho mọi đối tượng sử dụng trên thế giới. Bất kỳ đối tượng hoặc thiết bị nhúng có địa chỉ IP duy nhất của riêng mình và kết nối với Internet.

Gửi IPv6 qua mạng dựa trên IEEE802.15.4 và triển khai các tiêu chuẩn IP mở. Sẽ bao gồm: HTTP, TCP, UDP, COAP, MQTT, websockets. Cung cấp các nút địa chỉ đầu cuối, cho phép các router kết nối mạng tới các IP.

  • Tiêu chuẩn là: RFC6282
  • Tần số: được điều chỉnh và sử dụng trên nhiều phương tiện mạng khác nhau. Bao gồm Bluetooth Smart (2.4GHz) hoặc ZigBee hoặc RF công suất thấp (sub-1GHz)
  • Phạm vi và tốc độ dữ liệu : N / A

Sigfox

cách truyền dữ liệu trong IoT

Công nghệ truyền dữ liệu trong phạm vi rộng WiFi và mạng di động giờ đây có thêm Sigfox. Sigfox là một loại công nghệ truyền dữ liệu vô tuyến dựa trên mạng mạnh mẽ. Và phù hợp cho ứng dụng IoT cần kết nối thiết bị từ xa với mạng mà không cần sử dụng mạng di động truyền thống hoặc mạng Wi-Fi.

Sigfox sử dụng các băng tần ISM, miễn phí sử dụng mà không cần xin giấy phép. Trong khi phạm vi của WiFi quá ngắn, mạng di động quá đắt và cũng tiêu tốn quá nhiều năng lượng. Ý tưởng của Sigfox là đối với nhiều ứng dụng M2M chạy bằng pin nhỏ và chỉ yêu cầu truyền dữ liệu thấp.

Cung cấp một mạng mạnh mẽ và giúp tiết kiệm năng lượng. Cho phép mở rộng, giao tiếp với hàng triệu các thiết bị chạy bằng pin trên các khu vực có diện tích vài km vuông. Điều này phù hợp với các ứng dụng M2M khác nhau. Chẳng hạn như: đồng hồ thông minh, các thiết bị bảo mật, đèn đường phố và cảm biến môi trường.

  • Với tiêu chuẩn: Sigfox
  • Tần số là: 900MHz
  • Phạm vi hoạt động: 30-50km (môi trường nông thôn), 3-10km (môi trường đô thị)
  • Tốc độ dữ liệu là: 10-1000bps

LoRaWAN

Các giao thức IoT

LoRaWAN thích hợp với các ứng dụng truyền dữ liệu diện rộng (WAN) và được thiết kế để cung cấp mạng WAN công suất thấp. Đặc biệt với các tính năng cần thiết để hỗ trợ giao tiếp hai chiều an toàn, chi phí thấp. Áp dụng trong IoT, M2M và thành phố thông minh và các ứng dụng công nghiệp khác. Tiêu thụ điện năng thấp và hỗ trợ các mạng lớn với hàng các triệu thiết bị.

  • Tiêu chuẩn là : LoRaWAN
  • Phạm vi hoạt động là: 2-5km (môi trường nội thành), 15km (môi trường ngoại thành)
  • Tốc độ dữ liệu là: 0,3-50 kbps.

Xem thêm: Các giao thức IoT dùng để “nói chuyện” mà bạn cần biết

Lời kết 

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ IoT đã tạo ra nhiều cơ hội và thách thức. Các công nghệ IoT đã mang lại nhiều lợi ích cho cả cuộc sống hàng ngày và các ứng dụng công nghiệp.

Các kỹ sư điện cần hiểu rõ các phương pháp truyền dữ liệu khác nhau trong IoT. Để lựa chọn phương pháp phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Nhằm đảm bảo hiệu suất, độ tin cậy, và bảo mật. Trong tương lai, IoT sẽ liên tục phát triển và không ngừng mở rộng. Việc tìm hiểu và áp dụng các phương pháp truyền dữ liệu hiệu quả trong IoT sẽ đóng một vai trò quan trọng. Trong việc xây dựng một tương lai kết nối thông minh hơn.

Trên đây là những thông tin chia sẻ cách truyền dữ liệu trong IoT cho các kỹ sư điện. Nếu như quý khách có thắc mắc hoặc muốn tìm hiểu các giải pháp IoT. Hãy liên hệ với ATPro Corp qua số hotline để được hỗ trợ tư vấn nhanh chóng

ATPro việt nam

ATPro - Cung cấp phần mềm SCADA, tủ điện công nghiệp, đồng hồ LED điện tử, đồng hồ nước điện tử, máy đo lưu lượng, van công nghiệp, máy tính công nghiệp, màn hình cảm ứng HMI, IoT GATEWAY công nghiệp, đèn cảnh cáo tín hiệu, bộ đếm sản phẩm, bảng led năng suất, cảm biến công nghiệp...uy tín chất lượng giá tốt. Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.

Bài viết liên quan

Sự khác biệt giữa Switch Managed và Switch Unmanaged

Nội dung bài viếtWifi (Wireless Fidelity)BluetoothMạng thiết bị di động Zigbee6LowPAN.SigfoxLoRaWANLời kết  Với nhu cầu kết [...]

Khái niệm cơ bản về GPRS, GPS và các ứng dụng trong thực tế

Nội dung bài viếtWifi (Wireless Fidelity)BluetoothMạng thiết bị di động Zigbee6LowPAN.SigfoxLoRaWANLời kết  Trong bài viết này, [...]

Khó khăn khi áp dụng IoT – Internet of Thing tại Việt Nam

Nội dung bài viếtWifi (Wireless Fidelity)BluetoothMạng thiết bị di động Zigbee6LowPAN.SigfoxLoRaWANLời kết  Internet of Things (IoT) [...]

Các giao thức IoT dùng để “nói chuyện” mà bạn cần biết

Nội dung bài viếtWifi (Wireless Fidelity)BluetoothMạng thiết bị di động Zigbee6LowPAN.SigfoxLoRaWANLời kết  Thực tế hiện nay [...]

Ứng dụng của IoT trong lĩnh vực bất động sản

Nội dung bài viếtWifi (Wireless Fidelity)BluetoothMạng thiết bị di động Zigbee6LowPAN.SigfoxLoRaWANLời kết  Các công nghệ IoT [...]

Ứng dụng IoT trong lĩnh vực giáo dục xu thế tương lai

Nội dung bài viếtWifi (Wireless Fidelity)BluetoothMạng thiết bị di động Zigbee6LowPAN.SigfoxLoRaWANLời kết  IoT là công nghệ [...]