Một chiến lược kết hợp
Việc triển khai sản xuất IoT được củng cố bởi một lớp kết nối được tổ chức cẩn thận, nhưng vẫn có một cuộc tranh luận đang diễn ra về loại mạng và giao thức nào phù hợp hơn để hỗ trợ triển khai cảm biến khối lượng.
Quyết định liên quan đến mạng nào sẽ được sử dụng là một cân nhắc sớm cho việc triển khai IoT, nhưng làm thế nào để bạn xác định tính khả dụng và mạng nào sẽ cung cấp cho bạn giải pháp tốt nhất và kết quả dự án?
Câu trả lời ngắn gọn có thể gói gọn trong hai từ: tiến hóa và đổi mới. Theo thời gian, cảm biến IoT công nghệ đã phát triển về năng lực, tiềm năng mở rộng quy mô và giảm chi phí cho mỗi mô-đun, tạo ra nhu cầu về các giao thức và phương pháp mạng không dây mới để hỗ trợ các loại cảm biến mới, nhiều loại trong số đó dựa vào nguồn pin và nhắn tin không thường xuyên ở tầm xa và trên diện rộng.
Sự nghi ngờ, không chắc chắn và phân mảnh trong thị trường IoT, kết hợp với việc ngày càng đổi mới phần cứng và phần mềm cảm biến, đã dẫn đến việc tạo ra và cung cấp một số tùy chọn kết nối mạng, mỗi tùy chọn có các thuộc tính riêng của chúng.
Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự mở rộng và phát triển ngày càng tăng của một loại Mạng IoT thống trị, Mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN). Những công ty đầu tiên tham gia thị trường này, LoRaWAN và Sigfox, sử dụng phổ tần vô tuyến không dây miễn phí và đã có thời gian để khẳng định mình trên toàn thế giới. Đặc biệt, LoRaWAN đã thành công rực rỡ khi là một lựa chọn kết nối Mạng IoT, chiếm lĩnh thị trường với hơn 40% thị phần kết nối mới, dự kiến sẽ tiếp tục tăng thêm thị phần đến năm 2025.
Về mặt di động, đối với các giao thức mạng IoT mới NB-IoT và LTE-M (sự phát triển của phổ 4G hiện đã được áp dụng theo tiêu chuẩn 5G), vẫn còn một yếu tố bắt kịp tiến trình. GSMA đã chậm trễ trong việc phê chuẩn các tiêu chuẩn cho các giao thức IoT này và cuối cùng việc triển khai chúng bởi các nhà cung cấp dịch vụ Cấp 1 đã đến sau đợt triển khai đầu tiên của các giao thức kết nối mạng LPWAN đầu tiên.
Bất chấp những dự đoán ban đầu tuyên bố rằng các biến thể Mạng IoT di động sẽ thống trị thị trường kết nối IoT và ép LoRaWAN và Sigfox ra biên, nhưng việc triển khai tại Vương quốc Anh vẫn chưa có nhiều cường độ
các chương trình mạng IoT di động (tại thời điểm viết bài, LTE-M đã được kích hoạt ở nửa phía Đông của Vương quốc Anh và NB-IoT có 'lỗ hổng' trong phạm vi phủ sóng của nó, đặc biệt là ở phía Đông của Vương quốc Anh). Điều này có nghĩa là công việc LPWAN di động IoT phần lớn bị giới hạn trong việc thử nghiệm ở Anh, trong khi việc triển khai sản xuất bị chi phối bởi các cài đặt LoRaWAN của Hội đồng tư nhân và các chương trình đổi mới trên các biến thể mạng công cộng của cả LoRaWAN và Sigfox.
Trên toàn cầu, các nhà phân tích dự đoán rằng sẽ có sự phân chia 50:50 trong việc triển khai mạng LPWAN giữa các biến thể không phát sóng (phổ không được cấp phép) và các biến thể di động (phổ được cấp phép) - sự cạnh tranh giữa các tiêu chuẩn mạng này sẽ tiếp tục trong một thời gian tới. Đặc biệt, khi 5G được triển khai đầy đủ và có các mô-đun vô tuyến ở mức chi phí khả thi cho IoT, các giao thức 5G cũng sẽ có một phần tử IoT cho phía di động sẽ mang lại quy mô và hiệu quả tăng lên về khả năng kết nối hàng triệu cảm biến trên km vuông.
Loại mạng hoặc giao thức nào để sử dụng?
Như với hầu hết các dự án, chi phí phân phối dữ liệu là mối quan tâm hàng đầu phải được giải quyết. LoRaWAN và Sigfox hiện đã ở mức độ trưởng thành trong đó các thiết bị này có hiệu quả về chi phí. Ban đầu, di động có chi phí cao hơn nhiều, nhưng bây giờ bắt đầu đạt được hiệu quả về chi phí. Nhưng về chi phí sử dụng, đối với NB-IoT và LTE-M, người dùng vẫn phải trả tiền cho việc sử dụng dữ liệu trên mạng (trả theo byte), trong khi LoRaWAN tận dụng cơ sở phổ tần miễn phí và phí dựa trên thiết bị cấp phép, và trong trường hợp của Sigfox, trên mỗi tin nhắn.
Mặc dù dường như có sự khác biệt rõ ràng về mô hình chi phí, việc lựa chọn mạng và giao thức không đơn giản. Khi triển khai IoT trở nên phổ biến hơn, có những yếu tố trong môi trường LoRaWAN tạo ra nguyên nhân cho mối quan tâm. Với nhiều thiết bị chia sẻ phổ LoRaWAN, có thể xảy ra xung đột trên mạng và mất tin nhắn. Để đảm bảo mỗi tin nhắn đến, giao thức LoRaWAN và phần mềm điều khiển mạng đã được điều chỉnh thêm để giảm thiểu điều này xảy ra bằng cách truyền tin nhắn trên nhiều kênh, giám sát bộ đếm tin nhắn và các kỹ thuật khác.
Việc xác định các tham số của ca sử dụng và bản chất của việc triển khai là rất quan trọng. Nếu một tin nhắn có dữ liệu đo từ xa chỉ cần được gửi khi có sự thay đổi trạng thái, thì điều này sẽ không nhất thiết tạo ra tắc nghẽn mạng trên Mạng LoRaWAN. Tuy nhiên, việc giám sát thường xuyên 15 phút từ nhiều cảm biến trong một khu vực có thể yêu cầu dung lượng cổng bổ sung để đảm bảo truyền tải thông điệp cảm biến. Nhưng nếu trường hợp sử dụng của bạn yêu cầu phân phối lưu lượng được đảm bảo trong một khoảng thời gian cụ thể hoặc một luồng thông báo liên tục thì các giao thức di động như NB-IoT và LTE-M có thể cần được sử dụng.
Trường hợp sử dụng
Một xem xét khác là các giao thức mà một số ngành nhất định đã sử dụng để đạt được lực kéo. Chính quyền địa phương đã thu hút và quan tâm rất nhiều đến LoRaWAN, những người coi đó là một cơ chế mà họ có thể sử dụng để mở rộng nhiều trường hợp sử dụng cùng một lúc.
Trong lĩnh vực giám sát tiện ích, NB-IoT dường như là giao thức chiếm được lợi thế. Không cần cổng vì tháp tín hiệu là điểm kích hoạt và nó có khả năng thâm nhập sâu dưới mặt đất với cường độ tín hiệu tốt để đến đích. Nhưng khi nói đến giám sát các yếu tố sâu bên trong các tòa nhà, LoRaWAN có thể hiệu quả hơn so với những gì NB-IoT có thể làm từ bên ngoài. Giám sát nhiệt độ và lạnh là một trong những ví dụ như vậy và LoRaWAN có thể cung cấp một giao thức hiệu quả trong trường hợp này, đo lường nhiệt độ sâu bên trong tòa nhà, đến tận đầu dò, nơi giám sát chuyên sâu và thu thập dữ liệu là rất quan trọng.
Đối với trường hợp sử dụng chẳng hạn như đo các chỉ số không liên tục, trên cơ sở cảnh báo hoặc mỗi giờ một lần, bạn cần tiết kiệm pin để các cảm biến hoạt động lâu dài và có thể sẽ dẫn đến phổ không được cấp phép. Trong khi trong một tình huống theo dõi chăm sóc sức khỏe, chẳng hạn như ở nhà của ai đó hoặc trong xe cấp cứu khi đang di chuyển, các kết quả đọc sẽ cần được gửi qua ngay lập tức, vì vậy sẽ cần phải dựa vào phổ được cấp phép, chẳng hạn như LTE-M.
Kết nối hỗn hợp
Hiện tại, không có một giao thức nào được tối ưu hóa cho mọi trường hợp sử dụng hoặc có thể bao gồm toàn bộ bất động sản. Giải pháp là triển khai một mô hình kết hợp, một mô hình kết hợp các giao thức kết nối khác nhau với nhau, từ các phổ không có giấy phép và được cấp phép, để đạt được phạm vi phủ sóng toàn bộ trường hợp sử dụng và bất động sản. Một cách tiếp cận kết hợp vốn đã linh hoạt, hiệu quả về chi phí và có thể mở rộng cho những người đang tìm cách gặt hái những lợi ích của IoT quy mô lớn nhưng không chắc chắn về cách thức và nơi tiến hành.
Tuổi thọ là yếu tố quan trọng cho sự thành công của việc triển khai IoT. Không doanh nghiệp nào muốn thay thế công nghệ sau mười năm. Rõ ràng rằng LoRaWAN nói riêng đang trên một quỹ đạo tăng trưởng sẽ cung cấp tuổi thọ đó. Và sự trưởng thành cuối cùng của 5G cũng sẽ trở thành một lựa chọn khác cho các dự án IoT, với hiệu quả hơn nhiều về khả năng kết nối hàng triệu cảm biến. 5G có thể là một chặng đường chưa đi, nhưng có khả năng nhiều thiết bị và mạng cuối cùng sẽ có một phần của chúng được tiêu thụ bởi 5G.
Với một mô hình kết hợp của các giao thức khác nhau bao gồm từng vùng, để làm cho nó hiệu quả và hợp lý, điều quan trọng là phải sử dụng một nền tảng duy nhất có thể kết hợp tất cả lại với nhau và được nhận, đọc và phân tích ở một nơi. NB-IoT, LoRaWAN, LTE-M, Sigfox đều đang trở thành các giao thức tiêu chuẩn công nghiệp mà mỗi giao thức được nhận ở một định dạng khác nhau. Nhưng chúng có thể được sắp xếp hợp lý thành một trung tâm chặn lưu lượng và chuyển đổi nó thành một giao thức mà ứng dụng nhận yêu cầu. Bằng cách làm việc với một đối tác cung cấp tất cả các loại kết nối IoT trong một giải pháp kết hợp, các dự án có thể được triển khai với niềm tin rằng mỗi giao thức đã được xem xét và được hỗ trợ, nhằm tối đa hóa chức năng, tính thực tế và hiệu quả chi phí của toàn bộ dự án IoT.