Thế giới đang ngày càng kết nối, và Internet Vạn Vật (IoT) đóng vai trò quan trọng trong xu hướng này, mở ra tiềm năng to lớn cho tự động hóa và tối ưu hóa hoạt động. Tuy nhiên, để kết nối hàng tỷ thiết bị IoT một cách hiệu quả, cần có một giải pháp công nghệ đáp ứng được các yêu cầu về độ phủ sóng, chi phí thấp và tiêu thụ điện năng ít. NB-IoT chính là giải pháp hoàn hảo cho vấn đề này. Vậy công nghệ NB-IoT là gì? Cùng A.I Tech tìm hiểu về đặc điểm và ứng dụng tổng quan của công nghệ này qua bài viết sau!
NB-IoT là gì?
Công nghệ NB-IoT (hay Narrowband Internet of Things) là một tiêu chuẩn công nghệ mạng di động băng thông hẹp được phát triển bởi 3GPP (Hiệp hội 3G Quốc tế) dành cho các thiết bị và dịch vụ IoT, là giải pháp truyền thông cho M2M (Machine to Machine). NB-IoT được xây dựng dựa trên mạng di động 4G LTE hiện có, tuy nhiên nó được tối ưu hóa để đáp ứng nhu cầu của các thiết bị IoT có lưu lượng dữ liệu thấp và hoạt động trong môi trường có tín hiệu yếu.
Đặc điểm chính của công nghệ NB-IoT là gì?
Công nghệ Narrowband IoT có các đặc điểm nổi bật sau:
Tiêu thụ điện năng thấp
NB-IoT được thiết kế để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng, giúp cho các thiết bị IoT có thể hoạt động trong thời gian dài mà không cần sạc pin thường xuyên. NB-IoT đáp ứng được yêu cầu này nhờ sử dụng hai công nghệ tiết kiệm năng lượng hiệu quả: PSM và eDRX.
Công nghệ PSM cho phép thiết bị NB-IoT chuyển sang trạng thái “ngủ” tối đa 12 ngày, trong khi vẫn duy trì kết nối mạng. Bên cạnh đó, công nghệ eDRX kéo dài chu kỳ “ngủ” của thiết bị tối đa 40 phút. Điều này giúp giảm đáng kể lượng năng lượng tiêu thụ khi thiết bị không hoạt động. Tuy nhiên, trong trạng thái “ngủ”, thiết bị vẫn có thể nhận dữ liệu từ mạng, đảm bảo khả năng kết nối liên tục.
Vùng phủ sóng rộng
Công nghệ này có thể hoạt động tốt ngay cả ở những khu vực có tín hiệu yếu, bao gồm cả bên trong nhà và dưới lòng đất, nhờ vào khả năng sử dụng lại cơ sở hạ tầng mạng di động 4G hiện có.
Trong mạng LPWAN dành cho các thiết bị M2M, NB-IoT được thiết kế với yêu cầu vùng phủ sóng không thấp hơn 23 dB. Điều này đảm bảo rằng các thiết bị IoT có thể kết nối với mạng một cách ổn định ngay cả ở những khu vực có tín hiệu yếu hoặc có nhiều vật cản.
Tuy nhiên, việc triển khai NB-IoT phụ thuộc vào các trạm cơ sở 4G/LTE hiện có và có thể gặp phải hạn chế ở những khu vực không có phủ sóng 4G/LTE. Để giải quyết vấn đề này, NB-IoT có ba phương thức hoạt động sử dụng tần số khác nhau của mạng LTE:
- Phương thức độc lập (Stand alone): NB-IoT sử dụng một dải tần riêng biệt, không trùng lặp với bất kỳ dải tần nào được sử dụng cho LTE. Điều này cho phép NB-IoT hoạt động độc lập và sẽ không gây ảnh hưởng đến các dịch vụ khác.
- Phương thức dải tần bảo vệ (Guard band): NB-IoT sử dụng các tần số ở khu vực biên giới (guard band) giữa các dải tần LTE. Các kênh NB-IoT được đặt trong các vùng ít hoặc không sử dụng mạng LTE, nhằm tránh xung đột và gây nhiễu sóng giữa hai loại dịch vụ.
- Phương thức trong dải tần (In band): NB-IoT sử dụng các tần số nằm trong phạm vi dải tần của mạng LTE. NB-IoT sử dụng các tần số nằm trong phạm vi dải tần của mạng LTE. Các tín hiệu NB-IoT được gửi thông qua các kênh LTE thông thường, và vẫn giữ được khả năng truyền thông ổn định và độ tin cậy.
Nhờ vậy NB-IoT có thể hỗ trợ kết nối cho hàng triệu thiết bị IoT cùng lúc với độ trễ thấp.
Kiến trúc mạng
Kiến trúc mạng NB-IoT là gì? Đây là kiến trúc được thiết kế để đáp ứng nhu cầu kết nối đặc thù của các thiết bị IoT. Hệ thống bao gồm các thành phần chính sau:
- Thiết bị cuối (End Device): Là các thiết bị IoT được kết nối trực tiếp với mạng NB-IoT, bao gồm cảm biến, thiết bị đo lường, thiết bị đeo,… Chúng được trang bị modem NB-IoT để giao tiếp với mạng và sử dụng SIM của nhà mạng để xác thực.
- Trạm Base Station (Base Station): Là các trạm thu phát sóng vô tuyến, đóng vai trò trung gian giữa thiết bị cuối và mạng lõi. Trạm Base Station NB-IoT được tối ưu hóa để hoạt động với băng thông hẹp và công suất thấp.
- Mạng lõi NB-IoT (NB-IoT Core Network): Là hệ thống trung tâm xử lý thông tin và kết nối cho mạng NB-IoT. Nó bao gồm các bộ định tuyến, máy chủ chuyển mạch, hệ thống quản lý và các dịch vụ hỗ trợ khác. Mạng lõi NB-IoT đảm nhiệm việc định tuyến dữ liệu, quản lý kết nối, đảm bảo bảo mật và cung cấp các dịch vụ cần thiết cho các thiết bị cuối.
- Máy chủ NB-IoT (NB-IoT Server): Là hệ thống lưu trữ và xử lý dữ liệu thu thập được từ các thiết bị IoT. Nó có thể được triển khai trên nền tảng đám mây hoặc tại địa phương, tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của ứng dụng. Máy chủ NB-IoT cung cấp các chức năng như lưu trữ dữ liệu, phân tích, quản lý và cung cấp API cho các ứng dụng truy cập.
- Ứng dụng (Application): Là các phần mềm được xây dựng để sử dụng dữ liệu thu thập từ các thiết bị IoT. Ứng dụng NB-IoT có thể phục vụ nhiều mục đích khác nhau như theo dõi, giám sát, điều khiển, phân tích dữ liệu,… Các ứng dụng này có thể được thiết kế cho các thiết bị di động, trang web hoặc tích hợp vào các hệ thống quản lý hiện có.
Tính bảo mật
Được phát triển dựa trên nền tảng của mạng di động, NB-IoT thừa hưởng các cơ chế bảo mật đã được kiểm chứng và áp dụng trong ngành công nghiệp viễn thông. Các chuẩn mực bảo mật được tích hợp sẵn trong giao thức NB-IoT, bao gồm xác thực người dùng, mã hóa dữ liệu, kiểm soát truy cập và các biện pháp ngăn chặn tấn công từ bên ngoài.
Các ứng dụng trong doanh nghiệp của NB-IoT là gì?
Với các đặc điểm nổi bật trên công nghệ NB-IoT đã dần được các doanh nghiệp ứng dụng, sử dụng kết nối cho các giải chuyển đổi số IoT. Hiện nay NB-IoT đang được ứng dụng nhiều vào các lĩnh vực sau
Giám sát thiết bị sản xuất toàn diện
NB-IoT đóng vai trò then chốt trong việc theo dõi và điều khiển thiết bị sản xuất từ xa. Doanh nghiệp có thể nắm bắt trạng thái hoạt động và hiệu suất của máy móc theo thời gian thực, từ đó phát hiện sớm các dấu hiệu hư hỏng tiềm ẩn, ngăn chặn sự cố trước khi xảy ra. Việc giám sát hiệu quả giúp nâng cao năng suất hoạt động và tối ưu hóa quy trình bảo trì, bảo dưỡng dự đoán, góp phần kéo dài tuổi thọ thiết bị và tiết kiệm chi phí sửa chữa.
Đo lường thông minh
NB-IoT được sử dụng để kết nối các đồng hồ đo thông minh, cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tiện ích theo dõi mức tiêu thụ điện, nước và khí đốt trong thời gian thực. Điều này có thể giúp các nhà cung cấp dịch vụ tiện ích giảm chi phí vận hành, cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng và phát hiện rò rỉ.
Theo dõi vị trí thiết bị và tài sản
NB-IoT hỗ trợ theo dõi vị trí chính xác của máy móc, thiết bị, thành phẩm và nguyên vật liệu trong nhà máy, giúp doanh nghiệp quản lý tài sản hiệu quả, ngăn chặn thất thoát, thất lạc và nâng cao hiệu quả quản lý chuỗi cung ứng. Nhờ vậy, doanh nghiệp có thể tối ưu hóa việc sử dụng tài sản, giảm thiểu rủi ro mất mát và đảm bảo an ninh cho nhà máy.
Các ứng dụng khác
Logistics và chuỗi cung ứng: NB-IoT được sử dụng để theo dõi vị trí hàng hóa, theo dõi điều kiện môi trường trong quá trình vận chuyển và quản lý hàng tồn kho. Dữ liệu này có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả chuỗi cung ứng, giảm thiểu thất thoát hàng hóa và nâng cao mức độ hài lòng của khách hàng.
Nông nghiệp thông minh: NB-IoT hỗ trợ kết nối, thu thập dữ liệu về môi trường và điều kiện sinh trưởng của cây trồng, giúp nông dân tối ưu hóa việc tưới nước, bón phân và sử dụng thuốc trừ sâu. Điều này giúp tăng năng suất cây trồng và giảm tác động môi trường.
Thành phố thông minh: NB-IoT có thể thu thập dữ liệu về giao thông, năng lượng và môi trường để cải thiện hiệu quả hoạt động của thành phố. Ví dụ, NB-IoT có thể được sử dụng để theo dõi lưu lượng giao thông, quản lý việc chiếu sáng đường phố và theo dõi chất lượng không khí.
Lời kết
Hy vọng qua những thông tin trên đây A.I Tech đã giúp bạn hiểu hơn về NB-IoT là gì và các đặc điểm cũng như ứng dụng của nó. NB-IoT đã và đang khẳng định vị thế là một công nghệ IoT tiềm năng với nhiều ưu điểm vượt trội, mở ra cơ hội rộng lớn cho việc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong các doanh nghiệp. Việc triển khai NB-IoT sẽ góp phần gia tăng hiệu quả hoạt động, tối ưu hóa chi phí và nâng cao năng lực cạnh tranh, giúp doanh nghiệp phát triển bền vững.
Nếu bạn đang quan tâm đến các giải pháp chuyển đổi số ứng dụng IoT thì hãy liên hệ ngay với A.I Tech qua số HOTLINE 0949491355 để được tư vấn chi tiết.
