Quyết định loại công nghệ không dây mà sản phẩm mới của bạn nên sử dụng có thể là một nhiệm vụ quá sức. Không chỉ có một số lượng lớn các công nghệ không dây hiện có mà còn phải liên tục đuổi kịp với các công nghệ mới thường xuyên được ra mắt.

Để giúp đơn giản hóa quy trình chọn công nghệ không dây tốt nhất cho sản phẩm của bạn, chúng tôi đã liệt kê các công nghệ không dây khác nhau thành một nhóm dựa trên chức năng, tốc độ dữ liệu và phạm vi hoạt động.

Dựa trên chức năng dự kiến của sản phẩm, sẽ tương đối đơn giản để bạn xác định ngay nhóm công nghệ nào bạn cần.

Ví dụ: nếu bạn yêu cầu hai thiết bị cách nhau 30 mét để truyền lượng dữ liệu thấp thì việc sử dụng bất kỳ công nghệ không dây thuộc nhóm tốc độ cao hoặc truyền xa sẽ là không hợp lý.

1. Công nghệ peer-to-peer (mạng ngang hàng)

Peer-to peer đơn giản có nghĩa là khi hai thiết bị được kết nối với nhau để giao tiếp trực tiếp. Thông thường chỉ có hai thiết bị có thể tham gia vào kết nối ngang hàng.

Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ thảo luận về những gì được gọi là công nghệ mạng lưới (mesh network) cho phép nhiều thiết bị được kết nối với nhau.

1.1. Bluetooth truyền thống

Công nghệ không dây ngang hàng được biết đến nhiều nhất là Bluetooth. Khi bạn kết nối điện thoại với loa Bluetooth, đây là kết nối không dây ngang hàng giữa điện thoại và loa.

1.2. WiFi trực tiếp (Wifi direct)

Mọi người đều biết về WiFi, nhưng ít người đã nghe nói về WiFi Direct. Điều này là sự thật mặc dù gần như tất cả điện thoại và máy tính bảng đều hỗ trợ nó. Giống như Bluetooth, nhưng không giống như WiFi truyền thống, WiFi Direct là công nghệ không dây ngang hàng.

Như bạn có thể đã biết, WiFi truyền thống thiết lập một điểm truy cập cho phép nhiều thiết bị kết nối với nó. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu bạn muốn truyền dữ liệu trực tiếp từ thiết bị này sang thiết bị khác mà không cần điểm truy cập? Đó là lúc WiFi Direct phát huy tác dụng.

WiFi Direct sử dụng công nghệ cơ bản giống như WiFi truyền thống. Nó sử dụng cùng một tần số và cung cấp băng thông và tốc độ tương tự. Tuy nhiên, nó không yêu cầu điểm truy cập, cho phép hai thiết bị có kết nối trực tiếp tương tự như Bluetooth.

1.3. Kết nối NFC (Near-Field Communication)

Giao tiếp tầm ngắn (NFC) về cơ bản khác với các công nghệ không dây khác được thảo luận trong bài viết này. NFC giao tiếp bằng cách sử dụng các trường điện từ được chia sẻ giữa hai cuộn dây, trong khi tất cả các công nghệ không dây khác đều phát ra sóng vô tuyến.

Vì NFC giao tiếp thông qua hai cuộn dây được ghép nối điện từ với nhau nên phạm vi hoạt động chỉ khoảng một hoặc hai inch. Hai cuộn dây được ghép nối về cơ bản tạo thành một máy biến áp có lõi không khí.

Ứng dụng phổ biến nhất cho NFC là trong các hệ thống thanh toán không tiếp xúc. Mặc dù dữ liệu thanh toán tất nhiên đã được mã hóa nhưng phạm vi hoạt động cực ngắn của NFC cũng giúp loại bỏ khả năng có người khác gần đó hack giao dịch.

2. Công nghệ lưới công suất thấp / phạm vi ngắn / dữ liệu thấp

Có bốn công nghệ phổ biến để tạo ra một mạng công suất thấp, dữ liệu thấp: Bluetooth Low-Energy, Zigbee, Z-Wave và 6LoWPAN.

Nếu sản phẩm của bạn hoạt động bằng pin và cần gửi một lượng dữ liệu tương đối thấp trong khoảng cách ngắn, thì một trong bốn công nghệ này có thể là giải pháp tốt nhất.

Một tính năng quan trọng được hỗ trợ bởi cả bốn công nghệ này được gọi là mạng lưới (mesh network), đôi khi được gọi là mạng many-to-many.

Mạng lưới có thể mở ra rất nhiều ứng dụng thực sự thú vị.

2.1. Bluetooth năng lượng thấp (BLE)

Bluetooth Low-Energy không chỉ là một phiên bản năng lượng thấp của Bluetooth Classic. Trên thực tế, các ứng dụng của nó hoàn toàn khác với Bluetooth thông thường.

Bluetooth LE có lẽ là loại chức năng không dây phổ biến nhất cho các sản phẩm.Nó được thiết kế để truyền / nhận một lượng nhỏ dữ liệu trên cơ sở khá thường xuyên, đồng thời tiêu thụ lượng điện năng cực thấp.

BLE có nhiều ứng dụng nhưng một trong những ứng dụng phổ biến nhất là truyền dữ liệu cảm biến. Một thiết bị cảm biến đo nhiệt độ một lần một phút hoặc một thiết bị GPS ghi lại và truyền vị trí của nó sau mỗi 10 phút, là một vài ví dụ.

Trong nhiều trường hợp, các sản phẩm Bluetooth LE chỉ được cấp nguồn từ một cục pin nhỏ bằng đồng xu. Nếu dữ liệu chỉ được gửi không thường xuyên, thiết bị BLE chạy bằng pin đồng xu có thể có tuổi thọ pin một năm hoặc lâu hơn.

Bluetooth LE được hỗ trợ rộng rãi bởi điện thoại di động và máy tính bảng, khiến nó trở thành giải pháp lý tưởng để giao tiếp sản phẩm của bạn với ứng dụng di động. Nó cũng hỗ trợ tốc độ truyền khá tốt lên đến 1Mbps (Bluetooth cổ điển có thể lên đến 2-3 Mbps).

Như với tất cả các công nghệ được thảo luận trong phần này, BLE hỗ trợ mạng lưới. Trên thực tế, nó cho phép các mạng lưới có tối đa 32.767 thiết bị!

BLE, Zigbee, Z-Wave và 6LoWPAN đều là những giải pháp tiềm năng cho các ứng dụng nhà thông minh

2.2. Zigbee

Zigbee là một công nghệ mạng tầm ngắn khác, tương tự như Bluetooth LE về nhiều mặt với các ứng dụng tương tự. Nó sử dụng cùng tần số sóng mang 2,4 GHz, tiêu thụ rất ít năng lượng, hoạt động trên một phạm vi tương tự và cung cấp mạng lưới.

Trên thực tế, một mạng lưới Zigbee có thể bao gồm tới 65.000 thiết bị, nhiều gấp đôi so với Bluetooth LE có thể hỗ trợ. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn chưa thấy một ứng dụng nào cần sử dụng tới mức độ đó.

Zigbee chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng tự động hóa gia đình như chiếu sáng thông minh, bộ điều nhiệt thông minh và giám sát năng lượng gia đình. Nó cũng thường được sử dụng trong tự động hóa công nghiệp, đồng hồ thông minh và hệ thống an ninh.

2.3. Z-Wave

Z-Wave là công nghệ không dây độc quyền (được Silicon Labs mua lại vào năm 2018) chủ yếu cạnh tranh với Zigbee và BLE trên thị trường tự động hóa gia đình.

Không giống như BLE và Zigbee, sử dụng băng tần phổ biến 2,4 GHz, Z-Wave thay vào đó sử dụng băng tần thấp hơn 1GHz. Phạm vi chính xác khác nhau ở nhiều quốc gia, điều này có thể gây ra phức tạp nếu bạn muốn bán sản phẩm của mình trên toàn cầu. Ở Hoa Kỳ, Z-Wave hoạt động ở 908 MHz, trong khi ở châu Âu, nó sử dụng 868 MHz. Các quốc gia và khu vực khác sử dụng mọi thứ từ 865 MHz đến 921 MHz.

Các dải tần được sử dụng bởi Z-Wave có xu hướng ít đông đúc hơn nhiều. Nhược điểm của tần số sóng mạng thấp hơn là tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn, kết thúc là chậm hơn gần 10 lần so với Bluetooth LE.

Z-Wave hỗ trợ mạng lưới nhỏ hơn lên đến 232 thiết bị, quá đủ cho hầu hết các ứng dụng.

2.4. 6LoWPAN

6LoWPAN là một công nghệ được đặt tên kỳ lạ kết hợp hai từ viết tắt khác nhau. 6 đề cập đến Giao thức Internet (IP) phiên bản 6 và LoWPAN đề cập đến Mạng Khu vực Cá nhân Không dây Công suất thấp. Quả là một cái tên kì lạ!

6LoWPAN về cơ bản là một đối thủ cạnh tranh mới của Zigbee. Điểm khác biệt chính là 6LoWPAN là một mạng dựa trên IP giống như WiFi. Như với Zigbee và Z-Wave, 6LoWPAN chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng tự động hóa gia đình và đồng hồ thông minh.

3. Công nghệ di động truyền xa

Nếu sản phẩm của bạn cần truy cập vào đám mây, nhưng nó không được đặt nhất quán gần điểm truy cập WiFi, thì sản phẩm của bạn có thể sẽ cần một đài di động để liên lạc truyền xa.

Loại công nghệ di động chính xác được yêu cầu cho sản phẩm của bạn phụ thuộc vào tốc độ bạn cần truyền dữ liệu và vào nơi sản phẩm của bạn sẽ được bán.

3.1. GSM / GPRS

Trong một thời gian dài, GSM (Hệ thống toàn cầu cho liên lạc di động) cùng với GPRS (Dịch vụ vô tuyến gói chung) để truyền dữ liệu đã là công nghệ di động được sử dụng phổ biến nhất cho các sản phẩm không yêu cầu truyền dữ liệu nhiều. Điều này chủ yếu là do tính khả dụng rộng rãi và chi phí phần cứng của phần cứng GSM / GPRS tương đối thấp.

Thật không may, điều đó sắp kết thúc. Hầu hết các nhà mạng di động trên thế giới đang loại bỏ GSM để họ có thể giải phóng thêm băng thông cho các điện thoại thông minh 4G và 5G vốn yêu cầu lượng dữ liệu truyền lớn.

Đáng tiếc hơn, ít nhất vẫn chưa có công nghệ thay thế rõ ràng. Lựa chọn khả dĩ nhất là nâng cấp phần cứng từ giải pháp GSM lên công nghệ di động LTE, nhưng điều đó đi kèm với việc tăng giá lớn.

3.2. LTE

LTE là công nghệ di động 4G hỗ trợ tốc độ dữ liệu nhanh hơn nhiều so với GSM. Nếu sản phẩm của bạn yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu di động rất nhanh, thì LTE có thể là lựa chọn tốt nhất.

Nhưng nếu sản phẩm của bạn không thực sự yêu cầu mức tốc độ dữ liệu đó, thì bạn sẽ phải trả tiền cho phần cứng mà bạn không cần. Một mô-đun GSM nhúng có thể được mua từ Trung Quốc với giá chỉ vài đô la, trong khi mô-đun LTE có thể có giá hơn 20 đô la. Chi phí dịch vụ của nhà cung cấp dịch vụ LTE cũng sẽ cao hơn đáng kể so với GSM.

Với sự phổ biến rộng rãi của các thiết bị Internet-of-Things (IoT), khoảng cách trong lựa chọn công nghệ càng trở nên rõ rệt hơn. Tuy nhiên, khoảng cách này đang trong quá trình được lấp đầy bằng một số công nghệ không dây mới khác nhau mà chúng tôi sẽ thảo luận trong phần tiếp theo.

Source: Freepik

4. Công nghệ truyền xa năng lượng thấp

Nếu bạn yêu cầu giao tiếp truyền xa, ít dữ liệu, cũng như nhiều sản phẩm IoT, thì lựa chọn công nghệ của bạn không rõ ràng như đối với các ứng dụng khác. Loại mạng này thường được gọi là LPWAN hoặc Mạng diện rộng công suất thấp.

Ví dụ: nếu sản phẩm của bạn thu thập dữ liệu thời tiết ở các vị trí từ xa và tự động tải dữ liệu đó lên đám mây thì có thể cần phải sử dụng công nghệ LPWAN. Như chúng tôi đã chỉ ra, cả công nghệ di động GSM hoặc LTE đều không phù hợp cho các ứng dụng tốc độ dữ liệu thấp.

Hiện có các công nghệ không dây khác cung cấp các giải pháp tốt cho vấn đề này, bao gồm LoRa, NB-IOT và LTE-M. Thật không may, không có tiêu chuẩn nào trong số này là các tiêu chuẩn toàn cầu được hỗ trợ rộng rãi. Điều này làm cho việc triển khai của chúng trở nên khó khăn hoặc không thể đối với nhiều sản phẩm tùy thuộc vào nơi chúng sẽ được bán.

4.1. LoRa / LoRaWAN

LoRa (Viết tắt của Long-Range) cho phép truyền tín hiệu tầm xa hơn 6 dặm trong một số khu vực, trong khi tiêu thụ ít điện năng. Đây là công nghệ không dây độc quyền được Semtech mua lại vào năm 2012.

LoRa sử dụng nhiều dải tần khác nhau tùy thuộc vào khu vực hoạt động. Ở Bắc Mỹ, tần số 915 MHz được sử dụng, và ở châu Âu, tần số là 868 MHz. Các khu vực khác cũng có thể sử dụng 169 MHz và 433 MHz.

LoRa được biết đến với công nghệ cơ bản và có thể được sử dụng trực tiếp cho giao tiếp ngang hàng. 

Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp công suất thấp, truyền xa, ngang hàng, thì LoRa là một lựa chọn tuyệt vời. Bạn thường có thể mua mô-đun LoRa rẻ hơn mô-đun LoRaWAN.

4.2. NB-IOT

Không giống như LoRa / LoRaWAN, NB-IOT là một công nghệ di động. Điều này có nghĩa là nó phức tạp hơn, tốn kém hơn để thực hiện và tiêu thụ nhiều điện năng hơn. Tuy nhiên, nó cung cấp kết nối di động chất lượng cao hơn và truy cập trực tiếp vào internet.

NB-IOT chỉ nhằm mục đích truyền một lượng rất nhỏ dữ liệu. Nhược điểm lớn nhất của NB-IOT là tính khả dụng hạn chế. Chưa có nhà mạng nào của Hoa Kỳ hỗ trợ nó và nó hiện chỉ đang được thử nghiệm ở Châu Âu. 

Công nghệ này có thể không có ý nghĩa khi triển khai trong sản phẩm của bạn ngay bây giờ, nhưng nó sẽ trở nên thiết thực hơn trong vài năm tới.

4.3. LTE-M

Nếu sản phẩm của bạn yêu cầu truy cập di động truyền xa với tốc độ dữ liệu cao hơn mức hỗ trợ của LoRa hoặc NB-IOT, thì LTE-M có thể là lựa chọn tốt nhất của bạn.

LTE-M là tên viết tắt của LTE (Long Term Evolution) Cat-M1. Công nghệ này dành cho các thiết bị Internet of Things cần kết nối trực tiếp với mạng di động 4G. Đây là một tập hợp con của công nghệ di động LTE được tối ưu hóa cho các thiết bị tốc độ dữ liệu thấp chạy bằng pin nhỏ.

LTE-M khác với LTE tiêu chuẩn ở một số điểm quan trọng. Đầu tiên, nó rẻ hơn để thực hiện vì các chip đơn giản hơn có thể được sử dụng do băng thông hạn chế hơn.

Thứ hai, nó được tối ưu hóa để giảm mức tiêu thụ điện năng để không nhanh chóng làm cạn kiệt pin nhỏ. Cuối cùng, chi phí dịch vụ di động thấp hơn đáng kể vì không ngốn băng thông như theo yêu cầu của LTE tiêu chuẩn.

5. Kết luận

Chìa khóa để lựa chọn một công nghệ không dây là thu hẹp các yêu cầu của bạn để bạn có thể tập trung hoàn toàn vào các công nghệ khả thi. Phạm vi hoạt động cần thiết, tốc độ truyền dữ liệu, điện năng tiêu thụ và chi phí là những tiêu chí chính để lựa chọn công nghệ không dây.

Tất nhiên, cũng như mọi thứ trong lĩnh vực kỹ thuật, bạn không thể có tất cả mọi thứ. Ví dụ, một phạm vi hoạt động lớn đòi hỏi mức tiêu thụ điện năng tăng lên. Điều này cũng đúng với tốc độ dữ liệu nhanh hơn. Sẽ luôn có sự cho và nhận giữa các tiêu chí này. Không bao giờ có một giải pháp hoàn hảo.

Nếu bạn đang tìm kiếm một công nghệ cung cấp khoảng cách xa, công suất thấp, tốc độ dữ liệu cao và chi phí thấp, bạn sẽ không bao giờ tìm được giải pháp thực tế. Thay vào đó, chúng tôi khuyên bạn nên ưu tiên các tiêu chí thiết kế mô hình của mình và bắt đầu thu hẹp các lựa chọn của bạn từ đó.

Không tìm thấy một giải pháp đáp ứng được nhu cầu cụ thể? Hãy liên hệ với Daviteq để chia sẻ thêm thông tin về ứng dụng trong dự định của bạn. Daviteq có thể giúp bạn thiết kế một ứng dụng như bạn mong muốn.

Ngoài ra, nếu bạn muốn thảo luận thêm về công nghệ không dây và các ứng dụng vào mô hình kinh doanh thì hãy gửi tin nhắn cho chúng tôi qua email này nhé! — info@daviteq.com

Tài Liệu Tham Khảo: