LoRaWAN có phải là giải pháp cho các thách thức về IoT di động không?
Nguồn: Ken Lynch, Iotforall.com, 2022
Một thập kỷ trước, hy vọng rất cao đối với các mạng di động thúc đẩy sự phát triển của IoT khổng lồ. Trên thực tế, Cisco và Ericsson từng dự đoán thị trường thiết bị kết nối sẽ đạt 50 tỷ thiết bị vào năm 2020, theo một báo cáo gần đây của Enterprise IoT Insights. Nhưng thị trường IoT tổng thể đã phát triển chậm hơn so với dự đoán vào thời điểm đó, với chỉ 12,4 tỷ tổng số thiết bị IoT hiện đang được lưu hành hơn một năm sau khi khung thời gian cho những dự đoán này kết thúc. Tuy nhiên, các giải pháp LPWAN như LoRaWAN có thể dễ dàng thích ứng với nhu cầu ứng dụng IoT và sẽ có tác động lớn hơn đến IoT khổng lồ.
IoT khổng lồ được tạo thành từ số lượng lớn các thiết bị có độ phức tạp thấp, chi phí thấp được kết nối với các mạng hỗ trợ tốc độ thông lượng tương đối thấp. Sự kết hợp giữa các thiết bị hỗ trợ cảm biến và mạng được xây dựng theo mục đích cho IoT này đang biến đổi cách thức hoạt động của các doanh nghiệp, cách cơ sở hạ tầng công cộng được giám sát và cách các tổ chức tiếp cận các sáng kiến bền vững. Vì vậy, có thể dễ dàng hiểu tại sao cách đây 10 năm, hy vọng về mạng di động lại cao. Rốt cuộc, kết nối di động đã chiếm ưu thế đối với các loại thiết bị khác. Các nhà khai thác đã có sẵn cơ sở hạ tầng, vậy tại sao lại không dễ dàng sử dụng nó để cung cấp sức mạnh cho IoT? Có vẻ như sự phát triển của IoT khổng lồ chỉ còn vài năm nữa. Sau đó, một vài nữa. Luôn luôn chỉ qua đường chân trời.
Những thách thức về IoT di động
Hóa ra việc triển khai IoT ở quy mô lớn cần những công nghệ không tồn tại khi những dự đoán này được đưa ra. Trong số những thách thức khác, có sự không phù hợp giữa chi phí cơ sở hạ tầng, yêu cầu về tuổi thọ pin của thiết bị và tính khả dụng. Các nhà khai thác mạng di động đã tìm cách sử dụng các công nghệ không dành cho IoT để kết nối hàng tỷ thiết bị được dự báo.
Trong số các thiết bị IoT hiện đang được triển khai, 2G và 3G đại diện cho phần lớn kết nối IoT di động, với 53,1% sử dụng cái này hoặc cái kia. Đó là vấn đề khi các nhà mạng đang trong quá trình ngừng hoạt động của những công nghệ kế thừa đó, với những công nghệ thay thế của họ vẫn đang vật lộn để đạt được sức hút. Năm nay, các nhà cung cấp dịch vụ như AT&T và T-Mobile đang đóng cửa mạng 3G của họ và mạng 2G đã ngừng hoạt động trên hầu hết thế giới, với nhiều quốc gia châu Âu đang theo dõi. 47% người dùng không được thông báo về việc mạng ngừng hoạt động, tạo ra một con đường không chắc chắn về phía trước.
Công nghệ mạng diện rộng di động công suất thấp (LPWAN) đã phát triển trong những năm gần đây khi các yêu cầu về ca sử dụng ngày càng rõ ràng, nhưng ngay cả ở những khu vực thống trị nhất của chúng, những thách thức vẫn tiếp tục ở phía trước. Lấy ví dụ như Trung Quốc. Đây là thị trường phát triển hàng đầu và nhanh nhất cho NB-IoT và Cat-M1, với 100 triệu chipset LPWAN di động được bán trong khu vực vào năm 2020, theo ước tính nội bộ của Sequans. Phần còn lại của thế giới chỉ chiếm 5 triệu chipset NB-IoT trong ước tính của họ. Tại Trung Quốc, các kế hoạch dữ liệu và đầu tư vào cơ sở hạ tầng đã giúp công nghệ này phát triển mạnh mẽ, nhưng ngay cả ở đó, các nhà cung cấp phần cứng cũng đang vật lộn để kiếm lợi nhuận.
Hãy cùng xem xét ba thách thức IoT di động và cách LoRaWAN có thể cung cấp giải pháp.
# 1: Kết nối tốn kém
Đặc biệt, chi phí cơ sở hạ tầng là một trong những rào cản lớn nhất đối với việc triển khai IoT quy mô lớn sử dụng mạng di động. Cellular yêu cầu cơ sở hạ tầng đắt tiền để hỗ trợ nó, bao gồm các tháp có thể tốn hơn 100.000 đô la để lắp dựng, các cổng đắt tiền và nhân công cần thiết để triển khai mạng và quản lý liên tục. Do mô hình triển khai vốn có của mạng di động, các nhà khai thác không thể xây dựng mạng theo yêu cầu, không giống như các giải pháp LPWAN không được cấp phép như LoRaWAN, có thể dễ dàng thích ứng với nhu cầu ứng dụng IoT. Phần cứng LoRaWAN cũng có chi phí vật liệu (BOM) thấp hơn, dẫn đến chi phí giải pháp và cơ sở hạ tầng tổng thể thấp hơn so với các giải pháp dựa trên mạng di động.
Đó là ngay cả trước khi xem xét sự khác biệt về chức năng trong các lĩnh vực quan trọng như mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị cuối và chi phí liên quan của nó khi triển khai quy mô lớn. Hồ sơ giao tiếp của các trường hợp sử dụng phổ biến nhất của NB-IoT, chẳng hạn như theo dõi tài sản, đo sáng thông minh và thiết bị đeo được, dẫn đến mức tiêu thụ điện năng cao cho các thiết bị di động. Việc hỗ trợ các thiết bị ngốn nhiều năng lượng hơn chắc chắn sẽ dẫn đến tình trạng ngốn pin, điều này được nhấn mạnh bởi bản chất vốn có “nhiều hơn” của NB-IoT.
Sau khi thiết bị được triển khai, các bản cập nhật chương trình cơ sở cho các thiết bị di động thường làm cạn kiệt thời lượng pin nhiều hơn đáng kể so với các thiết bị LoRaWAN, làm cho LoRaWAN trở thành một giải pháp khả thi hơn cho các dự án cần kéo dài thời gian sử dụng lâu hơn.
Theo Semtech, LoRaWAN hoạt động với điện năng ít hơn từ 3 đến 5 lần so với NB-IoT nói chung. Pin sử dụng NB-IoT cũng không sử dụng được lâu vì ABI Research nhận thấy rằng thời lượng pin của thiết bị LoRaWAN trung bình kéo dài hơn 5 năm, mang lại thời gian sử dụng hữu ích hơn, tùy thuộc vào trường hợp sử dụng. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Bologna, Đại học Trento và Phòng thí nghiệm Hệ thống Tích hợp đã phát hiện ra rằng tuổi thọ pin LoRaWAN có thể lâu hơn 10 lần so với NB-IoT trong một số ứng dụng nhất định, theo dữ liệu thử nghiệm của họ bằng cách sử dụng các cảm biến được phát triển để giám sát tính toàn vẹn của cấu trúc.
#2: Phạm vi phủ sóng Spotty và Ít tùy chọn hơn
Do việc triển khai NB-IoT và CAT-M1 bị trì hoãn, các giải pháp IoT di động chưa được triển khai trên quy mô lớn. Tuy nhiên, LoRaWAN đang phát triển nhanh chóng vì tính linh hoạt trong các mô hình triển khai và khả năng tương tác ngày càng tăng giữa các nhà khai thác mạng, sẽ kết hợp để cung cấp phạm vi phủ sóng toàn cầu trong tương lai rất gần.
Theo GSA, hiện có hơn 160 quốc gia có mạng LoRaWAN công cộng, so với 64 quốc gia có nhà khai thác NB-IoT hoặc LTE-M, theo GSA. Việc thiếu các mạng kết hợp với các vấn đề về khả năng tương tác khiến việc quản lý việc triển khai trên các địa điểm bằng cách sử dụng công nghệ IoT di động trở nên khó khăn hơn đáng kể. Mặt khác, các mạng LoRaWAN đang có sự phát triển đáng kể. Với sự tích hợp giữa các mạng mặt đất khác nhau và kết nối vệ tinh, cùng với những tiến bộ như tốc độ truyền dữ liệu LR-FHSS của Liên minh LoRa, sự hợp tác như Liên minh cơ sở hạ tầng IoT đa phương thức (MMIIC) đang cung cấp một con đường để phủ sóng 100% trên toàn thế giới vào năm 2022.
Hơn nữa, các thiết bị đầu cuối di động được chứng nhận đã chậm ra thị trường và đang bị ảnh hưởng tiêu cực bởi sự ngừng hoạt động của 2G và 3G như đã đề cập trước đây. Ngược lại, Liên minh LoRa cung cấp một chương trình chứng nhận thiết bị mạnh mẽ, cung cấp cho người dùng cuối sự tin tưởng rằng các thiết bị cuối hỗ trợ cảm biến tuân thủ đặc điểm kỹ thuật của LoRaWAN. Sự tuân thủ của thiết bị cuối đảm bảo hành vi chính xác trên mạng, giảm chi phí hỗ trợ và ngăn ngừa lỗi sản phẩm sau này khi việc sửa chữa tốn kém hơn. Loại chính sách và quy định này sẽ đi một chặng đường dài trong việc đảm bảo độ tin cậy của các thiết bị đầu cuối dự kiến sẽ tồn tại trong nhiều thập kỷ trong lĩnh vực này.
Một số nhà khai thác thậm chí đang từ bỏ NB-IoT, như NTT DoCoMo và Dish Network đều đã làm trong năm ngoái khi họ chuyển trọng tâm sang Cat M1, LTE-M và 5G tương ứng. Có rất nhiều sự nhầm lẫn về việc công nghệ di động nào sẽ giành chiến thắng và ai cũng đoán được – ngay cả giữa các nhà khai thác mạng di động.
