Lớp công nghệ thông tin vô tuyến này tạo nên các mạng thông tin vô tuyến phạm vi rộng công suất thấp (LPWAN – Low Power Wide Area Networks) hỗ trợ các thiết bị yêu cầu phủ sóng rộng, tuổi thọ pin dài (do hỗ trợ các kỹ thuật giảm công suất tiêu thụ), giá thành thiết bị thấp nhưng vẫn đảm bảo an toàn, kết nối ở cả các khu vực nông thôn và đô thị [3].
MIoT (Mobile Internet of Things) phù hợp để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như đo lường thông minh, an ninh, theo dõi tài sản, thiết bị đeo (wearables), bán lẻ và tự động hóa trong công nghiệp [8]. Những ứng dụng đó yêu cầu kết nối đến các dịch vụ đám mây có độ tin cậy cao và hiệu suất năng lượng tối ưu ứng với lượng dữ liệu truyền tải nhỏ.
3GPP đã nghiên cứu, phát triển 03 tiêu chuẩn MIoT gồm: LTE-M (LTE for Machines [4]) hay còn gọi là LTE Cat-M1; NB-IoT (NarrowBand IoT) và EC-GSM-IoT (Extended Coverage-GSM-IoT). Các tiêu chuẩn này đã được công bố vào tháng 6 năm 2016 tại Release 13 của 3GPP.
LTE-M cho phép các thiết bị IoT chạy bằng pin kết nối trực tiếp tới mạng 4G mà không cần cổng kết nối [6]. Về phía nhà mạng 4G, họ không cần thay đổi ăng ten thu phát mà chủ yếu là nâng cấp phần mềm để hỗ trợ LTE-M [7].
NB-IoT tập trung vào việc phủ sóng indoor, hạ giá thành thiết bị, tăng tuổi thọ pin và cho phép một lượng lớn các thiết bị có thể kết nối tới mạng [5]. NB-IoT có thể triển khai trong băng tần dành cho LTE bằng cách sử dụng một sóng mang LTE thông thường hoặc sử dụng phổ tần ở băng bảo vệ của LTE hoặc triển khai trên băng tần độc lập dành riêng. Băng tần GSM refarming là một trong những băng tần rất phù hợp cho triển khai NB-IoT.
EC-GSM-IoT là phiên bản nâng cấp mạng GSM để hỗ trợ IoT, chính vì vậy nó có thể triển khai trên nền mạng GSM hiện có của các nhà mạng. Tuy nhiên công nghệ này hiện chưa nhận được nhiều sự quan tâm và để ý của các hãng công nghệ và các nhà mạng như LTE-M và NB-IoT.
![Bảng 2: Các nhà mạng đã triển khai MIoT [1]](/content/tintuc/PublishingImages/anhsos1.jpg?RenditionID=11)
Có thể nói năm 2017 là năm mà các tiêu chuẩn LTE-M và NB-IoT được đặc biệt quan tâm, nghiên cứu và triển khai trên phạm vi toàn cầu. LTE-M và NB-IoT thu hút được sự chú ý và đầu tư của các nhà khai thác dịnh vụ thông tin di động, các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng thông tin di động, các nhà sản suất chipset và mô đun IoT, các công ty cung cấp thiết bị và cả các nhà sản xuất thiết bị đo kiểm liên quan tới IoT. GSA (Global mobile Suppliers Association - Hiệp hội các nhà sản xuất thiết bị di động toàn cầu) cho rằng chúng ta đã chứng kiến LTE là công nghệ thông tin di động được triển khai nhanh và mạnh nhất trong lịch sử phát triển của ngành thông tin di động và điều tương tự cũng đang xảy ra với IoT.
Verizon, AT&T, Vodafone, Vodacom, Deutsche Telekom, China Unicom, Etisalat, LG Uplus, KT đều đã triển khai mạng IoT theo tiêu chuẩn LTE-M hoặc NB-IoT và nhiều nhà mạng khác đã có kế hoạch triển khai trong giai đoạn 2017 - 2018. Việc thử nghiệm và đề mô MIoT vẫn đang tiếp tục diễn ra sôi nổi trên toàn thế giới. Cơ sở hạ tầng, chipset, mô đun và các thiết bị hỗ trợ MIoT đã và đang được nghiên cứu, sản xuất và đưa ra thị trường bởi nhiều công ty lớn, có bề dày kinh nghiệm hay kể cả các công ty nhỏ, các công ty khởi nghiệp.
Trong khi LTE-M là công nghệ MIoT chính được đang được các nhà mạng tại Mỹ chọn triển khai thì NB-IoT lại được lựa chọn triển khai chủ yếu tại Châu Âu và Châu Á.
Dưới đây là các số liệu trích ra từ báo cáo tháng 8 năm 2017 của GSA về LTE-M và NB-IoT:
08 nhà mạng đã triển khai thương mại mạng NB-IoT, 03 nhà mạng đã triển khai thương mại mạng LTE-M, chi tiết như bảng 2.
![Bảng 3: Kế hoạch triển khai MIoT của một số nhà mạng [1]](/content/tintuc/PublishingImages/anhsos2.jpg?RenditionID=11)
14 nhà mạng đã có kế hoạch triển khai mạng NB-IoT hoặc LTE-M, chi tiết như tại bảng 3.
![Bảng 4: Các đợt thử nghiệm MIoT gần đây [1]](/content/tintuc/PublishingImages/anhsos3.jpg?RenditionID=11)
Tính từ tháng 2/2017, đã có thêm 11 đợt thử nghiệm NB-IoT và 3 đợt thử nghiệm LTE-M, cụ thể như tại bảng 4;
Mô đun, Chipset, SoCs, bộ xử lý đã thương mại hóa gồm: 14 mô đun chỉ hỗ trợ NB-IoT; 20 mô đun chỉ hỗ trợ LTE-M; 16 mô đun hỗ trợ cả NB-IoT và LTE-M; 12 Chipset/ SoCs (System on Chips)/ bộ xử lý có hỗ trợ NB-IoT hoặc LTE-M hoặc cả hai công nghệ [1].
Về phổ tần dùng cho MIoT, các nhà sản xuất thiết bị đã nghiên cứu, phát triển và thương mại hóa nhiều thiết bị hỗ trợ các băng tần 700/800/900 MHz. Cả China Mobile và Vodafone Thổ Nhĩ Kỳ đều đang sử dụng band 8 băng 900 MHz cho NB-IoT. Một số thiết bị MIoT hỗ trợ băng tần cao hơn như các băng 1880 và 1900 MHz. Các băng tần dành cho LTE-M và NB-IoT vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu để mở rộng.
3GPP đang tiếp tục nghiên cứu các công nghệ vô tuyến để đáp ứng yêu cầu về tiêu tán công suất thấp cho các mạng LPWAN và giảm gánh nặng cho mạng truy cập vô tuyến từ số lượng lớn các thiết bị đầu cuối IoT có thể sẽ được sử dụng trong 10 đến 15 năm tới. Release 14 của 3GPP bao gồm nghiên cứu về hệ thống di động (Cat-M2 và Cat-NB2) hỗ trợ các thiết bị IoT có độ phức tạp và lưu lượng dữ liệu cực thấp. Bên cạnh đó Cat-M2 và Cat-NB2 sẽ tăng cường khả năng định vị trong các ứng dụng IoT.
Tài liệu tham khảo:
[1] GSA Report, August 2017 - “Evolution to NB-IoT and LTE-M”
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/NarrowBand_IOT
[3] https://www.gsma.com/iot/mobile-iot-introduction/
[4] https://www.gsma.com/iot/long-term-evolution-machine-type-communication-lte-mtc-cat-m1/
[5] https://www.gsma.com/iot/narrow-band-internet-of-things-nb-iot/
[6] https://www.quora.com/What-is-difference-between-LTE-and-LTE-M-What-about-technical-side
[7] https://www.leverege.com/blogpost/cellular-iot-explained-nb-iot-vs-lte-m
[8] http://vtv.vn/cong-nghe/4g-la-ha-tang-quan-trong-cua-iot-20151120132503308.htm
[9]https://www.glyn.com/News-Events/Newsletter/Newsletter-2017/September-2017/Affordable-low-power-consumption-optimum-network-coverage-LTE-M-and-NB-IoT-wireless-technology-for-M2M-applications