Lộ trình của Mạng không gian cho IoT qua vệ tinh

Mục tiêu của nhân loại muốn đưa nền tảng kết nối internet với các thiết bị IoT qua mạng viễn thông 5G lên không gian bằng vệ tinh đã đặt ra cho các nhà kiểm thử bài toán để xây dựng chuẩn hạ tầng và thiết bị phục vụ cho bước phát triển này. Tạp chí Điện tử xin giới thiệu đến bạn đọc bài viết phân tích về xu thế này cũng như dự báo những yêu cầu đối với internet không gian vũ trụ của Tổng giám đốc phụ trách hoạt động kinh doanh khu vực Châu Á-Thái Bình Dương của Keysight Technologies Lawrence Liu.

Trong bối cảnh các mạng không gian thế hệ thứ năm (5G) và các tính năng quốc phòng nâng cao đang ngày càng được chú ý hơn, công nghệ Internet kết nối vạn vật (IoT) qua vệ tinh có thể dễ dàng bị lãng quên.

Thế hệ kết nối tiếp theo được gọi là “Internet of Space” (Internet không gian vũ trụ), làn sóng kết nối tiếp theo này được dự đoán sẽ tạo ra nhiều ứng dụng mới, đồng thời cải thiện những ứng dụng hiện có. Không chỉ các công nghệ và dịch vụ tiêu dùng mà các ứng dụng và tính năng hàng không vũ trụ trong quốc phòng cũng sẽ mang lại những lợi ích to lớn.

Internet không gian kết nối vệ tinh và thiết bị IoT sẽ là tương lai của nhân loại.

Nhờ 5G, công nghệ IoT qua vệ tinh có thêm vùng phủ, công suất và tốc độ. Cho tới nay, công nghệ IoT qua vệ tinh sơ khai bao gồm các mạng vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO), phục vụ các ứng dụng và dịch vụ IoT cụ thể. Tuy nhiên, Dự án Đối tác thế hệ thứ ba (3GPP) luôn quan tâm đến việc làm thế nào để các mạng không gian có thể bổ sung giá trị cho cơ sở hạ tầng 5G.

Tổ chức này cũng hợp tác với Cơ quan Hàng không vũ trụ châu Âu về dự án Vệ tinh cho 5G. Mặc dù mục tiêu chính là hỗ trợ băng thông rộng di động, mạng không gian (NTN) cũng có thể bổ trợ cho truyền thông máy-máy.

Cụ thể, NTN có thể đáp ứng các yêu cầu đối với hình thức mMTC (truyền thông máy-máy mật độ kết nối lớn). Dự án 3GPP cũng đưa ra các gói dịch vụ cho IoT di động. Nếu những tính năng này thực sự được cung cấp tại các khu vực trước đây chưa được phục vụ, hiệu quả mang lại có thể rất to lớn.

Một ví dụ điển hình về ứng dụng quy mô lớn là ứng dụng đô thị thông minh hoặc thậm chí thị trấn lớn thông minh ở vùng nông thôn. Những địa phương này có thể mong muốn có hệ thống công tơ điện hoặc hệ thống chiếu sáng thông minh và được kết nối.

Tuy nhiên, mục tiêu cuối cùng của hầu hết các "đô thị thông minh” là kết nối vạn vật, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng đô thị kết nối với các phương tiện giao thông không người lái hoặc có hỗ trợ người lái. Để bao phủ một khu vực rộng lớn hoặc đông dân cư hơn, có thể tạo chùm vệ tinh để hỗ trợ việc kết nối mạng cảm biến.

Những lợi ích tiềm năng của mMTC cũng áp dụng đối với các ứng dụng hàng không vũ trụ trong quốc phòng. Với khả năng kết nối hàng triệu thiết bị trong bán kính vài km, bạn có thể sử dụng mạng 5G để thu thập và chia sẻ dữ liệu cảm biến.

Theo một bài viết của Finabel - Trung tâm Tương tác Quân đội Châu Âu, "Một chiếc đồng hồ thông minh và các thiết bị đeo có thể cung cấp rất nhiều thông tin có thể được chia sẻ về những người lính: từ các thông số quan trọng như nhịp tim, huyết áp và tình trạng mệt mỏi cho đến vị trí địa lý của họ...Những người lính cũng có thể sử dụng các thiết bị thực tế ảo tăng cường tương tự như Google Glass, giống những thiết bị được trang bị cho phi công, nhưng có khả năng truyền dữ liệu theo thời gian thực".

Nhiều phương pháp tiếp cận khác nhau đang được phát triển và trình diễn trong quá trình triển khai công nghệ này để xác minh tính khả thi của các tính năng.

Ví dụ, trong thử nghiệm thực địa của MediaTek, dữ liệu được truyền qua vệ tinh Alphasat băng L của Inmarsat trên Quỹ đạo địa tĩnh (GEO). Với liên kết hai chiều loại này từ một thiết bị NB-IoT đến vệ tinh GEO, khả năng phủ sóng IoT toàn cầu trở nên khả thi hơn.

Thử nghiệm cũng chứng minh tiềm năng của phương pháp sử dụng kết hợp các mạng di động tế bào và vệ tinh. Kết quả thử nghiệm hiện trường IoT của MediaTek và Inmarsat sẽ đóng góp vào việc tiêu chuẩn hóa Mạng không gian (NTN) trong phiên bản Rel-17 của 3GPP.

Khi có nhiều thông tin hơn được tạo ra nhờ mạng 5G, mMTC sẽ làm tăng khả năng khai thác dữ liệu từ các bộ cảm biến. Nhờ đó, các bên tham chiến sẽ nhận thức tốt hơn về tình huống và có nhiều dữ liệu hơn, từ dữ liệu về tình trạng của binh sĩ cho đến thông tin phân tích chi tiết từ trang bị khí tài. Có thể kỳ vọng rằng 5G sẽ có tác động lớn đến thông tin thu thập được trên chiến trường.

Tại Keysight, chúng tôi hỗ trợ chu trình phát triển và triển khai vệ tinh từ khi hình thành cho đến lúc triển khai. Chúng tôi cũng hỗ trợ khách hàng thiết kế và phát triển 5G. Hãy truy nhập trang web Space/Sattelite và 5G của chúng tôi để có thêm thông tin.