Nhu cầu sử dụng thiết bị điều khiển không dây trong Smart home (sau đây gọi là thiết bị Smart home) tại Việt Nam được dự báo sẽ gia tăng nhanh trong thời gian tới. Thế giới nói chung, Việt Nam nói riêng đã có các quy định về tần số sử dụng cho thiết bị Smart home.
Tần số sử dụng cho thiết bị Smart home tại Việt Nam
Theo văn bản hợp nhất số 01/VBHN-BTTTT ngày 20/3/2019 của Bộ TTTT, hợp nhất Thông tư số 46/2016/TT-BTTTT ngày 26/12/2016 và Thông tư số 18/2018/TT-BTTTT ngày 28/12/2018, thì tùy thuộc vào đặc điểm ứng dụng và công nghệ mà tổ chức, cá nhân có liên quan được sử dụng các băng tần tương ứng cho thiết bị Smart home và được miễn giấy phép sử dụng tần số nếu đáp ứng các điều kiện kỹ thuật và khai thác theo quy định.
Bảng dưới đây minh họa quy định về tần số, điều kiện kỹ thuật và khai thác của Thông tư số 46/2016/TT-BTTTT cho chủng loại thiết bị vô tuyến cự ly ngắn dùng cho mục đích chung (bao gồm các thiết bị vô tuyến cự ly ngắn thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật và khai thác, không phân biệt ứng dụng hay mục đích sử dụng) và được áp dụng cho đa số các thiết bị Smart home.
Băng tần (MHz) | Công suất phát xạ chính tối đa | Công suất phát xạ giả | Điều kiện khác |
918,4 - 923 | ≤ 25 mW ERP | Theo giới hạn phát xạ giả quy định tại Thông tư số 46/2016/TT-BTTTT. | Thiết bị phải có chức năng cảm nhận kênh truyền LBT (Listen Before Talk) hoặc thiết bị phải bảo đảm hoạt động với giới hạn tỷ lệ thời gian (Duty cycle) không quá 1%. |
2400 - 2483,5 | ≤ 100 mW EIRP và ≤ 100 mW/100 kHz EIRP đối với thiết bị sử dụng điều chế trải phổ nhảy tần (FHSS) hoặc ≤ 10 mW/1 MHz EIRP đối với thiết bị sử dụng điều chế khác | Theo giới hạn phát xạ giả quy định tại Thông tư số 46/2016/TT-BTTTT. | - Thiết bị sử dụng kỹ thuật trải phổ. - Một số thiết bị vô tuyến cự ly ngắn dùng cho mục đích chung điển hình như thiết bị có tích hợp mô đun thu-phát vô tuyến theo tiêu chuẩn Bluetooth, Zigbee, thiết bị đeo tay thông minh, thiết bị điều khiển trong nhà thông minh. |
≤ 10 mW EIRP |
|
Chú thích: Thiết bị Smart home có thể sử dụng các băng tần khác nếu đáp ứng điều kiện về chủng loại, điều kiện về tần số, điều kiện kỹ thuật và khai thác theo quy định tại Thông tư số 46/2016/TT-BTTTT và Thông tư số 18/2018/TT-BTTTT. |
Bảng 1. Điều kiện về tần số và điều kiện kỹ thuật, khai thác đối với thiết bị vô tuyến cự ly ngắn dùng cho mục đích chung được miễn giấy phép sử dụng tần số vô tuyến điện
Những thiết bị Smart home sử dụng băng tần không phù hợp với quy định tại văn bản 01/VBHN-BTTTT ngày 20/3/2019, (trong đó có thiết bị Smart home theo chuẩn EU868 sử dụng tần số trong dải tần 863-870 MHz; thiết bị theo chuẩn US908/915 sử dụng tần số trong dải tần 902-916 MHz) sẽ gây nhiễu có hại cho hệ thống vô tuyến đang hoạt động hợp pháp, làm gián đoạn hoạt động của hệ thống thông tin vô tuyến điện tại Việt Nam.
Trường hợp tổ chức, cá nhân sử dụng thiết bị có băng tần hoạt động không phù hợp với quy định tại Việt Nam và gây nhiễu có hại cho mạng viễn thông công cộng sẽ bị phạt tiền từ 20.000.000 đồng đến 30.000.000 đồng và tịch thu thiết bị vi phạm theo quy định tại Điều 90 Nghị định số 174/2013/NĐ-CP ngày 13/11/2013 của Chính phủ, quy định xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bưu chính, viễn thông, công nghệ thông tin và tần số vô tuyến điện.
Tần số sử dụng cho thiết bị Smart home trên thế giới
Thiết bị Smart home hoạt động trong phạm vi hẹp và sử dụng các băng tần số theo quy định sử dụng tần số vô tuyến điện tại mỗi quốc gia, khu vực. Thiết bị phải bảo đảm đáp ứng các điều kiện về băng tần hoạt động và điều kiện kỹ thuật, khai thác theo quy định để được sử dụng tại quốc gia đó.
Băng tần 2400-2483,5 MHz:
Đây là băng tần hài hòa toàn cầu cho các ứng dụng vô tuyến cự ly ngắn theo Khuyến nghị SM.1896 của Liên minh Viễn thông quốc tế ITU-R. Do vậy, thiết bị kết nối vô tuyến trong nhà thông minh dùng băng tần 2,4 GHz có thể sử dụng được ở hầu hết các quốc gia trên thế giới nếu tuân thủ các điều kiện kỹ thuật như công suất phát xạ chính tối đa, công suất phát xạ giả tối đa,...
Băng tần 868 MHz, 920 MHz:
Hiện nay, việc sử dụng băng tần số dưới 1 GHz cho thiết bị kết nối vô tuyến trong nhà thông minh đang có sự khác biệt và chưa đạt được thống nhất giữa nhiều quốc gia trên thế giới. Liên minh Viễn thông quốc tế ITU-R đã ban hành Khuyến nghị SM.2104-0 (2017) hướng dẫn sử dụng tần số cho thiết bị kết nối vô tuyến trong Smart home. Văn bản này khuyến nghị các quốc gia sử dụng các kênh tần số đạt được hài hòa toàn cầu, hoặc các kênh tần số đạt được hài hòa cấp vùng.
D Dưới đây là danh sách kênh tần số sử dụng cho thiết bị Smart home tại một số quốc gia.
Quốc gia, khu vực | Tần số trung tâm (MHz) | Độ rộng kênh tần số (kHz) |
|---|
Úc, New Zealand, Brazil, Paraguay, Peru, Uruguay, El Salvador
| 919,80 | 400 |
921,40 | 300 |
300 |
Hong Kong (Trung Quốc)
| 919,80 | 400 |
300 |
300 |
Trung Quốc | 868,3 | 400 |
300 |
300 |
Châu Âu, Armenia, Ai Cập, Indonesia, Kazakhstan, Lebanon, Libya, Mauritius, Nigeria, Qatar | 869,85 | 400 |
868,40 | 300 |
300 |
Singapore, Nam Phi
| 869,85 | 400 |
868,40 | 300 |
300 |
Israel
| 916,00 | 400 |
300 |
300 |
Nhật Bản, Costa Rica
| 922,50 | 400 |
923,90 | 400 |
926,30 | 400 |
Hàn Quốc | 920,90 | 400 |
921,70 | 400 |
923,10 | 400 |
Malaysia
| 868,10 | 400 |
300 |
300 |
Theo bảng trên cho thấy, các kênh tần số trong phạm vi dải tần 868 MHz hoặc 920 MHz được lựa chọn sử dụng cho thiết bị Smart home. Tùy vào độ sẵn sàng của các băng tần này, các quốc gia sẽ lựa chọn băng tần phù hợp để bảo đảm hoạt động của thiết bị không gây nhiễu có hại cho các hệ thống vô tuyến đang hoạt động hợp pháp.
Công nghệ vô tuyến phổ biến dùng cho kết nối trong nhà thông minh
Hiện nay có 02 công nghệ vô tuyến được sử dụng phổ biến cho các kết nối điều khiển trong nhà thông minh, đó là ZigBee và Z-wave.
Công nghệ ZigBee
Công nghệ ZigBee được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 do tổ chức quốc tế IEEE phát triển cho lớp vật lý và lớp truy cập đường truyền (MAC) của mạng vô tuyến cá nhân không dây (WPAN). Tiêu chuẩn này định nghĩa 27 kênh tần số vô tuyến ở các băng tần 868 MHz, 915 MHz và 2,4 GHz; trong đó kênh số 0 có tần số trung tâm 868,3 MHz (kênh tần số này định nghĩa cho sử dụng chủ yếu tại các quốc gia trong khu vực châu Âu), kênh số 1 đến kênh số 10 trong dải tần 902-928 MHz (các kênh tần số này định nghĩa cho sử dụng chủ yếu tại các quốc gia khu vực Bắc Mỹ) và kênh số 11 đến kênh số 26 nằm trong dải tần 2400-2483,5 MHz (các kênh tần số này được định nghĩa cho sử dụng trên toàn cầu). Hình 1 dưới đây minh họa chi tiết về phân kênh tần số ở các băng tần được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802.15.4.
Hình 1. Phân kênh tần số định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802.15.4
Băng tần 2400-2483,5 MHz là băng tần mà nhiều quốc gia trên thế giới cũng như Việt Nam ưu tiên dành cho các ứng dụng trong công nghiệp, khoa học, y tế (ISM) và các ứng dụng vô tuyến cự ly ngắn.
Công nghệ Z-Wave
Không giống như công nghệ Zigbee, công nghệ Z-wave sử dụng độ rộng kênh tần số hẹp hơn (độ rộng một kênh tần số thông thường từ 300 kHz đến 400 kHz) và không áp dụng kỹ thuật điều chế trải phổ [Hình 2]. Công nghệ này sử dụng kỹ thuật điều chế FSK hoặc GFSK trong phạm vi dải tần số 868 MHz hoặc 920 MHz, do vậy có được lợi thế về vùng phủ sóng rộng. Cự ly truyền dẫn của thiết bị đạt được từ 30m đến 100m.
Hình 2. Phổ phát xạ của tín hiệu theo tiêu chuẩn Z-wave
Các thiết bị Z-Wave được triển khai theo cấu hình mạng lưới [Hình 3]. Mỗi nút mạng có thể kết nối đến các node khác trong mạng; các nút mạng có thể gửi và nhận bản tin hoặc chuyển tiếp bản tin sang nút bên cạnh. Việc truyền bản tin dữ liệu theo cấu hình mạng lưới có ưu điểm là độ tin cậy cao, khi một nút bị mất kết nối thì bản tin có thể được truyền theo một kết nối dự phòng khác.
Hình 3. Cấu hình mạng dạng lưới của công nghệ Z-Wave
Tại Việt Nam và nhiều quốc gia trong khu vực châu Á, đã phân bổ dải tần 920 MHz để hỗ trợ triển khai mạng kết nối vô tuyến trong Smart home dùng công nghệ Z-wave. Trong khi đó, tại các quốc gia châu Âu, do chính sách và quy hoạch tần số khác với Việt Nam và nhiều quốc gia châu Á, nên lựa chọn sử dụng băng tần 868 MHz cho thiết bị Smart home dùng công nghệ Z-wave.
Kết luận
Các băng tần quy định sử dụng cho thiết bị Smart home tại Thông tư số 46/2016/TT-BTTTT và Thông tư số 18/2018/TT-BTTTT của Bộ Thông tin và Truyền thông phù hợp với những băng tần được Liên minh Viễn thông quốc tế ITU-R khuyến nghị. Tổ chức, cá nhân có liên quan cần chủ động nghiên cứu và bảo đảm hoạt động sản xuất, nhập khẩu, kinh doanh, sử dụng thiết bị Smart home tại Việt Nam tuân thủ quy định tại 02 Thông tư trên nhằm bảo đảm sự phát triển bền vững của hệ sinh thái thiết bị và mạng vô tuyến kết nối trong nhà thông minh tại Việt Nam.
Smart home ứng dụng công nghệ vô tuyến sẽ tiết kiệm đáng kể điện năng tiêu thụ của các thiết bị điện. Theo một số kết quả nghiên cứu cho thấy, khi áp dụng công nghệ điều khiển thiết bị điện trong Smart home, tại Trung Quốc điện năng tiêu thụ giảm 20%, tại Ấn Độ giảm 30% và tại Brazil giảm 27%. |
Tài liệu tham khảo
[1] ITU-R, Recommendation ITU-R SM.2104-0, Guidelines for Narrow-band wireless home networking transceivers Specification of spectrum related components.
[2] ITU-R, Recommendation SM.1896 , Frequency ranges for global or regional harmonization of short-range devices (SRDs)
[3] IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs) - IEEE Std 802.15.4™-2003.
[4] G9959 - Short range narrow-band digital radiocommunication transceivers – PHY, MAC, SAR and LLC layer specifications (1/2015).
[5] ZigBee A Case Study – Cewidus Technologies.
[6] Thông tư số 46/2016/TT-BTTTT và Thông tư số 18/2018/TT-BTTTT – Bộ Thông tin và Truyền thông.