Công nghệ NB IOT (Các vấn đề hiện đại của kỹ thuật máy tính)

TÓM TẮT ................................................................................................................................................................ 4 I. GIỚI THIỆU ......................................................................................................................................................... 5 A . TÓM TẮT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NBIOT VÀ TIÊU CHUẨN HÓA .................................................................. 6 B.TÍNH NĂNG CỦA NBIOT .................................................................................................................................... 8 1. Tiêu Thụ Năng Lượng Thấp .......................................................................................................................... 8 2. Tầm Phủ Rộng và Độ Trễ Thấp ...................................................................................................................... 9 3. Kết Nối thông qua LTE ................................................................................................................................. 10 4.Sự hỗ trợ từ các nhà khai thác lớn .............................................................................................................. 11 5. Phương thức hoạt động của NBIoT ........................................................................................................... 11 6. Cấu trúc khung............................................................................................................................................ 11 7. Mạng NBIoT ............................................................................................................................................... 12 8. Thích ứng liên kết bán tĩnh ......................................................................................................................... 13 9. Truyền lại dữ liệu ........................................................................................................................................ 13 C. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ CÔNG NGHỆ CHỦ YẾU CỦA NBIoT ............................................................................ 14 1. Lý thuyết phân tích kết nối ......................................................................................................................... 14 2. Lý thuyết phân tích độ trễ .......................................................................................................................... 14 3. Cơ chế tăng độ phủ .................................................................................................................................... 15 4. Công nghệ điện siêu thấp ........................................................................................................................... 15 5. Mối quan hệ kết hợp giữa tiến hiệu và dữ liệu .......................................................................................... 15 II. SO SÁNH GIỮA NBIoT VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG KHÁC ............................................. 16 A. SO SÁNH GIỮA NBIoT VÀ eMTC CÔNG NGHỆ ............................................................................................... 16 1. Phát triển công nghệ MTC .......................................................................................................................... 16 2. Nguồn gốc và phát triển eMTC ................................................................................................................... 17 3. Sự khác biệt giữa NBIoT và eMTC ............................................................................................................. 17 III. ỨNG DỤNG THÔNG MINH CỦA NBIoT ................................................................................................... 21 A. ỨNG DỤNG CỦA NBIoT ................................................................................................................................. 21 1. Dịch vụ báo cáo ngoại lệ tự động ............................................................................................................... 21 2. Dịch vụ báo cáo định kỳ tự chủ .................................................................................................................. 21 3. Dịch vụ lệnh mạng ...................................................................................................................................... 21 4. Dịch vụ nâng cấp phần mềm: ..................................................................................................................... 21 B. CÁC ĐƠN VỊ ỨNG DỤNG THÔNG MINH NBIoT ............................................................................................. 22 1. Giải pháp đỗ xe thông minh của Huawei và China Unicom ........................................................................ 22 2. Nắp giếng thông minh của Zhongxing Telecom .......................................................................................... 22 3 3. Ứng dụng quan trắc môi trường của Ericsson và Intel ............................................................................... 22 IV. YÊU CẦU BẢO MẬT CỦA NBIoT ............................................................................................................... 23 A. LỚP NHẬN THỨC ............................................................................................................................................ 23 1. Tấn công Thụ Động ..................................................................................................................................... 23 2. Tấn Công Tích Cực ....................................................................................................................................... 24 B. LỚP TRUYỀN THÔNG ...................................................................................................................................... 24 1. Truy Cập vào Thiết Bị Dung Lượng Cao ...................................................................................................... 24 2. Môi Trường Mạng Mở ................................................................................................................................ 24 3. Phát hiện xâm nhập .................................................................................................................................... 25 C. LỚP ỨNG DỤNG.............................................................................................................................................. 25 V. KẾT LUẬN ........................................................................................................................................................ 25 CHÚ THÍCH .......................................................................................................................................................... 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................................................... 28

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC CÁC VẤN ĐỀ HIỆN ĐẠI KỸ THUẬT MÁY TÍNH

Tên tiểu luận:

MỤC LỤC

TÓM TẮT 4

I GIỚI THIỆU 5

A TÓM TẮT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NB-IOT VÀ TIÊU CHUẨN HÓA 6

B.TÍNH NĂNG CỦA NB-IOT 8

1 Tiêu Thụ Năng Lượng Thấp 8

2 Tầm Phủ Rộng và Độ Trễ Thấp 9

3 Kết Nối thông qua LTE 10

4.Sự hỗ trợ từ các nhà khai thác lớn 11

5 Phương thức hoạt động của NB-IoT 11

6 Cấu trúc khung 11

7 Mạng NB-IoT 12

8 Thích ứng liên kết bán tĩnh 13

9 Truyền lại dữ liệu 13

C LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ CÔNG NGHỆ CHỦ YẾU CỦA NB-IoT 14

1 Lý thuyết phân tích kết nối 14

2 Lý thuyết phân tích độ trễ 14

3 Cơ chế tăng độ phủ 15

4 Công nghệ điện siêu thấp 15

5 Mối quan hệ kết hợp giữa tiến hiệu và dữ liệu 15

II SO SÁNH GIỮA NB-IoT VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG KHÁC 16

A SO SÁNH GIỮA NB-IoT VÀ eMTC CÔNG NGHỆ 16

1 Phát triển công nghệ MTC 16

2 Nguồn gốc và phát triển eMTC 17

3 Sự khác biệt giữa NB-IoT và eMTC 17

III ỨNG DỤNG THÔNG MINH CỦA NB-IoT 21

A ỨNG DỤNG CỦA NB-IoT 21

1 Dịch vụ báo cáo ngoại lệ tự động 21

2 Dịch vụ báo cáo định kỳ tự chủ 21

3 Dịch vụ lệnh mạng 21

4 Dịch vụ nâng cấp phần mềm: 21

B CÁC ĐƠN VỊ ỨNG DỤNG THÔNG MINH NB-IoT 22

1 Giải pháp đỗ xe thông minh của Huawei và China Unicom 22

2 Nắp giếng thông minh của Zhongxing Telecom 22

3 Ứng dụng quan trắc môi trường của Ericsson và Intel 22

IV YÊU CẦU BẢO MẬT CỦA NB-IoT 23

A LỚP NHẬN THỨC 23

1 Tấn công Thụ Động 23

2 Tấn Công Tích Cực 24

B LỚP TRUYỀN THÔNG 24

1 Truy Cập vào Thiết Bị Dung Lượng Cao 24

2 Môi Trường Mạng Mở 24

3 Phát hiện xâm nhập 25

C LỚP ỨNG DỤNG 25

V KẾT LUẬN 25

CHÚ THÍCH 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

TÓM TẮT

Trong nghiên cứu này, tôi tập trung vào việc đánh giá nền tảng và các đặc điểm tiên tiến của Internet Băng thông Hẹp cho Vạn vật (NB-IoT) Bài báo bắt đầu bằng việc giới thiệu tổng quan về NB-IoT, bao gồm nền tảng chung, lịch sử phát triển và tiêu chuẩn hóa

Sau đó, tôi sẽ phân tích chi tiết các tính năng của NB-IoT thông qua việc xem xét các nghiên cứu hiện tại, tập trung vào lý thuyết cơ bản và công nghệ chủ chốt Cụ thể, tôi sẽ thảo luận về lý thuyết số kết nối, phân tích độ trễ, cơ chế tăng cường vùng phủ sóng, công nghệ tiêu thụ năng lượng thấp, và mối quan hệ giữa tín hiệu và dữ liệu

Tiếp theo, tôi tiến hành so sánh hiệu suất của NB-IoT với một số công nghệ truyền thông di động và không dây khác So sánh này bao gồm các khía cạnh như độ trễ, bảo mật, tính khả dụng, tốc độ truyền

dữ liệu, tiêu thụ năng lượng, hiệu suất quang phổ và vùng phủ sóng Mục tiêu là cung cấp một cái nhìn toàn diện về ưu điểm và nhược điểm của NB-IoT so với các công nghệ khác

Ngoài ra, tôi sẽ dành thời gian để phân tích ứng dụng NB-IoT trong năm lĩnh vực thông minh khác nhau, bao gồm thành phố thông minh, tòa nhà thông minh, hệ thống giám sát môi trường thông minh, dịch vụ người dùng thông minh và đo lường thông minh Qua đó, tôi sẽ làm rõ cách mà NB-IoT có thể ứng dụng

và cung cấp giải pháp trong các ngữ cảnh khác nhau

Cuối cùng, bài báo tóm tắt là những yêu cầu bảo mật cần được ưu tiên giải quyết khi triển khai NB-IoT Những thảo luận này nhằm mục đích giúp đọc giả hiểu rõ các hướng nghiên cứu trong tương lai của NB-IoT

Trong bối cảnh này, sự phát triển đặc biệt rõ ràng của công nghệ truyền thông LPWAN nổi bật Cấp phép phổ tần số chia thành hai loại chính: công nghệ hoạt động trong phổ tần trái phép và công nghệ hoạt động trong phạm vi được phép Các công nghệ như Lora, Sigfox đại diện cho loại không chuẩn và tùy chỉnh, trong khi GSM, CDMA, WCDMA, LTE, và công nghệ LTE phát triển đại diện cho loại được phép [7], [8] Các tiêu chuẩn cho những công nghệ được phát triển bởi các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế như 3GPP

A TÓM TẮT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NB-IOT VÀ TIÊU CHUẨN HÓA

Bảng 1 : Tóm tắt lịch sử phát triển và quá trình tiêu chuẩn hóa NB-IoT

Trải qua một quãng thời gian dài, mạng di động chủ yếu tập trung vào dịch vụ thoại và dịch vụ di động rộng băng Từ năm 2005, 3GPP đã bắt đầu nghiên cứu sâu trên mạng di động để hỗ trợ Dịch vụ Truyền thông kiểu máy (MTC) Nghiên cứu này, nhằm mục đích làm cho MTC trở thành một phần quan trọng của mạng 5G, đã tiến triển và trở nên khả thi [19] Bảng 1 [21] thể hiện sự phát triển của MTC trong mạng 5G

Dựa trên triển khai sớm của MTC, 3GPP (R8-R11) tập trung chủ yếu vào vấn đề của tình trạng quá tải

và tắc nghẽn trên cả mặt phẳng dữ liệu và tín hiệu Công việc này tập trung vào việc số hóa và đánh địa chỉ, cũng như giải quyết thiếu hụt tài nguyên trong quá trình truy cập đồng bộ của nhiều thiết bị đầu cuối vào mạng Sau khi nắm bắt rõ nhu cầu và đặc điểm của dịch vụ MTC [22], vào R12, 3GPP đã công bố những cải tiến liên quan đến truy cập mạng GSM và thiết kế thiết bị đầu cuối MTC chi phí thấp

Được quảng bá bởi công nghệ LPWA không thuộc 3GPP (như LoRa và Sigfox), trong chu kỳ phát triển R13, 3GPP đã đặt ra 5 mục tiêu cho MTC Những mục tiêu này bao gồm việc tăng cường phạm vi phủ sóng trong nhà, hỗ trợ các thiết bị đầu cuối dữ liệu nhỏ lớn, giảm độ phức tạp và chi phí của thiết bị đầu cuối, tăng hiệu quả năng lượng, và hỗ trợ các tính năng độ trễ khác nhau R13 cũng định nghĩa 3 loại giao diện không khí băng tần hẹp mới, bao gồm EC-GSM-IoT tương thích với GSM, tương thích với LTE eMTC, và công nghệ NB-IoT hoàn toàn mới, do Huawei Technologies Co Ltd độc đáo hướng dẫn

So với các công nghệ LPWA không thuộc 3GPP, công nghệ 3GPP LPWA (NB-IoT đại diện) thu hút sự chú ý nhiều hơn từ ngành công nghiệp Dự kiến chi phí giảm và việc thương mại hóa chip đầu cuối cho NB-IoT sẽ trở nên thực tế vào năm 2017 Tháng 2 năm 2015, nhóm công tác IMT2020 của Trung Quốc

đã giới thiệu các khái niệm liên quan đến NB-IoT, và từ đó, họ đã tiếp tục nghiên cứu kỹ thuật [24] và phát triển máy lấy mẫu và chip đầu cuối [25] Tuy nhiên, vào thời điểm R13, chỉ có những nguyên tắc sơ

bộ và khuôn khổ cho tầm nhìn dài hạn của NB-IoT được xác định Do đó, còn nhiều tính năng cần được cải thiện trong R14 của 3GPP

Cơ sở năm mục tiêu của R13, R14 đề xuất yêu cầu chức năng trong các khía cạnh như hỗ trợ bản địa hóa, đa hướng, tính di động, tốc độ dữ liệu cao hơn và tính liên kết linh hoạt để làm cho IoT di động sở hữu nhiều đối tượng phù hợp hơn và phạm vi ứng dụng Tóm lại, 3GPP áp dụng hai bước chiến lược để đối phó với thách thức công nghệ của dịch vụ MTC Bước đầu tiên là chiến lược chuyển đổi để tận dụng

và tối ưu hóa mạng và công nghệ hiện có Bước thứ hai là chiến lược dài hạn, dựa trên việc giới thiệu giao diện vô tuyến mới cho công nghệ NB-IoT để hỗ trợ tăng trưởng quy mô lớn của dịch vụ MTC và duy trì khả năng cạnh tranh cốt lõi của nó trong thế giới của công nghệ LPWA không thuộc 3GPP

Hình 1: Tính năng chính của NB-IoT

B.TÍNH NĂNG CỦA NB-IOT

Các tính năng chính của NB-IoT được hiển thị trong Hình 1 và sẽ được giới thiệu ngắn gọn ở phần tiếp theo

1 Tiêu Thụ Năng Lượng Thấp

Sử dụng chế độ tiết kiệm năng lượng (PSM) và thu sóng không liên tục mở rộng (eDRX), NB-IoT đạt được thời gian chờ lâu hơn, giúp tiết kiệm điện năng PSM, được bổ sung vào Rel-12, cho phép thiết bị đầu cuối ở chế độ tiết kiệm năng lượng và vẫn đăng ký trực tuyến mà không thể liên lạc bằng tín hiệu, đảm bảo thiết bị đầu cuối ngủ sâu lâu hơn Ngược lại, eDRX, thêm vào Rel-13, kéo dài chu kỳ giấc ngủ của thiết bị đầu cuối và giảm việc khởi động tế bào nhận không cần thiết Cả hai cơ chế đều có tác động tích cực đối với việc tiết kiệm điện năng, như được thể hiện trong Hình 2

Hình 2: Cơ chế tiết kiệm điện năng của PSM và eDRX NB-IoT đặt yêu cầu cao về tuổi thọ pin, đặc biệt là trong các dịch vụ tần số thấp và tốc độ thấp Dữ liệu

mô phỏng của TR45.820 cho thấy rằng, với suy hao ghép 164 dB và kết hợp PSM và eDRX, pin 5-Wh

có thể kéo dài tuổi thọ lên đến 12,8 năm với lượng truyền tải 200 byte mỗi ngày từ thiết bị đầu cuối, như được hiển thị trong Bảng 2 NB-IoT hiện đang là lựa chọn hiệu quả và bền vững trong các ứng dụng đòi hỏi tiết kiệm năng lượng và tuổi thọ pin dài hạn Điều này mở ra cơ hội triển khai rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ giám sát môi trường đến theo dõi từ xa

Bảng 2: Ước tính tuổi thọ của pin trong PA tích hợp

2 Tầm Phủ Rộng và Độ Trễ Thấp

NB-IoT có khả năng phủ sóng lớn đến 164 dB, giúp nó phù hợp với các khu vực khó khăn và có độ nhạy trễ thấp Cơ chế như truyền lại (gửi lại) và điều chế tần số thấp được sử dụng để tăng cường vùng phủ sóng Điều này làm cho NB-IoT trở thành lựa chọn linh hoạt cho các ứng dụng cần độ phủ sóng rộng và

độ nhạy trễ thấp

Bảng 3 : Độ trễ trong môi trường có mức suy hao khớp nối khác nhau trong trường hợp dịch vụ có báo cáo không thường xuyên, trong đó độ tin cậy được đảm bảo 99%

3 Kết Nối thông qua LTE

NB-IoT được xây dựng trên nền tảng của LTE, với sự thay đổi nhất định để phù hợp với các yêu cầu đặc biệt của nó Sử dụng băng thông 200kHz và các công nghệ truyền dẫn hiện đại như QPSK và OFDMA (ở đường xuống) giúp NB-IoT đạt được hiệu suất tốt với mức tiêu thụ điện năng thấp

Bảng 4: Các tính năng kỹ thuật chính của NB-IoT

4.Sự hỗ trợ từ các nhà khai thác lớn

Triển khai ngày 25/03/2020,Viettel Solutions- thành viên Tập đoàn Công nghiệp - Viễn thông Quân đội (Viettel) đã chính thức trở thành đơn vị đầu tiên thương mại hóa công nghệ mới nhất tại Việt Nam sau khi ra mắt dịch vụ NB-IoT Đây là kết quả sau 5 tháng đo kiểm, tối ưu và tiến hành thử nghiệm phát sóng trạm NB-IoT trên 100% địa bàn Hà Nội, Hồ Chí Minh và quân Hải Châu, Đà Nẵng

Việc cung cấp dịch vụ NB-IoT vào kinh doanh thương mại sẽ giúp cho các doanh nghiệp có thêm sự lựa chọn mới về công nghệ truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng, ổn định và tối ưu chi phí nhất

5 Phương thức hoạt động của NB-IoT

NB-IoT hiện chỉ hỗ trợ chế độ truyền FDD với băng thông 180 kHz và 3 loại triển khai cụ thể:

- Triển Khai Độc Lập: Sử dụng băng tần không chồng lấn với LTE

- Triển Khai Dải Tần Bảo Vệ: Sử dụng dải tần biên của LTE

- Triển Khai Trong Băng Tần:Sử dụng băng tần LTE và cần mất 1 PRB (Physical Resource Block) cho triển khai

Hình 3: 3 Triển khai được NB-IoT hỗ trợ

6 Cấu trúc khung

Khung của NB-IoT được thể hiện qua Cấu Trúc Khung 1 (FS1) cho cả đường xuống và đường lên Có

sự hỗ trợ cho khoảng cách sóng mang phụ là 15 kHz và một cấu trúc khung mới được đề xuất cho khoảng cách sóng mang phụ là 3,75 kHz

Hình 4: Cấu trúc khung NB-IoT cho khoảng cách sóng mang phụ 15 kHz cho

cả đường lên và đường xuống

Hình 5: Cấu trúc khung NB-IoT cho khoảng cách sóng mang phụ 3,75 kHz cho

đường lên

7 Mạng NB-IoT

Mạng NB-IoT bao gồm năm phần chính:

- Thiết Bị Đầu Cuối NB-IoT: Các thiết bị IoT có thể truy cập mạng NB-IoT khi sử dụng Thẻ SIM tương ứng

- Trạm Cơ Sở NB-IoT: Triển khai bởi nhà khai thác viễn thông, hỗ trợ cả ba loại chế độ triển khai

- Mạng Lõi NB-IoT: Kết nối trạm gốc NB-IoT với đám mây

- Nền Tảng Đám Mây NB-IoT: Xử lý dịch vụ và kết quả được chuyển đến trung tâm kinh doanh hoặc thiết bị đầu cuối NB-IoT

- Trung Tâm Thương Mại theo Chiều Dọc: Có thể nhận dữ liệu NB-IoT và kiểm soát cuối cùng

Hình 6: Mạng NB-IoT

8 Thích ứng liên kết bán tĩnh

NB-IoT sử dụng mức độ phủ sóng thay vì sơ đồ thích ứng liên kết, có ba loại lớp bảo hiểm để phân biệt mức độ bao phủ khác nhau Điều này giúp đảm bảo ổn định kết nối trong điều kiện đa dạng

9 Truyền lại dữ liệu

NB-IoT sử dụng cơ chế truyền lại dữ liệu để tối ưu hóa việc truyền dữ liệu và cải thiện vùng phủ sóng Tất cả các kênh hỗ trợ truyền lại dữ liệu, và 3GPP đã đặt ra các chuẩn cho việc truyền lại trên mỗi kênh

Bảng 5: Thời gian truyền lại được hỗ trợ bởi mỗi kênh

C LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ CÔNG NGHỆ CHỦ YẾU CỦA NB-IoT

1 Lý thuyết phân tích kết nối

3GPP (tổ chức tiêu chuẩn di động thế hệ 3) đã xem xét khả năng kết nối của NB-IoT khi sử dụng các dịch vụ định kỳ và mạng lệnh từ thiết bị đầu cuối Theo nghiên cứu, NB-IoT có thể quản lý khoảng 52,547 thiết bị kết nối trong mỗi khu vực Tuy nhiên, điều này chỉ là ước lượng và thực tế có thể phức tạp hơn, đặc biệt là khi có nhiều thiết bị NB-IoT cùng lúc

Để giải quyết vấn đề quá tải truy cập trong mạng LTE khi nhiều thiết bị NB-IoT kết nối đồng thời, nghiên cứu tập trung vào các giải pháp kiểm soát tải như truy cập được kiểm soát, RACH độc quyền tài nguyên

và các cơ chế khác Họ sử dụng mô hình dịch vụ thực tế thay vì mô hình giả định đơn giản để có kết quả chân thực hơn

Nghiên cứu đề xuất một cách phân tích hiệu suất ngay lập tức cho hệ thống NB-IoT sử dụng đa kênh ALOHA Điều này giúp hiểu hiệu suất của hệ thống trong thời gian thực và hỗ trợ tối ưu hóa tài nguyên Tuy nhiên, do thiếu thông tin về ứng dụng thực tế, nghiên cứu cần được mở rộng và cải thiện để đáp ứng yêu cầu thực tế của mạng NB-IoT

S-Nghiên cứu cần tiếp tục để tối ưu hóa số lượng kết nối tối đa và phân phối tài nguyên một cách hiệu quả nhất Điều này bao gồm xem xét mô hình dịch vụ và giả định Beta loại loại để có kết quả phân tích chân thực hơn Nghiên cứu cũng cần xem xét cách tối ưu hóa sử dụng tài nguyên như NPRACH, NPDCCH, NPDSCH và NPUSCH để đảm bảo hiệu suất tốt nhất cho hệ thống NB-IoT

2 Lý thuyết phân tích độ trễ

Trong NB-IoT, vấn đề về độ trễ trong quá trình kết nối đường lên đang là một phần quan trọng cần nghiên cứu Độ trễ này bao gồm nhiều khía cạnh như đồng bộ hóa hệ thống, đọc thông tin quảng bá, truy cập ngẫu nhiên, phân bổ tài nguyên, truyền dữ liệu và phản hồi Hiện nay, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào giá trị trung bình và biến động của độ trễ, nhưng cần có sự mở rộng để hiểu rõ hơn về bản chất phức tạp của độ trễ trong môi trường NB-IoT

Nghiên cứu đề xuất một phương pháp phân tích hiệu suất ngay lập tức cho hệ thống NB-IoT sử dụng đa kênh S-ALOHA Điều này giúp hiểu hiệu suất của hệ thống trong thời gian thực và hỗ trợ tối ưu hóa tài nguyên Tuy nhiên, do thiếu thông tin về ứng dụng thực tế, nghiên cứu cần được mở rộng và cải thiện để đáp ứng yêu cầu thực tế của mạng NB-IoT

Nghiên cứu cần tiếp tục để tối ưu hóa số lượng kết nối tối đa và phân phối tài nguyên một cách hiệu quả nhất Điều này bao gồm xem xét mô hình dịch vụ và giả định Beta loại loại để có kết quả phân tích chân

thực hơn Nghiên cứu cũng cần xem xét cách tối ưu hóa sử dụng tài nguyên như NPRACH, NPDCCH, NPDSCH và NPUSCH để đảm bảo hiệu suất tốt nhất cho hệ thống NB-IoT

3 Cơ chế tăng độ phủ

Cơ chế này có thể cải thiện độ nhạy thu và khả năng phủ sóng của NB-IoT thông qua việc sử dụng băng tần hẹp và triển khai ở dưới GHz Nghiên cứu cần tập trung vào đánh giá hiệu suất động của cơ chế này, đặc biệt là trong môi trường thực tế, để đảm bảo tính hiệu quả và khả năng ứng dụng trong các tình huống thực tế của NB-IoT

4 Công nghệ điện siêu thấp

Để đạt được mức tiêu thụ điện năng cực thấp cho NB-IoT, 3GPP đã giới thiệu chế độ tiết kiệm năng lượng và mở rộng khả năng thu không liên tục trên cơ sở công suất phát thấp hơn Mặc dù kết quả mô phỏng chỉ ra rằng tuổi thọ dự đoán của thiết bị đầu cuối trang bị pin 5-Wh có thể đạt tới 10 năm khi truyền dữ liệu một lần mỗi ngày - một trường hợp quá lý tưởng cho hầu hết các ứng dụng NB-IoT Tuy nhiên, cần phải đánh giá năng lượng của cơ chế hiện tại một cách chi tiết hơn và đề xuất cải tiến chiến lược Điều này cũng là một trong những mục tiêu chính của 3GPP R14

Phần lớn các công trình hiện có liên quan đến tiêu thụ năng lượng của chế độ DRX tập trung vào việc đo lường mức tiêu thụ điện năng của từng thiết bị đầu cuối và tập trung vào mối quan hệ giữa tín hiệu điều khiển và chế độ hoạt động của thiết bị đầu cuối Hiệu suất tiêu thụ năng lượng và sự đánh đổi giữa nó và

độ trễ có thể được rút ra sau khi có được xác suất ổn định và thời gian tồn tại của chuỗi Markov cho các trạng thái khác nhau

Tuy nhiên, hầu hết các mô hình này tập trung chủ yếu vào dịch vụ truyền thông như VoIP, duyệt web và video streaming, và ít chú ý đến mối quan hệ giữa tín hiệu điều khiển và nền tảng ứng dụng NB-IoT, nơi một lượng lớn thiết bị đầu cuối NB-IoT phản ứng đối với cùng một sự cố hoặc thực hiện giám sát sự cố liên quan Vì vậy, những nghiên cứu gần đây cố gắng nghiên cứu không gian thời gian mối tương quan của các ứng dụng NB-IoT và ảnh hưởng của chúng đối với chế độ hoạt động của NB-IoT để phân tích mức tiêu thụ năng lượng của nhóm thiết bị đầu cuối NB-IoT Phương pháp thiết kế để tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng của hệ thống và thiết bị đầu cuối NB-IoT có thể được thực hiện dựa trên thông tin này Một số nghiên cứu cũng chỉ ra rằng trong trạng thái rảnh, thiết bị đầu cuối NB-IoT chỉ có thể hoàn thành quá trình truyền dữ liệu sau khi thực hiện truy cập ngẫu nhiên Trong các tình huống với sự bùng nổ dịch

vụ mạnh mẽ, số lần quay lại của thiết bị đầu cuối tăng lên đáng kể trong quá trình truy cập ngẫu nhiên Việc kiểm soát quyền lực thông qua cơ chế tăng quyền lực trở nên quan trọng đối với NB-IoT Do đó, việc đánh giá mức tiêu thụ năng lượng trong quá trình truy cập ngẫu nhiên với cơ chế tăng quyền lực là rất quan trọng

Vậy nên, trong bối cảnh lý thuyết của phân tích số lượng kết nối và độ trễ NB-IoT, mô hình tiêu thụ năng lượng và phương pháp thiết kế tối ưu hóa cho quá trình truy cập ngẫu nhiên của NB-IoT cần được nghiên cứu để đảm bảo hiệu suất năng lượng một cách hiệu quả và cải thiện chiến lược của hệ thống NB-IoT một cách toàn diện

5 Mối quan hệ kết hợp giữa tiến hiệu và dữ liệu