Giới thiệu về hệ thống mạng Wifi Mesh và những ứng dụng trong IoT

Khi nói đến các công nghệ và ứng dụng IoT trong các lĩnh vực như sản xuất, gia đình, chuỗi cung ứng, tòa nhà thì không thể không nói đến các cách thức truyền dữ liệu không dây, tùy thuộc vào khoảng cách địa lý, nguồn năng lượng nuôi thiết bị, tài chính, cũng như sự ổn định. Wifi Mesh là 1 trong những tiêu chuẩn kết nối cho công nghệ IoT, vì thế bài viết này blog SmartFactoryVN mong muốn chia sẻ thêm kiến thức về mạng Mesh để mọi người có thể hiểu rõ hơn về cách thức vận hành, ứng dụng cũng như giới hạn của nó. ( bài viết này có 1 phần thông tin dựa trên trang quantrimang.com )

Wi-Fi mesh là gì?

Các công cụ kích sóng Wi-Fi từ lâu đã trở thành một lựa chọn cực kỳ phổ biến khi giải quyết các điểm chết Wi-Fi – những vị trí mà sóng Wi-Fi nhà bạn không đủ mạnh để vươn tới. Tuy nhiên, sự xuất hiện của các hệ thống Wi-Fi Mesh trong vài năm qua đã thu hút được sự quan tâm của nhiều người dùng phổ thông bởi các hệ thống này đặc biệt dễ dàng trong lắp đặt và sử dụng.

Mạng Wi-Fi lưới

Wi-Fi Mesh là một kiến trúc mạng kết nối các điểm truy cập Wi-Fi trong một phạm vi rộng (lên đến hàng Km) với nhau, và các điểm truy cập này sẽ kết nối với nhau nhằm cung cấp một mạng lưới những điểm truy cập thống nhất và có thể phủ sóng toàn bộ khu vực nhất định, các dữ liệu được tự động định tuyến để tối ưu hóa việc kết nối và độ ổn định. Ngoài ra, khi một trong các điểm truy cập gặp phải sự cố thì các điểm khác tự động bổ sung lưu lượng và đảm nhiệm thay cho vị trí của điểm truy cập bị lỗi đó cho đến khi nó được khắc phục hoàn toàn.

Hãy coi hệ thống Wi-Fi Mesh như một mạng lưới của nhiều bộ kích sóng Wi-Fi, nhưng dễ dàng cài đặt hơn nhiều, và không yêu cầu nhiều tên mạng hoặc các đòi hỏi bất kỳ nào khác. Tất cả nhiệm vụ bạn phải làm là cắm điện cho các router trong hệ thống và làm theo một số bước đơn giản trong các ứng dụng đi kèm. Khi tất cả đã được thiết lập, việc quản lý mạng của bạn cũng dễ dàng hơn rất nhiều vì hầu hết các tính năng phức tạp, nâng cao đều nằm ngoài nhu cầu sử dụng người dùng phổ thông trong khi các tính năng quan trọng mà mọi người đều dùng có thể dễ dàng được truy cập và sử dụng.

Tóm lại, Wi-Fi mesh là một hệ thống mạng lưới các điểm phát Wi-Fi, được kết nối với nhau một cách thống nhất và có khả năng phát Wi-Fi trong phạm vi rất rộng. Ví dụ, bạn đang ở trong nhà, sau đó đi chợ cách nhà khoảng 500m cũng vẫn có Wi-Fi và đi ăn, cách chợ 500m vẫn sử dụng được Wi-Fi như bình thường.

Sử dụng hệ thống Wi-Fi mesh khác như thế nào so với các thiết bị kích sóng?

Bộ định tuyến

Một khía cạnh mà nhiều người dùng không nhận ra về hệ thống Wi-Fi mesh đó là chúng có thể thay thế hoàn router hiện tại của bạn. Vì vậy, trong khi các thiết bị kích sóng Wi-Fi chỉ đơn giản là giúp làm tăng cường độ tín hiệu Wi-Fi của router chính, thì các hệ thống Wi-Fi mesh thực sự tạo ra một mạng Wi-Fi hoàn toàn mới, tách biệt rõ ràng với mạng Wi-Fi từ router hiện tại của bạn.

Thêm vào đó, nếu bạn hoàn toàn có thể quản lý hệ thống mạng Wi-Fi mesh của mình thông qua các ứng dụng đơn giản trên điện thoại thông minh, thay vì phải truy cập vào các trang quản trị phức tạp của router. Điều này dẫn đến việc thay đổi các thiết lập và khái quát hóa hệ thống mạng Wi-Fi gia đình trở nên đơn giản hơn rất nhiều.

Hệ thống mạng Wi-Fi mesh cũng cho phép các router trong một hệ thống có thể giao tiếp được với nhau theo những trình tự bất kỳ. Trong khi các thiết bị kích sóng Wi-Fi truyền thống chỉ có thể giao tiếp với router chính của bạn mà thôi, và trong trường hợp bạn thiết lập nhiều bộ kích sóng Wi-Fi, chúng thường không thể kết nối được với nhau. Đây là một ưu điểm rất lớn của Hệ thống Wi-Fi mesh.

Quản lý hệ thống mạng Wi-Fi mesh

Ví dụ, nếu bạn thiết lập các đơn vị mesh đầu tiên và thứ hai trong nhà, bạn sẽ không phải lo lắng về việc có phải đặt đơn vị thứ ba gần đơn vị đầu tiên hay không, vì nó đơn giản chỉ là nhận tín hiệu từ thiết bị thứ hai mà bạn đã thiết lập, qua đó cho phép bạn tạo ra phạm vi phủ sóng lớn hơn nhiều so với các thiết bị kích sóng Wi-Fi. Hơn nữa, nếu bạn mở một ứng dụng phân tích Wi-Fi, bạn sẽ nhận thấy rằng hệ thống Wi-Fi mesh của bạn thực sự đang truyền đi các mạng Wi-Fi riêng biệt từ mỗi đơn vị trong mạng lưới mà bạn đã thiết lập. Đây cũng là cách các thiết bị kích sóng Wi-Fi truyền thống vận hành, nhưng với các thiết bị kích sóng, bạn sẽ thường xuyên phải chuyển đổi kết nối giữa các mạng theo cách thủ công (ví dụ như giữa Network và Network_EXT). Trong khi đó, một hệ thống Wi-Fi mesh vẫn hoạt động như một mạng đơn, do đó thiết bị của bạn sẽ tự động chuyển đổi kết nối giữa các đơn vị phát sóng trong mạng lưới. Tất nhiên một số bộ kích sóng Wi-Fi cũng có thể thực hiện được điều này (ví dụ như D-Link DAP-1520), nhưng chúng vẫn có một nhược điểm rõ ràng, đó là chúng sử dụng sóng Wi-Fi để giao tiếp với router và kết nối với thiết bị của bạn, dẫn đến tốc độ mạng sẽ bị ảnh hưởng đôi chút.

Tốc độ mạng sẽ bị ảnh hưởng.

Tóm lại ưu điểm của hệ thống Wi-Fi Mesh là:

  • Tính bảo mật cao, công nghệ mới
  • Kết nối đồng nhất, không bị ngắt quãng trong quá trình sử dụng
  • Không cần đi dây mạng qua từng Acesspont (điểm truy cập)
  • Phạm vi mở rộng sóng Wi-Fi cực kỳ rộng (đến hàng km)
  • Sử dụng công nghệ điện toán đám mây, kèm theo đó là hàng loạt những tính năng cao cấp như Wi-Fi Marketing, chỉ định địa điểm phát Wi-Fi

Nhược điểm của hệ thống Wi-Fi mesh

Rõ ràng là các hệ thống Wi-Fi mesh có giá thành đắt đỏ hơn rất nhiều so với các thiết bị kích sóng Wi-Fi truyền thống. Ví đụ một hệ thống bao gồm ba đơn vị phát sóng của hãng Eero thường có giá 500 đô la và bạn có thể mua lẻ với giá 200 đô la mỗi đơn vị.

Câu hỏi đặt ra trong trường hợp này là bạn có thực sự cần một thiết bị Wi-Fi mesh trong nhà hoặc trong văn phòng hay không? Nếu như bạn đang ở trong những căn nhà nhiều tầng, hoặc biệt thự rộng lớn, và hệ thống Wi-Fi của bạn đang gặp khá nhiều vấn đề thì Wi-Fi mesh là một sự thay đổi đáng đồng tiền bát gạo. Hoặc nếu như bạn sử dụng nhiều thiết bị smarthome và muốn cấu hình chúng dễ dàng hơn thì Wi-Fi mesh cũng là một sự lựa chọn không tồi.

Nhưng ngược lại, đôi khi những căn nhà thông thường ở Việt Nam hiện nay chỉ cần một con router Wi-Fi vài trăm ngàn là đủ xài.

Sức mạnh của mạng Wifi-Mesh

Mạng lưới không dây Wifi Mesh có thể dễ dàng, hiệu quả và kết nối không dây toàn bộ thành phố bằng cách sử dụng công nghệ hiện có, không tốn kém. Thay vì dựa vào các điểm truy cập WiFi có dây truyền thống, các kết nối trong mạng lưới không dây được trải rộng giữa hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm nút mạng  “nói chuyện” với nhau để chia sẻ kết nối mạng trên một khu vực rộng lớn.

Đây là cách nó hoạt động:

1. Để bao phủ một khu vực rộng lớn, chỉ một nút cần được kết nối vật lý với Internet. Một nút Wifi chia sẻ kết nối Internet không dây với tất cả các nút khác trong vùng lân cận.

2. Các nút đó sau đó chia sẻ kết nối không dây với các nút gần chúng nhất. Càng nhiều nút, kết nối càng lan rộng, tạo ra một “đám mây kết nối” không dây có thể phục vụ một văn phòng nhỏ hoặc một thành phố của hàng triệu người.

3. Càng cài đặt nhiều nút, mạng không dây của bạn càng lớn và càng nhanh.

4. Mạng lưới hầu như không cần cấu hình và dễ dàng cài đặt và gỡ cài đặt.

Tại sao nên sử dụng Wifi Mesh cho IoT?

Trong khi các công nghệ Wifi Mesh đã xuất hiện được một thời gian, chỉ gần đây, sức mạnh của lưới đạt đến điểm trưởng thành bên cạnh tính sẵn sàng cao từ các nhà cung cấp chip và silicon. Với chi phí tiếp cận mới hơn, Wifi Mesh đã trở thành điều kiện lý tưởng cho các nhà xây dựng ứng dụng IoT. Và với sự gia tăng của các ngôi nhà được kết nối và hỗ trợ công nghiệp về các tài nguyên nguồn mở , giờ đây, Wifi Mesh thực sự có thể truy cập được trong khi chi phí thấp đủ để mở rộng quy mô sản xuất. Do đó, Wifi Mesh đang trở thành một lựa chọn thực tế, khả thi hơn cho các ứng dụng IoT công nghiệp và thương mại. Nó có thể cung cấp các dịch vụ bổ sung trong một hệ thống trong đó việc mở rộng kết nối giữa hai nút bị hạn chế:

  1. Thành phố thông minh  - Wifi Mesh rất tốt cho việc mở rộng tín hiệu vô tuyến thông qua nhà để xe, khuôn viên trường, khu kinh doanh và các cơ sở ngoài trời khác. Nhà để xe sử dụng trình kiểm tra tính khả dụng của không gian được hưởng lợi rất nhiều từ mạng lưới vì chúng có thể mở rộng tín hiệu trên toàn bộ không gian và có thể liên lạc khi các khách hàng khác đã lấy một điểm.
  2. Thiết bị chăm sóc sức khỏe  - Wifi Mesh có thể giúp theo dõi và định vị các thiết bị y tế một cách nhanh chóng. Họ cũng có thể hoạt động như một bản sao lưu cho các thiết bị y tế luôn cần duy trì trực tuyến. Nếu một nút mất kết nối, một nút khác có thể bước vào để giữ cho kết nối tồn tại.
  3. Nhà thông minh  - Wifi Mesh có thể giúp bạn theo dõi và quản lý nhiệt độ trong nhà. Thiết lập một cổng được cấp nguồn và sử dụng các cảm biến nhiệt độ và các nút kích hoạt lưới trong mỗi phòng để thu thập dữ liệu trực tiếp và tự động điều chỉnh cài đặt.
  4. Nuôi trồng – nông nghiệp  - Wifi Mesh cũng rất tốt để theo dõi phơi nắng và mực nước trên các loại cây trồng của bạn. Bạn có thể mở rộng quy mô với chi phí thấp với các nút hỗ trợ Lưới trên toàn bộ diện tích để tạo trang trại IoT được kết nối di động.
  5. Internet công nghiệp  - Wifi Mesh cũng rất tốt để theo dõi các palet và giám sát các vật thể lớn với mạng kết nối không dây có độ tin cậy cao. Với các Wifi Mesh, bạn có thể dễ dàng theo dõi dữ liệu chính trong khu vực sản xuất của mình và trên nhiều địa điểm để xác định các vấn đề trước khi chúng xảy ra.

Bạn còn thắc mắc gì khi triển khai mạng IoT, hãy để lại lời nhắn cho chúng tôi để được tư vấn thêm.

Đăng ký để nhận ebook
Đăng ký để nhận ebook "Ứng dụng IoT" từ chúng tôi.
Đăng ký để được nhận ebook "The Technical Foundations of IoT" và "Building Arduino Projects for the Internet of Things ".