Các giao thức không dây hàng đầu trong khóa thông minh và nhà thông minh | YonAnn - Hướng dẫn đầy đủ năm 2025
Với sự phát triển nhanh chóng của Internet vạn vật (IoT), nhà thông minh và khóa thông minh ngày càng được kết nối chặt chẽ với nhau. Các giao thức truyền dẫn không dây đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo giao tiếp an toàn và đáng tin cậy giữa các thiết bị. Hướng dẫn này khám phá các giao thức truyền dẫn không dây phổ biến nhất được sử dụng trong hệ thống khóa thông minh và nhà thông minh vào năm 2025.
-
IoT là gì và tại sao nó lại quan trọng trong Khóa thông minh
IoT đề cập đến sự tích hợp giữa thông tin và không gian vật lý. Nó cho phép nhận dạng tự động, thu thập dữ liệu, giám sát từ xa và điều khiển thiết bị. Trong khóa thông minh, IoT hỗ trợ kiểm soát truy cập theo thời gian thực, quản lý từ xa và tích hợp liền mạch với các thiết bị thông minh khác.
-
Các giao thức không dây phổ biến trong công nghệ khóa thông minh
RFID
Nhận dạng Tần số Vô tuyến (RFID) sử dụng trường điện từ để tự động nhận dạng và theo dõi các thẻ gắn trên vật thể. Đây là công nghệ chẩn đoán tự động không tiếp xúc, thông qua tín hiệu tần số vô tuyến, tự động nhận dạng vật thể mục tiêu và thu thập dữ liệu liên quan.
RFID bao gồm ba thành phần cơ bản: thẻ (Tag), đầu đọc (Reader) và ăng-ten (Antenna). Nguyên lý hoạt động cơ bản của công nghệ RFID rất đơn giản: thẻ đi vào từ trường, nhận tín hiệu tần số vô tuyến từ đầu đọc và gửi thông tin sản phẩm được lưu trữ trong chip bằng năng lượng thu được từ dòng điện cảm ứng (Thẻ thụ động, Passive Tag hoặc Passive Tag), hoặc chủ động gửi thông tin sản phẩm nhất định (Thẻ thụ động). Bộ giải mã đọc thông tin, giải mã nó, sau đó gửi đến hệ thống thông tin trung tâm để xử lý dữ liệu liên quan.
RFID có thể được sử dụng rộng rãi trong an ninh và chống hàng giả, tự động hóa công nghiệp và thương mại, bảo vệ tài sản, ngành công nghiệp hậu cần, theo dõi phương tiện, bãi đậu xe và hệ thống thu phí không dừng trên đường cao tốc, v.v. Về mặt công nghiệp, RFID sẽ thâm nhập vào nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm ô tô, dược phẩm, thực phẩm, vận tải, năng lượng, quân sự, quản lý động vật và quản lý nhân sự.
Công nghệ hồng ngoại cũng là một loại công nghệ truyền thông không dây cho phép truyền dữ liệu không dây. Hồng ngoại có những đặc điểm riêng biệt: truyền điểm-điểm, không dây, không thể ở quá xa, phải được căn chỉnh đúng hướng, không thể xuyên qua tường và chướng ngại vật, và ít kiểm soát được tiến trình truyền thông tin. Chuẩn lớp vật lý 802.11 bao gồm các tiêu chuẩn liên quan đến hồng ngoại bên cạnh việc sử dụng RF ở tần số 2,4 GHz. irDA1.0 hỗ trợ tốc độ truyền thông lên đến 115,2 kbps, và IrDA1.1 hỗ trợ tốc độ lên đến 4 Mbps. Công nghệ này phần lớn đã bị loại bỏ và thay thế bằng Bluetooth và các công nghệ mới hơn.
Bluetooth
Bluetooth: Công nghệ giao tiếp Bluetooth là công nghệ giao tiếp không dây được sử dụng để kết nối các thiết bị ở gần. Bluetooth sử dụng băng tần 2,4 GHz và có khả năng truyền dữ liệu trong khoảng cách ngắn. Bluetooth có thể được sử dụng trong khóa cửa thông minh để kết nối với điện thoại di động hoặc các thiết bị khác để điều khiển và quản lý từ xa.
Thuận lợi:
-
Khoảng cách truyền ngắn, thích hợp cho giao tiếp tầm gần.
-
Tiêu thụ điện năng thấp, phù hợp với các thiết bị chạy bằng pin.
-
Đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu của hầu hết các ứng dụng.
-
Không cần cơ sở hạ tầng bổ sung, cho phép kết nối dễ dàng giữa các thiết bị.
Nhược điểm:
-
Khoảng cách truyền dẫn hạn chế, thường trong vòng 10 mét.
-
Ít an toàn hơn và dễ bị nhiễu.
-
Công nghệ giao tiếp Bluetooth được sử dụng rộng rãi hơn trong khóa cửa thông minh nhờ độ tin cậy và ổn định cao. Tuy nhiên, do khoảng cách truyền dẫn hạn chế, nó có thể không đủ đáp ứng trong một số trường hợp ứng dụng.
Wi-Fi
Wi-Fi cho phép điều khiển từ xa qua mạng gia đình, cung cấp băng thông dữ liệu cao nhưng tiêu thụ điện năng cao hơn. Đây là giao thức truyền thông không dây được sử dụng để giao tiếp giữa khóa cửa thông minh và các thiết bị khác. Wi-Fi có thể sử dụng sóng vô tuyến ở băng tần 2,4 GHz và 5 GHz để truyền dữ liệu và sử dụng chuẩn IEEE 802.11 để giao tiếp.
Khóa cửa thông minh thường cần được kết nối với bộ định tuyến không dây của nhà bạn để bạn có thể điều khiển từ xa bằng điện thoại hoặc thiết bị khác. Bạn có thể sử dụng điện thoại thông minh hoặc thiết bị khác để điều khiển khóa cửa thông minh thông qua kết nối Wi-Fi, chẳng hạn như mở hoặc đóng cửa. Bạn cũng có thể sử dụng ứng dụng được cung cấp kèm theo khóa cửa thông minh để điều khiển khóa cửa thông minh và thiết lập các quyền truy cập khác nhau.
Những lợi ích:
Thuận lợi:
-
Băng thông rộng: Wi-Fi có thể cung cấp băng thông lớn và có thể truyền tải lượng lớn dữ liệu cùng một lúc.
-
Khoảng cách: Wi-Fi có thể phủ sóng ở khoảng cách lớn, phù hợp để sử dụng trong nhà.
-
Cấu hình: Wi-Fi có thể được cấu hình dễ dàng để hỗ trợ nhiều loại mạng.
-
Khả năng tương thích: Wi-Fi có khả năng tương thích tốt và có thể tương thích với nhiều loại thiết bị.
Nhược điểm:
-
Bảo vệ: Wi-Fi có tính bảo mật thấp và dễ bị tin tặc tấn công.
-
Sự phụ thuộc: Wi-Fi phụ thuộc vào bộ định tuyến không dây và nếu bộ định tuyến bị hỏng, toàn bộ hệ thống sẽ bị gián đoạn.
-
Biến động: Tín hiệu Wi-Fi có thể bị nhiễu từ môi trường xung quanh và cường độ tín hiệu có thể thay đổi.
-
Tiêu thụ điện năng: Các thiết bị Wi-Fi tiêu thụ nhiều điện năng hơn, ảnh hưởng đến tuổi thọ pin.
Zigbee
Zigbee hỗ trợ mạng lưới, tiêu thụ điện năng thấp và truyền thông an toàn, lý tưởng cho hệ thống tự động hóa nhà ở. Zigbee sử dụng mạng tự tổ chức cho phép các thiết bị tạo thành một mạng lưới tiêu thụ điện năng thấp với nhau, và có thể truyền dữ liệu trên khoảng cách xa (hàng trăm mét).
Giao thức truyền thông Zigbee dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 và có ưu điểm là chi phí thấp, tiêu thụ điện năng thấp và bảo mật cao. Giao thức truyền thông Zigbee có khả năng xuyên tường và chống nhiễu tốt, và khóa cửa thông minh sử dụng Zigbee làm
Zigbee được sử dụng làm giao thức truyền thông không dây cho khóa cửa thông minh, giúp giảm mức tiêu thụ điện năng đồng thời đảm bảo khoảng cách truyền thông. Ngoài ra, Zigbee còn có khả năng bảo mật tốt, giúp bảo vệ hiệu quả nội dung truyền thông của khóa cửa thông minh khỏi bị đánh cắp.
Zigbee là giao thức truyền thông không dây dành cho khóa cửa thông minh có những ưu điểm sau.
-
Chi phí thấp: Chi phí sản xuất mô-đun Zigbee tương đối thấp và việc sử dụng Zigbee làm giao thức truyền thông không dây có thể giảm chi phí cho khóa cửa thông minh.
-
Tiêu thụ điện năng thấp: Zigbee sử dụng mạng tự tổ chức, có thể giảm hiệu quả mức tiêu thụ điện năng của các nút và phù hợp hơn với các ứng dụng như khóa cửa thông minh cần nguồn điện dài.
-
Bảo mật cao: Giao thức Zigbee có tính bảo mật tốt, có thể đảm bảo tính bảo mật của nội dung truyền thông.
-
Khả năng xuyên tường mạnh mẽ: Tín hiệu Zigbee có thể xuyên qua tường, giúp đảm bảo khoảng cách truyền thông của khóa cửa thông minh tốt hơn.
-
Khả năng chống nhiễu mạnh mẽ: Giao thức Zigbee có khả năng chống nhiễu mạnh, có thể tránh nhiễu trong truyền thông một cách hiệu quả.
Tuy nhiên, Zigbee cũng có một số nhược điểm.
-
Khoảng cách giao tiếp ngắn: Khoảng cách truyền thông của Zigbee thường trong vòng 30 mét, không thể đáp ứng nhu cầu của một số tình huống ứng dụng đặc biệt.
-
Tốc độ truyền thông thấp: Tốc độ truyền thông của Zigbee thường dưới 250 Kbps, không đáp ứng được nhu cầu truyền tải tốc độ cao.
-
Thiết lập mạng chậm: Tốc độ thiết lập mạng Zigbee chậm và không thể đáp ứng nhu cầu cao về các tình huống ứng dụng thời gian thực.
Sóng Z
Wave cung cấp khả năng truyền tín hiệu đáng tin cậy, mã hóa mạnh mẽ và khả năng tương thích thiết bị cho nhà thông minh. Z-Wave là giao thức truyền thông không dây tần số thấp, công suất thấp, có thể được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa nhà ở. Z-Wave có thể truyền dữ liệu trên khoảng cách xa (hàng trăm mét) và có độ ổn định tín hiệu tốt. Nó sử dụng sóng vô tuyến công suất cực thấp để truyền dữ liệu.
Z-Wave có tốc độ truyền thấp và thường được sử dụng để truyền thông tin điều khiển và trạng thái. Công nghệ mã hóa đảm bảo an toàn truyền dữ liệu và tương thích với nhiều thiết bị nhà thông minh. Tuy nhiên, khoảng cách truyền dẫn của Z-Wave khá ngắn, chỉ phù hợp để sử dụng trong nhà, và giá thành thiết bị tương đối cao.
Thuận lợi:
-
Bảo vệ: Z-Wave sử dụng công nghệ mã hóa để đảm bảo tính bảo mật khi truyền dữ liệu.
-
Hiệu quả năng lượng: Các thiết bị Z-Wave sử dụng công nghệ tiêu thụ điện năng cực thấp để kéo dài tuổi thọ pin.
-
Khả năng tương thích: Z-Wave hỗ trợ kết nối nhiều thiết bị và có thể tương thích với nhiều loại thiết bị nhà thông minh.
-
Sự ổn định: Z-Wave có thể mở rộng phạm vi phủ sóng mạng thông qua bộ lặp có tín hiệu ổn định.
Nhược điểm:
-
Băng thông: Băng thông của Z-Wave thấp và không thể truyền tải lượng dữ liệu lớn.
-
Khoảng cách: Khoảng cách truyền dẫn của Z-Wave ngắn và phù hợp để sử dụng trong nhà.
-
Trị giá: Chi phí của các thiết bị Z-Wave tương đối cao.
-
Khả năng tương thích: Z-Wave chỉ tương thích với các thiết bị hỗ trợ giao thức Z-Wave, không phải với tất cả các thiết bị.
LoRa
LoRa cung cấp giao tiếp tầm xa, công suất thấp, phù hợp cho các ứng dụng khóa thông minh diện rộng. Đây là giao thức truyền thông không dây công suất thấp, chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng IoT. Lora sử dụng điều chế FSK với điều chế Lora, có thể hỗ trợ giao tiếp tầm xa. Lora có ưu điểm là tiêu thụ điện năng thấp, giao tiếp tầm xa và chi phí thấp, được sử dụng trong các ứng dụng IoT như khóa cửa thông minh.
Khoảng cách truyền thông của Lora có thể lên tới hàng chục km và có thể xuyên qua tường, giúp đảm bảo khoảng cách truyền thông của khóa cửa thông minh tốt hơn. Ngoài ra, LoRa còn có khả năng chống nhiễu tốt hơn, có thể ngăn chặn nhiễu hiệu quả trong giao tiếp. Tuy nhiên, tốc độ truyền thông của LoRa tương đối thấp, thường chỉ trong vòng vài trăm bps.
Nó không thể đáp ứng được nhu cầu truyền tải tốc độ cao.
LoRa là giao thức truyền thông không dây dành cho khóa cửa thông minh có những ưu điểm sau.
-
Tiêu thụ điện năng thấp: LoRa sử dụng phương pháp điều chế công suất thấp, giúp giảm hiệu quả mức tiêu thụ điện năng của nút và phù hợp hơn với các ứng dụng như khóa cửa thông minh cần nguồn điện dài.
-
Giao tiếp đường dài: Khoảng cách truyền thông của LoRa có thể đạt tới hàng chục km, giúp đảm bảo khoảng cách truyền thông của khóa cửa thông minh tốt hơn.
-
Chi phí thấp: Chi phí sản xuất mô-đun Lora tương đối thấp và việc sử dụng LoRa làm giao thức truyền thông không dây có thể giảm chi phí cho khóa cửa thông minh.
-
Khả năng chống nhiễu mạnh mẽ: LoRa có khả năng chống nhiễu mạnh, có thể tránh nhiễu trong giao tiếp một cách hiệu quả.
Tuy nhiên, LoRa cũng có một số nhược điểm.
-
Tốc độ truyền thông thấp: Tốc độ truyền thông của LoRa thường chỉ trong vòng vài trăm bps, không thể đáp ứng được nhu cầu truyền dữ liệu tốc độ cao.
-
Thiết lập mạng chậm: Tốc độ thiết lập mạng LoRa chậm, không thể đáp ứng được các tình huống ứng dụng có yêu cầu cao về thời gian thực.
-
Nhạy cảm với mất mát đường truyền: Tín hiệu LoRa nhạy cảm với suy hao đường truyền và khi suy hao đường truyền tăng, tín hiệu sẽ yếu đi và ảnh hưởng đến chất lượng truyền thông.
NB-IoT
NB-IoT là công nghệ di động cung cấp vùng phủ sóng rộng, thời lượng pin dài và triển khai hiệu quả về chi phí. Công nghệ này nằm trong phân khúc thị trường IoT giá rẻ, dành cho nhà mạng, dựa trên phổ tần được cấp phép và có triển vọng ứng dụng rộng rãi. NB-IoT bao gồm giám sát môi trường, đỗ xe thông minh, đọc đồng hồ từ xa, nông nghiệp và chăn nuôi. Những kịch bản này khó có thể được hỗ trợ bởi các hệ thống truyền thông di động hiện có. Công ty nghiên cứu thị trường Machina dự đoán công nghệ NB-IoT sẽ phủ sóng 25% kết nối IoT trong tương lai.
NB-IoT là một công nghệ nâng cao quan trọng của LTE trong giai đoạn 3GPP R13, và băng thông RF có thể thấp tới 0,18 MHz. NB-IoT là sự hội tụ của hai tiêu chuẩn NB-CIoT và NB-LTE, cân bằng lợi ích của tất cả các bên và có thể áp dụng cho nhiều kịch bản triển khai hơn. Trong số đó, Huawei, Vodafone, Qualcomm và các công ty khác hỗ trợ NB-CIoT; Ericsson, ZTE, Samsung, Intel, MTK và các công ty khác hỗ trợ NB-LTE. NB-CIoT và NB-LTE có sự khác biệt lớn so với NB-IoT tiêu chuẩn, và các thiết bị đầu cuối không thể được nâng cấp dễ dàng, và một số trạm gốc không đạt tiêu chuẩn thậm chí còn phải đối mặt với nguy cơ bị loại khỏi mạng.
Một số ưu điểm của NB-LoT bao gồm:
Tiêu thụ điện năng thấp: Các thiết bị NB-LoT có thể hoạt động trong thời gian dài bằng pin nhỏ, phù hợp để sử dụng ở những nơi xa xôi hoặc khó tiếp cận.
Tầm xa: NB-LoT có thể bao phủ khoảng cách lớn, lên tới vài km, tùy thuộc vào môi trường.
Chi phí thấp: Các thiết bị NB-LoT có chi phí sản xuất tương đối rẻ, khiến chúng trở thành lựa chọn tiết kiệm chi phí cho nhiều ứng dụng IoT.
Tốc độ dữ liệu thấp: NB-LoT được thiết kế cho các ứng dụng không yêu cầu tốc độ dữ liệu cao, phù hợp với các ứng dụng IoT đơn giản như mạng cảm biến.
Một số nhược điểm tiềm ẩn của NB-LoT bao gồm:
Băng thông hạn chế: NB-LoT có băng thông tương đối hẹp, nghĩa là nó chỉ có thể truyền một lượng dữ liệu hạn chế tại một thời điểm. Điều này có thể khiến nó không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu tốc độ dữ liệu cao hoặc lượng dữ liệu lớn.
Số lượng thiết bị kết nối có hạn: Bản chất băng thông hẹp của NB-LoT có nghĩa là nó chỉ có thể hỗ trợ một số lượng thiết bị được kết nối hạn chế tại một thời điểm.
Phạm vi có thể bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường: Phạm vi của NB-LoT có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như tòa nhà, cây cối và các chướng ngại vật khác, có thể làm giảm phạm vi hiệu quả của công nghệ.
Nhìn chung, NB-LoT là một công nghệ hữu ích cho phép các ứng dụng IoT công suất thấp, băng thông thấp giao tiếp ở khoảng cách xa. Tuy nhiên, băng thông hạn chế và khả năng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường có thể khiến công nghệ này không phù hợp với một số loại ứng dụng nhất định.
3G/4G/5G
Các mạng di động này cung cấp khả năng kết nối tốc độ cao và chức năng điều khiển từ xa.
-
Bảng so sánh các giao thức
|
Giao thức
|
Phạm vi
|
Tốc độ
|
Quyền lực
|
Trị giá
|
Phù hợp cho
|
|
Wi-Fi
|
Cao
|
Cao
|
Cao
|
Trung bình
|
Truy cập từ xa
|
|
Zigbee
|
Trung bình
|
Thấp
|
Thấp
|
Thấp
|
Lưới sử dụng tại nhà
|
|
LoRa
|
Rất cao
|
Rất thấp
|
Thấp
|
Thấp
|
Khóa thông minh ngoài trời
|
|
Bluetooth
|
Trung bình
|
Rất thấp
|
Thấp
|
Khóa thông minh địa phương
|
-
Chọn giao thức phù hợp cho hệ thống khóa thông minh của bạn
Việc lựa chọn giao thức không dây phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu ứng dụng của bạn: phạm vi, nguồn điện, khả năng tương thích của thiết bị và môi trường lắp đặt. Ví dụ, Zigbee hoặc Z-Wave phù hợp cho mạng gia đình, trong khi LoRa và NB-IoT phù hợp hơn cho các ứng dụng công nghiệp hoặc tầm xa.
-
Xu hướng tương lai trong truyền thông không dây cho khóa thông minh
Tương lai của giao tiếp khóa thông minh sẽ tập trung vào khả năng tương tác, bảo mật và mức tiêu thụ điện năng thấp. Các giao thức như Matter, NB-IoT và LoRa dự kiến sẽ chiếm ưu thế với các tiêu chuẩn mở hơn và hỗ trợ tích hợp liền mạch.
Phần kết luận
Hiểu rõ sự khác biệt giữa các giao thức truyền thông không dây sẽ giúp bạn lựa chọn giao thức phù hợp nhất cho hệ thống khóa thông minh của mình. Tại YonAnn, chúng tôi cung cấp các giải pháp khóa thông minh tiên tiến, tích hợp liền mạch với các công nghệ IoT hàng đầu.
Vietnamese 
English 
Russian 
Spanish 
Arabic