Thị trường thành phố thông minh được dự đoán sẽ tăng từ 81 tỷ đô la trên toàn cầu vào năm 2018 lên hơn 158 tỷ đô la vào năm 2022, theo báo cáo giữa năm của Hướng dẫn chi tiêu thành phố thông minh của IDC. Trong một thành phố thông minh, mạng internet kết nối vạn vật (IoT) có thể được triển khai để tạo ra các ứng dụng và công nghệ. Ngay sau đó, hệ thống đỗ xe sẽ cho tài xế biết điểm nào đang mở, đèn ngoài trời thông minh sẽ tự động điều chỉnh theo điều kiện thời tiết và khí hậu và các tòa nhà xanh sẽ có thể theo dõi chất lượng không khí và tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng. IoT sẽ cho phép chúng ta liên tục cảm nhận và xử lý thông tin từ thế giới bên ngoài trong nỗ lực mang lại hiệu quả cho cuộc sống hàng ngày trong một thành phố.
Tuy nhiên, những tiến bộ này sẽ không thể là hiện thực nếu không có kết nối không dây đầy đủ để phát triển với các công nghệ, đáp ứng nhu cầu băng thông đang leo thang.
Thành phố thông minh đang trên đà phát triển
Một cuộc khảo sát năm 2016 của Hội nghị Thị trưởng Hoa Kỳ đã chứng minh rằng các dự án IoT của thành phố thông minh ở các thành phố thuộc mọi quy mô đang được tiến hành tốt trong các lĩnh vực quan trọng, bao gồm giao thông, hiệu quả năng lượng, dịch vụ chính phủ và chăm sóc sức khỏe. Ví dụ, tại Los Angeles, thành phố được cài đặt đèn LED mới trong 4.500 dặm của đèn đường. Điều này sẽ tăng khả năng hiển thị ở những khu vực đó, dẫn đến những con đường và khu vực xung quanh chúng an toàn hơn. Những bóng đèn này cũng sẽ được nối vào một hệ thống kết nối với nhau để báo cáo bất kỳ trục trặc nào có thể phát sinh, đẩy nhanh quá trình thay thế. Ở Nam Kinh, Trung Quốc, đã lắp đặt cảm biến trong 10.000 xe taxi, 7.000 xe buýt và 1 triệu ô tô riêng để giúp theo dõi và giám sát các mô hình giao thông.
Một ví dụ gần đây về động lực của thành phố thông minh là việc hoàn thành đường hầm Seattle SR 99, được biết đến với cái tên đường hầm thông minh nhất hiện nay. Ngay cả khi hành khách ở 200 feet dưới mặt đất, đường hầm có 13 dặm cáp quang, 95 dặm dây điện, 15 dặm đèn và 8 dặm có thiết bị dò nhiệt sẽ liên tục theo dõi điều kiện bên trong đường hầm vì lợi ích của an ninh công cộng và thông tin liên lạc. Trong toàn bộ đường hầm dài hai dặm, khách du lịch luôn được kết nối với LTE để sử dụng điện thoại của họ và được cảnh báo về các trường hợp khẩn cấp.
Cơ sở hạ tầng mạng là chìa khóa
Một nghiên cứu của Ericsson dự đoán rằng 70% thiết bị IoT sẽ sử dụng kết nối di động vào năm 2022. Các thành phố thông minh sẽ yêu cầu kết nối mạng mạnh mẽ để mảng thiết bị này giao tiếp với nhau một cách đáng tin cậy. Các thành phố này, với các tòa nhà và địa điểm lớn nhỏ, phải sử dụng kết hợp các hệ thống ăng ten phân tán (DAS), bộ lặp, các ô nhỏ và Wi-Fi để tạo ra một mạng lưới phủ kín trên toàn bộ thành phố. Khi các yêu cầu mạng cơ sở được xây dựng, các mạng IoT có thể được triển khai để khiến các thành phố thực sự tự vận hành.
Có năm thành phần cơ sở hạ tầng cần thiết để chạy mạng IoT trong thành phố thông minh: mạng không dây hỗ trợ kết nối thiết bị, cảm biến để giám sát thế giới bên ngoài, hệ thống có thể chuyển đổi dữ liệu thu được, công cụ để phân tích cùng một trung tâm dữ liệu và dữ liệu đó để lưu trữ tất cả dữ liệu đó. Giữ dữ liệu lịch sử này cho tương lai giúp các hệ thống IoT có khả năng liên tục học hỏi và đưa ra dự đoán tin cậy hơn về kết quả trong tương lai, một thành phần quan trọng trong việc tối ưu hóa cách thức hoạt động của các thành phố.
Để hiểu những thách thức của việc xây dựng mạng lưới quy mô lớn cho các thành phố thông minh, tốt nhất bạn nên xem xét các dự án biệt lập hiện có với sự tương đồng về chức năng. Các sân vận động thể thao, hoặc bất kỳ địa điểm nào tổ chức cùng lúc cho hàng ngàn người ở một khu vực, không có khả năng hỗ trợ kết nối di động đầy đủ để gửi ảnh, văn bản hoặc thậm chí là một cuộc gọi điện thoại. Để cải thiện phạm vi và khả năng di động, phần lớn các địa điểm này cài đặt DAS, với nhiều điều khiển từ xa và ăng ten "ẩn" của tất cả các nhà mạng lớn của Hoa Kỳ. Đó không chỉ là mật độ người dùng làm giảm kết nối - đó cũng có thể là kiến trúc và xây dựng đã phá vỡ dịch vụ di động.
Việc tính toán điều này trong toàn bộ thành phố (trong nhà và ngoài trời) là một công việc đáng kể, đặc biệt là vì các quan chức thành phố và nhà khai thác không dây sẽ cần phải đặt một số lượng đáng kể các thiết bị IoT lên trên các mạng này.
Chuẩn bị cho việc kết nối
Đòi hỏi của trung tâm đối với các ứng dụng thành phố thông minh là phải liên tục hoạt động cùng một lúc và có khả năng xử lý một lượng dữ liệu ngày càng tăng trong quá trình vận chuyển. Như vậy, cơ sở hạ tầng không dây về cơ bản sẽ là kết cấu của mọi thành phố thông minh. Tốc độ và mật độ kết nối mạng cao có thể sẽ được cung cấp bởi sự kết hợp giữa 5G và 4G/LTE, là cách duy nhất để thực hiện lời hứa của cột mốc công nghệ này.
Tiến tới tương lai, dân số đô thị ngày càng tăng đồng nghĩa với việc các dự án xây dựng thành phố thông minh, như Đường hầm SR-99, sẽ trở nên phổ biến hơn trên khắp Hoa Kỳ và trên toàn thế giới. Sự đổi mới được cung cấp bởi các thành phố thông minh và mạng IoT sẽ duy trì mức sống cho người dân và thiết lập các tiêu chuẩn hiệu quả để đưa công nghệ vào tương lai
