(TIỂU LUẬN) báo cáo môn MẠNG và TRUYỀN THÔNG đề tài ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT TRONG SMARTHOME

HỌC VIỆN NGÂN HÀNG
KHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

BÁO CÁO MÔN MẠNG VÀ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT TRONG SMARTHOME

Giảng viên hướng dẫn: Ths Lê Văn Hùng
Sinh viên thực hiện:

Hoàng Thị Thu
Nguyễn Thị Thùy
Nguyễn Thị Thùy Trang
Nguyễn Thị Hoa Mai
Đặng Quỳnh Trang

Hà Nội, 2021


BẢ NG PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC

STT

Mã sinh viên

Họ tên

Đóng góp

Chữ ký xác

nhận

1

21A4040105

Hoàng Thị Thu

20%

2

21A4040116

Đặng Quỳnh Trang

20%

3

21A4040072

Nguyễn Thị Hoa Mai

20%

4

21A4040121

Nguyễn Thị Thùy Trang

20%

5

21A4040106

Nguyễn Thị Thùy

20%

Chúng em xin cam đoan bài báo cáo là sản phẩm nghiên cứu, tìm hiểu của riêng
chúng em. Trong toàn bộ nội dung của báo cáo, những điều được trình bày tổng hợp từ
nhiều nguồn tài liệu bám sát với kiến thức trong bài học và những ứng dụng trong thực
tế. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp.
Quá trình xây dựng báo cáo gồm sự đóng góp của tồn bộ thành viên. Bảng phân
cơng đã được tồn bộ thành viên thống nhất và có chữ ký xác nhận.


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG..................................................................................................2
1.

Tìm hiểu chung về IoT..........................................................................................................2
1.1.

Khái niệm.......................................................................................................................2

1.2.

S ự phát tri ển IoT và nh ững ứng dụng nổi bật.................................................................2

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG....................................................................................6
1.

Thành phầần c aủ m tộh ệthốống IoT..........................................................................................6
1.1.

Thiếốt b /ịc m
ả biếốn (Things).............................................................................................6

1.2.

Tr mạkếốt nốối (Gateways).................................................................................................6

1.3.

H ạtầầng m ạng và trung tầm d ữ li ệu (Network and Cloud)..............................................8

1.4.

Ứng d ụng di đ ộng. ..........................................................................................................8

2.

Đặc đi ểm IoT..........................................................................................................................8

3.

Yều cầu đối với một hệ thống IoT.........................................................................................9

4.

Nguyên lý hoạt động của IoT..............................................................................................11

5.

Nguyến lý ho ạt đ ộng và mố hình ứng d ụng c ủa IoT trong Smarthome.................................12

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRONG CUỘC SỐNG......................................................................14
1.

2.

3.

Một số ứng dụng trong smarthome....................................................................................14
1.1.

H thốống
ệ
chiếốu sáng.....................................................................................................14

1.2.

H thốống
ệ điếầu hịa, bình nóng l nh,
ạ máy b ơ
m t ướ

i cầy các thiếốt bị gia dụng khác...............15

1.3.

H ệthốống gi ải trí ầm thanh đa vùng..............................................................................16

1.4.

H ệthốống an ninh..........................................................................................................17

L ợi ích c ủa IoT trong Smarthome.........................................................................................17
2.1.

Ti ện nghi hơn...............................................................................................................17

2.2.

An toàn hơn.................................................................................................................17

2.3.

Tiếốt ki ệm h ơn...............................................................................................................17

2.4.

Ki m
ể soát tốốt hơn.........................................................................................................18

2.5.

Giá tr và
ị đ ng
ẳ cầốp h ơn................................................................................................18

Hạn chế của IoT trong Smarthome....................................................................................18
3.1.

Vầốn đếầ an ninh m ạng và bảo mật cho IoT.....................................................................18

3.2.

Tính riếng tư.................................................................................................................19

3.3.

Chi phí cao....................................................................................................................19

3.4.

Khống có ngốn ng ữ chung............................................................................................19

3.5.

Kh ả năng tương tác kém..............................................................................................19

3.6.

Thống minh nh ưng ch ưa chăốc tện lợi..........................................................................19

LỜI MỞ ĐẦU
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ hiện đại đã khiến cho cuộc
sống của con người trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Ngày nay chỉ cần ngồi trong nhà
chúng ta cũng có thể biết được mọi chuyện xảy ra ở bên ngồi, có thể mua sắm mọi
thứ, liên lạc với những người ở xa, ... Có lẽ chưa bao giờ mà cuộc sống của con người
lại thuận tiện đến vậy. Công nghệ biến những điều trước đây khơng thể thành có thể,
kết nối con người dù cách nửa vòng trái đất, gắn nối tất cả niềm tự hào trên thế giới.
Nó biến những công việc nặng nề thành việc bấm nút và lướt quét nhẹ nhàng, khi đó
con người có thể “ngồi mát ăn bát vàng”. Internet và các thiết bị di động thông minh
(smartphone, tablet) đã trở nên quá phổ biến đã tạo nên khái niệm mới là IoT (Internet
of Things – Internet vạn vật) thì vấn đề ứng dụng các thành tựu này vào việc điều
khiển các thiết bị điện trong ngơi nhà trở nên tất yếu.
Smarthome có thể nói là ứng dụng của IoT gây được tiếng vang lớn trên tồn cầu và
được tìm kiếm nhiều nhất trên Internet với ứng dụng IoT. Chỉ cần tưởng tượng khi bạn
khơng có ở nhà mà vẫn có thể tắt các thiết bị trong nhà, mở khóa cho bạn bè vào nhà hay
theo dõi các tài sản của bạn từ xa thông qua hệ thống camera, như vậy phần nào cho ta
thấy được những lợi ích đáng kể của những ngơi nhà thông minh. Những ngôi nhà thông
minh sẽ giúp chúng ta tiết kiệm được thời gian và những nỗ lực cũng như luôn tạo ra một
sự yên tâm về độ an tồn. Smarthome đang mang lại những lợi ích đáng kể cho cuộc sống
con người tuy nhiên để sở hữu được một ngôi nhà thông minh lại tốn rất nhiều chi phí.
Hơn nữa các thiết bị được sử dụng trong nhà thơng minh cũng có giá thành vơ cùng đắt đỏ
do việc cái tiến cơng nghệ, tính năng sản phẩm cũng như quá trình sản xuất khá tốn kém.
Smart home trong tương lai không xa chắc chắc cũng sẽ trở nên quen thuộc và hữu ích
trong thời đại cơng nghệ đang phát triển khơng ngừng.
Để tìm hiểu tại sao ứng dụng của IoT trong nhà thông minh lại mang lại những
lợi ích to lớn và cách vận hành như thế nào. Nhóm 3 chúng em đã tiến hành làm báo
cáo môn Mạng và truyền thông với đề tài “Ứng dụng cơng nghệ IoT trong
Smarthome”. Với bài báo cáo này, nhóm chúng em tìm hiểu theo 3 phần:
Chương 1: Tìm hiểu chung
Chương 2: Nguyên lý hoạt động

Chương 3: Ứng dụng trong cuộc sống
1


CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG
1. Tìm hiểu chung về IoT.
1.1.

Khái niệm.
Cụm từ internet of things (IoT) được đưa ra bởi nhà khoa học Kevin Ashton vào

năm 1999 – nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết
lập các quy tắc chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp khơng dây dùng
sóng radio) .
Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet viết
tắt là IoT (tiếng Anh: Internet of Things) là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ
vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình (IP), và tất cả có khả năng
truyền tải, trao đổi thơng tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự
tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ
sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet.
Hay hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau. Việc
kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G),
Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thơng minh, máy pha
cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác. Các thiết bị này liên kết với
nhau để thực hiện các công việc tự động.
1.2. Sự phát triển IoT và những ứng dụng nổi bật
Thị trường IoT đã lớn và ngày càng lớn hơn khi số lượng các thiết bị IoT đang
tăng vọt. Ước tính sẽ có hơn 75 tỷ thiết bị IoT được lắp đặt vào năm 2025, gấp 5 lần
so với năm 2015. Thị trường này ngày càng lớn hơn vì khả năng nó mang lại vô cùng
hiệu quả. Sự tăng trưởng này đã tạo ra cơ hội cho các doanh nghiệp lớn và nhỏ để xây

dựng các sản phẩm IoT sáng tạo.
Để chứng minh, hãy cũng xem số liệu được tổng hợp trong hình sau:

2


Hình 1: Biểu đồ tăng trưởng thiết bị IoT qua các năm
INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE " />
3


content/uploads/2020/04/global-IoT-size-market.png" \* MERGEFORMATINET

Hình 2: Giá trị thị trường IoT tồn cầu Ứng dụng IoT trong cuộc sống
Một số ứng dụng tiêu biểu của công nghệ IoT:

- Nhà thông minh: Smart home chính là bậc thang mang tính cách mạng của q
trình phát triển xu hướng IoT. Bạn sẽ có thể bật điều hịa, bình nóng lạnh trước khi về
nhà hay thậm chí tắt đèn ngay khi bạn khơng có nhà, bạn có thể mở cửa cho bạn bè
vào chơi trong khi bạn vẫn cịn ở cơ quan. Các cơng ty đang xây dựng và sản xuất
hàng loạt các sản phẩm để làm cho cuộc sống con người đơn giản và thuận tiện hơn.

- Trong công nghiệp sản xuất: IIoT hỗ trợ kĩ thuật công nghiệp với các cảm biến,
phần mềm lớn để tạo ra những cỗ máy vô cùng thông minh. Máy móc sẽ có tính chính
xác và nhất qn hơn con người trong giao tiếp thông qua dữ liệu. Từ những dữ liệu
thu thập được giúp các công ty, nhà quản lí giải quyết các vấn đề sớm hơn, đạt hiệu

quả cao hơn. IoT có tiềm năng lớn về kiểm sốt chất lượng và tính bền vững. Những
4


ứng dụng trao đổi thông tin giữa nhà cung cấp, nhà phân phối và nhà bán lẻ về thông
tin hàng hóa, hàng tồn kho sẽ làm tăng hiệu quả chuỗi cung ứng.

- Thành phố thông minh: Thành phố thông minh là một ứng dụng của IoT tạo
được sự tò mò của đông dảo người dân. Giám sát thông minh, vận chuyển tự động, hệ
thống quản lý năng lượng thông minh hơn, phân phối nước, an ninh đô thị và giám sát
mơi trường tất cả là ví dụ về internet của các ứng dụng cho thành phố thông
minh. IoT giúp giải quyết các vấn đề gặp phải tại các thành phố lớn đó là ơ nhiễm mơi
trường, tắc nghẽn giao thơng và thiếu năng lượng. Một ví dụ có thể kể đến của các
thiết bị được sử dụng truyền thông di động như: thùng rác thông minh, chúng sẽ gửi
cảnh báo đến bộ phận vệ sinh môi trường khi cần dọn sạch.
- Chăm sóc sức khỏe: Một hệ thống chăm sóc sức khỏe được kết nối cùng các thiết
bị y tế thông minh mang lại tiềm năng to lớn cho các cơng ty đầu tư sản xuất. IoT trong
chăm sóc sức khỏe giúp mọi người có cuộc sống khỏe mạnh hơn bằng việc đeo các thiết
bị kết nối. Các dữ liệu thu thập được giúp phân tích sức khỏe của người dùng thiết bị kết
nối và nhà cung cấp, sản xuất sẽ có được những thiết kế để chống lại bệnh tật.
2. Tìm hiểu về Smarthome.
Nhà thơng minh (Smarthome) là ngơi nhà được tích hợp những cơng nghệ tân
tiến về kỹ thuật điện - điện tử - tin học để quản lý và điều khiển các thiết bị điện theo
mong muốn của chủ nhà mọi lúc, mọi nơi theo những chương trình được cài đặt theo
ngữ cảnh, lịch trình, cảm biến tự động. Việc được điều khiển thể hiện qua các hình
thức: cơng tắc cảm ứng; remote; điều khiển từ xa qua smartphone, tablet, PC; cảm biến
tự động.
Hay hiểu một cách đơn giản thì smarthome có thể điều khiển mọi thiết bị trong
nhà từ xa chỉ bằng smartphone trên tay. Hệ thống chiếu sáng tự động bật tắt khi không
cần bật tắt cơng tắc, khi bạn khơng có nhà. Hay bạn có thể hẹn giờ để bật hệ thống

bình nóng lạnh, điều hịa trước khi về nhà. Đặc biệt, với tính năng an ninh có thể bảo
vệ ngơi nhà của bạn khỏi sự dịm ngó của trộm. Ngồi ra, bạn cịn có thể điều khiển
các thiết bị bằng giọng nói một cách dễ dàng và tiện lợi.
Không chỉ ở trên thế giới, mà ở Việt Nam, smart home đang dần phổ biến hơn và
dự đoán sẽ phổ biến như smartphone hiện nay. Hiện nay, các công ty công nghệ, xây
5


dựng đều đang hướng đến xây dựng ngôi nhà cho cuộc sống tiện nghi, đẳng cấp hơn
để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Theo CBRE Việt Nam, trong thời
gian vừa qua, số chủ đầu tư địa ốc áp dụng các giải pháp nhà thông minh trong quản lý
căn hộ, dự án bất động sản đang dần tăng lên và trở thành một xu hướng, tiêu chí để
chọn nhà mẫu cho khách hàng. Các công ty công nghệ hàng đầu tại Việt Nam cũng đã
nhắm mục tiêu IOT để phát triển, trong đó có một số hãng lớn về nhà thông minh như
Lumi,… đang phát triển mạnh mẽ.

6


CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
1. Thành phần của một hệ thống IoT.
Kiến trúc IoT được đại diện cơ bản bởi 4 phần: Thiết bị/cảm biến (Things), trạm
kết nối (Gateways), hạ tầng mạng và trung tâm lưu trữ (Network and Cloud) và ứng
dụng di động (application).
1.1. Thiết bị/ cảm biến (Things).
Ngày nay có hàng tỷ vật dụng đang hiện hữu trên thị trường gia dụng và công
nghệ, ở trong nhà hoặc trên tay của người dùng. Chẳng hạn các thiết bị như: xe hơi,
thiết bị đeo và điện thoại di động; các thiết bị cảm biến như thiết bị cảm biến nhiệt,
cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt…Các thiết bị này có định danh riêng của mình(IP)
đang được kết nối trực tiếp thông qua băng tầng mạng không dây và truy cập vào

Internet. Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý
dữ liệu một cách cục bộ, còn các thiết bị chưa thơng minh thì có thể kết nối được
thơng qua các trạm kết nối.
1.2. Trạm kết nối (Gateways).
Dữ liệu từ thiết bị đi lên cloud và ngược lại thông qua các cổng. Cổng gateway
hỗ trợ giao tiếp giữa các cảm biến và phần còn lại của hệ thống bằng cách chuyển đổi
dữ liệu cảm biến thành các định dạng dễ chuyển đổi và sử dụng cho các thành phần
khác trong hệ thống. Hơn nữa, gateway có thể kiểm sốt, lọc và chọn dữ liệu để giảm
thiểu khối lượng thông tin cần chuyển lên đám mây. Điều này ảnh hưởng tích cực đến
chi phí truyền mạng và thời gian phản hồi. Do đó, các gateway là nơi để xử lý trước dữ
liệu cảm biến cục bộ trước khi được nén thành các gói dữ liệu để xử lý tiếp.
Một rào cản chính khi triển khai IoT đó là gần 85% các vật dụng đã khơng được
thiết kế để có thể kết nối với Internet và không thể chia sẻ dữ liệu với điện toán đám
mây và các thiết bị khác. Để khắc phục vấn đề này, các trạm kết nối sẽ đóng vai trò là
một trung gian trực tiếp, cho phép các vật dụng có sẵn này kết nối với điện tốn đám
mây một cách bảo mật và dễ dàng quản lý với sự trợ giúp của các cơng cụ mã hóa và
bảo mật thích hợp, chúng có thể ngăn chặn rị rỉ dữ liệu đám mây IoT cũng như giảm
nguy cơ tấn cơng bên ngồi vào các thiết bị IoT.
7


Một khía cạnh khác có thể được cung cấp bởi IoT Gateway là khả năng bảo mật
dữ liệu nâng cao với các công nghệ tiên tiến là một phần của điện tốn biên (Edge
Computing). Một Edge IoT Gateway có thể tích hợp cảm biến ở trên nó và được cài
đặt sẵn một vài phần mềm xử lý dữ liệu để tối ưu hoá hệ thống điện toán bằng cách xử
lý tính tốn ngay tại biên trước khi gửi dữ liệu về đám mây.
Các thiết bị IoT kết nối với IoT Gateway bằng cách sử dụng các chế độ truyền
dẫn không dây tầm ngắn như Bluetooth LE, Zigbee, Z-wave hoặc tầm xa như LTE,
LTE-M, WiFi, sau đó nó liên kết chúng với Internet (Đám mây công cộng/ Public
Cloud) qua Ethernet LAN hoặc WAN cáp quang (HDLC/ PPP). IoT Gateway hiểu

được các chế độ truyền này và các giao thức dữ liệu ( MQTT, CoAP, AMQP, DDS,
Websocket) và có thể dịch chúng sang các giao thức khác mà hệ thống dữ liệu cần.

Chức năng của iot gateway:

- Cầu nối giao tiếp và giao tiếp M2M.
- Đóng vai trị như một bộ đệm dữ liệu, bộ đệm và thiết bị phát trực tuyến.
- Dịch vụ ngoại tuyến và kiểm soát thời gian thực các thiết bị.
- Tổng hợp dữ liệu.
- Xử lý trước, làm sạch và lọc dữ liệu trước khi gửi.
8


- Thông minh bổ sung cho một số thiết bị IoT.
- Nó cung cấp bảo mật bổ sung.
- Cấu hình thiết bị và quản lý thay đổi.
1.3. Hạ tầng mạng và trung tâm dữ liệu (Network and Cloud).
a. Cơ sở hạ tầng kết nối
Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP được kết nối với nhau và liên
kết với hệ thống máy tính. Cơ sở hạ tầng mạng này bao gồm thiết bị định tuyến, trạm
kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều thiết bị khác có thể kiểm sốt lưu lượng
dữ liệu lưu thông và cũng được kết nối đến mạng lưới viễn thông và cáp - được triển
khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ.
b. Trung tâm dữ liệu:
Hiện đang được sử dụng phổ biến là hạ tầng điện toán đám mây: Các trung tâm
dữ liệu và hạ tầng điện toán đám mây bao gồm một hệ thống lớn các máy chủ, hệ
thống lưu trữ và mạng ảo hóa được kết nối.
Đây là nơi mọi dữ liệu được gửi lên từ thiết bị được lưu trữ, phân tích xử lý và
đưa ra quyết định sáng suốt trên cơ sở báo cáo và dữ liệu được xem trong thời gian
thực. Ngoài ra đây còn là trung tâm điều phối ra quyết định cho toàn bộ hệ thống

1.4. Ứng dụng di động.
Đây là phương tiện trực quan dành cho người dùng cuối cho phép họ điều khiển,
theo dõi các thiết bị đến bất kỳ đâu thông qua internet. Các ứng dụng này hiển thị
thông tin quan trọng lên thiết bị người dùng, ngoài ra nó cịn cho phép gửi các loại
điều khiển đến các thiết bị thông qua giao diện.
Các nhà cung cấp dịch vụ xấy dựng, phát triển các ứng dụng cho phép người dùng
đăng ký dịch vụ truy cập kết nối internet, điều khiển thiết bị qua mạng, thu thập và
phân tích dữ liệu, dự đốn và báo cáo số liệu thơng qua công cụ phần mềm và lưu trữ
đám mây. Các nhà cung cấp điển hình như: Intel, Microsoft…
2. Đặc điểm IoT.

9


- Tính kết nối liên thơng: Bất cứ điều gì cũng có thể kết nối với nhau thơng qua
mạng lưới thông tin và cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể.

- Những dịch vụ liên quan đến “Things”: Hệ thống IoT có khả năng cung cấp các
dịch vụ liên quan đến “Things”, chẳng hạn như bảo vệ sự riêng tư và nhất quán giữa
Physical Thing và Virtual Thing. Để cung cấp được dịch vụ này, cả công nghệ phần
cứng và công nghệ thông tin (phần mềm) sẽ phải thay đổi.

- Tính khơng đồng nhất: Các thiết bị trong IoT là khơng đồng nhất vì nó có phần
cứng khác nhau và network khác nhau. Các thiết bị giữa các network có thể tương tác
với nhau nhờ vào sự liên kết của các network.

- Thay đổi linh hoạt: Status của các thiết bị tự động thay đổi. Ví dụ, ngủ và thức
dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị đã thay đổi, và tốc độ đã thay đổi… Hơn nữa,
số lượng thiết bị có thể tự động thay đổi.

- Quy mơ lớn: Sẽ có một số lượng rất lớn các thiết bị được quản lý và giao tiếp
với nhau. Số lượng này lớn hơn nhiều so với số lượng máy tính kết nối Internet hiện
nay. Số lượng các thơng tin được truyền bởi thiết bị sẽ lớn hơn nhiều so với được
truyền bởi con người.
3. Yều cầu đối với một hệ thống IoT.
- Kết nối dựa trên sự nhận diện: Các “Things” phải có ID riêng biệt. Hệ thống
IoT cần hỗ trợ các kết nối giữa các “Things”, và kết nối được thiết lập dựa trên định
danh (ID) của Things.

- Khả năng cộng tác: Hệ thống IoT khả năng tương tác qua lại giữa các network
và Things.

- Khả năng tự quản của network: Bao gồm tự quản lý, tự cấu hình, tự chữa bệnh,
tự tối ưu hóa và tự có cơ chế bảo vệ. Điều này cần thiết để network có thể thích ứng
với các domains ứng dụng khác nhau, môi trường truyền thông khác nhau, và nhiều
loại thiết bị khác nhau.

- Dịch vụ thoả thuận: dịch vụ này để có thể được cung cấp bằng cách thu thập,
giao tiếp và xử lý tự động các dữ liệu giữa các “Things” dựa trên các quy tắc được
thiết lập bởi người vận hành hoặc tùy chỉnh bởi các người dùng.
10


- Các Khả năng dựa vào vị trí: Thơng tin liên lạc và các dịch vụ liên quan đến
một cái gì đó sẽ phụ thuộc vào thơng tin vị trí của Things và người sử dụng. Hệ thống
IoT có thể biết và theo dõi vị trí một cách tự động. Các dịch vụ dựa trên vị trí có thể bị
hạn chế bởi luật pháp hay quy định, và phải tuân thủ các yêu cầu an ninh

- Bảo mật: Trong IoT, nhiều “Things” được kết nối với nhau điều này làm tăng
mối nguy trong bảo mật, chẳng hạn như bí mật thông tin bị tiết lộ, xác thực sai, hay dữ

liệu bị thay đổi hay làm giả.

- Bảo vệ tính riêng tư: Tất cả các “Things” đều có chủ sở hữu và người sử dụng
của nó. Dữ liệu thu thập được từ các “Things” có thể chứa thơng tin cá nhân liên quan
chủ sở hữu hoặc người sử dụng nó. Các hệ thống IoT cần bảo vệ sự riêng tư trong quá
trình truyền dữ liệu, tập hợp, lưu trữ, khai thác và xử lý. Bảo vệ sự riêng tư không nên
thiết lập một rào cản đối với xác thực nguồn dữ liệu

- Plug and play: các Things phải được plug-and-play một cách dễ dàng và tiện dụng.
- Khả năng quản lý: Hệ thống IoT cần phải hỗ trợ tính năng quản lý các “Things”
để đảm bảo network hoạt động bình thường. Ứng dụng IoT thường làm việc tự động
mà không cần sự tham gia người, nhưng tồn bộ q trình hoạt động của họ nên được
quản lý bởi các bên liên quan.

11


4. Nguyên lý hoạt động của IoT.

Kiến trúc tổng quát của một ứng dụng IOT

Nguyên lý hoạt động cơ bản của IoT

- Các cảm biến thu nhận dữ liệu từ mơi trường bên ngồi.Các đữ liệu có thể đơn
giản là độ ẩm,nhiệt độ hay phức tạp hơn là hình ảnh,video sau đó gửi tín hiệu về bộ vi
điều khiển trung tâm.

12

- Bộ điều khiển trung tâm nhận được dữ liệu từ hệ thống cảm biến, tùy theo yêu
cầu của từng điều kiện đặt ra mà điều khiển các thiết bị theo mục đích cụ thể.

- Trong chế độ điều khiển bằng tay, bộ xử lý trung tâm sẽ tiếp nhận sự điều khiển
trực tiếp của người dùng thơng qua trình duyệt Web, hoặc ứng dụng trên điện thoại và
máy tính .

- Dữ liệu được các cảm biến và thiết bị thu thập được thông qua các trạm và giao
thức kết nối sẽ được gửi về trung tâm lưu trữ dữ liệu . Tại đây dữ liệu được lưu trữ và
phân tích để đưa ra các quyết định hoạt động phù hợp sau đó gửi lại cho các thiết bị và
có thể gửi về các bảng báo cho người dùng thông qua thiết bị thông minh.

- Người dùng nhận báo cáo thơng qua gmail, thơng báo,… và có thể dựa vào đó
để điều chỉnh các điều kiện cho phù hợp thơng qua giao diện ứng dụng.

5. Nguyên lý hoạt động và mơ hình ứng dụng của IoT trong Smarthome.

- Giống như việc truyền thơng tin giữa các máy tính với nhau thơng qua mạng
Internet thì hệ thống nhà thơng minh cũng sử dụng một phương pháp kết nối tiêu
13


chuẩn gọi là Internet Protocol (IP). Nếu mọi thứ kết nối và sử dụng Wifi thông qua địa
chỉ IP của nó để truyền thơng tin đến bộ định tuyến kết nối Internet, và được điều
khiển thơng qua trình duyệt web từ bất kỳ nơi đâu trên thế giới. Và đó là lí do tại sao
bạn có thể nhìn thấy hệ thống an ninh của ngôi nhà, điều khiển các thiết bị trong nhà
như bật/tắt thông qua ứng dụng trên smartphone.

- Cảm biến là một phần không thể thiếu trong "Internet of Things". Thay vì phải
kết nối trực tiếp vào mạng, cảm biến có thể tự động cập nhật, đo lường thường xun

sự biến đổi và chuyển hóa thành tín hiệu điện gửi thông tin đến trung tâm điều khiển
thông qua sóng RF.

- Khi trung tâm điều khiển thu thập một khối lượng lớn dữ liệu từ hàng trăm,
hàng nghìn, hàng triệu và thậm chí lên đến hàng tỉ thiết bị, nó cần phân tích và tìm ra
một mẫu chung để có thể làm việc một cách thơng minh hơn. Hệ thống này hoạt động
hiệu quả thông qua hệ thống điện tốn đám mây. Như vậy, thơng tin được truyền tải
một cách chính xác nhất và hệ thống nhà thơng minh sẽ hoạt động đúng chuẩn nhất.

- Một hệ thống nhà thông minh cơ bản sẽ được thiết kế gồm: Một trung tâm điều
khiển là bộ não của nhà thông minh, có nhiệm vụ kết nối các thiết bị lại với nhau và điều
khiển toàn bộ hệ thống. Các thiết bị điện đầu cuối là những vật dụng điện tử trong nhà
như các hệ thống cửa nhà, cổng, điều hòa, rèm mành, các hệ thống ánh sáng, quạt thơng
gió, tivi, bếp gas, hệ thống camera giám sát, bảo vệ an ninh…

- Các dữ liệu sẽ được thu thập thông qua các bộ cảm biến và được gửi lên trung
tâm điều khiển qua cổng gateway.Tại đây,dữ liệu sẽ được lưu trữ, phân tích để đưa ra
các báo cáo phù hợp cho người dùng.

- Thông qua app trên thiết bị thông minh (máy tính,smartphone…), người dùng
có thể thiết lập các kịch bản hoạt động (thường được gọi là ngữ cảnh nhà thông minh)
của các thiết bị, từ đơn giản đến phức tạp.
Chẳng hạn, khi cảm biến báo nồng độ khí CO ở ngồi môi trường lên cao, bộ
điều khiển trung tâm sẽ nhận được dữ liệu này và tự động đóng cửa sổ.Hay khi độ ẩm
trong đất ở ngoài vườn giảm dưới mức cho phép thì bọ trung tâm sẽ nhận được dữ liệu
này và tự động điều khiển bật vòi phun nước. Sau khi độ ẩm đất tăng lên, cảm biến đo
được độ ẩm đất đã ở mức tốt thì bộ điều khiển trung tâm lại ra lệnh tắt vòi phun nước.
Trong một ngữ cảnh phức tạp hơn, người dùng có thể cài đặt chế độ tự động cho
ngôi nhà vào thời gian đi làm về lúc 6 giờ chiều hàng ngày. Theo đó, cứ đến 6 giờ, nếu
cảm biến cửa ghi nhận trạng thái mở cửa và gửi tín hiệu đến bộ điều khiển trung tâm,

thì bộ điều khiển này sẽ đưa ra tín hiệu bật đèn, đồng thời ra lệnh cho công tắc thông

14


minh bật bình nóng lạnh, gửi thơng tin đến bộ điều khiển hồng ngoại để tự khởi động
điều hòa, máy lọc khơng khí, tivi,…
Hay việc vào mùa hè cứ tầm 12 giờ tối,chủ nhà sẽ giảm nhiệt độ điều hòa xuống
28 độ, thông tin này sẽ được lưu trữ và phân tích trên hệ thống đám mây để gửi báo
cho chủ nhà cài đặt các điều kiện cho thuận tiện.

Mô hình nhà thơng minh đơn giản
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRONG CUỘC SỐNG
1. Một số ứng dụng trong smarthome.
1.1. Hệ thống chiếu sáng.
Một hệ thống chiếu sáng thông minh sẽ giúp cho bạn tiết kiệm được rất nhiều
thời gian và công sức so với hệ thống chiếu sáng thông thường. Bởi nó có khả năng
giúp bạn điều khiển các hoạt động của thiết bị từ xa thông qua điện thoại mà không
cần phải đến tận nơi để thao tác.
Đặc biệt hơn nếu ngôi nhà của bạn bao gồm những không gian kiến trúc khuân
viên rộng lớn thì việc sử dụng tất cả các khu vực trong nhà cùng lúc thì thật lãng phí
và khơng nên, chính vì thế việc tạo ra ngữ cảnh thông minh cài đặt tự động là cực kì
cần thiết, chúng sẽ hoạt động theo đúng như những gì mà bạn lập trình sẵn, đảm bảo
bạn khơng cần bận tâm lo ngại bất cứ điều gì.
15


Ví dụ như khu vự ngồi cổng hay sân vườn ben hãy nên cài đặt chết độ hẹn giờ
tự hoạt động cho từng thiết bị và không cần bận tâm thêm điều gì về chúng, như vậy
bạn sẽ hồn tồn thoải mái để thực hiện các công việc quan trọng khác mà không cần

phải chạy ra tận sân vườn nhà minh.
INCLUDEPICTURE

" />
MERGEFORMATINET

\*

INCLUDEPICTURE

" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
MERGEFORMATINET

" \*
INCLUDEPICTURE

" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE

" \*

16


MERGEFORMATINET

1.2. Hệ thống điều hịa, bình nóng lạnh, máy bơm tưới cây các thiết bị gia dụng khác.
Hầu hết cách thiết bị nên trên đều có đặc tính chung đó là chỉ khi nào cần mới sử
dụng và sử dụng khá ít ngoại trừ có điều hịa thì đơi khi những ngày nắng nóng thì

cũng được sử dụng thường xun. Ngồi ra những thiết bị này cần có một khoảng thời
gian được khởi động trước thì đến lhi sử dụng bạn sẽ khơng mất thời gian chờ lâu.
Đó chính là uư điểm quan trọng nhất mà vì sao bẹn nên sử dụng những thiết bị
thông minh để kết nối với thiết bị đó. Khi các thiết bị thơng thường được kết nối với
thiết bị thơng minh thì vấn đề đã được bạn giải quyết triệt để

17


Bạn hồn tồn có thể điều khiển điều hịa, nóng lạnh hay máy bơm nước dù ở bất
cứ nơi đâu. Hãy thử nghĩ xem cuộc sống của bạn sẽ ra sao khi mọi thứ đều được tự
động hóa phục vụ bạn một cách chu đáo nhất.
Nếu như trước đây bạn phải đợi 15-20 phút cho mỗi lần bật nóng lạnh, hay điều
hịa thì giờ trước khi về nhà bạn chỉ cần rút điện thoại ra và ra lệnh trực tiếp cho thiết
bị. Khi đến nhà bạn có thể hịa mình và giịng nước nóng để thư giãn sau một ngày làm
việc mệt nhồi.
Những thiết bị thơng minh của smart home không những giúp cho cuộc sống của
bạn trở nên tiện ích hơn, hiện đại hơn và chúng cịn có thể giúp cho bạn tiết kiệm được
điện năng giảm chi phí về hóa đơn tiền điện và đặc biệt lại tốt cho sức khỏe của chính
bạn và những người thân yêu.
INCLUDEPICTURE
xa.png"

\*

" />
INCLUDEPICTURE

" />MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE

" />MERGEFORMATINET

\*

INCLUDEPICTURE

" />MERGEFORMATINET

\*

\*

INCLUDEPICTURE

" />
\*

18


MERGEFORMATINET

1.3. Hệ thống giải trí âm thanh đa vùng.
Với một hệ thống âm thanh được cài đặt theo ý muốn của bạn và những người trong
gia đình, bạn hồn tồn có thể nghe những bản nhạc ở bất cứ đâu trong khu vực ngôi nhà,
hoặc từng vùng, từng khu vực mà bạn muốn ngoài ra thú vị hơn bạn cũng có thể ra lệnh
bằng giọng nói để chúng thực hiện và phát lại những bài nhạc bạn hay nghe.
Khi bạn vừa phải chăm sóc những dàn cây cảnh lại cịn có thể thưởng thức âm

nhạc mà khơng cần đeo tai phone hay cầm theo chiếc điện thoại smart phone
Đặc biệt thú vị hơn chúng có thể hiểu và quen với những thói quen hằng ngày
cửa bạn từ việc thu thập, phân tích dữ liệu và đưa ra sẵn những kịch bản thói quen đó
giúp bạn tối ưu cuộc sống hơn. Ví dụ như khi chng báo thức của bạn vang lên thì
rèm cửa sẽ tự động mở đón ánh nắng bình minh, máy pha café sẽ tự động giúp bạn làm
một tách café mà bạn hay uống, một bản nhạc yêu thích từ từ được vang lên khiến cho
bạn cảm thấy mỗi ngày mới thức dậy tràn đầy năng lượng.
19


1.4. Hệ thống an ninh.
Đây là chức năng tuyệt vời được rất nhiều người quan tâm Smart home giúp bạn
đảm bảo ngơi nhà ln trong trạng thái an tồn. Nhà thơng minh được trang bị camera,
thiết bị chống trộm. Vì thế có thể bảo vệ ngơi nhà tuyệt đối.
Với hệ thống này, khi có người lạ đột nhập, hệ thống sẽ phát hiện và gửi cảnh
báo về điện thoại cho bạn. Đồng thời hú còi báo động, điện được bật sáng, rèm mở. Do
đó bạn hồn tồn n tâm khi ở nhà hay đi vắng.
2. Lợi ích của IoT trong Smarthome.
2.1. Tiện nghi hơn.
Nhà thông minh Smarthome là căn hộ được trang bị thiết bị điện, điện tử có khả
năng tương tác với con người. Khi bạn về nhà, bạn khơng phải đến từng vị trí cơng tắc
để bật tắt đèn, hay đóng/mở rèm cửa. Các thiết bị sẽ hồn toàn tự động thực hiện theo
ý muốn của bạn.
Cuộc sống tiện nghi hơn là điều chắc chắn mà nhà thông minh có thể đem lại cho
bạn. Thậm chí, giọng nói của bạn có thể điều khiển, ra lệnh cho các thiết bị hoạt động
dễ dàng. Bởi vậy, bạn không cần phải sử dụng đến Smartphone để điều khiển thiết bị.
2.2. An tồn hơn.
Sự an tồn là điều mà một ngơi nhà thông minh không thể thiếu. Hệ thống an
ninh sẽ giúp bạn an tâm ngay cả khi bạn vắng nhà.
Bởi các thiết bị thông minh sẽ cảnh báo tới bạn ngay khi có kẻ đột nhập. Khơng

dừng lại ở đó, hệ thống sẽ tự động ghi lại hình ảnh, gửi cảnh báo đến bạn.
2.3. Tiết kiệm hơn.
Các tiện ích này, không chỉ mang lại trải nghiệm tốt hơn. Mà các thiết bị thơng
minh cịn giúp bạn tiết kiệm được khoản chi phí khá lớn.
Chẳng hạn, điều hịa của bạn có thể tự điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với thời tiết.
Thiết bị sẽ tự động tắt khi bạn ra khỏi nhà. Bình nóng lạnh tự động bật/tắt theo chế độ
hẹn giờ trước.
2.4. Kiểm soát tốt hơn.
20


Đây chính là một ưu điểm khơng thể khơng nhắc đến của căn hộ thơng minh. Bởi
bạn hồn tồn có thể kiểm sốt căn hộ mặc dù bạn khơng có ở nhà.
Thiết bị nào tắt, thiết bị nào đang bật, bạn chỉ cần một thao tác là thiết bị sẽ hoạt
động theo kịch bản.
2.5. Giá trị và đẳng cấp hơn.
Còn điều gì hạnh phúc hơn, khi mà các vị khách đến thăm căn hộ của bạn, họ
phải ngạc nhiên hết lần này đến lần khác.
Khi khách bước chân vào nhà, rèm tự động mở, đèn phòng khách tự động mở,
âm nhạc tự động phát. Thậm chí, điều hịa tự động điều chỉnh nhiệt độ phù hợp. Phịng
khách, mặt kính phản chiếu ánh đèn tạo nên sự huyền ảo.
3. Hạn chế của IoT trong Smarthome.
3.1. Vấn đề an ninh mạng và bảo mật cho IoT.
Bảo mật là một trong những vấn đề lớn nhất với IoT. Những cảm biến này đang
thu thập trong nhiều trường hợp dữ liệu cực kỳ nhạy cảm – ví dụ như những gì bạn nói
và làm trong nhà của bạn. Giữ sự bảo mật là điều tối quan trọng đối với niềm tin của
người tiêu dùng, nhưng cho đến nay vấn đề bảo mật của IoT vẫn cực kỳ kém. Quá
nhiều thiết bị IoT thiếu những điều cơ bản về bảo mật như mã hóa dữ liệu trong quá
trình sử dụng.
Các lỗ hổng trong phần mềm là một vấn đề, nhiều thiết bị IoT thiếu khả năng

được vá, điều đó có nghĩa nguy cơ của chúng là vĩnh viễn. Tin tặc hiện đang tích cực
nhắm mục tiêu các thiết bị IoT như bộ định tuyến và webcam vì sự thiếu bảo mật vốn
có của chúng khiến chúng dễ dàng thỏa hiệp và tạo thành các botnet khổng lồ.Khi chi
phí cho một thiết bị thơng minh trở nên không đáng kể, những vấn đề này sẽ chỉ trở
nên phổ biến và khó chữa hơn
3.2. Tính riêng tư.
Trong IoT, rất nhiều thiết bị sẽ được kết nối với nhau. Chính điều này làm tăng
mối nguy trong bảo mật, chẳng hạn như bí mật thơng tin bị tiết lộ, xác thực sai, hay dữ
liệu bị thay đổi hay làm giả. Hơn nữa tất cả các thiết bị đều có chủ sở hữu và người sử
dụng của nó. Các dữ liệu thu thập được từ các thiết bị có thể chứa thông tin cá nhân
21


liên quan chủ sở hữu hoặc người sử dụng nó. Các hệ thống IoT cần bảo vệ sự riêng tư
trong quá trình truyền dữ liệu, tập hợp, lưu trữ, khai thác và xử lý. Bảo vệ sự riêng tư
không nên thiết lập một rào cản đối với xác thực nguồn dữ liệu.
3.3. Chi phí cao.
Thiết kế, độ bền, bản quyền dữ liệu,… địi hỏi chi phí khá cao khi sản xuất các
thiết bị IoT, điều này làm giảm độ phủ sóng của cơng nghệ hiện đại này, chỉ một bộ
phận người dùng có thể tiếp cận và thường xuyên sử dụng chúng.
Bên cạnh đó, phần cứng và phần mềm của thiết bị thường đi chung với nhau,
người dùng chưa thể tự do kết hợp thiết bị của mình với cơng ty khác hoặc phần mềm
khác đã được cải tiến. Các thiết bị thường được đồng bộ nên khi thay chi tiết lẻ rất
phức tạp.
3.4. Khơng có ngơn ngữ chung.
Vì khơng có tiêu chuẩn quốc tế về khả năng tương thích cho IoT, rất khó để các
thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau giao tiếp với nhau.
3.5. Khả năng tương tác kém.
Các nhà sản xuất hiện tại có rất ít sự thống nhất về tính phổ biến, mã nguồn mở
và tiêu chuẩn cơ bản. Trong khi toàn bộ khái niệm IoT đều dựa trên ý tưởng “giao tiếp

với nhau”. Vì vậy sự đồng bộ vẫn cịn là một vấn đề lớn cần giải quyết.
Đáng tiếc thay, những nỗ lực giải quyết vấn đề trên lại đang bị chia nhánh.
3.6. Thông minh nhưng chưa chắc tiện lợi.
Những công việc lặt vặt nhưng tốn nhiều thời gian như nấu nướng, pha cafe, giặt
đồ,... đều được tự động hóa. Thậm chí, nguy cơ hao hụt điện nước cũng bị loại trừ bởi
mọi thứ đều được vận hành thông minh. Bạn chẳng cần mó tay vào việc gì.
Thế nhưng, sự sung sướng đó đôi khi khiến bạn phải lao tâm khổ tứ.
Việc thiết lập rất tốn thời gian, nhất là khi để đảm bảo mọi thứ hoạt động trơn tru và ổn
định. Đôi khi bạn tự hỏi điều đó có đáng hay khơng, nhất là khi chỉ cần bật tắt công tắc
đèn trong chớp mắt là xong.

22