Nghiên cứu và đề xuất phương pháp quản lý thiết bị đầu cuối cho nền tảng m2m

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
______________________________

VŨ XUÂN THÀNH

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP
QUẢN LÝ THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI CHO NỀN TẢNG M2M

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:
PGS.TS NGUYỄN TÀI HƯNG

Hà Nội – Năm 2018


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Vũ Xuân Thành
Đề tài luận văn
: Nghiên cứu và đề xuất phương pháp quản lý thiết bị đầu
cuối cho nền tảng M2M
Chuyên ngành

: Kỹ Thuật Viễn Thông

Mã số SV

: CA160403

Tác giả, Người hướng dẫn và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã
sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 27/04/2018 với các
nội dung sau:
-

Bổ sung kết luận Chương 4 và phương pháp quản lý sử dụng trong mơ hình
thử nghiệm.

-

Bổ sung việc trích dẫn tài liệu tham khảo, đồng nhất tên Chương 1 và
Chương 4 trong Tóm tắt luận văn với Mục lục, thay thế từ khóa “đồ án” bằng
“luận văn”; hiệu chỉnh và giảm bớt số trang của (Chương 2, 3) theo như quy
định. Việt hóa các hình vẽ tiếng anh, rà soát, hiệu chỉnh lỗi in ấn.
Ngày 15 tháng 05 năm 2018
Giảng viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

PGS. TS Nguyễn Tài Hưng

Vũ Xuân Thành

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS. TS Nguyễn Hữu Trung

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài

: Nghiên cứu và đề xuất phương pháp quản lý thiết bị đầu
cuối cho nền tảng M2M

Tác giả luận văn

: Vũ Xuân Thành

Khóa: 2016A

Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Tài Hưng
Từ khóa

: Phương pháp quản lý thiết bị đầu cuối, M2M

Nội dung tóm tắt:
a.

Lý do chọn đề tài:
Chủ đề về giao tiếp giữa máy-với-máy (M2M: machine-to-machine) trong

thời đại Internet of things - Internet kết nối vạn vật, đang được các doanh nghiệp
trên thế giới chú trọng trong thời gian qua.
Thiết bị công nghệ cao có tốc độ phát triển mạnh và được ứng dụng rộng rãi
từ các doanh nghiệp cho đến người dùng cá nhân, kéo theo đó là những nhu cầu
giám sát, đo đạc và quản lý, điều khiển từ xa, tạo ra một hệ thống yêu cầu xử lý

thông tin trên quy mơ rộng lớn.
Chính vì vậy, đề tài đã thực hiện nghiên cứu kiến trúc tổng quan của một mơ
hình M2M, nền tảng M2M (M2M platform software), mô đun phần mềm quản lý
thiết bị đầu cuối (Device Management) trong phần mềm nền tảng M2M (M2M
platform software) và đề xuất phương pháp quản lý thiết bị đầu cuối cho nền tảng
M2M.
Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
Mục đích: Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu tổng quan về mơ hình M2M,
tìm hiểu về những ứng dụng của mơ hình này trong các lĩnh vực khác nhau trên thế
giới cũng như ở Việt Nam hiện nay. Khảo sát các phương án quản lý và giám sát
thiết bị đầu cuối hiện có trong mạng máy tính/Internet từ đó đề xuất phương án
b.

quản lý giám sát phù hợp cho các thiết bị đầu cuối đặc thù trong IoT/M2M.
Đối tượng: Truyền thông M2M; Các thiết bị đầu cuối trong IoT; Các giao
thức, phương án quản lý và giám sát thiết bị đầu cuối, phân tích giao thức OMADM.
Phạm vi nghiên cứu: Tác giả nghiên cứu về nền tảng truyền thông M2M,
các thiết bị đầu cuối trong IoT, các giao thức, phương án quản lý và giám sát thiết bị
đầu cuối, nghiên cứu và đề xuất giao thức quản lý thiết bị đầu cuối OMA-DM.


c.

Tóm tắt cơ đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả
Luận văn được chia thành 4 chương, bao gồm các nội dung cơ bản như sau:
Chương 1: Tổng quan về M2M: Giới thiệu tổng quan về mơ hình M2M, ưu

nhược điểm, xu thế và tình hình ứng dụng của mơ hình này trên thế giới cũng như
của Việt Nam từ trước đến nay.
Chương 2: Phân tích các thiết bị đầu cuối IoT trên nền tảng M2M:

Trong chương này tác giả tập trung nghiên cứu, khảo sát và đánh giá các kiểu thiết
bị đầu cuối trong IoT với các đặc thù riêng của chúng (năng lượng tiêu thụ, kích
thước, chuẩn truy nhập vơ tuyến, mơi trường lắp đặt và ứng dụng, vv…).
Chương 3: Quản lý giám sát thiết bị đầu cuối: Chương thứ 3, tác giả tập
trung nghiên cứu và đánh giá về các phương án quản lý và giám sát thiết bị đầu cuối
hiện có.
Chương 4: Xây dựng thử nghiệm hệ thống IoT và ứng dụng đèn thơng
minh cho Thư viện: Chương cuối cùng này trình bày những kết quả nghiên cứu đã
đạt được, đề xuất và thực hiện thử nghiệm phương án quản lý và giám sát thiết bị
đầu cuối IoT trên nền tảng M2M.
Đóng góp mới của tác giả: Phân tích, nghiên cứu và đề xuất phương pháp
quản lý và giám sát thiết bị đầu cuối IoT trên nền tảng M2M, lựa chọn sử dụng giao
thức OMA-DM.
d.

Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu và đánh giá về M2M Platform.
- Khảo sát và đánh giá các kiểu thiết bị đầu cuối trong IoT với các đặc thù
riêng của chúng (năng lượng tiêu thụ, kích thước, chuẩn truy nhập vô tuyến,
môi trường lắp đặt và ứng dụng, vv…).
- Nghiên cứu và đánh giá về các phương án quản lý và giám sát thiết bị đầu
cuối hiện có.
- Đề xuất và thực hiện thử nghiệm phương án quản lý và giám sát thiết bị đầu
cuối IoT trên nền tảng M2M.

e.

Kết luận

Truyền thông M2M hiện là hướng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực

mạng nhằm tiến tới mạng IoT, trong đó có rất nhiều vấn đề về khoa học và kỹ thuật
cần nghiên cứu và giải quyết thấu đáo. Trong các vấn đề cịn tồn tại thì việc đưa ra
được cơ chế, giao thức cho phép điều khiển và giám sát các thiết bị đầu cuối IoT là


vấn đề sống cịn quyết định IoT có đi vào đời sống thực tế hay không. Như ta đã
biết, các thiết bị đầu cuối IoT như Sensor/Actuators, hay Gateway rất đa dạng về
chủng loại và cấu hình nên việc đề xuất cơ chế, kiến trúc và giao thức mới nhằm
quản lý và giám sát chúng một cách tập trung và đồng nhất có ý nghĩa khoa học và
thực tiễn cao./.
Hà nội, ngày 15 tháng 05 năm 2018
Học viên

Vũ Xuân Thành


MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
LỜI NÓI ĐẦU ..........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ M2M ....................................................................2
1.1

Giới thiệu về truyền thông M2M .................................................................2
1.1.1

Định nghĩa .........................................................................................2

1.1.2

Các ứng dụng của truyền thơng M2M...............................................2

1.1.3

Các tính năng chính của M2M ..........................................................3

1.1.4

Kiến trúc và các thành phần M2M ....................................................4

1.2

Chuỗi cung ứng dịch vụ M2M ....................................................................6

1.3

Cơ hội và thách thức cho thị trường M2M ..................................................8

1.4

1.3.1

Cơ hội cho thị trường M2M ..............................................................8

1.3.2

Thách thức cho thị trường M2M .......................................................9

Xu hướng công nghệ kết nối M2M ...........................................................10

1.4.1 Xu hướng chung ........................................................................................10
1.4.2 Các lĩnh vực áp dụng mơ hình M2M .........................................................13
1.4.3 Tình hình chung thị trường M2M tại Việt Nam ........................................15
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI IOT TRÊN NỀN TẢNG
M2M ........................................................................................................................18
2.1

Thiết bị cảm biến Sensor và nguyên lý hoạt động ....................................18

2.2

Thiết bị điều khiển Actuator ......................................................................23

2.3

Thiết bị IoT Gateway.................................................................................29

2.4

2.3.1

Những thử thách trong việc thiết kế một IoT Gateway...................29

2.3.2

Kỹ thuật và giao thức kết nối ..........................................................30

2.3.2.1

Kỹ thuật kết nối ...........................................................................30

2.3.2.2

Giao thức kết nối .........................................................................31

Các nghiên cứu chuyên sâu về hệ thống quản lý thiết bị ..........................33
2.3.3

Kiến trúc và yêu cầu quản lý thiết bị/quản lý hệ thống ...................36

2.3.3.1

Ngơi nhà thơng minh ..................................................................36

2.3.3.2

Chăm sóc sức khỏe thông minh ..................................................39


2.3.3.3

Thành phố thông minh ................................................................41

2.3.3.4

Phương tiện giao thông thông minh ............................................42

2.3.3.5

Mua sắm thông minh ..................................................................43

2.3.3.6

Kiến trúc quản lý chung ..............................................................44

2.3.4

Mô hình thơng tin quản lý ...............................................................47

CHƯƠNG 3: QUẢN LÝ GIÁM SÁT THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI ..............................49
3.1

Giới thiệu chung ........................................................................................49

3.2

Giao thức quản lý mạng đơn giản SNMP..................................................50

3.3

3.4

3.5

3.2.1

Giới thiệu chung về SNMP .............................................................50

3.2.2

Quản lý truyền thống trong SNMP .................................................50

3.2.3

Cấu trúc và đặc điểm nhận dạng của thông tin quản lý MIB ..........52

3.2.4

Cơ sở thông tin quản lý MIB ...........................................................55

3.2.5

Phiên bản giao thức SNMPv2 .........................................................56

3.2.6

Phiên bản giao thức SNMPv3 .........................................................60

Giám sát từ xa RMON ...............................................................................65
3.3.1

Giới thiệu chung ..............................................................................65

3.3.2

Các thành phần của RMON.............................................................67

3.3.3

Điều khiển thiết bị RMON ..............................................................68

3.3.4

Các đặc tính chính của RMONv1....................................................69

3.3.5

Các đặc tính chính của RMONv2....................................................72

Giao thức TR-069 ......................................................................................74
3.4.1

Tổng quan về TR069 .......................................................................74

3.4.2

Một phiên làm việc cơ bản của giao thức TR-069 ..........................75

Giao thức OMA-DM .................................................................................78
3.5.1

Giới thiệu chung ..............................................................................78

3.5.2

OMA – Liên minh di động mở ........................................................79

3.5.3

OMA DM - Quản lý thiết bị di động liên kết mở............................81

3.5.4

Kiến trúc OMA DM ........................................................................84

3.5.5

Giao thức vận chuyển OMA DM ....................................................86

3.5.6

OMA DM sử dụng HTTP ...............................................................88

3.5.7

OMA DM và SyncML ....................................................................89

3.5.8

Các nghiên cứu thử nghiệm.............................................................90

3.5.8.1

Phương pháp thử nghiệm ............................................................91

3.5.8.2

Thí nghiệm 1 - hành vi mặc định của OMA DM Server ............92

3.5.8.3

Thí nghiệm 2 – Ảnh hưởng nén trên các phiên OMA DM .........93


3.5.8.4

Thí nghiệm 3 – (bộ đệm) ............................................................97

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG IOT VÀ ỨNG DỤNG
ĐÈN THÔNG MINH CHO THƯ VIỆN ..............................................................101
4.1

Xây dựng bài toán thử nghiệm ................................................................101

4.2

Yêu cầu và kiến trúc cho bài toán thử nghiệm ........................................102

4.3

Xây dựng hệ thống thiết bị cho bài toán thử nghiệm ..............................103
4.3.1

Cấu trúc hệ thống ..........................................................................103

4.3.2

Smart Device .................................................................................104

4.3.3

Gateway .........................................................................................105

4.3.4

Cloud Server ..................................................................................105

4.3.5

Giao thức kết nối giữa Smart Device với Gateway. ......................106

4.3.6

Giao thức kết nối giữa Gateway với Cloud Server .......................106

4.3.7 Lựa chọn MQTT broker cài đặt trên Cloud và MQTT client cài đặt
trên Gateway. .............................................................................................107
4.4

4.5

Triển khai mơ hình hệ thống ...................................................................108
4.4.1

Cấu trúc của hệ thống: ...................................................................108

4.4.2

Các thành phần của hệ thống .........................................................108

Kết luận....................................................................................................110

KẾT LUẬN ...........................................................................................................111


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các
số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này.

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2018
Học viên

Vũ Xuân Thành


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
3GPP
ACS
API

Thuật ngữ tiếng anh
Third Generation Partnership
Project

Auto-Configuration Server
Application Programming
Interface

ARPU

Average Revenue Per User

BBF

Broadband Forum

BLE

Bluetooth Low Energy

CCN

Content Centric Networking
Constrained Application
Protocol
Customer Premises Equipment

CoAP
CPE

CWMP
DGCONNECT
ETSI
FUMO

GSCL
ICCID

ICN

ICNRG
IEEE
IETF
IMSI
IoT
ISDN

CPE WAN Management
Protocol
European Commission
Directorate General for
Communications Networks,
Content & Technology
European Telecommunications
Standards Institute
Firmware Update Management
Object
Gateway SCL
Integrated Circuit Card
Identifier
Information-Centric
Networking
Information-Centric
Networking Research Group
(ICNRG)

Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Internet Engineering Task Force
International Mobile Subscriber
Identity
Internet of Things
Integrated Services Digital

Ý nghĩa
Dự án đối tác thế hệ thứ 3
Máy chủ cấu hình tự động
Giao diện lập trình ứng dụng
Doanh thu trung bình trên một
khách hàng
Diễn đàn băng rộng
Giao thức Bluetooth tiêu tốn ít
năng lượng
Mạng tập trung nội dung
Giao thức ràng buộc ứng dụng
Thiết bị truyền thông cá nhân
Giao thức quản lý thiết bị
truyền thông cá nhân CPE qua
WAN
Tổ chức quản lý về mạng, nội
dung và công nghệ của Ủy ban
Châu Âu
Viện tiêu chuẩn viễn thông
Châu Âu
Đối tượng quản lý cập nhật
phần mềm hệ thống

Gateway của Lớp năng lực dịch
vụ
Mã nhận dạng thẻ mạch tích
hợp
Mạng tập trung thơng tin
Nhóm nghiên cứu mạng tập
trung thông tin
Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử
Lực lượng Quản lý Kỹ thuật
mạng
Số nhận dạng thuê bao di động
quốc tế
Mạng của vạn vật
Mạng số tích hợp đa dịch vụ


ITU
LoRaWAN
M2M
MICA
MIME
MIT
MQTT
MTC
MSISDN
NAT
NDN
NIST
NSCL
OASIS

OHA
OMA
OMA DM
OSCL
OTA
RFID
SCL
SLA
SMI
Sun SPOT

SyncML
UI

Network
International
Telecommunication Union
Long Range Wide Area
Network
Machine to Machine

Liên minh Viễn thông Quốc tế

Mạng diện rộng khoảng cách
xa
Truyền thông máy đến máy
Bảng mạch phần cứng MICA
Multipurpose Internet Mail
Giao thức mở rộng thư điện tử
Extensions

Internet đa mục đích.
Massachusetts Institute of
Học viện Công nghệ
Technology
Masachusetts
Message Queuing Telemetry
Giao thức mạng gửi tin nhắn
Transport
dạng kênh publish/subscribe
Machine-Type Communications Thông tin kiểu máy
Mobile Subscriber - Integrated
Số thuê bao di động - Mạng số
Services Digital Network
tích hợp đa dịch vụ
Network Address Translation
Giao thức dịch địa chỉ mạng
Named Data Networking
Mạng dữ liệu đặt tên
National Institute of Standards
Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ
and Technology
Hoa Kỳ
Network SCL
Mạng của Lớp năng lực dịchvụ
Advancing open standards for
Tổ chức các tiểu chuẩn mở
the information society
công nghệ thông tin
Open Hanset Alliance
Liên minh thiết bị cầm tay mở

Open Mobile Alliance
Liên minh di động mở
Open Mobile Alliance Device
Quản lý thiết bị liên minh di
Management
động mở
Overlay Service Capability
Layer
Lớp năng lực dịch vụ bao trùm
Over The Air
Truyền qua không gian
Cơng nghệ nhận dạng bằng
Radio Frequency Identification
sóng vơ tuyến
Service Capability Layer
Lớp năng lực dịch vụ
Service Level Agreement
Thỏa thuận mức dịch vụ
Structure of Management
Information
Cấu trúc thông tin quản lý
Sun Small Programmable
Node sensor cho mạng cảm
Object Technology
biến không dây được Sun
Microsystems phát triển và
công bố năm 2007
Synchronization Markup
Ngôn ngữ đánh dấu đồng bộ
Language

User Interface
Giao diện người dùng.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Các dịch vụ M2M tại Việt Nam ................................................................17
Bảng 2.1: Các kỹ thuật truyền thông ........................................................................31
Bảng 3.1: Câu lệnh và giá trị trong trường PDU .....................................................59
Bảng 3.2: Quy ước trạng thái khoản mục .................................................................70
Bảng 3.3. Các bảng và nhóm MIB RMON1 ..............................................................72
Bảng 3.4: Các nhóm và bảng MIB RMONv2............................................................73
Bảng 4.1: Dự kiến các linh kiện cho hệ thống IoT đèn thông minh cho thư viện .. 108


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1: Kiến trúc mơ hình M2M ..............................................................................4
Hình 1.2: Ví dụ về các thành phần của M2M hệ thống ..............................................6
Hình 1.3: Chuỗi cung ứng dịch vụ M2M ....................................................................7
Hình 1.4: Các cơng nghệ kết mối M2M ....................................................................11
Hình 1.5: Xu hướng các cơng nghệ mạng WAN M2M .............................................12
Hình 1.6: Mơ hình chuyển đổi IMSI qua OTA ..........................................................12
Hình 1.7: Cơ chế thay đổi IMSI cho SIM M2M ........................................................13
Hình 1.8: Các lĩnh vực áp dụng mơ hình M2M ........................................................14
Hình 1.9: Số lượng kết nối M2M theo ngành vào năm 2020 ....................................15
Hình 1.10: Dự báo số lượng kết nối M2M tại Việt Nam...........................................15
Hình 1.11: Các lĩnh vực ứng dụng M2M tại Việt Nam .............................................16
Hình 2.1: Ứng dụng của cảm biến trong thực tế ......................................................20
Hình 2.2: Các cảm biến kết nối về bộ trung tâm và máy chủ đám mây ...................22

Hình 2.3: Hình minh họa hệ thống tưới tự động.......................................................24
Hình 2.4: Khái quát về quản lý thiết bị .....................................................................34
Hình 2.5 Kiến trúc quản lý cho kịch bản ngôi nhà thông minh liên quan đến người
dùng cuối ...................................................................................................................37
Hình 2.6: Kiến trúc quản lý cho kịch bản ngôi nhà thông minh liên quan đến các
bên thứ ba ..................................................................................................................38
Hình 2.7: kiến trúc quản lý cho kịch bản chăm sóc sức khỏe thơng minh................40
Hình 2.8: Kiến trúc quản lý cho kịch bản thành phố thơng minh .............................42
Hình 2.9: kiến trúc quản lý cho kịch bản giao thơng thơng minh ............................43
Hình 2.10: Kiến trúc quản lý cho kịch bản mua sắm thơng minh ............................44
Hình 2.11: Kiến trúc quản lý chung ..........................................................................45
Hình 3.1: Mối quan hệ giữa các thành phần SNMP .................................................51
Hình 3.2: Truyền thơng giữa Manager và Agent trong SNMP .................................51
Hình 3.3: Cây đăng ký của OSI ................................................................................53
Hình 3.4: Cấu trúc cây MIB-II ..................................................................................56
Hình 3.5: Cấu trúc dạng bản tin SNMPv2 ................................................................57
Hình 3.6: Mơ hình giao thức hoạt động SNMP ........................................................58
Hình 3.7: Kiến trúc thực thể của SNMPv3 ...............................................................60
Hình 3.8: Phân hệ xử lý bản tin trong SNMPv3 .......................................................61
Hình 3.9: Cấu trúc module của phân hệ bảo mật trong SNMPv3 ............................61
Hình 3.10: Cấu trúc phân hệ điều khiển truy nhập trong SNMPv3 .........................62


Hình 3.11: Khn dạng bản tin SNMPv3 .................................................................62
Hình 3.12: Mơ hình bảo mật .....................................................................................63
Hình 3.13: Vị trí RMON trong cây MIB-II ...............................................................65
Hình 3.14: Cấu hình RMON điển hình .....................................................................67
Hình 3.15: Ví dụ về mạng giám sát từ xa RMON .....................................................68
Hình 3.16: Các nhóm của RMONv1 và RMONv2 ....................................................69
Hình 3.17: Các nhóm của RMONv1 .........................................................................70

Hình 3.18: Sơ đồ mạng của TR-069..........................................................................74
Hình 3.19: Kiến trúc máy chủ cấu hình tự động ACS...............................................76
Hình 3.20: Phiên làm việc cơ bản của giao thức TR-069 .........................................76
Hình 3.21: Kiến trúc OMA DM.................................................................................83
Hình 3.22: DM Server khởi tạo luồng gói tin phiên DM ..........................................85
Hình 3.23: Sử dụng HTTP OMA DM........................................................................87
Hình 3.24: Sự trao đổi bản tin đồng bộ cơ bản ........................................................89
Hình 3.25: Mẫu bản tin phiên OMA DM ..................................................................91
Hình 3.26: Thời gian phiên xử lý - trao đổi dữ liệu văn bản thuần, dữ liệu văn bản
thuần được biến đổi với cơ sở dữ liệu base64 và nhị phân ......................................92
Hình 3.27: Thời gian phiên xử lý - trao đổi dữ liệu hỗn hợp....................................92
Hình 3.28: Thời gian xử lý phiên - trao đổi của văn bản thuần ...............................93
Hình 3.29: Thời gian xử lý phiên - trao đổi của văn bản thuần được biến đổi với cơ
sở dữ liệu base64. ......................................................................................................94
Hình 3.30: Thời gian xử lý phiên - trao đổi dữ liệu nhị phân...................................94
Hình 3.31: Thời gian xử lý phiên - trao đổi dữ liệu hỗn hợp....................................95
Hình 3.32: Kích cỡ bản tin phiên – trao đổi dữ liệu văn bản thuần .........................96
Hình 3.33: Kích cỡ bản tin phiên - trao đổi dữ liệu văn bản thuần chuyển đổi với
base64........................................................................................................................96
Hình 3.34: Kích cỡ tin nhắn phiên - trao đổi dữ liệu nhị phân ................................97
Hình 3.35: Biểu đồ số byte trong bộ đệm .................................................................98
Hình 3.36: Hàm xấp xỉ số byte trong bộ đệm ...........................................................98
Hình 3.37: Hàm xấp xỉ số tin nhắn trong bộ đệm .....................................................99
Hình 3.38: Hàm xấp xỉ số byte lưu trữ......................................................................99
Hình 3.39: Hàm xấp xỉ thời gian đệm trung bình .................................................. 100
Hình 4.1: Kiến trúc IoT của WSO2 ........................................................................ 103
Hình 4.2: Cấu trúc IoT cho hệ thống thử nghiệm .................................................. 104
Hình 4.3: Cấu trúc hệ thống thử nghiệm đèn thơng minh cho thư viện................. 108
Hình 4.4: Kết nối các linh kiện của hệ thống thử nghiệm ..................................... 109

LỜI NĨI ĐẦU
Truyền thơng từ máy đến máy hay cịn gọi là truyền thông M2M (Machine to
Machine) ra đời từ chính những nhu cầu thiết yếu của ngành viễn thơng như dịch vụ
chuyển mạch, giám sát từ xa các thiết bị hay thực hiện các phép đo đạc từ xa. Ngày
nay, truyền thông M2M sử dụng hệ thống mạng viễn thơng kết hợp với cơng nghệ
máy tính để quản lý trực tiếp các thiết bị từ xa trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Thị
trường này sẽ phát triển nhanh chóng bất chấp sự đa dạng về các hệ thống phần
mềm cũng như sự cạnh tranh từ rất nhiều nhà cung cấp thiết bị.
Một cách khái quát ta có thể định nghĩa rằng truyền thông M2M là sự kết
hợp của công nghệ thông tin và truyền thông với các thực thể giao tiếp thông
minh nhằm để cung cấp cho chúng khả năng tương tác lẫn nhau mà không cần sự
can thiệp của con người với hệ thống thông tin của một tổ chức hay một doanh
nghiệp.
Tiềm năng phát triển các ứng dụng trên nền tảng công nghệ M2M là rất lớn,
tuy nhiên trong q trình phát triển cũng gặp nhiều khó khăn và thách thức. Với
mong muốn tìm hiểu rõ hơn về M2M cũng như áp dụng các kiến thức đã được học
vào thực tế, em quyết định thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu và
đề xuất phương pháp quản lý thiết bị đầu cuối cho nền tảng M2M".
Trong quá trình thực hiện đề tài này, do cịn nhiều hạn chế về kiến thức, kinh
nghiệm nên khó có thể tránh khỏi việc có thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp
ý, chỉ bảo của các thầy cơ để đề tài có thể trở nên hồn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn trường Đại học Bách khoa Hà Nội, viện Điện tử Viễn thông đã tạo môi trường học tập, nghiên cứu tốt nhất. Em trân trọng cảm ơn
các thầy cô đã cung cấp cho em những kiến thức chuyên môn quan trọng. Đồng thời
em cũng xin cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Tài Hưng đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo em
trong thời gian qua và đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2018
Học viên thực hiện

Vũ Xuân Thành

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ M2M
1.1

Giới thiệu về truyền thông M2M

1.1.1 Định nghĩa
Thuật ngữ truyền thông M2M (Machine-to-Machine) đã được sử dụng trong
một thời gian dài để mô tả các kết nối của các thiết bị (các Nodes) trên phạm vi
rộng thơng qua kết nối có dây, kết nối khơng dây, trong đó liên kết giữa các điểm
đầu cuối có thể được thực hiện thông qua các công nghệ khác nhau như mạng điện
thoại di động, vệ tinh, mạng cố định / Internet, vv...
IEEE định nghĩa truyền thông M2M như sau: “việc trao đổi thông tin giữa
các thiết bị đầu cuối người sử dụng thông qua một trạm gốc, hoặc giữa một thiết bị
và máy chủ trong mạng lõi thông qua một trạm gốc có thể được thực hiện mà không
cần bất kỳ sự tương tác của con người”.
Tổng quát hơn, ETSI định nghĩa truyền thông M2M như: “Các thông tin liên
lạc giữa hai hay nhiều thực thể mà không nhất thiết cần bất kỳ sự can thiệp trực
tiếp của con người”
3GPP sử dụng thuật ngữ MTC thay cho M2M và định nghĩa nó như sau:
“Một hình thức thơng tin dữ liệu giữa một hoặc nhiều thực thể mà không nhất thiết
cần sự tương tác của con người”.
Tất cả những định nghĩa này nhấn mạnh đến sự can thiệp hạn chế của con
người đến mơ hình thơng tin này nhằm nâng cao mức độ tự động của hệ thống và
tính thuận lợi trong việc trao đổi thông tin dữ liệu. Như vậy tính tự thích nghi trong
các Nodes M2M là một yêu cầu chủ đạo. Trong luận văn này, các từ ngữ M2M và
MTC được sử dụng tương đương.
1.1.2 Các ứng dụng của truyền thông M2M

Các ứng dụng của truyền thông M2M bao gồm nhiều lĩnh vực và các lĩnh
vực được nêu ra cụ thể như dưới đây:
a. An ninh: Giám sát, Hệ thống cảnh báo, Điều khiển truy nhập, Bảo vệ cho
xe ơtơ/lái xe.
b. Theo dõi và truy tìm: Quản lý đội xe, Quản lý trật tự, Thanh toán khi
đang lái xe, Theo dõi tài sản, Dẫn đường, Thông tin giao thơng, Tai nạn xe
cộ, Tối ưu hóa giao thông/thiết bị lái. Dịch vụ quản lý đội xe: người quản
lý chỉ cần giám sát cách ứng xử của tài xế trên tồn bộ hành trình. Người
quản lý có thể biết ngay xe đó đang ở đâu, dừng, đỗ bao nhiêu lần, lượng
2


xăng tiêu hao là bao nhiêu, thậm chí có thể biết được tài xế lái xe với tốc
độ như thế nào, có bao nhiêu lần phanh gấp hoặc vượt quá tốc độ…
c. Thanh toán: Điểm bán hàng, Máy bán hàng tự động, máy đánh bạc.
d. Sức khỏe: Giám sát dấu hiệu sức khỏe, Hỗ trợ người cao tuổi hoặc người
khuyết tật, Hệ thống thầy thuốc từ xa, Chẩn đoán từ xa.
e. Kiểm soát/bảo dưỡng từ xa: Cảm biến (Sensors), Điều khiển ánh sáng,
bơm, van, điều khiển thang máy, điều khiển máy bán hàng tự động, chẩn
đoán sửa chữa phương tiện.
f. Đo đạc: Điện, Gas, Nước, Đốt nóng, Lưới điều khiển, Máy đo cơng
nghiệp.
g. Sản xuất chế tạo: Tự động hóa và giám sát dây chuyền sản xuất.

h. Quản lý tiện ích: Tự động hóa trường học/tịa nhà/nhà ở.
1.1.3 Các tính năng chính của M2M
Một số tính năng chính của hệ thống thông tin M2M được nêu cụ thể như
dưới đây:
a. Việc di chuyển thấp: Các thiết bị M2M không di chuyển, hiếm khi di
chuyển, hoặc di chuyển chỉ trong vòng một khu vực nhất định.

b. Thời gian được điều khiển: Gửi hay nhận dữ liệu chỉ ở một số giai đoạn
định sẵn.
c. Thời gian dung sai: Chuyển dữ liệu có thể trễ.
d. Chuyển mạch gói: Nhà mạng cung cấp dịch vụ chuyển mạch gói có
hoặc khơng có một Số th bao di động - Mạng số tích hợp đa dịch vụ MSISDN.
e. Mạng truyền tải dữ liệu dung lượng nhỏ: Thiết bị thông tin kiểu máy
MTC thường xuyên gửi hay nhận dữ liệu dung lượng nhỏ.
f. Giám sát: Khơng có ý định để ngăn ngừa trộm cắp hay phá hoại nhưng
cung cấp các chức năng phát hiện các vấn đề.
g. Tiêu thụ công suất thấp: Để cải thiện khả năng của hệ thống để phục vụ
các ứng dụng M2M hiệu quả.

h. Định vị kích hoạt riêng: Có ý định kích hoạt các thiết bị M2M trong
một khu vực riêng biệt. Ví dụ đánh thức thiết bị.
3


1.1.4 Kiến trúc và các thành phần M2M
Mạng M2M được tạo nên từ số lượng lớn các nodes, đối tượng tham gia
mạng M2M là các máy hoặc đối tượng nào đó, nó có thể chứa tất cả mọi thứ xung
quanh chúng ta. Các đối tượng tham gia hầu hết hoạt động bằng năng lượng pin, do
đó vấn đề hiệu suất năng lượng là yêu cầu cao nhất. Mỗi máy sẽ thu thập thơng tin
của riêng mình và mơi trường vật lý xung quanh, lưu lượng của mỗi máy là nhỏ.
Tuy nhiên dữ liệu được tạo ra lớn bởi rất nhiều các node, thời gian gửi dữ liệu, số
lượng và định dạng dữ liệu là khác nhau giữa các node do đó một luồng dữ liệu lớn
được tạo ra
Dễ dàng để thấy được tại sao truyền thơng M2M có rất nhiều ứng dụng. Với
bộ cảm biến tốt hơn, mạng không dây và tăng khả năng tính tốn, việc triển khai
một M2M ý nghĩa cho nhiều lĩnh vực. Các cảm biến có thể gửi thơng tin khơng dây
tới một máy tính với các thông tin chi tiết cụ thể về áp suất, tốc độ lưu lượng và

nhiệt độ hoặc thậm chí cả các mức nhiên liệu trong khuôn viên thiết bị. Máy tính có
thể tự động điều chỉnh ngay trong khn viên thiết bị để tối đa hóa hiệu quả.
Để phát triển và triển khai công nghệ M2M, chúng ta phải tuân theo tiêu
chuẩn hiện thời của M2M như ETSI, ANCI C12, vv... Hình vẽ dưới đây cho ta kiến
trúc cơ bản của cơng nghệ M2M.

Hình 1.1: Kiến trúc mơ hình M2M
[Nguồn: Overview of ETSI Architecture]
Trong hình vẽ trên chúng ta có thể thấy 3 miền chính trong kiến trúc M2M,
cụ thể gồm:
4


- Miền ứng dụng M2M.
- Miền mạng lưới M2M.
- Miền thiết bị M2M.
Miền thiết bị M2M: Bao gồm các thiết bị có thể kết nối tới Miền mạng
M2M. Miền thiết bị M2M có thể được gọi là mạng khu vực M2M. Chúng ta phải
xem xét đến các điều kiện thị trường để có sự lựa chọn các thiết bị cho miền thiết bị
M2M. Các cơng nghệ đa dạng có thể được sử dụng để cung cấp cho các ứng dụng
khác nhau. Có hai loại thiết bị cho miền thiết bị M2M:
- Các thiết bị có khả năng kết nối trực tiếp đến mạng lưới và
- Các thiết bị không thể kết nối trực tiếp đến miền mạng lưới, và phải cần
thông qua một Gateway M2M để kết nối với mạng lưới.
- Thiết bị độc quyền: các thiết bị chỉ hỗ trợ các giao diện độc quyền. Các
thiết bị độc quyền này cần Gateway độc quyền để kết nối mạng lưới
M2M.
Miền mạng lưới M2M: cung cấp mạng truyền thông giữa miền ứng dụng
M2M và miền thiết bị M2M. Miền mạng lưới M2M bao gồm 2 phần cơ bản, chẳng
hạn như mạng lõi M2M và khả năng dịch vụ M2M. Mạng lõi M2M là phần trung

tâm của mạng mạng truyền thông M2M mà cung cấp các dịch vụ khác nhau cho các
nhà cung cấp dịch vụ, được kết nối thông qua các mạng truy cập như GERAN,
WiMAX, vệ tinh, DSL, hỗ trợ WLAN hoặc eUTRAN, và các mạng di động khác
(chẳng hạn như 3G, 2G, LTE, 4G). Các khả năng dịch vụ M2M là các chức năng
mạng được định nghĩa để cung cấp các ứng dụng M2M.
Miền ứng dụng M2M: cung cấp các ứng dụng cho công nghệ M2M, như
các ứng dụng máy chủ (Server), và các ứng dụng cho người dùng cuối. Miền ứng
dụng M2M bao gồm 2 phần ứng dụng cơ bản:
- Ứng dụng khách hàng: Cung cấp các ứng dụng cho người dùng cuối.
- Ứng dụng M2M: Cung cấp các ứng dụng định vị trên các máy chủ, được
xây dựng dựa trên tính năng dịch vụ của M2M và tương tác với các thiết
bị M2M.

5


Hình 1.2: Ví dụ về các thành phần của M2M hệ thống
[Nguồn: White Paper on “Machine-to-Machine Communication (M2M)”]
Để phát triển công nghệ M2M chúng ta nên nghiên cứu về báo cáo kỹ thuật
(TR-Technical Report) và thông số kỹ thuật (TS-Technical Specification). Nghiên
cứu về báo cáo kỹ thuật sẽ cho bạn một ý tưởng để làm thông số chuẩn cho hệ
thống của bạn. Sau khi bạn đã có các thơng số chuẩn, bạn cũng cần phải làm các
thông số kỹ thuật. Có 3 giai đoạn để làm thơng số kỹ thuật chuẩn của công nghệ
M2M từ mức độ cao đến mức độ thấp:
1. Các yêu cầu dịch vụ M2M.
2. Kiến trúc chức năng M2M.
3. Các giao diện thông tin M2M.
1.2

Chuỗi cung ứng dịch vụ M2M

Chuỗi cung ứng dịch vụ M2M bao gồm:
 Các nhà sản xuất thiết bị đầu cuối
 Các nhà sản xuất module kết nối để tích hợp vào thiết bị
 Các nhà cung cấp hạ tầng mạng truyền tải
 Các nhà cung cấp hạ tầng hỗ trợ quản lý, triển khai dịch vụ M2M
 Các nhà phát triển ứng dụng, tích hợp hệ thống
 Các nhà cung cấp dịch vụ
6


Hình 1.3: Chuỗi cung ứng dịch vụ M2M
Các thiết bị đầu cuối M2M rất đa dạng và thường chỉ thực hiện một số chức
năng nhất định tùy thuộc vào lĩnh vực ứng dụng chẳng hạn như đồng hồ điện, thiết
bị giám sát xe v.v… Các thiết bị đầu cuối được tích hợp các module kết nối hỗ trợ
các giao diện vô tuyến di động hoặc các công nghệ kết nối vô tuyến phạm vi hẹp
(short-range wireless communication technologies) như Zigbeevà Zwave để có thể
trao đổi dữ liệu với mạng truyền tải. Các nhà sản xuất module kết nối có thể cung
cấp các modem hoặc gateway riêng biệc để các thiết bị đầu cuối kết nối trực tiếp
vào hoặc thông qua các công nghệ kết nối phạm vi gần. Một số nhà sản xuất cung
cấp các module/gateway nâng cao cho phép lập trình các ứng dụng M2M tích hợp
(embedded M2M application) trên các module/gateway này để thực hiện một số
chức năng như tổng hợp dữ liệu, quản lý việc gửi dữ liệu v.v…
Các nhà cung cấp mạng truyền tải có thể là các nhà mạng di động, các nhà
mạng cố định hoặc các nhà cung cấp đường truyền vệ tinh. Tuy nhiên, một số ứng
dụng M2M chỉ giới hạn trong một phạm vi nhỏ chẳng hạn như tịa nhà, khi đó mạng
truyền tải chỉ đơn giản là mạng LAN và lúc này các nhà mạng không tham gia vào
chuỗi cung ứng dịch vụ.
Middleware cung cấp các tính năng giúp cho việc quản lý và triển khai các
dịch vụ M2M được hiệu quả hơn như tính năng quản lý thiết bị đầu cuối, quản lý
SIM, quản lý kết nối, tính năng hỗ trợ phát triển ứng dụng M2M. Middleware được

cung cấp thông qua các M2M Platform bởi các nhà mạng lớn hoặc các nhà cung cấp
M2M Platform như Jasper Wireless, Wyless và Aeris Communication. Một số nhà
mạng di động hợp tác với các nhà cung cấp M2M Platform theo mơ hình SaaS
(Software as a Service).
7


Các nhà tích hợp hệ thống là những cơng ty cung cấp các giải pháp M2M
hoàn chỉnh bằng cách kết hợp các phần cứng và phần mềm cần thiết. Các nhà tích
hợp hệ thống có thể tự phát triển các ứng dụng M2M hoặc mua lại từ các nhà phát
triển ứng dụng M2M. Các nhà tích hợp hệ thống đóng vai trò đại diện cho các
khách hàng doanh nghiệp trong việc lựa chọn các nhà cung cấp thiết bị đầu cuối,
các nhà mạng và các nhà cung cấp M2M Platform.
Các nhà cung cấp dịch vụ là những công ty, doanh nghiệp áp dụng mơ hình
M2M vào hoạt động sản xuất kinh doanh của họ. Người dùng cuối cùng trong chuỗi
cung ứng dịch vụ M2M có thể là khách hàng hoặc nhân viên của nhà cung cấp dịch
vụ. Chẳng hạn như trong ứng dụng giám sát bệnh nhân từ xa, nhà cung cấp dịch vụ
là các bệnh viện, phòng khám và người dùng cuối cùng là các bác sĩ, y tá và bệnh
nhân. Trong ứng dụng đo lường thông minh (smart meter), nhà cung cấp dịch vụ là
các công ty cung cấp điện, nước, ga.
Chuỗi cung ứng dịch vụ M2M được mơ tả ở trên có thể thay đổi tùy thuộc
vào thị trường cũng như lĩnh vực ứng dụng. Các nhà mạng, đặc biệt là các nhà
mạng di động ngày càng mở rộng vai trò của họ hơn trong chuỗi cung ứng dịch vụ
này, từ các nhà cung cấp đường truyền thuần túy cho đến cung cấp hạ tầng
middleware hỗ trợ quản lý và phát triển các dịch vụ M2M và thậm chí là đóng vai
trị là các nhà tích hợp hệ thống để cung cấp các giải pháp M2M hoàn chỉnh đến các
khách hàng doanh nghiệp.
1.3

Cơ hội và thách thức cho thị trường M2M

Thực tế hiện nay, mơ hình M2M không thực sự là một khái niệm mới hay
một cuộc cách mạng về cơng nghệ, nó đã được sử dụng trong một số lĩnh vực trong
suốt hơn một thập kỷ qua. Thị trường M2M đã và đang tăng trưởng và phát triển
khi mà ngày càng có nhiều ngành hơn ứng dụng mơ hình M2M vào cơng việc sản
xuất kinh doanh.
1.3.1 Cơ hội cho thị trường M2M
Một số thuận lợi chính có khả năng thúc đẩy thị trường M2M tăng trưởng
mạnh trong thời gian tới như sau:
 Chi phí cho thiết bị đầu cuối và kết nối thấp: Những tiến bộ trong ngành
vật liệu bán dẫn và công nghệ vô tuyến cùng với việc chuẩn hóa các giao thức kết
nối mạng WAN dẫn đến giá thành cho các module kết nối giảm. Bên cạnh đó thì
các nhà mạng ngày càng cung cấp nhiều gói cước mềm dẻo, linh hoạt hơn cho các

8


nhà cung cấp dịch vụ M2M giúp giảm được chi phí kết nối qua đó thúc đẩy thị
trường M2M phát triển.


Các mạng viễn thông di động và cố định IP được triển khai rộng khắp: IP

đã trở thành nền tảng chung cho hầu hết các loại mạng khác nhau và hầu hết các
nhà mạng trên thế giới triển khai hạ tầng mạng IP của họ với qui mô quốc gia hoặc
thậm chí là qui mơ tồn cầu. Việc sử dụng chung một nền tảng công nghệ kết nối
giúp đơn giản hóa việc triển khai và quản lý các thiết bị đầu cuối cũng như các ứng
dụng.


Vùng phủ rộng khắp của các mạng viễn thông: Trong giai đoạn đầu khi

thị trường M2M mới phát triển, các mạng viễn thông thường không cung cấp vùng
phủ đủ rộng cũng như không đáp ứng được tốt các yêu cầu kỹ thuật về mặt kết nối
cho các ứng dụng M2M. Sự phát triển của các mạng băng rộng cố định và di động
giúp cho các ứng dụng M2M có thể được triển khai với qui mô lớn hơn với khả
năng lựa chọn được nhiều nhà cung cấp mạng kết nối.
 Các yêu cầu pháp lý: Hiện tượng nóng lên tồn cầu tạo ra một xu hướng
sử dụng cơng nghệ mới đó là việc sử dụng các cơng nghệ xanh. Chính phủ của các
quốc gia trên thế giới đang thúc đẩy việc phân phối và sử dụng năng lượng một
cách hiệu quả hơn. Công nghệ thông tin và viễn thơng đóng một vai trị quan trọng
trong việc giảm thiểu khí thải nhà kính bằng cách giám sát và điều khiển việc tiêu
thụ năng lượng một cách chặt chẽ hơn. Điều khiển và giám sát từ xa là một trong
những ứng dụng quan trọng của mơ hình M2M và thúc đẩy sự phát triển của công
nghệ M2M trong lĩnh vực công nghệ xanh.
1.3.2 Thách thức cho thị trường M2M
Bên cạnh các cơ hội thì thị trường M2M cũng phải đối mặt với một số thách
thức không nhỏ, đặc biệt là khi các dịch vụ được triển khai với qui mô lớn. Một số
rào cản cho sự phát triển của thị trường M2M như sau:


Nhiều tiêu chuẩn chưa được hồn thiện dẫn đến phân mảnh thị trường:

Có rất nhiều tiêu chuẩn được đưa ra để cùng giải quyết một vấn đề nhưng khơng có
tiêu chuẩn nào đủ hồn thiện để có thể đáp ứng được yêu cầu cho một giải pháp
M2M hồn thiện. Ví dụ ZifgBee, Zwave, Wireless HART, IERF 6LowPAN/ROLL
đều là các tiêu chuẩn cho công nghệ kết nối phạm vi gần giữa các thiết bị đầu cuối
và các router/gateway. Các tiêu chuẩn cho lớp ứng dụng (application level) được
xây dựng cho một số lĩnh vực như y tế và đo lường năng lượng thông minh, tuy
nhiên cũng khơng có một quy chuẩn chung nào. Hầu hết các ứng dụng kết nối đến

9


các thiết bị đầu cuối sử dụng các giao thức riêng do đó làm cho việc tích hợp hệ
thống trở nên phức tạp dẫn đến chi phí cho việc tích hợp tương đối cao.


Rào cản pháp lý: Các vấn đề pháp lý có thể gây cản trở cho việc triển

khai M2M ở quy mơ tồn cầu do sự khác nhau về luật pháp tại mỗi nước. Các quy
định pháp lý có thể liên quan đến lớp ứng dụng chẳng hạn như các thông tin về sức
khỏe cần phải được thu thập, lưu trữ và phổ biến như thế nào hoặc thậm chí liên
quan đến lớp kết nối. Ngồi ra, giấy phép triển khai có thể phải được cấp riêng tại
mỗi nước, mỗi khu vực làm cho chi phí triển khai tăng thêm.


Tính bảo mật và tính riêng tư: Trong một số lĩnh vực M2M, thông tin từ

các thiết bị sở hữu bởi các cá nhân được thu thập do đó có một xu hướng phản đối
việc thu thập thơng tin này do vi phạm quyền riêng tư. Chẳng hạn như khi tất cả
hàng hóa con người mua đều được gắn chip kể cả ví tiền của họ, khi đó thơng tin về
ví trí của người dùng, hành vi tiêu dùng của họ sẽ được thu thập. Xu hướng phản
đối này liên quan đến quyền riêng tư này có thể kiềm hãm sự phát triển của thị
trường M2M.
 Khó khăn trong việc thay đổi nhà cung cấp đường truyền: Một trở ngại
của các khách hàng doanh nghiệp khi triển khai mô hình M2M sử dụng mạng viễn
thơng di động làm đường truyền là khó khăn trong việc thay đổi nhà cung cấp hạ
tầng truyền tải. Một số loại thiết bị đầu cuối được tích hợp sẵn SIM và khơng thể
tháo rời và do đó khơng thể thay đổi nhà mạng. Thậm chí nếu SIM có thể tháo rời
được, thì chi phí nhân công để thay đổi SIM cho hàng ngàn thiết bị đầu cuối cũng

rất tốn kém. Điều này gây khó khăn cho các khách hàng doanh nghiệp muốn thay
đổi nhà mạng trước khi thiết bị khấu hao hết. Một giải pháp cho vấn đề này là mơ
hình các nhà mạng sử dụng chung băng thơng.
 Khó khăn về mặt cơng nghệ: Một số khó khăn về mặt kỹ thuật cũng cần
được giải quyết để thị trường M2M có thể phát triển tốt hơn, chẳng hạn như các vấn
đề liên quan đến quản lý thiết bị đầu cuối, cơ chế xác thực thiết bị đầu cuối, các cơ
chế tính cước.v.v..
1.4

Xu hướng công nghệ kết nối M2M

1.4.1 Xu hướng chung
Tổ chức Machina Research dự báo số lượng kết nối M2M toàn cầu sẽ được
tăng từ 2 tỷ trong năm 2011 lên 18 tỷ kết nối vào năm 2022 với tốc độ tăng trưởng
hàng năm là 22%. Hiện tại, khoảng 23% thiết bị có kết nối được phân loại là thiết bị
M2M, đến năm 2022 con số này được dự báo sẽ tăng lên khoảng 61%.
10


Trong số các công nghệ được sử dụng để truyền tải thông tin từ các thiết bị
đầu cuối đến các máy chủ ứng dụng, công nghệ kết nối phạm vi hẹp được sử dụng
nhiều nhất và sẽ chiếm khoảng 73% các kết nối M2M vào năm 2022. Lý do công
nghệ này được sử dụng nhiều là do kết nối từ các thiết bị đầu cuối đến các máy chủ
ứng dụng có thể triển khai theo 2 mơ hình là mơ hình kết nối trực tiếp và mơ hình
kết nối qua gateway, trong trường hợp sử dụng mơ hình thứ 2, các dịch vụ M2M
chủ yếu sử dụng công nghệ kết nối phạm vi hẹp được kết nối nhiều thiết bị đầu cuối
vào một gateway do đó tương ứng với một kết nối mạng WAN có thể có rất nhiều
kết nối sử dụng kết nối phạm vi hẹp.

Hình 1.4: Các cơng nghệ kết mối M2M

Các kết nối sử dụng công nghệ di động sẽ tăng trường từ 146 triệu kết nối
vào cuối năm 2011 lên 2,6 tỷ kết nối vào cuối năm 2022. Hiện tại số lượng kết nối
M2M di động chỉ chiểm khoảng 2% tổng số kết nối M2M, tuy nhiên vào năm 2022
con số này dự kiến sẽ đạt khoảng 22% tổng số các kết nối M2M. Trong số các cơng
nghệ di động thì cơng nghệ 2G, đặc biệt là GPRS đang được sử dụng nhiều nhất,
tuy nhiên trong tương lai công nghệ 3G và LTE sẽ được sử dụng nhiều hơn do ngày
càng có nhiều ứng dụng M2M u cầu băng thơng cao vì vậy đến năm 2022 số
lượng kết nối M2M 3G và LTE chiểm khoảng 99% tổng số các kết nối M2M di
động.
Như vậy, nếu không tính cơng nghệ kết nối phạm vi hẹp thì có thể thấy là
công nghệ di động sẽ thống trị thị trường cung cấp đường truyền cho các dịch vụ
M2M nhờ một số lợi thế nhất định của công nghệ này, chẳng hạn sự đơn giản trong
việc triển khai và khả năng hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi việc quản lý tính di động
11