Tìm hiểu bài toán smart home và các công nghệ nền tảng smart home hiện nay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
--------------------------

NGUYỄN VĂN BẮC

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Tên đồ án:

TÌM HIỂU BÀI TỐN SMART HOME VÀ
CÁC CƠNG NGHỆ NỀN TẢNG
SMART HOME HIỆN NAY

Nghệ An, tháng 05 năm 2016


TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
--------------------------

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Tên đồ án:

TÌM HIỂU BÀI TỐN SMART HOME VÀ
CÁC CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG
SMART HOME HIỆN NAY
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Bắc - 1151073771
Lớp :
52K3

Giáo viên hướng dẫn: ThS. Lê Quốc Anh

Nghệ An, tháng 05 năm 2016


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

LỜI CẢM ƠN
Ngày nay, Công nghệ thông tin ngày càng phát triển và tỏ rõ tầm quan trọng trong tất
cả các lĩnh vực, có thể nói Cơng nghệ thơng tin đã trở thành thước đo để đánh giá sự phát
triển của xã hội hiện đại nơi mà con người đang dần thoát khỏi cách làm việc thủ công,
thô sơ và dần tiến đến tin học hóa trong tất cả các lĩnh vực để cơng việc có hiệu quả hơn,
tiết kiệm thời gian và nhân lực.
Việc nghiên cứu và lập trình ra các phần mềm, các ứng dụng mới là điều hướng tới
của các sinh viên theo học Cơng nghệ thơng tin.Trong q trình thực hiện em nhận được
sự giúp đỡ nhiệt tình từ các giảng viên trong khoa Công nghệ thông tin.
Nhân dịp này em xin gửi lời cảm ơn đến khoa Công nghệ thông tin đã tạo cơ hội giúp
em được tham gia học hỏi, rèn luyện các kỹ năng cần thiết cho đợt làm đồ án tốt nghiệp.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến Th.S Lê Quốc Anh đã quan tâm góp ý cho bài làm
đồ án tốt nghiệp đại học và sẵn sàng trả lời những thắc mắc khi cần thiết giúp chúng em
hồn thành tốt bài làm của mình. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới khoa Công
nghệ thông tin và đặc biệt là các thầy cơ trong bộ mơn mạng máy tính đã tận tình giảng
dạy và hướng dẫn giúp đỡ em làm báo cáo đồ án hoàn thiện theo đúng thời gian quy định
của nhà trường.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức cịn hạn chế cùng với kinh nghiệm
chưa có nên khơng tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp bổ sung của thầy cô giáo và các bạn để bài làm đồ án tốt nghiệp của em
được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng chúng em xin kính chúc các Thầy Cơ trong Khoa Công nghệ thông tin và
Th.S Lê Quốc Anh thật dồi dào sức khoẻ, niềm tin vui để tiếp tục sứ mệnh cao đẹp của

mình đó là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
Trân trọng!

Nghệ An, ngày 5 tháng 5 năm 2016
Sinh viên
Nguyễn Văn Bắc

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

LỜI MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Tầm quan trọng và cấp thiết của đề tài:

-

Hiện nay nhà thông minh áp dụng ở Việt Nam vừa mới bắt đầu và chưa có nhiều, các
cơng ty đều là đại diện của nước ngoài, việc hiểu biết về nhà thơng minh cũng như áp
dụng nó vào thực tiễn ở Việt Nam sao cho hiệu quả, hướng nghiên cứu phát triển tận
dụng lợi thế của Việt Nam là cần thiết.
Cuộc sống của con người có nhu cầu ngày càng cao và mặt khác thì các nguồn năng
lượng và vật liệu ngày càng cạn kiệt dần do đó nhu cầu ở trong một ngôi nhà thông minh
là rất cần thiết, giảm thiểu tiêu hao năng lượng, tận dụng tài nguyên của địa phương.


nghĩa về mặt lý luận và thực tiễn

Hiện nay công nghệ nhà thông minh trên thế giới ứng dụng một thời gian và Việt
Nam cũng đã áp dụng ở một số cơng trình lớn cũng như nhà ở gia đình. Việc áp dụng nhà
ở thơng minh là cần thiết và thực tế để đạt được các mục tiêu bao gồm chi phí thấp nhất,
hiệu quả cao nhất và phát triển bền vững thông qua sự hợp lý, thông minh.
Khơng nhất thiết cứ phải áp dụng tồn bộ cơng nghệ mới là nhà thông minh. Nhà
thông minh ở đây có thể hiểu là áp dụng kiến trúc truyền thống phù hợp khí hậu Việt
Nam như thế nào cho hiệu quả hoặc áp dụng một phần của công nghệ, hoặc dùng các giải
pháp tiết kiệm và phát triển bền vững năng lượng tận dụng những lợi thế của Việt Nam.
h


n
m

n nh
hướn

h n minh h
á iện h n
n
o
on ư n
im á
n n hệ ư n

on n ư i
i hướn ới

c đ ch của đề tài

Tìm hiểu về nhà thơng minh nh m nâng cao hiểu biết về nhà thông minh, và đặc biệt là
giao thức mạng UPnP. Giúp chúng ta có một cái nhìn tổng quan và chính xác hơn. Giúp
ta hiểu được thế nào là nhà thông minh, thế nào là giao thức mạng UPnP và có một cách
tiếp cận hiệu quả.
Hiểu được cách hoạt động của một số công nghệ trong nhà thông minh như giao thức
UPnP và cấu trúc chức năng của nó để có thể xây dựng được một ứng dụng hoạt động
hiệu quả.
Xuất phát từ những lợi ích trên cùng với sự cho phép và tận tình giúp đỡ của
ThS. Lê Quốc Anh nên em xin chọn đề tài “Tìm hiểu bài tốn Smart Home và các
công nghệ nền tảng Smart Home hiện n ”

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Do thời gian hạn chế và chưa có kinh nghiệm trong nghiên cứu và thực hành nên báo
cáo cịn nhiều thiếu sót. Em mong nhận được đóng góp ý kiến của thầy cơ để đồ án được
hoàn thiện hơn.

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... 3
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 4
Lý do chọn đề tài ................................................................................................................ 4
Chƣơng I: Tổng quan về Smart Home ............................................................................ 8
1.1. Khảo sát thực trạng ................................................................................................ 8
1.2. Khái niệm nhà thông minh (Smart Home)........................................................... 8
1.3. Đặc trƣng của nhà thông minh (Smart Home) .................................................... 9
1.4. Các chức năng chính, ứng dụng của Smart Home .............................................. 9
1.5. Giới thiệu hệ thống mạng cơ sở và sơ đồ tổng quan hệ thống quản lý Smart
Home. ............................................................................................................................ 10
1.6. Một số công nghệ Smart Home và giải pháp thông minh ................................. 11
1.6.1. Một số công nghệ Smart Home phổ biến hiện nay ..................................... 11
1.6.2. Giải pháp thông minh ................................................................................... 12
1.7. Internet of Things (IoT) và xu hƣớng kết nối thông minh ................................ 15
1.7.1. Khái niệm Internet of Things (IoT) .............................................................. 15
1.7.2. Công nghệ của tƣơng lai. .............................................................................. 16
1.7.3. Kết nối thông minh và ứng dụng của Internet of Things (IoT) ................. 18
1.7.4. Các tính chất của Internet of Things (IoT) .................................................. 20
1.7.5. Cấu trúc Internet of Things (IoT) ................................................................ 21
1.8. IPv6 không gian địa chỉ vô hạn. .......................................................................... 24
1.8.1. Sự ra đời IPv6. ............................................................................................... 24
1.8.2. Cấu trúc và đặc điểm của IPv6 .................................................................... 25
Chƣơng 2: Tổng quan về Universal Plug and Play (UPnP) ........................................ 32
2.1. Khái niệm .............................................................................................................. 32
2.2. Tổng quan kỹ thuật .............................................................................................. 32
2.2.1. Cơ chế hoạt động ........................................................................................... 32
2.2.2. Nền tảng và ngôn ngữ hỗ trợ ........................................................................ 33
2.2.3. Các đặc trƣng, tính chất của UPnP và các ứng dụng UPnP ..................... 33
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

2.2.4. Các thành phần của một mạng UPnP. ........................................................ 34
2.3. Cách thức hoạt động của một mạng UPnP. ....................................................... 36
Chƣơng 3. Các công nghệ nền tảng của smarthome hiện nay .................................... 44
3.1. Công nghệ x10 ....................................................................................................... 44
3.1.1. Khái niệm x10 ................................................................................................ 44
3.1.2. Lịch sử ra đời và phát triển .......................................................................... 45
3.1.3. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của X10 ................................................................. 45

3.2. Công nghệ ZigBee ................................................................................................. 46
3.2.1. Khái niệm ....................................................................................................... 46
3.2.2. Tiêu chuẩn ZigBee ......................................................................................... 46
3.2.3. Các phiên bản của ZigBee ............................................................................ 46
3.2.4. Các dải tần hoạt động của ZigBee ............................................................... 47
3.2.5. Truyền tải dữ liệu .......................................................................................... 48
3.2.6. Mơ hình mạng ZigBee ................................................................................... 48
3.2.7. Cấu trúc của ZigBee ...................................................................................... 49
3.3. Công nghệ KNX (Konnex) ................................................................................... 50
3.3.1. Khái niệm ....................................................................................................... 50
3.3.2. KNX sự kế thừa và phát triển từ EIB, EHS và Bati BUS .......................... 50
3.3.3. Một số tiêu chuẩn của KNX (konnex) ......................................................... 51
3.3.4. Mơ hình mạng ................................................................................................ 51
3.3.5. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................... 52
3.4. Công nghệ Z – Wave ............................................................................................ 54
3.4.1. Khái niêm ....................................................................................................... 54
3.4.2. Đặc điểm kỹ thuật .......................................................................................... 55

3.4.3. Các ƣu điểm và nhƣợc điểm ......................................................................... 56
3.5. Ứng dụng mô phỏng Smart Home ...................................................................... 56
3.5.1. Website Smart House Online Simulation .................................................... 56
3.5.2. Ứng dụng mô phỏng ...................................................................................... 59
Chƣơng 4: Kết luận ......................................................................................................... 63
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 64
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chƣơng I: Tổng quan về Smart Home
1.1. Khảo sát thực trạng
Hiện nay, các giải pháp nhà thông minh (Smart Home) tại nước hiện đa phần mới
tập trung ở các cơng trình biệt thự, chung cư cao cấp. C n với nhà ở dân dụng, người
dùng đã bắt đầu quan tâm nhưng vẫn đang trong giai đoạn tìm hiểu chứ chưa đầu tư nhiều
do ngại tiếp cận công nghệ, lo ngại giá thành cao.
Nhưng với sự phát triển của xu thế công nghệ Internet of Things (IoT), khái niệm “nhà
thông minh” cũng đang dần trở nên phổ biến khi nhu cầu sở hữu những ngôi nhà hiện đại,
thông minh dần trở thành một tiêu chuẩn đối với nhiều gia đình.
1.2. Khái niệm nhà thơng minh (Smart Home)
Xung quanh chúng ta dường như mọi đều trở nên thông minh hơn từ: điện thoại
thông minh, máy hút bụi thông minh, máy giặt thông minh, tủ lạnh thông minh, TV thông
minh… vậy như thế nào là nhà thông minh?
Khái niệm Smart Home được bộ công nghiệp và thương mại Anh (DTI) đưa ra
định nghĩa lần đầu năm 2003 như sau:
"A dwelling incorporating a communications network that connects the key
electrical appliances and services, and allows them to be remotely controlled, monitored

or accessed.”

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quan Smart Home.
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Là một ngơi nhà tích hợp các thiết bị, vật dụng được kết nối với mạng cho phép
người dùng truy cập, giám sát, điều khiển từ xa.
Ngoài ra, thuật ngữ nhà tự động (home automation) được sử dụng phổ biến hơn,
cũng được dùng như smart home. Hệ thống nhà thông minh từ đơn giản là điều khiển
bật/tắt đèn từ xa cho đến rất phức tạp như mạng điều khiển máy tính/ vi xử lý với mức độ
thơng minh và tự động hóa khác nhau.
Smart Home là một thuật ngử để chỉ kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử
có tác dụng tự động hố hồn tồn hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện
một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển. Sự thay thế này giúp cuộc sống của con
người trở nên tiện nghi hơn và giúp sử dụng một cách hợp lý nguồn tài nguyên.
1.3. Đặc trƣng của nhà thông minh (Smart Home)
Nhà thông minh sử dụng các cơng nghệ tiên tiến và tự động hố nên có thể cung
cấp cho bạn đầy đủ những thơng tin về căn nhà cả khi bạn không ở nhà, bạn vẫn có thể
kiểm sốt nó chặt chẽ b ng những ứng dụng thiết thực.
Smart Home giúp tiết kiệm tối đa tiêu hao năng lượng dưới mọi dạng mà vẫn tạo
điều kiện thoải mái và tiện nghi tối đa cho chủ nhân.
Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, ph ng khách đến toilet
đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho
phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo
lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngơn ngữ của nhau và có khả năng
tương tác với nhau.

1.4. Các chức năng chính, ứng dụng của Smart Home
Các hệ thống chức năng hoàn toàn tự động, an toàn, giữ sự đơn giản cho người
dùng và hơn hết chúng là tự động. Các chức năng có thể kể đến một số như sau:










Điều khiển hệ thống chiếu sáng (on/off, dimmer, scence, timer, logic,...).
Điều khiển hệ thống mành, rèm, cửa cổng.
Điều khiển hệ thống an ninh, báo động, báo cháy khẩn cấp.
Điều khiển điều hoà, máy lạnh.
Hệ thống âm thanh đa vùng.
Hệ thống giải trí đa phương tiện…
Hệ thống Camera, chng hình.
Hệ thống bảo vệ nguồn điện.
Những tính năng điển hình khác của nhà tự động thông minh bao gồm khả năng
truyền video, âm thanh từ ph ng này sang ph ng khác và thông báo được gửi từ
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
nhà đến thiết bị di động của chủ nhà trong trường hợp xuất hiện những tình huống

đột xuất. Và các tiện ích và ứng dụng khác …
 Các hệ thống này có thể tự động hóa hầu hết các sinh hoạt trong gia đình thường
ngày: mở/ đóng rèm, điều khiển hệ thống đèn chiếu sáng, điều h a, l sưởi, nước
nóng... theo kịch bản. Kịch bản được thiết lập theo nhu cầu của người dùng vào
các thời điểm khác nhau trong ngày, thông thường bao gồm bật/ tắt đèn, điều hòa,
TV, kéo, hạ rèm...
 Smart Home là xu hƣớng tất yếu của nhà ở tƣơng lai
Vài năm trở lại đây, khi thế giới đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet of Things
(IoT), kết nối mọi vật qua Internet, nhà thông minh trở thành một xu hướng công nghệ tất
yếu, là tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại. Tại triển lãm lớn nhất thế giới về công nghệ điện tử
và tiêu dùng diễn ra đầu tháng 1/2015 tại Las Vegas (Mỹ), nhà thông minh là một trong
những chủ đề "nóng" nhất.
Theo các chuyên gia xây dựng cũng như những nhà chuyên môn, xu hướng thiết kế
nội thất trong năm 2016 được dự báo sẽ có nhiều điểm khác biệt như sự lên ngôi của
những vật liệu an toàn, thân thiện, sự độc đáo của những thiết kế xanh bền vững và đặc
biệt là sự bùng nổ của hệ thống nhà thông minh.
1.5. Giới thiệu hệ thống mạng cơ sở và sơ đồ tổng quan hệ thống quản lý Smart
Home.
Hệ thống quản lý tòa nhà nhà tự động được xây dựng trên nền tảng mạng LAN để
truy xuất và quản lý hệ thống từ xa qua Internet. Bộ điều khiển trung tâm cung cấp một
cổng Ethernet cho phép truy xuất trực tiếp b ng phần mềm và các cổng RS232/485 kết
nối với PC server cho phép truy xuất hệ thống b ng trình duyệt web-browser như: MS IE,
Firefox, Opera .v.v..
Mạng LAN là nền tảng để xây dựng hệ thống giải trí trung tâm và hệ thống camera
quan sát. Với một máy chủ kết nối với bộ điều khiển trung tâm chạy hệ điều hành MS
Window media centre cùng với các phần cứng phục vụ cho hệ thống giải trí như: DVD
double layers, TV-FM turner card, cung cấp các file nhạc, ảnh, phim, chương trình TV
đến từng phịng và các thiết bị di động như Smartphone, PDA, Laptop.
Người dùng vừa có thể nghe nhạc, xem ảnh, quan sát hình ảnh từ các camera,
kiểm tra trạng thái đèn, trạng thái đóng mở cửa, điều chỉnh âm lượng loa trong phòng,

điều chỉnh độ sáng đèn, điều chỉnh hệ thống điều hồ, đóng/mở cửa, bật/tắt các thiết bị
điện trong nhà .v.v. nhờ điều khiển từ xa TV hoặc các thiết bị di động Smartphone, PDA,
Laptop.

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hình 1.2: Sơ đồ tổng quan hệ thống quản lý X10house.
1.6. Một số công nghệ Smart Home và giải pháp thông minh
1.6.1. Một số công nghệ Smart Home phổ biến hiện nay
Trên thế giới đặc biệt ở những quốc gia châu lục phát triển, “nhà thông minh” là
một chủ đề nghiên cứu của nghành khoa học công nghệ xuất hiện từ rất lâu và được áp
dụng vào đời sống vào đầu thế kỷ 20. Công nghệ điều khiển thông minh liên tục được
nâng cấp phát triển cho đến ngày nay. Theo thống kê vào năm 2012 ở nước Mỹ, có
khoảng 1.5 triệu hệ thống nhà thông minh được lắp đặt và sử dụng.
Nắm bắt được yêu cầu ứng dụng công nghệ thông minh, nhiều tập đồn cơng ty
nghiên cứu phát triển những chuẩn cơng nghệ nhà thông minh khác nhau và sản xuất thiết
bị cung cấp trên thị trường. Dưới đây là những chuẩn công nghệ được phổ biến hiện nay
trong lĩnh vực điều khiển nhà thông minh: C-BUS, Z-Wave, Zig Bee, HAI OmniBus,
KNX, G4, X10, Insteon, C.Net.

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

1.6.2. Giải pháp thông minh
-

Kiến trúc thông minh

Dù thông minh thế nào đi chăng nữa, một ngôi nhà chỉ thực sự tốt khi yế tố đầu tiên
tạo nên ngôi nhà - kiến trúc - phải tốt. Nhà thơng minh phải có giải pháp kiến trúc thông
minh. Sự phát triển của khoa học kỹ thuật và lạm dụng cơng nghệ nhiều khi làm mờ nhạt
vai trị của kiến trúc. Mọi thứ chưa tốt người ta thường dựa vào công nghệ hỗ trợ. Các
giải pháp kỹ thuật sẽ chỉ tốt và phát huy hiệu quả trên một kiến trúc thông minh, hợp lý.
Kiến trúc là khởi đầy và là tiên đề của mọi yếu tố khác. Giải pháp kiến trúc thông
minh là tận dụng yếu tố môi trường, cảnh quan, phát huy ưu điểm, khắc phục khuyết
điểm. Sẽ là khơng thơng minh nếu ngơi nhà khơng tính đến các giải pháp chắn nắng,
chống nóng. Kiến trúc thơng minh là hợp lý công năng, thuận tiện cho người dùng. Nó
cịn là sự kết hợp giữa nội tại kiến trúc và các yếu tố khác như nội-ngoại thất, kỹ thuật
(kết cấu, hệ thống điện, cấp - thốt nước, thơng tin liên lạc, hệ thống liên lạc tự động…)
-

Sinh thái thân thiện môi trường

Một ngôi nhà thông minh phải gắn liền với kiến trúc sinh thái hay chính là kiến trúc
xanh; hướng tới sự bền vững, thân thiện với thiên nhiên, môi trường. Khi mà kiến trúc
hiện đại được tạo nên bởi bê tơng, cốt thép, kính …, đơ thị chật chội với những ngơi nhà
cao san sát nhau thì người ta mới quan tâm tới giá trị của những cây xanh, mặt nước, mơi
trường khơng khí trong lành.
-

Tiết kiệm nguồn năng lượng

Một ngôi nhà thông minh phải “biết” tiết kiệm năng lượng. Đầu tiên là phải khai thác
tối đa các yếu tố tự nhiên như ánh sáng, thơng gió; giảm thiểu sự tiêu hao năng lượng như
chiếu sáng, điều hoà nhiệt độ …, tiếp theo là phải biết tận dụng các nguồn năng lượng tự
nhiên chuyển hoá thành những nguồn năng lượng hữu ích (năng lượng mặt trời, gió,
nước…).
-

Sử d ng hệ thống điều khiển thông minh

Nhà thông minh muốn hoạt động hiểu quả thì khơng thể thiếu hệ thống điều khiển, nó
gần như quyết định một ngơi nhà trở thành thông minh hay không. Nêu phân loại hệ
thống điều khiển thơng minh thì có lẽ có q nhiều hệ thống vì nó có nhiều định nghĩa
khác nhau và sự phân loại khác nhau, nhưng ta cũng có thể phân loại theo hai tiêu chí
sau:
 Phân loại theo hệ thống kỹ thuật:
 Hệ thống an ninh: bao gồm như cửa tự động, camera, đầu ghi, bộ điều khiển trung
tâm cho phép người dùng có thể nắm bắt được trực tiếp hay xem lại toàn bộ mọi

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC








hoạt động diễn ra ở các khu vực có thiết bị kiểm sốt. Hệ thống an ninh có thể báo
động có người sử dụng b ng còi, chiếu sáng, nhắn tin, gọi điến đến số chỉ đinh hay
phong toả khu vực bị đột nhập.
Hệ thống báo cháy, chữa cháy: hệ thống cảm ứng báo cháy khi có hiện tượng
cháy, và giúp đưa ra các giải pháp báo động, khoanh vùng cháy, hướng dẫn luồng
thoát hiểm…
Hệ thống thiết bị nhiệt: điều hồ nhiệt độ, lị sưởi, bình nước nóng…
Hệ thống giải trí: truyền hình, đầu DVD, máy nghe nhạc.
Hệ thống cấp nước
Tất cả các hệ thống trên được hoạt động theo lịch lên sẵn hoặc được điều khiển từ
xa bởi người dùng.
.

Hình 1.3: Sơ đồ mối quan hệ các hệ thống cho giải pháp thông minh.

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

 Phân loại theo cơ chế thơng minh:
Ta có thể chia thành 3 loại cơ chế hoạt động như sau:
 Cơ chế nhận dạng: cho phép ghi nhớ các đặc điểm được cài đặt sẵn trong bộ nhớ;
trong trường hợp việc nhận dạng xảy ra trường hợp không trùng hợp hệ thống sẽ
từ chối phục vụ b ng báo động.
 Cơ chế lập trình sẵn: một số hệ thống thiết bị được thiết kế hoạt động theo lịch

trình nhất định. Ví dụ như hệ thống chiếu sáng được lên lich on/off theo thoi quen
của người dùng.
 Cơ chế cảm ứng: là một cơ chế hoạt động linh hoạt dưa trên sự biến đổi trạng thái
mà hệ thống cảm ứng ghi nhận và tự điều chỉnh để phù hợp.
Và bất kể thiết bị nào hoạt động ở cơ chế nào đi nữa thì vẫn có thể được điều
khiển bởi người dùng.

Hình 1.5: Sơ đồ một số ứng d ng và quyền kiểm soát.

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
1.7. Internet of Things (IoT) và xu hƣớng kết nối thông minh
1.7.1. Khái niệm Internet of Things (IoT)
Thực chất, biểu hiện của Internet of Things (IoT) đã xuất hiện ngay từ thời kỳ sơ
khai của Internet, khi các nhà phát minh mong muốn kết nối tất cả mọi thứ qua một mạng
lưới đồng nhất để có thể điều khiển chúng phục vụ cho mục đích của con người.
Nhưng khái niệm Internet of Things chỉ thực sự được đưa ra vào năm 1999, khi
mà người ta bắt đầu nhận thấy tiềm năng của xu hướng này, bên cạnh việc mạng Internet
cũng như nhiều rào cản về mặt khoa học công nghệ đã dần được khai phá.
Theo định nghĩa từ Wikipedia:
Internet of Things (IoT) là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con
người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao
đổi thơng tin, dữ liệu qua mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa
con người với người, hay con 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.
Vào tháng 6 năm 2009, Ashton từng cho biết r ng "hiện nay máy tính – và sau

đó là Internet – gần như phụ thuộc hồn toàn vào con người để chuyển tải dữ liệu. Gần
như tất cả trong số 50 petabyte dữ liệu đang có trên Internet (vào thời điểm đó) đều
được ghi lại hoặc tạo ra bởi con người chúng ta, thông qua các các thức như gõ chữ,
nhấn nút, chụp ảnh, quét mã vách... ". Con người chính là nhân tố quyết định trong thế
giới Internet hiện nay. Thế nhưng con người lại có nhiều nhược điểm: chúng ta chỉ có
thời gian hạn chế, khả năng tập trung và độ chính xác cũng ở mức thấp so với máy
móc. Điều đó có nghĩa là chúng ta không giỏi trong việc thu thập thông tin về thế giới
xung quanh, và đây là một vấn đề lớn.
Ví dụ đơn giản như sau: Chiếc tủ lạnh thông thường của bạn không được kết nối
với thiết bị nào khác. Nếu chúng ta muốn ghi lại nhiệt độ ở từng thời điểm của tủ,
chúng ta chỉ có cách ghi lại thủ cơng rồi nhập vào một máy tính hay thiết bị lưu trữ nào
đó. Hay như bóng đèn neon ở nhà chẳng hạn, chúng ta muốn thu thập, điều chỉnh độ
sáng của nó thì phải đo thủ cơng rồi ghi lại. Cịn nếu như máy tính có khả năng giúp
con người thu thập tất cả những dữ liệu về mọi thứ xung quanh, chúng ta có thể "theo
dõi và đếm mọi thứ, giúp giảm hao phí, chi phí và lỗ. Chúng ta sẽ biết chính xác khi
nào các vật dụng cần phải sửa chữa, thay thế, khi nào chúng cịn mới và khi nào thì
chúng hết hạn sử dụng. Chưa kể đến việc chúng ta có thể kiểm sốt chúng mọi lúc mọi
nơi. IoT có tiềm năng thay đổi thế giới, giống như cách mà Internet đã thay đổi cuộc
sống của chúng ta. Ngôi nhà thông minh với các bóng đèn thơng minh, máy giặt thơng

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
minh, tủ lạnh thông minh.... có thể xem là bước đầu của IoT bởi chúng đều được liên
kết với nhau và/hoặc liên kết vào Internet.
Như vậy có thể tạm hiểu, Internet of Things là khi tất cả mọi thứ đều được kết nối
với nhau qua mạng Internet, người dùng (chủ) có thể kiểm sốt mọi đồ vật của mình qua

mạng mà chỉ b ng một thiết bị thông minh, chẳng hạn như smartphone, tablet, PC hay
thậm chí chỉ b ng một chiếc smartwatch nhỏ bé trên tay.
1.7.2. Công nghệ của tƣơng lai.
Theo báo cáo tháng 6/2015 của McKinsey về Internet of Things có tên là
“Mapping the value beyond the hype” - định ra các giá trị Internet của vạn vật bỏ qua
những sự phóng đại, thì IoT có tiềm năng ảnh hưởng tới mọi mặt của đời sống xã hội và
hướng tới doanh thu lên tới hàng chục ngàn tỷ USD mỗi năm vào năm 2025.
IoT là một công nghệ tiềm năng nhất thế giới, là một trong 3 làn sóng cơng nghệ
nổi bật trong 50 năm trở lại đây trên thế giới và có khả năng là bùng nổ lớn nhất.

Hình 1.6: Theo biểu đồ Gartner Hype Cycle 2015, Internet of Things đang được
kỳ vọng mang lại doanh thu hàng ch c tỷ USD trong vòng 5-10 năm tới.

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hình 1.7: Biểu đồ số thiết bị kết nối.
Một chi nhánh của Auto – ID tại Châu Âu từng nói về IoT như sau:
"Chúng tơi có một tầm nhìn rất rõ ràng – tạo ra một thế giới nơi mà mọi thứ – từ
những chiếc máy bay phản lực khổng lồ cho đến từng cây kim khâu – đều được
kết nối vào Internet. Mục tiêu này chỉ có thể đạt được khi và chỉ khi tất cả mọi
người áp dụng nó ở tất cả mọi nơi". Việc trang bị những công nghệ theo dõi,
nhận biết vào những vật thông dụng trong đời sống sẽ làm thay đổi rất nhiều
cách chúng ta tương tác với đồ vật cũng như cách tương tác giữa người với
người.
Cisco, nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo:

Đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, bao gồm hàng tỷ
thiết bị di động, tivi, máy giặt,… Để thấy được sự phát triển của lĩnh vực này,
họ cũng đưa ra số liệu vào năm 1984, khi mà Cisco mới thành lập mới chỉ có
khoảng 1.000 thiết bị được kết nối mạng toàn cầu, đến năm 2010, con số này đã
lên mức 10 tỷ. Chính sự bùng nổ về cơng nghệ và số lượng thiết bị kết nối như
thế nên dẫn đến sự cạn kiệt của địa chỉ IPv4 và sự ra đời của IPv6.
Intel, đơn vị mới tham gia vào thị trường sản xuất chip cho các thiết bị
thông minh phục vụ IoT cũng đã thu về hơn 2 tỷ USD trong năm 2014 từ lĩnh
vực này, tăng trưởng 19% so với năm 2013.
Và không thể không kể tới một thương hiệu Việt Nam là Bkav cũng đã
đạt được những thành tựu đáng ghi nhận về IoT. Hệ thống nhà thông minh
SmartHome của Bkav là một tổ hợp các thiết bị thông minh trong 1 ngôi nhà,
đều được kết nối Internet và có thể tự động điều chỉnh cũng như điều khiển qua
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
smartphone. Sau hàng chục năm nghiên cứu và sản xuất, Bkav SmartHome đã
có chỗ đứng nhất định trên thị trường và hồn tồn có thể cạnh tranh với những
giải pháp nhà thông minh khác trên thế giới.
Bên cạnh đó, các ơng lớn như Google, Apple, Samsung, Microsoft cũng
không hề giấu diếm ý định xâm nhập thị trường này, hứa hẹn một cuộc cạnh
tranh mạnh mẽ trong thời gian tới đây, đưa kỷ nguyên IoT đến sớm hơn với mọi
người.
Rõ ràng, IoT có thể thay đổi hoàn toàn cách sống của con người trong
tương lai. Khi mọi thứ đã được “Internet hóa”, người dùng hồn tồn có thể điều
khiển chúng từ bất cứ đâu, chỉ cần một chiếc điện thoại có kết nối Internet. Sở
hữu những thành tựu trong lĩnh vực này nghĩa là bạn đang nắm giữ trong tay

chìa khóa thành cơng của mọi thời đại. IoT chính là xu hướng của tương lai.
1.7.3. Kết nối thông minh và ứng dụng của Internet of Things (IoT)


Ứng dụng của IoT

Internet of Things (IoT) có ứng dụng rộng vơ cùng, có thể kể ra một số như sau:
 Smart Home
BLE (Bluetooth) cho phép kiểm soát đèn, đồ gia dụng, ổ khóa cửa, cửa nhà để xe,
hệ thống an ninh, máy lạnh và máy sưởi.Các thiết bị này khi trang bị Bluetooth thơng
minh có thể giao tiếp với điện thoại thơng minh Bluetooth sẵn sàng hoặc máy tính
bảng. Các ứng dụng tạo ra có thể được phát triển để kiểm sốt các yếu tố khác nhau của
nhà thơng minh theo yêu cầu riêng của người đó.
BLE cũng cung cấp thơng tin liên lạc khơng dây an tồn để đảm bảo đo và kiểm
soát tiêu thụ điện ở nhà chính xác.
 Tự động hóa cơng nghiệp
Hiện tại thiết bị cơng nghiệp có thể gửi thơng tin hoạt động quan trọng và an tồn
mà khơng cần dây cáp dài trực tiếp Bluetooth thơng minh sẵn sàng điện thoại, máy tính
bảng hoặc máy tính. Nó cho phép tính linh hoạt cao hơn cho việc lắp đặt máy móc và dễ
dàng tích hợp vào hệ thống mạng.
Sử dụng khái niệm này máy có thể tự động thơng báo về các thơng số quan trọng
của họ, yêu cầu thay thế, tình trạng thiếu nhiên liệu hoặc đặt hàng của các nguyên liệu mà
không cần bất kỳ sự can thiệp của con người hầu.
 Chăm sóc sức khỏe và thể dục
Đồng hồ thể thao, theo dõi nhịp tim, kiểm soát lượng đường, Oximeters xung, đo
bước chân bây giờ có thể được kết nối với điện thoại thông minh thông qua BLE (viết tắt
của Bluetooth Low Energy). BLE khơng chỉ cho phép các tiện ích này để kết nối với điện
thoại thông minh không dây mà c n được kết nối với Internet thông qua điện thoại thông
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
minh. Nó sẽ cho phép thông tin được lưu trữ trên đám mây và chia sẻ với các bác sĩ và
các thành viên gia đình. BLE cũng đã cho phép các tiện ích được đặt tại các vị trí chiến
lược như giày, cổ tay, vv hỗ trợ nhiều profile chăm sóc sức khỏe liên quan BLE như mét
đường, giám sát nhịp tim, nhiệt kế và huyết áp.
 Thiết bị quản lý trẻ em, vật nuôi và các thiết bị chống trộm.
Một phụ kiện BLE nhỏ khi gắn thẻ cho vật ni và trẻ em có thể báo động cho điện
thoại thông minh nếu họ lẻn ra khỏi tầm tay. BLE phím kích hoạt chiếc xe có thể được
tìm thấy dễ dàng với sự giúp đỡ của các kết nối điện thoại thơng minh. Ví tiền và hành lý
được gắn thẻ với BLE có thể cảnh báo nếu một số điện thoại thông minh cố gắng để ăn
cắp chúng.
 Internet of Things và kết nối thông minh trong Smart Home
Các thiết bị điện tử đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của
chúng ta. Chúng ta có thể thấy thiết bị điện tử trong gia dụng của chúng ta, chiếu sáng,
quạt, đồng hồ đo năng lượng, quy mơ nặng, truyền hình cũng như các tiện ích như điện
thoại di động, máy tính bảng, đồng hồ và các thiết bị y tế. Internet sự vật (IoT) cho phép
các thiết bị được kết nối và tương tác với nhau. IoT cho phép thiết bị có máy nhận dạng
có thể đọc riêng của họ và khả năng chuyển dữ liệu qua mạng mà không cần sự tương tác
của con người. Các enablers (các thiết bị được kết nối internet ) của IoT là những cảm
biến thông minh như bộ cảm biến chuyển động và cảm biến môi trường cũng như cảm
biến tiêu thụ hiện nay công nghệ khơng dây như BLE và sub Ghz chi phí rẻ. Bài viết này
sẽ xây dựng thêm trên cảm biến dựa trên khái niệm IOT và các công nghệ tiên tiến được
thay đổi cuộc sống của chúng ta.
Đa số thiết bị được gán mác “smart” ngày nay đều đồng nghĩa với việc nó được
sản xuất kèm theo tính năng giao tiếp qua các kênh không dây. Các giao thức giao tiếp
không dây trong thế giới IoT được thiết kế để thỏa mãn các yêu cầu cơ bản: tiêu tốn ít
năng lượng cho việc thu/phát sóng, tiêu tốn ít băng thơng (để giảm gánh nặng cho

router wireless và hệ thống mạng), hoạt động trong mạng mắt lưới…Một số thiết bị sẽ
giao tiếp qua Wi-fi hay Bluetooth, nhưng đa phần sẽ tận dụng các kết nối sử dụng dải
tần dưới mức GHz Zigbee.
Đa số các thiết bị và cảm biến trong mạng IoT sẽ sử dụng điện từ điện lưới gia
dụng, nhưng cũng có rất nhiều thành phần trong đó, ví dụ như cơ chế tự động khóa trên
cửa, sẽ phải sử dụng các nguồn năng lượng như pin. Các thiết bị độc lập này sẽ gửi và
nhận một lượng thông tin rất nhỏ theo một chu kì định sẵn. Vì vậy, miễn sao việc gửi
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

tín hiệu khơng dây được thiết kế hợp lí để tiêu tốn ít năng lượng và băng thơng, ngay
cả khi sử dụng pin thì thời lượng sử dụng của các thiết bị này vẫn có thể kéo dài lên tới
hơn 1 năm hay thậm chí cả thập kỉ. Một trong những hãng sản xuất thiết bị IoT đình
đám nhất, Insteon, thậm chí đang tích cực sản xuất các d ng sản phẩm với khả năng
giao tiếp qua cả kênh sóng khơng dây lẫn thơng qua đường truyền tải điện (hiện đã có
sẵn những cơng nghệ cho phép truyền tải tín hiệu ở mức hạn chế qua đường dây dẫn
điện trong nhà), khiến độ tin cậy tăng lên rất nhiều.
1.7.4. Các tính chất của Internet of Things (IoT)
-

Thông minh:
Sự thông minh và tự động trong điều khiển thực chất không phải là một phần

trong ý tưởng về IoT. Các máy móc có thể dễ dàng nhận biết và phản hồi lại môi
trường xung quanh, chúng cũng có thể tự điều khiển bản thân mà khơng cần đến kết
nối mạng. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây người ta bắt đầu nghiên cứu kết hợp hai

khái niệm IoT và “tự điều khiển” lại với nhau. Tương lai của IoT có thể là một mạng
lưới các thực thể thơng minh có khả năng tự tổ chức và hoạt động riêng lẻ tùy theo tình
huống, mơi trường, đồng thời chúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thơng tin,
dữ liệu.
Việc tích hợp trí thơng minh vào IoT c n có thể giúp các thiết bị, máy móc, phần
mềm thu thập và phân tích các dấu vết điện tử của con người khi chúng ta tương tác
với những thứ thơng minh, từ đó phát hiện ra các tri thức mới liên quan tới cuộc sống,
môi trường, các mối tương tác xã hội cũng như hành vi con người.
- Kiến trúc dựa trên sự kiện
Các thực thể, máy móc trong IoT sẽ phản hồi dựa theo các sự kiện diễn ra trong
lúc chúng hoạt động theo thời gian thực. Một số nhà nghiên cứu từng nói r ng một
mạng lưới các cảm ứng chính là một thành phần đơn giản của IoT.
-

Là một hệ thống phức tạp
Trong một thế giới mở, IoT sẽ mang tính chất phức tạp bởi nó bao gồm một

lượng lớn các đường liên kết giữa những thiết bị, máy móc, dịch vụ với nhau, ngoài ra
c n bởi khả năng thêm vào các nhân tố mới.
 K ch thước
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và
mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng. Một con người sống
trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng có khả năng

theo dõi.
-

Vấn đề khơng gian, thời gian.
Trong IoT, vị trí địa lý chính xác của một vật nào đó là rất quan trọng. Hiện nay,

Internet chủ yếu được sử dụng để quản lí thơng tin được xử lý bởi con người. Do đó
những thơng tin như địa điểm, thời gian, khơng gian của đối tượng khơng mấy quan
trọng bởi người xử lí thơng tin có thể quyết định các thơng tin này có cần thiết hay
khơng, và nếu cần thì họ có thể bổ sung thêm. Trong khi đó, IoT về lý thuyết sẽ thu
thập rất nhiều dữ liệu, trong đó có thể có dữ liệu thừa về địa điểm, và việc xử lí dữ liệu
đó được xem như khơng hiệu quả. Ngồi ra, việc xử lí một khối lượng lớn dữ liệu
trong thời gian ngắn đủ để đáp ứng cho hoạt động của các đối tượng cũng là một thác
thức hiện nay.
1.7.5. Cấu trúc Internet of Things (IoT)
Cấu trúc IoT gồm nhiều bộ cơng nghệ khác nhau hỗ trợ cho nó nh m minh họa
cho khả năng giao tiếp cũng như mở rộng các cơng nghệ khác. Các modul, cấu hình và
chức năng được mô tả như sau:

Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hình 1.18: Cấu trúc Internet of Things (IoT).
 Tầng cảm biến (Sensor Layer)
Đây là tầng thấp nhất được tạo thành b ng cách tích hợp các bộ cảm biến thông
minh. Các cảm biến này cho phép kết nối tới các thiết bị vật lý và thế giới số theo

thông tin thời gian thực để chấp nhận thu thập và xử lý thông tin. Các cảm biến được
thu nhỏ kích thước và tích hợp vào các đối tượng trong thế giới vật chất.
Cảm biến có nhiều loại khác nhau tùy theo mục đích. Các cảm biến có thể đo
nhiệt độ, chất lượng khơng khí, chuyển động… trong một số trường hợp thì nó cũng có
một bộ nhớ nhất định để lưu lại thông tin đo được. Cảm biến có thể đo lường các tính
tính chất vật lý của đối tượng và chuyển nó thành tín hiệu mà các thiết bị khác có thể
hiểu được. Các cảm biến có thể được chia nhóm theo mục đích: như là cảm biến môi
trường, cảm biến sức khỏe, cảm biến chuyển động …
Hầu hết các cảm biến yêu cầu kết nối tới bộ cảm biến tích hợp (gateway). Điều
này có thể thực hiện được qua mạng LAN (Local Area Network) có thể là Ethernet
hoặc WiFi hoặc qua mạng PAN (Personal Area Network) như ZigBee, Bluetooth
(BLE) và Ultra – Wideband (UWB). Đối với các cảm biến không cần kết nối tới bộ
tích hợp (gateway) chúng có thể kết nối tới các máy chủ phụ/các ứng dụng được cung
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

cấp sử dụng mạng diện rộng (WAN) như là GSM, GPRS and LTE. Chúng thường
được gọi là cảm biến không giây (WSNs) và đang được phát triển mạnh.
 Gateway and network (tầng mạng và cổng vào).
Một khối lượng dữ liệu thô sẽ được các cảm biến nhỏ thu thập và xử lý nên nó
đ i cơ sở hạng tầng mạng phải có hiệu suất tốt. Hiện nay có nhiều giao thức mạng khác
nhau và M2M (machine – to – machine) là mạng đã được sử dụng để hỗ trợ cho các
ứng dụng. Với nhu cầu phục vụ cho một phạm vi rộng lớn của ứng dụng và dịch vụ
IoT như là các dịch vụ giao dịch tốc độ cao, ứng dụng nhận biết ngữ cảnh… đa mạng,
loại công nghệ và các giao thức truy cập là cần thiết để làm việc cùng nhau trong môi
trường khơng đồng nhất. Các mạng này có được dưới các hình thức cá nhân hoặc cơng

cộng hoặc mơ hình lai và được xây dựng để hỗ trợ các yêu cầu thông tin cho độ trễ,
băng thông hoặc bảo mật.
Một dự án khả thi nên có một cơ sở hạ tầng mạng tập trung để chống phân tán
b ng cách tích hợp các mạng khác nhau thành một mạng nền tảng duy nhất. Một mạng
tập trung đa hình (abstraction) cho phép nhiều tổ chức cùng chia sẻ và dùng chung một
mạng mà không ảnh hưởng đến quyền riêng tư của họ.
 Management Service Layer (tầng quản lý dịch vụ)
Quản lý các dịch vụ làm cho việc xử lý các thông tin có thể thơng qua việc phân
tích, kiểm sốt an ninh, xử lý mơ hình hóa và quản lý thiết bị.
Một trong những đặc điểm quan trọng của lớp này là các doanh nghiệp và các
cơng cụ quy trình kinh doanh (business and process rule engines). IoT cung cấp kết nối
và sự tương tác (interaction) giữa các đối tượng với hệ thống và cung cấp thơng tin
dưới các hình thức như sự kiện hoặc dữ liệu theo ngữ cảnh. Một số sự kiện đ i hỏi phải
được lọc hoặc định tuyến để hệ thống hậu xử lý.
 Application Layer (tầng ứng dụng).
Các ngành công nghiệp ngày nay ứng dụng công nghệ IoT rất nhiều:





Quản lí chất thải.
Quản lí và lập kế hoạch quản lí đơ thị.
Quản lí mơi trường.
Phản hồi trong các tinh huống khẩn cấp.
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

23

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC





Mua sắm thơng minh.
Quản lí các thiết bị cá nhân.
Đồng hồ đo thông minh.
Smart Home.

Một trong những vấn đề với IoT đó là khả năng tạo ra một ứng dụng IoT nhanh
chóng. Để khắc phục, hiện nay nhiều hãng, công ty, tổ chức trên thế giới đang nghiên cứu
các nền tảng giúp xây dựng nhanh ứng dụng dành cho IoT.

1.8. IPv6 không gian địa chỉ vô hạn.
1.8.1. Sự ra đời IPv6.
Như chúng ta đã biết, hệ thống địa chỉ IPv4 hiện nay khơng có sự thay đổi về cơ
bản kể từ khi được cấp phát vào năm 1981. Qua thời gian sử dụng đến nay , dưới sự phát
triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, sự bùng nổ về công nghệ thông tin, mạng máy
tính và internet cũng phát triển mạnh mẽ đã dẫn đến sự cạn kiệt của địa chỉ IPv4. Bên
cạnh nhu cầu về dung lượng thuê bao tăng lên, thì c n có nhu cầu về:
 Phương thức cấu hình đơn giản
 Nhu cầu bảo mật tốt hơn.
 Nhu cầu hỗ trợ về truyền dữ liệu với thời gian trễ tối thiểu và cung cấp băng thông
cho những ứng dụng truyền thơng đa phương tiện thời gian thực hay ta cịn gọi là
chất lượng dịch vụ (Qos - Quality of Service).

Hình 1.8: Dạng IPv4.
Do các nhu cầu kể trên được đ i hỏi dẫn đến sự ra đời của IPv6 với các đặc điểm

đáp ứng yêu cầu đề ra như là:
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC





Cung cấp không gian địa chỉ cực kì lớn.
Phương thức cấu hình đơn giản và hồn tồn tự động khơng cần có DHCP server.
Có sẵn thành phần bảo mật (built-in security).
Cung cấp giải pháp định tuyến (routing) và định vị địa chỉ (addressing) hiệu quả
hơn.
 Hỗ trợ giải pháp chuyển giao ưu tiên (prioritized delivery) trong định tuyến.
 Có khả năng mở rộng dễ dàng thông qua việc cho phép tạo thêm tiêu đề (header)
ngay sau gói tiêu đề IPv6 (IPv6 packet header).

Hình 1.9: Dạng IPv6.
1.8.2. Cấu trúc và đặc điểm của IPv6
1.8.2.1. Hình thức biểu diễn
IPv6 Address gồm 8 nhóm, mỗi nhóm 16 bits được biểu diễn dưới dạng số thập
lục phân (Hexa-Decimal). Ta có các quy tắc đơn giản để biểu diễn như sau:





Cho phép bỏ các số (0) n m trước trong mỗi nhóm (octet)
Thay b ng một số (0) cho nhóm có tồn số khơng
Thay b ng dấu :: cho các nhóm liên tiếp có tồn số (0)
Dấu :: chỉ được xuất hiện 1 lần trong tồn bộ địa chỉ IPv6

Ví dụ: Ta có địa chỉ 2001:0FAC:0000:0000:000C:100A:0000:89FB
Dựa vào các quy tắc trên ta có thể viết lại như sau:
2001:FAC:0:0:C:100A:0:89FB hoặc 2001:FAC::C:100A:0:89FB

1.8.2.2. Phân loại IPv6
 Địa chỉ Unicast.
Một địa chỉ unicast xác định duy nhất một giao tiếp (interface) của một nút IPv6.
Một gói tin có đích đến là một địa chỉ unicast thì gói tin đó sẽ được chuyển đến một
(interface) duy nhất có địa chỉ đó
Các loại địa chỉ sau thuộc unicast
 Global unicast addresses.
Nguyễn Văn Bắc – Lớp 51K2 – Khoa CNTT

25