Nghiên cứu ứng dụng iot vào hệ thống quản lý trạm bts tại vnpt hưng yên

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Đỗ Văn Hậu NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG IoT VÀO HỆ THỐNG QUẢN LÝ TRẠM BTS TẠI VNPT HƯNG YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI - 2021 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Đỗ Văn Hậu NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG IoT VÀO HỆ THỐNG QUẢN LÝ TRẠM BTS TẠI VNPT HƯNG YÊN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Đỗ Xuân Thu HÀ NỘI - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng bản thân tơi, hồn thành với hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy TS Đỗ Xuân Thu Các số liệu, kết quả trình bày luận văn số liệu, thông tin đảm bảo tính trung thực Những kết luận khoa học luận văn chưa cơng bố cơng trình khác trước đó Hà Nội, ngày … tháng 01 năm 2022 Học viên Đỗ Văn Hậu ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn đến Quý Thầy Cơ, người thày tận tình truyền đạt kiến thức cho suốt khóa học vừa qua Tôi xin chân thành cảm ơn đến Ban lãnh đạo anh, chị đồng nghiệp VNPT Hưng Yên nhiệt tình giúp đỡ tơi q trình thu thập thông tin số liệu có liên quan đến đề tài nghiên cứu, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Đỗ Xuân Thu, thầy dành nhiều thời gian công sức hướng dẫn thực hoàn thành luận văn Mặc dù bản thân có nhiều cố gắng, song với kiến thức hạn chế thời gian có hạn, luận văn chắn tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận bảo Quý Thầy Cô, góp ý bạn bè đồng nghiệp nhằm bổ sung hoàn thiện luận văn Xin trân trọng cảm ơn.! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH v CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS 1.1 Khái niệm Internet of things 1.1.1 Kiến trúc hệ thống Internet Of Thing 1.1.2 Kiến trúc an ninh Internet Of Thing 1.2 IoT trở thành xu tương lai 1.3 Các lĩnh vực ứng dụng IoT 1.3.1 Các thiết bị đeo thông minh 1.3.2 Nhà thông minh (smart home) 1.3.3 Thành phố thông minh (smart city) .6 1.3.4 Ứng dụng công nghệ IoT sản xuất ô tô 1.3.5 Ứng dụng IoT nông nghiệp công nghiệp 1.3.6 Bán lẻ thông minh 1.3.7 Trong ngành lượng .8 1.4 Kết luận chương CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG IoT VÀO HỆ THỐNG QUẢN LÝ TRẠM BTS TẠI VNPT HƯNG YÊN 2.1 Các yêu cầu đặc trưng IoT hệ thống quản lý trạm BTS .9 2.1.1 Các yêu cầu hệ thống IoT 2.1.2 Các đặc trưng bản IoT 10 2.1.3.Các vấn đề ứng dụng IoT .11 2.2 Thực trạng trạm BTS VNPT VNPT Hưng Yên 13 2.2.1 Khai thác sử dụng trạm BTS Hưng Yên 13 2.2.2 Hiện trạng trạm thu phát sóng thông tin di động (BTS) Hưng Yên 14 2.3 Ưu nhược điểm ứng dụng IoT vào hệ thống quản lý trạm BTS 17 2.4 Những nguy công phương pháp hỗ trợ bảo mật 19 2.5 Giải pháp quản lý an toàn bảo mật cho IoT HT quản lý trạm BTS 21 iv 2.6 Kết luận chương 221 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ TRẠM BTS TẠI VNPT HƯNG YÊN 23 3.1 Mơ hình hệ thống IoT trạm BTS 23 3.1.1 Thành phần hệ thống 23 3.1.2 Sơ đồ hệ thống 24 3.1.3 Mơ hình hệ thống…………………………………………………… 25 3.2 Nghiên cứu, thiết kế phần mềm quản trị, điều khiển tập trung 28 3.2.1 Thành phần bảng mạch điều khiển 28 3.2.2 Nguyên lý hoạt động bảng mạch điều khiển 28 3.2.3 Công cụ sử dụng 28 3.2.4 Các công nghệ chủ yếu 30 3.3 Kết quả mô hệ thống quản lý trạm BTS VNPT Hưng Yên 42 3.3.1 Kết quả ứng dụng di động 42 3.3.2 Kết quả ứng dụng Web 42 3.4 Đánh giá kết quả 46 3.5 Kết luận chương 46 Phụ lục số kết quả thực báo cáo 48 Kết luận 54 Tài liệu tham khảo 55 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình kiến trúc hệ thống Internet Of Things Hình 1.2 Mơ hình kiến trúc an ninh Internet Of Things Hình 2.1: Mơ hình bản hệ thống IoT .10 Hình 2.2: Trạm BTS loại đặt mặt đất 15 Hình 2.3: Trạm BTS loại đặt tầng thượng nhà dân .16 Hình 2.4: Kiến trúc giải pháp bảo mật IoT 19 Hình 2.5: Mơ hình cải tiến bảo mật lớp hệ thống IoT 21 Hình 3.1:Sơ đồ hệ thống quản lý trạm BTS 24 Hình 3.2: Mơ hình tổng thể hệ thống 25 Hình 3.3: Mơ hình chức giám sát .26 Hình 3.4: Mơ hình điều khiển từ xa qua app 26 Hình 3.5: Bảng mạch đó nhận điều khiển gửi log lên sever .Error! Bookmark not defined.7 Hình 3.6: Cơng nghệ HTTP Request Error! Bookmark not defined Hình 3.7: Kiến trúc ADO.NET 36 Hình 3.8: Mơ hình đối tượng DATASET 37 Hình 3.9: Trình cung cấp liệu .Error! Bookmark not defined Hình 3.10: Giao diện ứng dụng di động …………………………………………40 Hình 3.11: Giao diện ứng dụng Website 41 Hình 3.12: Điều khiển theo dõi nhà trạm online .41 I MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Từ cách mạng 4.0 bùng nổ cụm từ IoT (Internet of things) nhắc đến nhiều hơn, khơng mở đường cho giới mà nó hứa hẹn mang lại kết quả triển vọng cho doanh nghiệp nắm bắt ứng dụng IoT hoạt động kinh doanh sản xuất Khi chưa đưa ứng dụng IoT vào quản lý trạm BTS ta thấy phải dựa hết vào người có mặt trạm BTS biết nhiệt độ phịng, có điện lưới hay khơng vận hành máy nổ, điều hòa, quạt gió… Nhiều vận hành thiết bị ko kịp thời làm thiết bị hư hỏng dẫn đến tốn để mua thiết bị thay Nhưng đưa ứng dụng IoT vào có nhiều ưu điểm ta có thể quản lý toàn trạm BTS từ xa biết cảnh báo: ví dụ nhiệt độ phòng, có điện lưới, máy nổ… Từ đó ta có thể điều khiển thiết bị kịp thời, làm cho thiết bị trạm chạy điều kiện ổn định mà có thể giảm bớt chi phí nhân cơng Vì lý mà em chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng IoT vào hệ thống quản lý trạm BTS VNPT Hưng Yên“ Tổng quan vấn đề nghiên cứu: Giờ đây, IoT sử dụng thị trường lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, thiết bị gia dụng tịa nhà, thị trường bán lẻ, cơng ty lượng sản xuất, di động vận tải, hậu cần truyền thông Thiết bị ngày số hóa kết nối nhiều hơn, thiết lập mạng lưới máy móc, người Internet, dẫn đến việc tạo hệ sinh thái cho phép suất cao hơn, tiết kiệm lượng lợi nhuận cao Cảm biến giúp nhận biết trạng thái vật, nhờ đó chúng có lợi dự đoán nhu cầu người dựa thông tin thu thập theo ngữ cảnh[3] Tại Việt Nam IoT bước vào giai đoạn khởi đầu quan tâm từ chính phủ nhiều doanh nghiệp đặc biệt doanh nghiệp ứng dụng công nghệ cao sản xuất kinh doanh IoT cho thấy hiệu quả mà nó mang lại cho doanh nghiệp Việt Từ IoT có bước phát triển, doanh nghiệp Việt nhanh chóng nắm bắt hội đó, hình thành số ngành kinh doanh nhà thông minh, thiết bị thông minh,… đem lại hội kinh doanh bỏ qua Internet of Things (IoT) môi trường mà tất cả đối tượng kết nối thông minh kết nối với thông qua sơ đồ địa dựa tiêu chuẩn giao thức viễn thông cụ thể Các thiết bị dựa IoT phải kết nối với thông qua Trạm thu phát sở (BTS) hoạt động không dây trạm BTS liên kết với kết nối backhaul thông qua cáp quang Nếu áp dụng IoT vào trình kinh doanh giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả kinh doanh, lĩnh vực bán lẻ, giúp doanh nghiệp tiết kiệm khâu kinh doanh không cần thiết doanh nghiệp Tuy để có thể áp dụng thành cơng IoT khơng phải doanh nghiệp có thể làm Vì qua việc nghiên cứu đề tài có thể đưa số giải pháp giúp cho doanh nghiệp nói chung ngành viễn thông nói riêng cải tiến trình kinh doanh đạt hiệu quả cao Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu vai trò IoT lĩnh vực kỹ thuật ngày từ đó ứng dụng thành tựu IoT vào doanh nghiệp Việt Nam Xây dựng mơ hình giả thiết ứng dụng IoT vào hệ thống quản lý trạm BTS Đi sâu làm rõ khái niệm, vấn đề xoay quanh IoT thời gian gần xu hướng IoT tương lai Nghiên cứu thực trạng, vai trò IoT đến việc thúc đẩy nghiên cứu, phát triển lĩnh vực đời sống Đề xuất phương hướng giải pháp bản nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng IoT Đề xuất ứng dụng IoT vào Hệ thống quản lý trạm BTS VNPT Hưng Yên Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: bao gồm khái niệm “Internet of things” khái niệm liên quan Hạ tầng công nghệ viễn thông thông tin Chính sách quốc gia ứng dụng cơng nghệ thông tin vào lĩnh vực khác đời sống xã hội Giải pháp ứng dụng IoT vào quản lý trạm BTS Phạm vi nghiên cứu: luận văn tập trung xem xét, phân tích đánh giá yếu tố nằm phạm vi sau: Tổng quan Internet of things, khái niệm bản, IoT trở thành xu quan trọng tương lai, vấn đề gặp phải áp dụng IoT, lĩnh vực ứng dụng IoT Quản lý cảnh báo điều khiển vận hành thiết bị trạm BTS VNPT Hưng Yên Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp thu thập liệu: Để phục vụ cho trình nghiên cứu, đề tài xử dụng phương pháp thu thập liệu thứ cấp thông qua việc nghiên cứu sách, báo, truyền thơng, internet,… Phương pháp phân tích liệu: Đề tài sử dụng phương pháp phân tích liệu qua mơ hình mơ thiết kế lắp đặt thử trạm BTS VNPT Hưng Yên II NỘI DUNG Nội dung luận văn trình bày 03 chương sau: Chương 1: Tổng quan Internet of Things Chương 2: Giải pháp ứng dụng IoT vào hệ thống quản lý trạm BTS VNPT Hưng Yên Chương 3: Thiết kế mô hệ thống quản lý trạm BTS VNPT Hưng Yên CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS 1.1 Khái niệm Internet of things Internet Vạn Vật, hay cụ thể Mạng lưới vạn vật kết nối Internet Mạng lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT) liên mạng, đó thiết bị, phương tiện vận tải (được gọi "thiết bị kết nối" "thiết bị thông minh"), phòng ốc trang thiết bị khác nhúng với phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cấu chấp hành với khả kết nối mạng máy tính giúp cho thiết bị có thể thu thập truyền tải liệu IoT mạng kết nối đồ vật thiết bị thông qua cảm biến, phần mềm công nghệ khác, cho phép đồ vật thiết bị thu thập trao đổi liệu với IoT lan tỏa lợi ích mạng internet tới đồ vật kết nối, không dừng lại phạm vi máy tính Khi đồ vật kết nối với internet, nó trở nên thông minh nhờ khả gửi và/hoặc nhận thông tin tự động hoạt động dựa thông tin đó Các thiết bị IoT có thể đồ vật gắn thêm cảm biến để thu thập liệu môi trường xung quanh (giống giác quan), máy tính/bộ điều khiển tiếp nhận liệu lệnh cho thiết bị khác, có thể đồ vật tích hợp cả hai tính Tiềm ứng dụng IoT trải rộng lĩnh vực Tuy nhiên, hệ thống IoT hoàn chỉnh có đủ bước: thu thập liệu, chia sẻ liệu, xử lý liệu, đưa định [3] 1.1.1 Kiến trúc hệ thống IoT Các vật thể kết nối Internet đề cập đến thiết bị có khả kết nối, truyền thông tin thực nhiệm vụ xác định nó đồng hồ, điện thoại thông minh, đồ gia dụng, đèn chiếu sáng, đo lượng thiết bị cảm biến để thu thập thông tin khác Các Gateway đóng vai trò trạm trung gian, tạo kết nối vật thể với điện toán đám mây cách bảo mật dễ dàng quản lý Nói cách khác, Gateway cửa sổ hệ thống IoT nội với giới bên ngồi Các cơng nghệ truyền liệu sử dụng GSM, GPRS, cáp quang công nghệ internet khác Hạ tầng mạng điện toán đám mây (Network and Cloud): Cơ sở hạ tầng mạng bao gồm thiết bị định tuyến (Router), chuyển mạch (Switch), thiếp bị lặp (Repeater) nhiều thiết bị khác dùng để kiểm soát lưu lượng liệu, kết nối đến mạng lưới viễn thông triển khai nhà cung cấp dịch vụ Trung tâm liệu hạ tầng điện toán đám mây bao gồm hệ thống lớn máy chủ, hệ thống lưu trữ kết nối mạng ảo hóa Công nghệ không dây Bluetooth, Smart, Zigbee, subGhz, Wi-Fi giúp tạo kết nối thiết bị thiết bị với mạng Internet ... CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG IoT VÀO HỆ THỐNG QUẢN LÝ TRẠM BTS TẠI VNPT HƯNG YÊN 2.1 Các yêu cầu đặc trưng IoT hệ thống quản lý trạm BTS .9 2.1.1 Các yêu cầu hệ thống IoT 2.1.2... bị trạm chạy điều kiện ổn định mà có thể giảm bớt chi phí nhân cơng Vì lý mà em chọn đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng IoT vào hệ thống quản lý trạm BTS VNPT Hưng Yên? ?? Tổng quan vấn đề nghiên cứu: ... pháp bản nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng IoT Đề xuất ứng dụng IoT vào Hệ thống quản lý trạm BTS VNPT Hưng Yên Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: bao gồm khái niệm “Internet