Nghiên cứu và ứng dụng cộng nghệ ble beacons hỗ trợ các thiết bị thông minh tự động nhận thông tin về thời khóa biểu trong khuôn viên trường đại học hồng đức

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC ĐẶNG NGỌC TUẤN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNGCÔNG NGHỆ BLE BEACONS NHẰM HỖ TRỢ CÁC THIẾT BỊ THÔNG MINH TỰ ĐỘNG NHẬN THÔNG TIN VỀ THỜI KHĨA BIỂU TRONG KHN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠNG NGHỆ THƠNG TIN THANH HĨA - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC ĐẶNG NGỌC TUẤN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLE BEACONS NHẰM HỖ TRỢ CÁC THIẾT BỊ THÔNG MINH TỰ ĐỘNG NHẬN THÔNG TIN VỀ THỜI KHĨA BIỂU TRONG KHN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính Mã số: 8480101 Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thế Anh THANH HÓA - 2019 Danh sách Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ khoa học Theo Quyết định số 2133/QĐ-ĐHHĐ, ngày 10 tháng 12 năm 2018 Hiệu trưởng Trường Đại học Hồng Đức: Học hàm, học vị, Cơ quan Công tác Họ tên Chức danh Hội đồng TS Trịnh Viết Cường Trường ĐH Hồng Đức TS Vũ Việt Vũ Viện CNTT – Đại học QG Hà Nội Phản biện TS Nguyễn Thế Cường Trường Đại học Hồng Đức Phản biện TS Trần Vĩnh Đức Trường ĐHBK Hà Nội Ủy viên TS Trần Quang Diệu Học viện Báo chí & Tuyên truyền Thư ký Xác nhận Người hướng dẫn Học viên chỉnh sửa theo ý kiến Hội đồng Ngày tháng năm 201 (Ký ghi rõ họ tên ) TS Phạm Thế Anh Chủ tịch i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn khơng trùng lặp với khóa luận, luận văn, luận án cơng trình nghiên cứu công bố Người cam đoan Đặng Ngọc Tuấn ii LỜI CẢM ƠN Trước trình bày nội dung luận văn, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tồn thể Thầy giáo, giáo người tham gia giảng dạy truyền đạt kiến thức cho toàn thể Học viên lớp Thạc sĩ ngành Khoa học Máy tính K9 khóa 2016-2018 trường Đại học Hồng Đức Tôi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Thế Anh người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực Luận văn Tơixin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy giáo, cô giáo hội đồng phản biện đọc kỹ luận văn cho ý kiến quý giá Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới tồn thể thầy giáo, giáo khoa Công nghệ Thông tin Truyền thông Trường Đại học Hồng Đức tạo điều kiện giúp đỡ tận tình suốt q trình tơi học tập khoa, trường Nhân dịp xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp cổ vũ, động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập thực luận văn tốt nghiệp Thanh Hóa, ngày tháng năm 2018 Học viên Đặng Ngọc Tuấn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii CÁC KÍ HIỆU CƠ BẢN v DANH MỤC CÁC BẢNG .vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Dự kiến kết đạt Nội dung nghiên cứu Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ BLE BEACONS4 Khái niệm Bluetooth .5 Khái niệm Bluetooth Low Energy .7 Mơ hình mạng truyền thơng cho BLE 12 Giới thiệu công nghệ BLE Beancons .14 4.1 Cách thức hoạt động BLE Beacons .14 4.2 Sự tương tác gữa BLE Beacons thiết bị thông minh .15 Giao thức iBecons Eddystone Beacons .16 5.1 Giao thức iBeacons .16 5.2 Giao thức Eddystone Beacons .18 Các ứng dụng BLE beacons đời sống 19 Chương ĐÁNH GIÁ VỀ NHU CẦU TRUYỀN TẢI THÔNG TIN, HẠ TẦNG CNTT VÀ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLE BEANCONS TRONG KHUÔN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC 21 iv Các dạng thông tin cần truyền tải 21 Các phương pháp sử dụng để truyền tải thông tin 21 2.1 Phương pháp truyền thống 21 2.2 Phương pháp ứng dụng Công nghệ Thông tin 22 2.3 Đánh giá 22 Hiện trạng hạ tầng CNTT khuôn viên nhà trường 23 3.1 Hạ tầng Công nghệ thông tin 23 3.2 Nhân lực 23 3.3 Các ứng dụng Công nghệ Thông tin 24 Tiềm phát triển .24 Lợi ích, xu hướng việc triển khai công nghệ BLE Beacons khuôn viên Trường Đại học Hồng Đức 25 Chương NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLE BEANCONS TRONG KHUÔN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC 28 Mơ hình Kiến trúc 28 Triển mơ hình khai kiến trúc 31 2.1 Môi trường triển khai ứng dụng 31 2.2 Cấu hình thiết bị Beacons 31 2.3 Xây dựng chức hệ thống .34 Kết đạt .36 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 v CÁC KÍ HIỆU CƠ BẢN Các từ viết tắt ACK AI Nghĩa tiếng việt Thơng báo nhận thành cơng gói tin bên gửi Trí tuệ nhân tạo API Giao diện lập trình ứng dụng BLE Bleutooth lượng thấp BR Tỷ lệ CBGV Cán Giảng viên CNTT Công nghệ Thông tin CNTT-TT Công nghệ Thông tin – Truyền thông EDR Tốc độ Dữ liệu Nâng cao HS Tốc độ cao HSSV Học sinh Sinh viên LAN Mạng máy tính cục LE Năng lượng thấp MCU Vi mạch điều khiển PDA Thiết bị thông minh cá nhân SoC Chip đơn, tiết kiệm lượng TLE Một chuẩn truyền thông tốc độ cao UUID Dãy ký tự số gắn lên thiết bị, hiểu vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Mô tả chức lớp stack 111 Bảng1.2 So sánh Bluetooth cổ điển với Bluetooth Low Energy 122 Bảng 3.1: Diễn giải phương thức gọi .38 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Biểu tượng Bluetooth Hình 1.2: Lịch sử phát triển của cơng nghệ Bluetooth Hình 1.3: Các kiểu cấu hình phần cứng cho thiết bị Bluetooth Hình 1.4: Các thiết bị thơng minh hỗ trợ Cơng nghệ BLE .8 Hình 1.5: Thành phần bên giao thức BLE Hình 1.6: Cấu trúc liên kết chế Broadcasting 13 Hình 1.7: Cấu trúc liên kết chế Connection 13 Hình 1.8: Ví dụ minh họa cách thức hoạt động của BLE và beacon [ 16 Hình 1.9: Kích thước gói tin iBeacons 18 Hình 1.10: Kích thước gói tin Eddystone 19 Hình 1.11: Mô tả địa điểm sử dụng beacon 20 Hình 2.1: Trang thơng tin điện tử Trường Đại học Hồng Đức .22 Hình: 3.1: Mơ hình kiến trúc giao tiếp đề xuất .29 Hình 3.2: Mơ tả các thành phần của một thiết bị Estimote Beacons .32 Hình 3.3: Tải ứng dụng Estimote CH Play 32 Hình 3.4: Kết Log in vào thiết bị BLE Becons 32 Hình 3.4: Cấu hình Advertising Interval .33 Hình 3.6: Cấu hình Transmit Power 34 Hình 3.7: Vịng đời Activity .35 Hình 3.8: Hình ảnh notification thiết bị vào vùng Beacon .36