Nghiên ứu kiến trúc và các dịch vụ nền tảng mạng xã hội ứng dụng cho internet of things

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN CHUNG LỰC NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC VÀ CÁC DỊCH VỤ NỀN TẢNG MẠNG XÃ HỘI ỨNG DỤNG CHO INTERNET OF THINGS LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2017 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113814941000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Chung Lực NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC VÀ CÁC DỊCH VỤ NỀN TẢNG MẠNG XÃ HỘI ỨNG DỤNG CHO INTERNET OF THINGS Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Cán hướng dẫn khoa học: Ts Ngô Vũ Đức Hà nội – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Chung Lực LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Ngô Vũ Đức, người thầy tận tình giúp đỡ em suốt trình làm khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy, Cô viện, người hướng dẫn em giai đoạn chuẩn bị nhận đề tài Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy, cô Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Thầy, cô dìu dắt, truyền lại cho chúng em khơng kiến thức chuyên ngành mà dạy bảo chúng em đạo làm người, rèn luyện cho chúng em nghị lực, khát vọng vươn lên, phát huy khả tư sáng tạo lĩnh vực Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân yêu Mọi người bên cạnh tơi, động viên, khuyến khích tơi vươn lên sống Hà nội, tháng năm 2017 Nguyễn Chung Lực DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu viết tắt Tên ký hiệu viết tắt IOT Internet of Things SIOT Social Internet of Things UI User Interface SoC System on Chip UUID Universally Unique IDentifier SMTP Simple Mail Transfer Protocol M2M Machine to Manchine MQTT Message Queuing Telemetry Transport XACML eXtensible Access Control Markup Language 10 SCADA Supervisory Control And Data Acquisition 11 UCC User Creat Content 12 CoAP Constrained Application Protocol 13 RSS Really Simple Syndication 14 WSNs Wireless Sensor Networks 15 UPC Universal Product Code 16 EPC Electronic Product Code 17 OP Object Profiling 18 OC Owner Control 19 SD Service Discovery 20 RM Relationship Manager 21 SC Service Composition 22 SNS Social Network Service 23 24 PEP PDP Policy Enforcement Point Policy Decision Point 25 HTTP Hyper Text Transfer Protocol DANH MỤC HÌNH VẼ Chƣơng Hình 1.1: Kết nối vật 14 Hình 1.2: Mơ hình kết nối hệ thống IoT 19 Hình 1.3: Kiến trúc tham chiếu cho IoT 22 Hình 1.4: Kiến trúc phân lớp ứng dụng 32 Chƣơng Hình 2.1: Kiến trúc mạng xã hội IoT 37 Hình 2.2: Kiến trúc SIoT tương lai 40 Hình 2.3: Thành phần tảng mạng xã hội 43 Hình 2.4: Kiến trúc SIoT: client bên trái server bên phải 46 Chƣơng Hình 3.1: Mơ hình tổng thể hệ thống SIoT 50 Hình 3.2: Mơ hình kết nối máy chủ / cloud 51 Hình 3.3: Quản lý thiết bị SIoT 51 Hình 3.4: Sơ đồ use case cho người dùng 54 Hình 3.5: Sơ đồ use case Deverloper 57 Hình 3.6: Quy trình khai báo đăng ký thiết bị 59 Hình 3.7: Sơ đồ bước đăng ký tạo ứng dụng 60 Hình 8: Sơ đồ use case truy xuất liệu, quản lý thiết bị 60 Hình 9: Hình ảnh thực tế Arduino 66 Hình 10: Sơ đồ kết nối Themistor 10k với Arduino 67 Hình 11: Sơ đồ kêt nối ESP8266 với Arduino 68 Hình 12: Giao diện hướng dẫn sử dụng API 70 Hình 13: Trang chủ Heli 71 Hình 3.14: Danh sách bạn bè 71 Hình 3.15: Giao diện thơng tin trang cá nhân 72 Hình 3.16: Giao diện quản lý ứng dụng 72 Hình 3.17: Quản lý danh sách node ứng dụng 73 Hình 3.18: Thông tin node 74 Hình 3.19: Quản lý liệu Node 74 Hình 20: Giao diện thêm ứng dụng 75 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN Chƣơng 1: Tổng quan 10 1.1 Xuất xứ đề tài 10 1.2 Sự phát triển SIoT giới Việt Nam 11 1.2.1 Trên giới 11 1.2.2 Tại Việt Nam 12 1.3 Tổng quan Internet of Things 12 1.3.1 Khái niệm Internet of Things 12 1.3.2 Đặc điểm yêu cầu hệ thống IoT 15 1.3.3 Kiến trúc tham chiếu cho Internet of Things 17 1.4 Tổng quan mạng xã hội 26 1.4.1 Khái niệm mạng xã hội 26 1.4.2 Lịch sử hình thành phát triển mạng xã hội 27 1.4.3 Đặc điểm mạng xã hội 27 1.4.4 Tính mạng xã hội 29 1.4.5 Kiến trúc mạng xã hội 31 1.4.6 Một số công nghệ mạng xã hội 35 Chƣơng 2: Nghiên cứu kiến trúc dịch vụ tảng mạng xã hội 36 2.1 Giới thiệu hệ thống mạng xã hội vạn vật 36 2.2 Từ mạng cảm biến không dây đến mạng xã hội vạn vật 38 2.3 Kiến trúc tảng mạng xã hội vạn vật (SIoT) 39 2.3.1 Thành phần SNS 42 2.3.2 Thành phần SIoT 43 2.3.3 Kiến trúc hệ thống mạng xã hội vạn vật 45 Chƣơng 3: Thiết kế, xây dựng, thử nghiệm SIoT 48 3.1 Đặt vấn đề toán 48 3.2 Phân tích thiết kế hệ thống 49 3.2.1 Một số đặc điểm Heli 52 3.2.2 Sơ đồ kịch sử dụng cho người dùng 54 3.2.3 Sơ đồ kịch sử dụng cho Deverloper 56 3.2.4 Truy xuất liệu, điều khiển thiết bị 58 3.3 Xây dựng Application 62 3.3.1 Xây dựng ứng dụng hệ thống SIOT 62 3.3.2 Quản lý ứng dụng 62 3.3.3 Xây dựng hệ thống riêng biết sử dụng API SIOT 64 3.3.4 Chia sẻ liệu với Developer khác 64 3.4 Sử dụng Application Developer 65 3.5 Xây dựng phát triển ứng dụng 65 3.5.1 Yêu cầu thiết kế phần cứng 65 3.5.2 Thiết kế phần mềm hệ thống 68 3.6 Kết đề tài 71 3.6.1 Trang chủ hệ thống: 71 3.6.2 Tiện ích thơng qua giao diện hệ thống 71 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 LỜI NÓI ĐẦU Trên giới, ba thập kỷ qua diễn bùng nổ công nghệ viễn thông công nghệ thông tin Sự liên kết viễn thông công nghệ thông tin ngày chặt chẽ Hệ thống viễn thông trở thành xa lộ để phục vụ ứng dụng cơng nghệ thơng tin chạy Trong năm gần đây, thường xuyên nhắc tới phương thức truyền tải trao đổi thông tin phổ biến nhiều người ưu thích mạng xã hội Mặc dù loại hình dịch phụ đời sau, nhiên mức độ tương tác, truyền tải thơng tin tính kết nối cao hẳn loại hình khác nên sau thời gian ngắn đời, mạng xã hội có bước phát triển vượt bậc Một lợi ích lớn dịch vụ mạng xã hội mang lại nguồn thông tin khổng lồ lưu trữ, chia sẻ Các nội dụng mạng xã hội hoàn toàn người dùng tự tạo ra, nhà cung cấp dịch vụ xây dựng tảng phục vụ nhu cầu tạo lập chia sẻ nội dung cho người dùng Do thơng tin mạng xã hội tăng theo số lượng người dùng Với mạng xã hội, người chia sẻ cảm nhận, tri thức mà thu thập cho người từ thu thập lại kiến thức từ mạng xã hội thành viên khác chia sẻ lại Ngày công nghệ ngày phát triển, đồ vật kết nối đến internet (Internet of Things) thiết bị điện tử có thơng tin riêng Với phát triển không ngừng công nghệ, thiết bị điện tử ngày khơng cung cấp tiện ích cách đơn cho người mà ngày “thơng minh” hơn, chúng cảm nhận mơi trường xung quanh, có khả xử lý thơng tin thu thập để phản ứng lại với thay đổi mơi trường Mỗi thiết bị thu thập số thông tin định phù hợp với chức nó, kết hợp thơng tin nhiều thiết bị người có thơng tin đầy đủ hơn, xác hơn, sâu rộng hơn, để từ có