Tìm hiểu về IOT(Điện Toán Đám Mây)

Báo Cáo Môn Học Điện Toán Đám Mây(Internet Of Things) Internet of Things (IoT), internet vạn vật đề cập đến hàng tỉ thiết bị vật lý trên khắp thế giới hiện được kết nối với internet, tất cả đều thu thập và chia sẻ dữ liệu. Nhờ sự xuất hiện của chip máy tính siêu rẻ và sự phổ biến của mạng không dây, có thể biến bất cứ thứ gì, từ thứ nhỏ như viên thuốc đến thứ lớn như máy bay, thành một phần của IoT.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

*****

HỌC PHẦN: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ IOT ( INTERNET OF THINGS )

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đình Nga

Nhóm: Bạc Anh Tuấn

Lê Thanh Hà Phạm Ngọc Tiến Quang Hồng Ánh Sứ Nguyễn Tiến Hưng Lớp: 73DCTT23

Hà Nội, tháng 12 năm 2023

MỤC LỤC

Lời mở đầu 3

I.TÌM HIỂU CHUNG VỀ IOT 3

1.Khái niệm về IoT 3

2.Cách hoạt động của IoT 4

3.Các công nghệ sử dụng trong IoT 4

4.Ưu và nhược điểm của IoT 5

5.Lợi ích của IoT 7

6.Một số ứng dụng của IoT 8

II.Tìm hiểu về lập trình IoT 9

1.Lập trình IoT là gì ? 9

2.Lợi ích của lập trình IoT 11

3.Trang bị để trở thành kỹ sư lập trình IoT 11

4.Cơ hội nghề nghiệp của kỹ sư lập trình IoT 12

III.Mô phỏng hệ thống IoT bằng Cisco Packet Tracer 12

Phần 1: Kết nối Home Gateway với mạng 12

Phần 2: Kết nối thiết bị IoT với mạng không dây 12

Phần 3: Thêm máy tính bảng không dây vào mạng 13

KẾT LUẬN 13

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

VIỆC

DEAD LINE

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ

GHI CHÚ

Lời mở đầu

Internet of Things (IoT), internet vạn vật đề cập đến hàng tỉ thiết bị vật lý

trên khắp thế giới hiện được kết nối với internet, tất cả đều thu thập và chia sẻ dữ liệu Nhờ sự xuất hiện của chip máy tính siêu rẻ và sự phổ biến của mạng không dây, có thể biến bất cứ thứ gì, từ thứ nhỏ như viên thuốc đến thứ lớn như máy bay, thành một phần của IoT

Internet vạn vật tích hợp “vạn vật” với internet mỗi ngày Các kĩ sư máy tính

đã và đang thêm các cảm biến và bộ xử lý vào các vật dụng hằng ngày kể từ năm

90 Tuy nhiên, tiến độ ban đầu rất chậm vì các con chip còn to và cồng kềnh Loại chip máy tính công suất thấp gọi là thẻ tag RFID, lần đầu tiên được sử dụng để theo dõi các thiết bị đắt đỏ Khi kích cỡ của thiết bị điện toán dần nhỏ lại, những con chip cũng trở nên nhanh hơn, nhỏ hơn và thông minh hơn theo thời gian

Trong vài năm qua, IoT đã trở thành một trong những công nghệ quantrọng nhất trong thế kỉ 21 Giờ đây, chúng ta có thể kết nối các đồ vật hằng ngày - thiết bị nhà bếp, ô tô, máy điều nhiệt, màn hình trẻ em - với internet thông qua cácthiết bị nhúng, có thể giao tiếp liền mạch giữa con người, quy trình và mọi thứ

I.TÌM HIỂU CHUNG VỀ IOT

1.Khái niệm về IoT

-Theo Amazon: Thuật ngữ IoT (Internet of things) hay Internet vạn vật

đề cập đến mạng lưới tập hợp các thiết bị thông minh và công nghệ tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động giao tiếp giữa thiết bị và đám mây cũng như giữa các thiết

bị với nhau Các thiết bị Internet of things có thể là đồ vật được gắn thêm cảm biến

để thu thập dữ liệu của môi trường xung quanh, các máy tính/ bộ điều khiển tiếp nhận dữ liệu và ra lệnh cho các thiết bị khác, hoặc là đồ vật được tích hợp cả hai tính năng trên

-Theo Wikipedia: còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình điện toán sử

dụng công nghệ máy tính và phát triển mạng

internet Thuật ngữ “đám mây” ở đây là lối nói

ẩn dụ cho mạng internet( dựa vào cách bố trí

của nó trong sơ đồ mạng máy tính) và sự liên

tưởng về độ phức tạp của các hạ tầng chứa

trong nó Ở mô hình điện toán này, mọi khả

năng liên quan đến công nghệ thông tin đều

được cung cấp dưới dạng dịch vụ, cho phép

người dùng truy cập các dịch vụ công nghệ từ

một nhà cung cấp nào đó trong “đám mây” mà không cần phải có các kiến thức, kinh nghiệm về công nghệ đó

2.Cách hoạt động của IoT

- Một hệ thống IoT thông thường hoạt động thông qua việc thu thập và traođổi dữ liệu theo thời gian thực Một hệ thống IoT có ba thành phần:

2.1.Thiết bị thông minh

Đây là một thiết bị, giống như tivi, camera an ninh hoặc thiết bị tập thể dục

đã được trao cho khả năng điện toán Thiết bị này thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh, thao tác nhập liệu của người dùng hoặc mô thức sử dụng và truyền cũng như nhận dữ liệu qua Internet từ ứng dụng IoT của nó

2.2.Ứng dụng IoT

Ứng dụng IoT là một tập hợp các dịch vụ và phần mềm có chức năng tích hợp dữ liệu nhận được từ các thiết bị IoT khác nhau Ứng dụng này sử dụng công nghệ máy học hoặc trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích dữ liệu và đưa ra các quyết

định sáng suốt Những quyết định này được truyền trở lại thiết bị IoT và sau đó, thiết bị IoT đó sẽ phản hồi lại dữ liệu đầu vào một cách thông minh

2.3.Giao diện đồ họa người dùng

Một hoặc một nhóm các thiết bị IoT có thể được quản lý thông qua giao diện

đồ họa người dùng Các ví dụ phổ biến bao gồm một ứng dụng di động hoặc trangweb có thể được sử dụng để đăng ký và kiểm soát các thiết bị thông minh

3.Các công nghệ sử dụng trong IoT

- Các công nghệ được sử dụng trong hệ thống IoT có thể bao gồm:

3.1.Điện toán biên

Điện toán biên đề cập đến công nghệ được sử dụng để điều khiển các thiết bịthông minh thực hiện nhiều tác vụ hơn, không chỉ đơn thuần là gửi hay nhận dữliệu từ nền tảng IoT của chúng Công nghệ này tăng cường công suất điện toán tạibiên của một mạng lưới IoT, giảm bớt độ trễ trong giao tiếp và cải thiện tốc độphản hồi

3.2.Điện toán đám mây

Công nghệ đám mây được sử dụng để lưu trữ dữ liệu từ xa và quản lý thiết

bị IoT, giúp nhiều thiết bị trong mạng lưới có thể truy cập dữ liệu

3.3.Máy học

Máy học đề cập đến phần mềm

và thuật toán được sử dụng để xử lý

dữ liệu và đưa ra các quyết định theo

thời gian thực dựa trên dữ liệu đó

Những thuật toán máy học này có thể

được triển khai trên đám mây hoặc tại

biên

4.Ưu và nhược điểm của IoT

4.1.Ưu điểm

4.1.1.Giao tiếp

IoT khuyến khích giao tiếp giữa các thiết bị, còn được gọi là giao tiếpMachine-to-Machine (M2M) Các thiết bị vật lý có thể duy trì kết nối do đó sẽ đemđến việc kết hợp nhuần nhuyễn giữa chúng giúp đạt chất lượng sản phẩm cao hơn.

4.1.2.Tự động hóa giúp giám sát thiết bị tốt hơn

IoT cho phép bạn tự động hóa và kiểm soát các nhiệm vụ được thực hiệnhàng ngày Không cần đến sự can thiệp của con người, các máy móc có thể giao

tiếp với nhau giúp gia tăng tốc độ cũng nhưchất lượng sản phẩm Giao tiếp giữa máy vớimáy giúp duy trì tính minh bạch trong cácquy trình Nó cũng tạo ra sự đồng đều trongcác nhiệm vụ hay công việc Nó cũng có thểduy trì chất lượng dịch vụ Hiện nay, nhiềunhà máy đã áp dụng tự động hóa vào máymóc để điều khiển hoạt động sản xuất Đây

là ưu điểm vượt trội của IoT.

Ưu điểm rõ ràng của IoT là giám sát Nó biết chính xác số lượng vật tư

hoặc chất lượng không khí, sản phẩm trong nhà bạn và cũng có thể cung cấp thêmthông tin mà trước đây bạn gặp khó khăn khi thu thập Hơn nữa, giám sát hết hạnsản phẩm có thể sẽ cải thiện sự an toàn vệ sinh thực phẩm một cách tốt nhất

4.1.5.Tiết kiệm thời gian

Sự tương tác giữa máy với máy mang lại hiệu quả tốt hơn và cho kết quảchính xác Thay vì phí thời gian để lặp lại các nhiệm vụ tương tự mỗi ngày, nó cho

phép mọi người thực hiện các công việc sáng tạo khác Cách mạng công nghiệp đem đến những công nghệ mới với nhiều lợi ích lớn về thời gian.

4.1.6.Tiết kiệm tiền bạc

Ưu điểm lớn nhất của IOT là tiết

kiệm tiền IoT rất hữu ích khi giúp cho thói

quen hàng ngày của mọi người bằng cách

làm cho các thiết bị giao tiếp với nhau hiệu

quả Chúng sẽ cảnh báo kịp thời những vấn

đề, sự cố phát sinh Vì vậy, bạn có thể tiết

kiệm năng lượng cũng như chi phí sửa chữa,

duy trì nhiều sản phẩm

4.2.Nhược điểm

4.2.1.Khả năng tương thích

Vì các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau sẽ được kết nối với nhau, vấn

đề tương thích giữa chúng vẫn gặp khó khăn Hiện tại, không có tiêu chuẩn quốc tế

về khả năng tương thích cho các thiết bị theo dõi, giám sát Đây là nhược điểm IoT dễ khắc phục nhất Tất cả các nhà sản xuất có thể đồng tạo ra một tiêu chuẩn

chung và tuân thủ theo tiêu chuẩn đó cho mọi thiết bị

4.2.2.Độ phức tạp

IoT là một mạng lưới đa dạng và phức tạp, vì vậy với bất kỳ lỗi hoặc lỗitrong phần mềm hoặc phần cứng có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng Khi mất điệncũng có thể gây ra nhiều bất tiện trong các hệ thống và thao tác của nhiều thiết bị

vì chúng được kết nối với nhau

4.2.3.Quyền riêng tư bảo mật

Cuộc sống của chúng ta sẽ ngàycàng được kiểm soát bởi công nghệ, và sẽphụ thuộc vào nó Nếu tất cả dữ liệu IoTnày được truyền đi, nguy cơ mất quyền

riêng tư sẽ tăng lên Cách mạng công nghiệp đã công nghệ hoá cho tất cả mọi

thứ nhỏ nhặt Đây là một nhược điểm lớn của IoT vì nó gián tiếp làm mất đi

nhiều quyền lợi quan trọng của con người trong các hoạt động hàng ngày

4.2.4.An toàn

Tất cả các thiết bị gia dụng, máy móc công nghiệp, dịch vụ khu vực công vànhiều thiết bị khác đều được kết nối với Internet Vì vậy, nó đã tạo ra một khothông tin khổng lồ có sẵn trên các thiết bị đó và những thông tin này dễ bị tấn côngbởi tin tặc Sẽ rất nghiêm trọng nếu thông tin cá nhân cũng như bí mật của riêngbạn những kẻ xâm nhập trái phép lan truyền

5.Lợi ích của IoT

5.1.Đối với đời sống

Internet vạn vật tác động sâu rộng tới cuộc sống cũng như công việc của conngười IoT cho phép máy móc xử lý phần việc nặng nhọc, đảm nhiệm nhữngnhiệm vụ nhàm chán và giúp cuộc sống trở nên lành mạnh, năng suất và thoải máihơn

Ví dụ: các thiết bị thông minh có thể thay đổi hoàn toàn thói quen buổi sáng củabạn Khi bạn nhấn nút tạm hoãn, chiếc đồng hồ báo thức của bạn sẽ tự động bậtmáy pha cà phê và kéo mở rèm cửa sổ Tủ lạnh của bạn sẽ tự động phát hiện nhữngthực phẩm sắp hết và đặt mua giao tận nhà Lò nướng thông minh sẽ cho bạn biếtthực đơn trong ngày và thậm chí còn nấu những nguyên liệu đã được chuẩn bị sẵn

để đảm bảo rằng bữa trưa của bạn đã sẵn sàng

5.2.Đối với doanh nghiệp

5.2.1.Tăng tốc độ đổi mới

Internet vạn vật mang tới cho các doanh nghiệp khả năng tiếp cận với nhữngphân tích nâng cao để khám phá các cơ hội mới Ví dụ: các doanh nghiệp có thểtạo ra những chiến dịch tiếp thị nhắm mục tiêu chuẩn xác bằng cách thu thập dữliệu về hành vi của khách hàng

5.2.2.Chuyển đổi dữ liệu thành thông tin chuyên sâu và hành động bằng AL

dụng để chủ động cung cấp dịch vụ khách hàng cũng như xây dựng lòng trungthành của khách.

5.2.3.Tăng tính bảo mật

Việc liên tục giám sát cơ sở hạ tầng kỹ thuật số cũng như vật lý có thể tối ưuhóa hiệu suất, cải thiện mức độ hiệu quả và giảm bớt rủi ro an toàn Ví dụ: dữ liệuđược thu thập từ một thiết bị giám sát tại chỗ có thể kết hợp với dữ liệu phần cứng

và phiên bản firmware để tự động lên lịch cập nhật hệ thống

5.2.4.Thay đổi quy mô các giải pháp khác biệt

Công nghệ IoT có thể được triển khai theo hướng tập trung vào khách hàng

để cải thiện mức độ hài lòng Ví dụ: các sản phẩm bán chạy có thể được bổ sungkịp thời để tránh tình trạng thiếu hụt hàng hóa

6.Một số ứng dụng của IoT

6.1.Ô tô thông minh:

- Kết nối qua nhiều phương tiện như camera hành trình và hệ thống tin họcgiải trí

- Dùng để giám sát đội xe, theo dõi hành vi lái xe, thông báo tai nạn và sựđoán bảo dưỡng

6.4.Công trình thông minh:

- Tăng hiệu suất năng lượng và giảm chi phí bảo trì trong các công trình nhưkhuôn viên trường đại học và công trình thương mại

- Những tiện ích bao gồm giám sát, dự đoán và tối ưu hóa hoạt động để manglại sự hiệu quả và tiện ích trong cuộc sống hàng ngày

II.Tìm hiểu về lập trình IoT

1.Lập trình IoT là gì ?

Thuật ngữ này đã được đưa ra lần đầu bỏi nhà khoa học Kevin Ashton vào năm

1999 Tuy nhiên mãi đến năm 2008-1009, lập trình IoT mới được đưa vào thựctiễn ứng dụng và tìm hiểu sâu

Không giống với dịch vụ internet thông thường, lập trình IoT mang đến cho ngườidùng trải nghiệm phong phú hơn Điều đó được thực hiện bằng cách đưa các côngnghệ tiên tiến đến gần hơn với thực tế

Đóng vai trò là cầu nối giữa phần cứng và ứng dụng, lập trình IoT thiết lập mộtmôi trường năng động tạo điều kiện tích hợp liền mạch các hoạt động mạng Nhưvậy, IoT là một bước tiến xa so với internet hiện có

Với sự phát triển bùng nổ của công nghệ, ứng dụng của IoT trong cuộc sống cũngtrở nên đa dạng và toàn diện:

- Xây dựng ngôi nhà thông minh, tích hợp đầy đủ các thiết bị hiện đại nhưrobot lau nhà, máy cảm biến nhiệt độ, đèn tự động, điều hòa thông minh,…

- Ứng dụng trong lĩnh vực y tế thông qua ghi chép và lưu trữ thông tin bệnhnhân, ca mổ, mô phỏng điều trị,…

- Tạo ra và cải tiến máy ATM với các chức năng hiện đại

- Ứng dụng trong lĩnh vực giao thông vận tải với các sản phẩm liên kết cácphương tiện với nhau, bãi đậu xe thông tin, sự báo tình hình giao thông,kiểm soát lái xe,…

2.Lợi ích của lập trình IoT

-Bảo vệ an toàn các thông tin quan trọng của doanh nghiệp và đảm bảo độbảo mật cao

-Thúc đẩy sự giao tiếp của các thiết bị trong mạng lưới nội bộ tổ chức

-Tiết kiệm thời gian và nguồn lực nhờ vào tốc độ truyền tải dữ liệu nhanhqua internet

-Phát triển khả năng định danh để đảm bảo bảo mật thông tin nội bộ

-Cải thiện chất lượng dịch vụ nhờ vào tính năng tự động hóa hệ thống

-Nâng cao năng suất lao động nhờ vào tính năng khai thác triệt để thông tin

-Kỹ năng giao tiếp tự tin

-Tinh thần làm việc nhóm hiệu quả và trách nhiệm

3.3.Kiến thức công nghệ

-Thông thạo lập trình mobile

-Hiểu biết và làm việc với các loại big data, lữu trữ đám mây, ứng dụng điệntoán đám mây vào công việc

-Tìm hiểu và thành thạo các công nghệ bảo mật cũng như nâng cấp hệ thốngthông tin

4.Cơ hội nghề nghiệp của kỹ sư lập trình IoT

Trong những năm qua, internet đã len lỏi đến mọi ngóc ngách của thế giới và kếtnối con người với nhau Dần dần, số người sử dụng internet trong cuộc sống hàngngày cũng không ngừng tăng lên Do đó, nghề lập trình IoT trở nên rất cần thiết và

có đãi ngộ tốt

Về cơ hội nghề nghiệp của IoT, bạn hoàn toàn có thể làm việc trong các tập đoànviễn thông, công nghệ lớn Trong đó có thể kể đến là Viettel, Mobiphone,Vinaphone, Fpt, Google,… tại Việt Nam hoặc vô số các tập đoàn viễn thông thếgiới

Các công việc như lập trình, thiết kế và phát triển hệ thống căn nhà thông tin,doanh nghiệp thông minh như Xiaomi, Apple, các tập đoàn Nhật Bản, Hàn quốcluôn rộng mở

Tùy theo kinh nghiệm, một kỹ sư lập trình IoT có thể nhận mức lương từ 20-30triệu đồng/tháng Với những người chuyên nghiệp, có đầy đủ chứng chỉ chuyênmôn và thường xuyên cập nhật kiến thức thì lớn hơn Khi đó vị trí quán lý với mứclương 50-60 triệu đồng là vô cùng dễ dàng với họ

III.Mô phỏng hệ thống IoT bằng Cisco Packet Tracer

Phần 1: Kết nối Home Gateway với mạng

Bước 1: Thêm cổng nhà

- Chọn thiết bị Home Gateway

- Nhấp vào biểu tượng Thiết bị không dây trong hộp Chọn loại thiết bị Nhấpvào biểu tượng thiết bị Home Gateway rồi nhấp vào không gian làm việcLogical để thêm thiết bị

Bước 2: Kết nối Home Gateway với Cable Modem.

Nhấp vào biểu tượng Đầu nối xuyên thẳng bằng đồng trong hộp Chọn loại thiết bị,sau đó nhấp vào Cổng nhà để thêm một đầu cáp vào cổng Tiếp theo nhấn vào biểutượng Cable Modem để kết nối đầu cáp còn lại với cổng Internet

Sau vài giây, cả hai đầu cáp sẽ có đèn xanh cho biết liên kết đã hoạt động

Phần 2: Kết nối thiết bị IoT với mạng không dây

Bước 1: Chọn thiết bị không dây

- Nhấp vào biểu tượng Thiết bị gia đình trong hộp Chọn loại thiết bị vàthêm Quạt , Cửa và Đèn vào không gian làm việc

Bước 2: Thêm thiết bị vào mạng không dây gia đình

- Thêm bộ điều hợp không dây vào thiết bị Quạt

- Nhấp vào biểu tượng Fan trong không gian làm việc để mở tab Config rồinhấp vào nút Advanced ở góc dưới cùng bên phải của cửa sổ Lưu ý rằngcác tab ở đầu cửa sổ cấu hình sẽ thay đổi Bây giờ có nhiều tab hơn

- Nhấp vào tab Cấu hình I/O và thay đổi loại Bộ điều hợp mạng thành bộ điềuhợp không dây PT-IOT-NM-1W

Bước 3: Thay đổi tên hiển thị của thiết bị Fan

Nhấp vào tab Cấu hình Trong hộp Tên hiển thị, nhập Quạt trần