Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)

Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)Nghiên cứu giao thức MQTT(Message Queue Telemetry Transport) và ứng dụng thu thập dữ liệu cảm biến theo MQTT (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG - ĐỖ HUY NAM NGHIÊN CỨU GIAO THỨC MQTT (MESSAGE QUEUE TELEMETRY TRANSPORT) VÀ ỨNG DỤNG THU THẬP DỮ LIỆU CẢM BIẾN THEO MQTT Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2017 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ: Hoàng Lê Minh… Phản biện 1: ………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông MỞ ĐẦU IoT xu hướng mạnh mẽ toàn giới, mở hội chưa có cho kinh tế, doanh nghiệp, tổ chức cá nhân để cạnh tranh môi trường Rất nhiều công ty tập đoàn có giá trị thị trường lớn đầu tư vào tỷ đô la vào nghiên cứu phát triển lĩnh vực giới Cha đ IoT - ông Kevin shton nhà sáng lập Trung tâm uto-ID Viện Công nghệ Massachusetts, M giải thích, IoT hiểu đơn giản viễn cảnh mà tất đồ vật giới, từ máy bay khổng lồ vật d ng bình thường nh b s ng, kết n i, truyền tải, tương tác trao đổi liệu với qua mạng internet Khi đó, m i đồ vật gán m nhận dạng, gi ng địa ch IP hệ th ng Nhờ vậy, người d ng tương tác, điều khiển kiểm soát thứ s ng thông qua thiết bị thông minh, điện thoại thông minh, máy tính bảng 12 Phạm vi ứng d ng công nghệ IoT thực rộng lớn đa dạng, từ quản l giao thông, quản l đô thị, quản l môi trường, ứng phó khẩn cấp đến mua sắm thông minh, dịch v y tế chăm sóc sức kh e IoT gần đ đạt lực k o lớn IoT thách thức doanh nghiệp, công ty nh , nhà phát triển với vấn đề để giải đặc biệt vấn đề giao tiếp thiết bị IoT Để thiết bị giao tiếp với nhau, chúng cần nhiều giao thức, xem thứ ngôn ngữ chuyên biệt để giải tác v Chắc chắn đ nhiều sử d ng giao thức phổ biến giới, HTTP để tải web Ngoài có SMTP, POP, IM P dành cho email, FTP d ng để trao đổi file… Những giao thức hoạt động ổn máy chủ web, mail FTP thường nói với nhiều, cần, phần mềm phiên dịch đơn giản đứng làm trung gian để hai bên hiểu Còn với thiết bị IoT, chúng phải đảm đương nhiều thứ, phải nói chuyện với nhiều loại máy móc thiết bị khác Đáng tiếc người ta chưa có nhiều đồng thuận giao thức để IoT trao đổi liệu Nói cách khác, tình hu ng gọi "giao tiếp thất bại", bên nói bên không mu n nghe Hiện có nhiều giao thức giao tiếp thiết bị IoT đưa như: HTTP, Universal Plug and Play (UPnP), CoAP, XMPP, MQTT 2 Trong giai đoạn gần giao thức MQTT lên giao thức sử d ng phổ biến d ng cho giao tiếp IoT, nhiều h ng công nghệ lớn đ sử d ng, áp d ng h trợ giao thức MQTT cho ứng d ng như: Facebook cho ứng d ng Facebook Messenger, IBM, Intel, Amazon, WSO2, Microsoft [7] Đó l chọn đề tài: “Nghiên cứu giao thức MQTT (Message Queue Telemetry Transport) ứng dụng thu thập liệu cảm biến theo MQTT” làm luận văn t t nghiệp Cấu trúc luận văn chia làm ba chương, với nội dung m i chương sau:  Chƣơng 1: Tổng quan Internet of Things (IoT)  Chƣơng 2: Tìm hiểu giải pháp thu thập liệu cảm biến công nghệ  Chƣơng 3: Xây dựng ứng d ng IoT thu thập liệu cảm biến theo giao IoT thức MQTT CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS (IoT) Trong khoảng hai năm trở lại đây, hẳn đ không lần nghe thoáng qua khái niệm IoT, hay bắt gặp tin tức sản phẩm quảng cáo ph c v cho nhu cầu “smart home” nhà thông minh Trong đó, thiết bị gia d ng lò nướng hay tủ lạnh "nói chuyện" với Nhưng chúng kết n i với nào, liệu xu hướng có thực b ng nổ, đưa đến giới tương lai game hay phim ảnh? Trong b i cảnh mà hàng ngày nhiều chủng loại thiết bị gán mác “thông minh - smart” thi “lên mây-cloud” nay, không thừa tìm hiểu kiến thức hệ sinh thái IoT 1.1 Giới thiệu IoT Hình 1: Mô hình Internet of Things (Nguồn: Tham khảo từ internet) IoT khái niệm để ch thiết bị có khả kết n i với nhau, kết n i với Internet tạo nên mạng lưới thiết bị thông minh ph c v cho s ng người d ng 12 1.1.1 Định nghĩa IoT Hình 2: Sự tăng trƣởng thiết bị IoT [12] IoT thuật ngữ d ng để ch đ i tượng nhận biết ch tồn chúng kiến trúc mang tính kết n i C m từ đưa Kevin shton vào năm 1999 Ông nhà khoa học đ sáng lập Trung tâm uto-ID đại học MIT, nơi thiết lập quy chuẩn toàn cầu cho RFID s loại cảm biến khác [14] Lợi ích vai trò IoT IoT có ảnh hưởng ứng d ng rộng r i nhiều lĩnh vực như: quản l hạ tầng, y tế, xây dựng tự động hóa, giao thông, quân sự, truyền thông, tài chính… C thể lĩnh vực y tế, thiết bị IoT sử d ng ph p theo dõi sức kh e từ xa hệ th ng thông báo khẩn cấp Các thiết bị theo dõi sức kh e đo huyết áp, nhịp tim hay thiết bị tiên tiến có khả giám sát cấy gh p đặc biệt máy điều hòa nhịp tim, máy trợ thính… đưa vào nghiên cứu, sản xuất để ph c v cho nhu cầu người cách t i ưu Nhờ IoT, có nhiều tưởng độc đáo đ trở thành thực Không ch phát huy t t cho công d ng v n có thiết bị, IoT góp phần đem lại s ng t t đẹp cho người Có thể nói, lợi ích IoT đ i với s ng người đại vô c ng phong phú Không ch quan tâm chăm lo vấn đề sức kh e, mà hướng đến lợi ích khác mặt an ninh, giáo d c 5 Theo dự báo chuyên gia tiềm IoT đến năm 2020, họ cho rằng, IoT ngày phát triển mạnh mẽ IoT đ trở thành chìa khóa thành công tương lai 1.1.2 Các hội xu hướng phát triển IoT IoT xu hướng phát triển mạnh mẽ giới đ bắt đầu xuất Việt Nam nhà thông minh, giao thông thông minh, đô thị thông minh… Trên tảng b n tr cột công nghệ mạng x hội, công nghệ di động, phân tích liệu lớn, điện toán đám mây, IoT dự báo đem lại kỷ nguyên b ng nổ s lượng kết n i với khoảng 80 tỷ kết n i vào năm 2020 dịch v , ứng d ng Internet, tạo động lực phát triển kinh tế, đổi công nghệ, từ tác động đến mặt đời s ng kinh tế x hội qu c gia Trên giới đ hình thành liên minh IoT liên kết qu c tế khu vực (EU - Hàn Qu c, EU - Trung Qu c, EU - Nhật Bản… , liên minh h ng Intel, Samsung, Dell, Broadcom Tại Việt Nam, S.M .C với Social mạng x hội , Mobility di động , nalytics phân tích liệu lớn Cloud điện toán đám mây tạo xu phát triển "thông minh" lĩnh vực Bùng nổ trang chia sẻ cộng đồng Việc b ng nổ trang web chia s cộng động tích hợp với chức chia s ảnh, âm nhạc hay video nhằm k o người gần lại “thế giới phẳng” yêu cầu mạng lưới truyền tải có dung lượng lớn để đảm bảo yêu cầu ngày cao người d ng Nhiều trang tìm kiếm Ngày có nhiều trang web tìm kiếm, chia s lưu trữ thông tin, thông tin ngày nhiều lên yêu cầu hệ th ng lưu trữ th a m n yêu cầu người d ng Những trang chia sẻ đa phương tiện Youtube trang mạng tiếng lĩnh vực tạo chia s video mạng, c ng với trang chia s âm nhạc hình ảnh khác Những trang ứng d ng yêu cầu dung lượng lớn vấn đề lưu trữ truyền tải Nguồn lợi lĩnh vực kinh doanh IoT mở hội đổi công nghệ ước đoán mang lại giá trị tương đương 19.000 tỷ USD vòng 10 năm tới Hiện có khoảng tỷ thiết bị kết n i, đến năm 2020 lên tới 80 tỷ thiết bị Một s tưởng sản phẩm IoT đ bắt đầu xuất nhà thông minh, thiết bị điều khiển gia đình, giao thông Sự phát triển IoT tạo b n bước chuyển dịch vai trò nhà khai thác viễn thông Vai trò thu thập liệu để nâng cao hiệu nội hệ th ng báo cáo roaming Vai trò thứ hai phân tích thông tin tương tác khách hàng, để cung cấp dịch v IoT mang tính cá nhân cho thuê bao Vai trò thứ ba sử d ng sở liệu phân tích giá trị, kết n i với công ty cung cấp dịch v lĩnh vực khác tạo sản phẩm hiệu Vai trò thứ tư cung cấp dịch v quản l liệu cho kết n i IoT, làm cầu n i công ty cung cấp ứng d ng IoT với kết n i IoT có SIM SIM để bên mua dịch v cần bán dịch v có cách hiệu Để triển khai IoT thành công bền vững, cần phải cân nhắc đến b n yếu t tảng phần mềm, hệ sinh thái ngành, trình chuẩn hóa công nghệ giải lo lắng khách hàng liên quan tới đảm bảo tính riêng tư an toàn Mặc d khái niệm IoT đưa từ lâu Nhưng năm gần nhiều doanh nghiệp nhà khoa học để phát triển mạnh mẽ Trong năm gần triển l m công nghệ CES, triễn l m di động toàn cầu h ng sản xuất lớn thay đưa thiết bị thông minh: tivi thông minh, tủ lạnh thông minh tưởng nhà thông minh, giao thông thông minh, thành ph thông minh liên t c giới thiệu Và gây cộng đồng, IoT đ cho thấy tiềm s đáng kinh ngạc IoT trở thành xu hướng toàn cầu, dự đoán tạo b ng nổ kinh tế thị trường thiết bị lớn giới Ước tính đến năm 2019, thị trường gấp đôi quy mô thị trường smartphone, PC, tablet, xe kết n i thị trường thiết bị đeo người cộng lại IoT mang lại 1,7 nghìn tỷ USD giá trị gia tăng cho kinh tế toàn cầu năm tới, bao gồm phần cứng, phần mềm, chi phí lắp đặt, dịch v quản l , giá trị kinh tế tạo từ hiệu IoT 1.1.3 Các công nghệ tảng IoT Các công nghệ chủ ch t IoT là, RFID, Sensor, Smart, Nano Sự phát triển công nghệ nói coi xu hướng phát triển IoT 7 1.2 Tổng quan giao thức thu thập liệu IoT 1.2.1 Giao thức MQTT 1.2.1.1 Giới thiệu giao thức MQTT MQTT tạo Tiến sĩ ndy Standford-Clark IBM Arlen Nipper of Arcom (bây Eurotech in 1999 phương thức đáng tin cậy hiệu với chi phí để kết n i thiết bị giám sát sử d ng ngành công nghiệp dầu m khí đ t với máy chủ doanh nghiệp từ xa Khi thử thách với việc tìm kiếm cách để đẩy liệu từ cảm biến đường ng sa mạc để quản lý hệ th ng SCADA, họ định giao thức TCP/IP dựa mô hình xuất bản/đăng k publish/subscribe kiện hướng tới giảm chi phí giữ liên kết truyền hình vệ tinh [7] 1.2.1.2 Mô hình giao thức MQTT Hình 5: Mô hình giao thức MQTT [7] Một phiên làm việc MQTT chia thành b n giai đoạn: kết n i, xác thực, giao tiếp chấm dứt Một khách hàng bắt đầu cách tạo kết n i TCP/IP cho broker cách sử d ng cổng tiêu chuẩn cổng tùy ch nh xác định nhà khai thác nhà môi giới Khi kết n i, điều quan trọng nhận máy chủ tiếp t c phiên cũ cung cấp với danh tính khách hàng tái sử d ng 8 1.2.1.3 Định dạng thông điệp MQTT 1.2.1.4 Môi trường hoạt động MQTT Bởi MQTT không thiết kế với an ninh tâm trí, giao thức có truyền th ng sử d ng mạng lưới an toàn, back-end cho m c đích ứng d ng c thể Cấu trúc đề MQTT dễ dàng tạo thành khổng lồ cách rõ ràng làm để phân chia thành miền logic nh liên Điều làm cho khó khăn để tạo mạng lưới MQTT khả mở rộng toàn cầu, kích thước chủ đề trồng, độ phức tạp tăng lên 1.2.2 Giao Thức CoAP 1.2.2.1 Giới thiệu giao thức CoAP Các giao thức CoAP cần thiết giao thức truyền th ng coi "quá nặng" cho ứng d ng liên quan đến thiết bị IoT hạn chế Mạng lưới nút kết thúc IoT có xu hướng "nén -lossy", thiết bị lượng thấp mà dựa vào họ kỳ vọng tiếp t c hoạt động - trang bị pin thu lượng - nhiều năm cần phải tiêu hao lượng t t [8] CoAP giao thức phần mềm cho ph p đơn giản ràng buộc nhiều thứ chẳng hạn cảm biến lượng thấp cấu chấp hành để giao tiếp tương tác thông qua internet Nó chạy thiết bị có h trợ UDP, thực "nhẹ" lớp ứng d ng có tính kích thước nh nhắn, quản lý tin nhắn không nhắn nhẹ l tưởng cho thiết bị điện thấp, nhớ thấp 1.2.2.2 Mô hình giao thức CoAP 1.2.2.3 Định dạng thông điệp CoAP 1.2.2.4 Môi trường hoạt động CoAP CoAP giao thức sử d ng chủ yếu giao thức một-một cho chuyển trạng thái thông tin máy khách máy chủ Trong có h trợ cho quan sát tài nguyên, CoAP phù hợp với mô hình chuyển trạng thái, không hoàn toàn dựa kiện Thông tin thiết bị, thiết bị điều khiển thiết bị thông tin liên lạc mạng gia đình thông minh có ký tự chi phí thấp trọng lượng nhẹ Như vậy, CoAP xem lựa chọn giao thức t t cho mạng truyền thông gia đình thông minh 9 Mạng nhà thông minh cung cấp kiểm soát giám sát lượng thiết bị nhà Hệ th ng kiểm soát lượng sử d ng quản lý ổ cắm thông minh thiết bị sử d ng hình điện để cung cấp điện áp, thông tin lượng khác Nó nhận cảnh báo tai nạn, điều khiển từ xa tiết kiệm lượng động Cấu trúc hệ th ng thể Hình 1.15 M i sưu tập nút liệu với CoAP khách hàng trao đổi thông tin với nút khác CoAP cài đặt mạng LAN Internet Không gi ng nhiều giao thức không dây cho thiết bị, Co P đ thiết kế không bị hạn chế mạng nội cung cấp tảng trang web Trong hệ th ng này, proxy CoAP-HTTP sử d ng để cung cấp cho khách hàng kết n i HTTP đến tài nguyên Co P ngược lại [8] Hình 15: Hệ thống kiểm soát lƣợng [8] 1.2.3 Một số ưu điểm MQTT so với giao thức IoT khác MQTT giao thức truyền thông nhiều-nhiều để truyền thông điệp nhiều khách hàng thông qua broker trung tâm Nó tách riêng người sản suất (producer) người tiêu th (consumer) cách cho phép client gửi tin có broker định đường ch p tin MQTT có s h trợ để trì tin, làm t t nhiệm v bus truyền liệu trực tiếp Giao thức MQTT nhẹ nhàng nhanh Nó bytes cho việc kết n i với server kết n i giữ trạng thái mở xuyên su t MQTT hoạt động t t môi trường băng thông thấp, độ trễ cao, sử d ng lượng 10 Các định dạng thông điệp giao thức MQTT phong phú, sử d ng cho nhiều m c đích miễn phía client biết định dạng tin để giao tiếp MQTT giai đoạn gần lên giao thức sử d ng phổ biến đóng vai trò quan trọng d ng cho giao tiếp IoT, nhiều h ng công nghệ lớn đ sử d ng, áp d ng h trợ giao thức MQTT cho ứng d ng như: Facebook, IBM, Intel, Amazon, WSO2, Microsoft,… 1.3 Kết luận chƣơng 11 CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU GIẢI PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU CẢM BIẾN BẰNG CÔNG NGHỆ IoT Dữ liệu cảm biến thành phần thiếu thực tế ngày tăng môi trường IoT Trong kịch IoT, thực thể tưởng tượng trang bị với định danh (UID) khả truyền liệu qua mạng Phần lớn liệu truyền liệu cảm biến Kh i lượng lớn liệu sản xuất truyền từ thiết bị cảm biến cung cấp nhiều thông tin, thường coi thách thức lớn liệu cho doanh nghiệp Để đ i phó với thách thức, phân tích liệu cảm biến lĩnh vực cần nhiều n lực để phát triển 2.1 Mạng cảm biến không dây 2.1.1 Mạng cảm biến gì? Mạng cảm biến không dây WSN bao gồm tập hợp thiết bị cảm biến sử d ng liên kết không dây (vô tuyến, hồng ngoại quang học để ph i hợp thực nhiệm v thu thập thông tin liệu phân tán với quy mô lớn điều kiện v ng địa lý [4] Mạng WSN liên kết trực tiếp với nút quản lý giám sát trực tiếp hay gián tiếp thông qua điểm thu phát Sink môi trường mạng công cộng internet hay vệ tinh Lợi chủ yếu WSN khả triển khai loại hình địa lý kể môi trường nguy hiểm không mạng cảm biến có dây thông thường Các thiết bị cảm biến không dây liên kết thành mạng đ tạo nhiều khả cho người Các đầu đo với vi xử lý nh thiết bị vô tuyến nh gọn tạo nên thiết bị cảm biến không dây có kích thước nh , tiết kiệm không gian thời gian Chúng hoạt động môi trường dày đặc với khả xử lý t c độ cao [4] 2.1.2 Cấu trúc mạng cảm biến không dây Một mạng WSN bao gồm s lượng lớn n t triển khai dày đặc bên gần đ i tượng cần thăm dò, thu thập thông tin liệu Vị trí cảm biến không cần định trước cho phép triển khai ngẫu nhiên vùng tiếp cận khu vực nguy hiểm Khả tự tổ chức mạng cộng tác làm việc cảm biến không dây đặc trưng mạng 12 Với s lượng lớn cảm biến không dây triển khai gần truyền thông đa liên kết lựa chọn để công suất tiêu th nho (so với truyền thông đơn liên kết) mang lại hiệu truyền tín hiệu t t so với truyền khoảng cách xa [4] Hình 1: Cấu trúc mạng WSN [4] 2.1.3 Ứng dụng xu hướng phát triển WSN WSN cung cấp nhiều ứng d ng hữu ích nhiều lĩnh vực s ng [4] Các ứng d ng bảo vệ môi trường  Giám sát lũ l t, b o, gió, mưa, cháy rừng,  Phát hoạt động núi lửa, động đất, sóng thần, ô nhiễm, chất thải, chất độc môi trường Các ứng d ng y tế Các ứng d ng gia đình Hệ th ng giao thông thông minh Ứng d ng quân sự, an ninh Ứng d ng thương mại Để WSN thực trở lên rộng khắp ứng d ng, s trở ngại cần vượt qua: thách thức 13 2.2 Tổng quan IoT Gateway 2.2.1 Giới thiệu IoT Gateway Với phát triển IoT hàng tỷ thiết bị cần kết n i với giới, thành phần quan trọng của hệ th ng IoT thiết bị gọi "IoT Gateway" Một IoT Gateway tổng hợp liệu cảm biến, chuyển giao thức cảm biến, xử lý liệu cảm biến trước gửi trở nhiều [17] Tầm quan trọng IoT Gateway điều dễ hiểu xem xét bùng nổ "Vạn vật - Things" kết n i đ xảy vài năm qua Với điểm s giao thức, mô hình kết n i hồ sơ lượng tính chất phân tán cao hệ th ng IoT, Gateway thiết để quản lý kiểm soát môi trường phức tạp IoT Gateway thực s chức quan trọng kết n i thiết bị, chuyển tiếp, lọc liệu biến đổi, bảo mật, cập nhật, quản lý nhiều IoT Gateway hoạt động tảng cho mã ứng d ng xử lý liệu trở thành phần thông minh hệ th ng thiết bị kích hoạt [16] Hình 3: Mô hình IoT Gateway [16] 14 Bảng 1: Một số tảng IoT Gateway phổ biến giới [16] Tên sản phẩm Ngôn ngữ Giao thức thông Website điệp Bluemix by IBM Java, Node.js, Go, MQTT ibm.com/bluemix PHP, Python, Ruby on Rails Ngôn ngữ độc lập MQTT oncloudone.com AirVantage M2M Java, Python, sierrawireless.com Cloud JavaScript, Ruby MQTT, AMQP, OMA EVRYTHNG Engine Tất ngôn ngữ phổ biến MQTT, WebSockets evrythng.com Microsoft Azure JavaScript, Python, NET, PHP, Java, AMQP azure.microsoft.com CloudOne IoT Platform Lightweight M2M, HTTP Node.js Amazon IoT Platform JavaScript, Python,Ruby, NET, PHP, Java, MQTT, HTTP, WebSockets aws.amazon.com Oracle Internet of Java HTTP, MQTT oracle.com Salesforce1 Java, JavaScript, REST, SOAP salesforce.com Platform Apex, ObjectiveC, Ruby ThingWorx, a PTC Giao diện kéo thả MQTT, AMQP, XMPP, CoAP, DDS, WebSockets thingworx.com Things Platform Business 15 2.2.2 Đặc điểm lợi ích IoT Gateway IoT Gateway đặt giao điểm hệ th ng - thiết bị, điều khiển cảm biến - đám mây Hình 4: Vị trí IoT Gateway hệ sinh thái IoT [17] Các Gateway truyền th ng thực chủ yếu giao thức chuyển tiếp chức quản lý thiết bị, chúng thông minh, để thiết bị lập trình thực chiều sâu chế biến phức tạp liệu IoT Ngày IoT Gateway "thông minh" phân ph i công ty IBM, Dell, Wind River/Intel, NEXCOM hãng khác, tảng điện toán thức chạy hệ điều hành đại (ví d , Linux Windows) IoT Gateway cần phải h trợ chức sau đây: Độ tin cậy kết nối an ninh - bảo đảm tính toàn vẹn mạng hệ th ng hai hướng Giao thức cầu nối liệu - dịch chuyển giao liệu hệ điều hành với giao thức truyền thông khác định dạng liệu Lưu trữ phân tích – Việc lưu trữ phân tích liệu giúp cho việc điều khiển đinh gần gũi với thiết bị Quản lý - khả cung cấp, cập nhật kiểm soát truy cập thiết bị vào hệ th ng quyền dựa sách 16 2.2.3 Ứng dụng IoT Gateway IoT Gateway thiết kế để h trợ s trường hợp sử d ng lĩnh vực khác nhà thông minh, lượng thông minh, tự động hóa công nghiệp, xây dựng tự động hóa đưa PI REST dựa SDK để phát triển ứng d ng 17 IoT Gateway ph hợp với đặc điểm k thuật M2M sử d ng M2M giao diện REST xác định để kết n i với ứng d ng Cloud Nó ph hợp với thủ t c an ninh xác định M2M 2.3 Thu thập liệu cảm biến công nghệ IoT 2.3.1 Đặc điểm liệu cảm biến IoT Dữ liệu cảm biến liệu đầu thiết bị mà phát phản hồi với s kiểu đầu vào vào từ môi trường vật l Các liệu cảm biến đầu sử d ng để cung cấp thông tin đưa vào hệ th ng khác để hướng dẫn trình Dữ liệu cảm biến IoT có s cấu trúc cho tin nhắn gửi từ WSN định nghĩa Đầu tiên liệu tin kiểu Json, thứ hai XML thứ ba, cấu trúc nh gọn CSV 12 Sự kiện truyền với định dạng 2.3.1.1 Định dạng JSON (JavaScript Object Notation) JSON dạng định dạn hay sử d ng JSON chuẩn mở dựa văn có nguồn g c từ dạng sử d ng để đại diện cho cấu trúc liệu đơn giản JavaScript Mặc d bắt nguồn từ JavaScript, ngôn ngữ độc lập phân tích cú pháp tồn cho tất ngôn ngữ phổ biến 18] 2.3.1.2 Định dạng XML 2.3.1.3 Định dạng CSV M c tiêu đại diện CSV để nh gọn t t có chứa d tất thông tin tương tự đại diện XML 12 2.3.2 Ứng dụng liệu cảm biến IoT 2.4 Kết luận chƣơng 17 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG IOT THU THẬP DỮ LIỆU CẢM BIẾN THEO GIAO THỨC MQTT Với việc phát triển ngày lớn mạnh IoT việc thu thập liệu quản quản lý liệu thách thức đ i với 3.1 Giới thiệu toán thu thập liệu IoT liệu cảm biến Mặt trái IoT việc sử d ng hầu hết thiết bị d ng để thu thập liệu gửi qua mạng kết n i Các vòng đeo tay thu thập liệu hoạt động phân tích website, từ người dùng đặt m c tiêu cạnh tranh với người dùng khác Các sản phẩm nhà thông minh ghi lại mức lượng sử d ng, cho phép chủ nhà sử d ng gas điện hiệu cách kiểm soát lượng nhiệt Biển báo thông minh theo dõi lưu lượng xe cộ qua lại, từ đường sử d ng hiệu Lượng liệu trực tuyến đ tới mức bùng nổ 3.2 Xây dựng ứng dụng IoT thử nghiệm thu thập liệu cảm biến với IoT Gateway giao thức MQTT 3.2.1 Giới thiệu tảng IBM Bluemix IBM Bluemix: Là sản phẩm tạo IBM sử d ng tảng điện toán đám mây kết hợp tảng dịch v dịch v platform as a service - PaaS với sở hạ tầng infrastructure as a service - IaaS Ngoài ra, Bluemix có danh m c phong phú dịch v điện toán đám mây dễ dàng tích hợp với PaaS IaaS để xây dựng ứng d ng kinh doanh nhanh chóng 11 3.2.2 Giới thiệu ứng dụng Ứng d ng IoT cho phép dễ dàng truy cập cảm biến thiết bị di động lấy thông tin thiết bị IoT gửi thông tin tới tảng IoT Gateway IBM Bluemix thông qua internet Ứng d ng đọc liệu cảm biến chuyển động từ thiết bị điện thoại gửi Gateway IBM 18 Hình 7: Mô hình ứng dụng IoT thử nghiệm 3.2.3 Cài đặt sử dụng ứng dụng Bƣớc 1: Thiết lập cài đặt ứng dụng IBM Bluemix Bƣớc 2: Sử dụng tảng IBM Bluemix IoT Bƣớc 3: Cài đặt sử dụng ứng dụng Hình 12: Màn hình khởi động ứng dụng sử dụng iPhone Sau truy cập cảm biến ứng d ng sẽ: - Tự động gửi liệu gia t c chuyển động IoT Gateway 19 Hình 13: Màn hình gửi liệu cảm biến gia tốc - Cho ph p gửi thông điệp nhận thông tới IoT Gateway Hình 14: Màn hình gửi liệu thông điệp lên IoT Gateway Chúng ta vào ứng ứng d ng đ khai báo IoT Gateway để theo dõi thông tin thiết bị kết n i liệu truyền lên từ thiết bị 20 Hình 16: Màn hình xem thông tin tổng hợp thiết bị gửi lên IoT Gateway [11] 3.3 Kết luận chƣơng 21 KẾT LUẬN Kết đạt đƣợc luận văn Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu đến luận văn đ hoàn thành Về nội dung luận văn đáp ứng nội dung đ đăng k đề cương C thể luận văn đ đạt s kết sau:  Đ tìm hiểu giới thiệu tổng quan IoT, lợi ích vai trò xu hướng phát triển thách thức IoT với công nghệ tảng IoT  Đ giới thiệu giao thức thu thập liệu IoT giao thức MQTT giao thức IoT xu hướng áp d ng nhiều ứng d ng IoT  Luận văn đ tìm hiểu giải pháp thu thập liệu cảm biến IoT đồng thời giới thiệu IoT Gateway (một thành phần đóng vai trò quan trọng bậc mô hình kiến trúc IoT)  Xây dựng ứng d ng thử nghiệm thu thập liệu cảm biến gia t c từ điện thoại di động dựa giao thức MQTT, công nghệ IoT Gateway tảng IoT cloud hãng IBM Hƣớng phát triển  Áp d ng xây dựng ứng d ng thu thập liệu cảm biến công nghệ IoT vào việc thu thập nhiều loại liệu cảm biến, từ nhiều loại thiết bị  Từ liệu cảm biến thu từ nguồn liệu thông qua ứng d ng thu thập liệu, cung cấp đưa kết đánh giá, phân tích từ sử d ng cho nhiều m c đích khác  ... 2.3.2 Ứng dụng liệu cảm biến IoT 2.4 Kết luận chƣơng 17 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG IOT THU THẬP DỮ LIỆU CẢM BIẾN THEO GIAO THỨC MQTT Với việc phát triển ngày lớn mạnh IoT việc thu thập liệu quản... cho ứng d ng Facebook Messenger, IBM, Intel, Amazon, WSO2, Microsoft [7] Đó l chọn đề tài: Nghiên cứu giao thức MQTT (Message Queue Telemetry Transport) ứng dụng thu thập liệu cảm biến theo MQTT ... ứng d ng thu thập liệu cảm biến công nghệ IoT vào việc thu thập nhiều loại liệu cảm biến, từ nhiều loại thiết bị  Từ liệu cảm biến thu từ nguồn liệu thông qua ứng d ng thu thập liệu, cung cấp đưa