Ứng dụng của mạng cảm biến trong lĩnh vực tính toán khắp nơi = b application of sensor network in ubiquitous computing

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HỮU THẮNG ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM BIẾN TRONG LĨNH VỰC TÍNH TỐN KHẮP NƠI APPLICATION OF SENSOR NETWORK IN UBIQUITOUS COMPUTING Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN CHẤN HÙNG Hà Nội 11– 2010 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt .3 Danh mục bảng .5 Danh mục hình vẽ, đồ thị .6 Mở đầu Phương pháp nghiên cứu 10 CHƯƠNG 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 Giới thiệu đề tài 11 Hệ thống Agrasys 11 Hệ thống Mobicon 12 Hệ thống BKCAS 13 Các tính hệ thống Agrasys, Mobicon, Bkcas đóng góp học viên 15 Giới thiệu tính hệ thống Agrasys 15 Giới thiệu tính hệ thống Mobicon 17 Giới thiệu tính hệ thống BKCAS 18 Đóng góp tác giả 19 CHƯƠNG 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.4 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 TỔNG QUAN 11 Ubiquitous Computing 21 Giới thiệu Tính tốn khắp nơi (Ubiquitous Computing) 21 Một số lĩnh vực liên quan 23 Wearable Computing 23 Proactive Computing 24 Autonomic Computing 24 Ambient Intelligent 25 So sánh khác lĩnh vực liên quan với lĩnh vực tính tốn khắp nơi 29 Đặc trưng UbiComp 30 Tính di động (Mobility) 30 Khả kết nối liên mạng (Interconnectivity) 31 Khả nhận thức ngữ cảnh (Context-Awareness) 32 Khả lưu trữ hệ thống (Storability) 32 Tính bảo mật cao (High Security) 33 Mơ hình hệ thống tính toán khắp nơi 33 Vấn đề nhận thức ngữ cảnh (Context-Aware) 37 Khái niệm ngữ cảnh (Context) 37 Khái niệm bối cảnh (Situation) 38 Nhận thức ngữ cảnh (Context – aware) 38 Nhận thức vị trí (Location – Aware) 43 Luận văn thạc sĩ 2.6 2.6.1 2.6.2 2.7 2.7.1 2.8 2.8.1 2.8.2 2.8.3 Ứng dụng nghiên cứu lĩnh vực UbiComp 44 Trong nước 44 Ngoài nước 45 Các công nghệ thành phần 47 Công nghệ định vị vệ tinh GPS (Global Positioning System) 47 Ứng dụng mạng cảm biến (Sensor Network) lĩnh vực tính tốn khắp nơi 53 Sự khác mạng SN lĩnh vực tính tốn khắp nơi mạng SN thơng thường 53 Khái niệm mạng cảm biến phát ngữ cảnh (Context-AWARE SENSORS) 54 Framework cho Context-Aware Sensors 56 CHƯƠNG NETWORK 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG SENSOR 64 Đề xuất mơ hình kiến trúc Ubiquitous Sensor Network 64 Thiết kế thực thi hệ thống Mobicon 69 Khối MOBILE Plug-in M2.1 69 Khối điều khiển trình duyệt M1.1 70 Khối thu liệu GPS M1.2 71 Khối xử lý ngữ cảnh M1.3 71 Thiết kế thực thi hệ thống đo đạc, thu thập tham số môi trường - Agrasys 74 Sơ đồ ghép nối hệ thống 76 Hoạt động hệ thống 77 Thiết kế thực thi hệ thống BKCAS 94 Thiết kế sở liệu 94 Thiết kế giao diện 103 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 104 4.1 Mạng Sensor (Hệ thống Agrasys) 105 4.2 Ứng dụng tính tốn khắp nơi (Ứng dụng Mobicon) 109 4.3 Ứng dụng quản lý vào ra, cung cấp thông tin tùy biến ngữ cảnh môi trường quan, doanh nghiệp 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt THUẬT NGỮ GIẢI NGHĨA GHI CHÚ Activity Biểu đồ hoạt động diagram Behavioral Mô hình hóa hoạt động modeling Context-aware Nhận thức ngữ cảnh Computer Physical Interaction hay Tương tác máy – giới vật CPI Physical World Interaction lý hay Tương tác với giới vật lý CSDL DB DataBase Cơ sở liệu ĐHBKHN Trường Đại học Bách khoa Hà nội Distributed Hash Table DHT Bảng băm phân tán Functional Mô hình hóa chức modeling GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu HCI Human-Computer Interface Giao diện người dùng- máy tính Hypertext Transfer Protocol HTTP Giao thức truyền tải siêu văn Human Môi trường người Environment Information ICT Communication Kỹ thuật giao tiếp thông tin Technology iHCI hay Implicit Human - Computer Tương tác ẩn người Implicit HCI Interaction dùng máy tính LAN Local area Network Mạng cục Location-Aware Nhận thức vị trí Location-based Dịch vụ nhận biết vị trí Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Service Object diagram P2P Biểu đồ đối tượng Peer-to-Peer Mạng ngang hàng Physical Môi trường vật lý Environment Platform RDLAB Nền tảng Research & Laboratory RFID of Development Phòng nghiên cứu phát triển Multimedia công nghệ truyền thông đa Technology (HUT) phương tiện Radio Frequency Identification Công nghệ định dạng tần số vô tuyến RFID Radio Frequency Identification Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến Sequence Biểu đồ chuỗi diagram SN Sensor Network Structural Mơ hình hóa cấu trúc modeling Ubicomp Ubiquitous Computing Tính tốn khắp nơi Use-case Biểu đồ ca sử dụng diagram AGRASYS Agriculture Automation System Hệ thống giám sát điều khiển tự động nơng nghiệp Virtual Mơi trường ảo Environment Wearable Tính toán mang người Computing Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Danh mục bảng Bảng 2-1: Tính đặc trưng thiết bị thơng minh, môi trường thông minh, tương tác thông minh 36 Bảng 2-2: Bốn loại nhận thức ngữ cảnh 41 Bảng 3-1: Bảng liệu chứa thông tin Room 94 Bảng 3-2: Bảng liệu chứa thông tin Areas 95 Bảng 3-3: Bảng liệu chứa thông tin Zones 95 Bảng 3-4: Bảng liệu chứa thông tin CommonAlerts 96 Bảng 3-5: Bảng liệu chứa thông tin Resources 97 Bảng 3-6: Bảng liệu chứa thông tin RoomResources .98 Bảng 3-7: Bảng liệu chứa thông tin RFIDs .99 Bảng 3-8: Bảng liệu chứa thông tin RoomEvents .99 Bảng 3-9: Bảng liệu chứa thông tin UserCommonAlerts .100 Bảng 3-10: Bảng liệu chứa thông tin UserScheduler 100 Bảng 3-11: Bảng liệu chứa thông tin ZoneAlerts 102 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1-1: Sơ đồ kiến trúc hệ thống Agrasys 15 Hình 1-2: Kiên trúc hệ thống Mobicon .17 Hình 1-3: Kiến trúc hệ thống BKCAS 18 Hình 2-1: Ứng dụng tính tốn khắp nơi 21 Hình 2-2: Các đối tượng môi trường UbiComp .22 Hình 2-3: Hình ảnh máy tính ZYPAD từ hệ thống điều khiển Arcom .24 Hình 2-4: Mối quan hệ Tính tốn “tiền hành động” Tính tốn “tự trị” 25 Hình 2-5: Các u cầu cho ứng dụng “Môi trường thông minh” 27 Hình 2-6: Sự khác lĩnh vực hệ máy tính sau 30 Hình 2-7: Yếu tố xây dựng hệ thống UbiComp 34 Hình 2-8: Mơ hình kiến trúc chung hệ thống tính tốn khắp nơi 35 Hình 2-9: Phân loại nhận thức ngữ cảnh .40 Hình 2-10: Mơ hình q trình nhận thức ngữ cảnh .42 Hình 2-11: So sánh trình nhận thức ngữ cảnh người máy tính 42 Hình 2-12: Hệ thống toàn cầu GPS .48 Hình 2-13: Các phần hệ thống GPS 49 Hình 2-14: Nguyên lý định vị GPS .51 Hình 2-15: Các hệ mạng ngang hàng P2P phân theo mức độ tập trung Error! Bookmark not defined Hình 2-16: Sự khác mạng SN thơng thường mạng SN lĩnh vực tính tốn khắp nơi .53 Hình 2-17: Sơ đồ trạng thái máy tiết kiệm lượng .57 Hình 2-18: Kiến trúc Context-Aware Sensor Network .60 Hình 3-1: Mơ hình kiến trúc Ubiquitous Sensor Network 65 Hình 3-2: Kiên trúc hệ thống Mobicon .69 Hình 3-3: Mơ hình ứng dụng Xử lý ngữ cảnh (Context Aware) .72 Hình 3-4: Biểu đồ hoạt động xứ lý ngữ cảnh 73 Hình 3-5: Sơ đồ kiến trúc hệ thống Agrasys 74 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Hình 3-6 : Sơ đồ ghép nối hệ thống 76 Hình 3-7 : Sơ đồ tương tác khối hệ thống 77 Hình 3-8 : Giản đồ thời gian gửi yêu cầu 79 Hình 3-9 Cấu trúc file xml 80 Hình 3-10: Lưu đồ thuật toán hoạt động hệ thống 82 Hình 3-11: Vị trí khối thông kê liệu M03.6 hệ thống 84 Hình 3-12: Đồ thị thống kê liệu khứ 85 Hình 3-13: Thuật tốn tạo file XML sở liệu cho ngày (Hình 1) tháng (Hình 2) .87 Hình 3-14:Sơ đồ hoạt động trường hợp người sử dụng xem ngày khứ 89 Hình 3-15: Lược đồ hoạt động trường hợp người sử dụng xem N trước 89 Hình 3-16: Vị trí khối ứng dụng web,flash M06.2 hệ thống .90 Hình 3-17 Chức khối ứng dụng web-flash M06.2 91 Hình 3-18 Biểu đồ hoạt động Giám sát 92 Hình 3-19 Biểu đồ hoạt động Điều khiển .93 Hình 3-20 Biểu đồ Hoạt động Cấu hình quản trị hệ thống .93 Hình 3-21: Kiến trúc hệ thống BKCAS 94 Hình 3-22: Sơ đồ thực thể liên kết sở liệu .103 Hình 3-23: Giao diện BKCAS 104 Hình 4-1: Giao diện (Giao diện Desktop PC) 105 Hình 4-2: Xem liệu vị trí sensor hệ thống 106 Hình 4-3: Theo dõi nhiệt độ thơi gian thực .106 Hình 4-4: Thống kê liệu theo ngày 106 Hình 4-5: Thống kê liệu theo ngày 2/3/2010 .107 Hình 4-6: Thống kê liệu theo tuần từ ngày 15 đến 21 tháng 1/2010 108 Hình 4-7: Thống kê liệu theo tháng 1/2010 109 Hình 4-8: Ứng dụng chạy thiết bị đầu cuối ĐTDD 110 Hình 4-9: Hệ thống tự hiển thị thông tin theo ngữ cảnh người sử dụng di chuyển mạng SN 110 Hình 4-10: Giám sát hình ảnh thời gian thực camera .111 Hình 4-11: Gửi video nhắc việc cho nhân viên .112 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Hình 4-12: Hệ thống thông báo công việc cần làm nhân viên 112 Hình 4-13: Roaming thơng tin Domain (VD: phịng ban, khoa viện) 113 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Mở đầu UbiComp (Ubiquitous Computing: Tính tốn khắp nơi) khái niệm khơng cịn xa lạ nói đến nhiều thời gian gần đây, đặc biệt hội thảo IT Nó xem hệ máy tính Nếu Mainframe cách mạng máy nhiều người dùng, PC người máy thời đại UbiComp người nhiều máy Xu hướng nay, thiết bị máy móc liên kết, kết nối chặt chẽ với để phục vụ cho hoạt động sống nhân tố trung tâm người Hệ thống máy tính đóng vai trò tự động nhận biết trả lời phản hồi, nhận biết diện người có đáp ứng thích hợp.Do đó, nhà nghiên cứu mong muốn xây dựng hệ thống tính tốn khắp nơi, có khả quản lý, cung cấp thơng tin dịch vụ tích hợp ứng dụng Hệ thống cần có khả tùy biến ngữ cảnh khác đối tượng Ngày phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật nói chung cơng nghệ thơng tin nói riêng, mạng cảm biến đời thành tựu cao công nghệ chế tạo công nghệ thông tin Sức mạnh WSN nằm chỗ khả triển khai số lượng lớn thiết bị nhỏ có khả tự thiết lập cấu hình hệ thống Sử dụng thiết bị để theo dõi thời gian thực, để giám sát điều kiện môi trường, theo dõi cấu trúc tình trạng thiết bị etc Một xu hướng giới nghiên cứu ứng dụng mạng cảm biến vào lĩnh vực tính toán khắp nơi, nhằm tạo nhiều ứng dụng dựa kết hợp việc cảm nhận, tính tốn truyền thông vào thiết bị nhỏ gọn, đáp ứng nhu cầu ngày cao phục vụ ngày tốt cho lợi ích người Nội dung luận văn tập trung vào nghiên cứu tảng lý thuyết lĩnh vực Sensor Network Ubiquitous Computing, từ đề xuất kiến trúc chung để xây dựng nên ứng dụng tính toán khắp nơi dựa sở Sensor Network Đồng Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 11 Priority Int Mức ưu tiên Alert Có nhiều Alert gửi đến User, Alert có mức ưu tiên lớn ưu tiên gửi trước 12 AlertContent Varchar(200) Cho biết nội dung Alert nhằm mục đích 13 Confirmed Char(6) Xác nhận user nhận kịch chưa; nhận giá trị True/False; mặc định False 14 Date Varchar(15) Cho biết công việc thuộc ngày 15 Userid Cho công việc thuộc user Khi có báo động xảy Zone đó, kịch phát gửi đến loạt User Bảng mdl_bkcas_ZoneCommonAlerts lưu thông tin Alert báo động Zones Bảng 3-11: Bảng liệu chứa thông tin ZoneAlerts STT Tên trường Kiểu liệu Khóa Tăng tự động yes Ý nghĩa ZoneAlertid Int Khóa Zoneid int Khóa ngồi Cho biết cảnh báo thuộc Zone Alertid int Khóa Cho biết kịch 102 Mã để chương trình quản lý xử lý liệu Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 UseridList phát có báo động Varchar(100) Danh sách User gửi đến có báo động xảy 3.4.1.2 Sơ đồ thực thể liên kết sở liệu Hình 3-22: Sơ đồ thực thể liên kết sở liệu 3.4.2 Thiết kế giao diện BKCAS Hệ thống tích hợp nhiều thành phần, bao gồm phần cứng với phần mềm, ứng dụng Desktop (offline) với ứng dụng Web (online) Do đó, thành phần giao diện thiết kế cách độc lập Tuy nhiên, vận hành có liên quan chặt chẽ với Giao diện hệ thống BKCAS đuợc chia thành khối chính: khối ứng dụng chạy offline desktop khối ứng dụng web chạy online 103 Lập kịch Tạo nội dung (video) Giao diện phát chuyển động Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Giao diện giám sát truy cập Luận văn thạc sĩ Hình 3-23: Giao diện BKCAS Khối ứng dụng Desktop bao gồm Phần mềm điều khiển, có chức điều khiển thiết bị phần cứng (chẳng hạn RFID reader, controller…), nhân tố xử lý định kết nối thành phần khác với Khối ứng dụng Web đuợc chia thành module: module Giám sát bao gồm giao diện Giám sát truy cập -thông qua thẻ RFID, giao diện Phát chuyển động – ngăn ngừa truy cập trái phép vào hệ thống Hai module tạo kịch (script), giúp người dùng Tạo nội dung video/audio sau đó, Thiết lập kịch cần thiết để play nội dung này, hiển thị lên thiêt bị Loa, hình LCD… CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Sau gần năm thực đề tài cấp nhà nước kc01.10 (và thực luận văn cao học), tác giả thiết kế thực thi thành công mạng sensor (Xem hệ thống Agrasys) để làm tảng xây dựng ứng dụng tính tốn khắp nơi Trên sở hệ thống SN xây dựng được, tác giả xây phần mềm ứng dụng chạy thiết bị đầu cuối người dùng (điện thoại di động, PDA,etc) hỗ trợ tính lĩnh vực tính tốn khắp nơi (Xem hệ thống Mobicon), đồng thời 104 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 thực thi thành công hệ thống hỗ trợ quản lý vào ra, cung cấp thông tin tùy biến ngữ cảnh môi trường quan doanh nghiệp (xem hệ thống Bkcas) Sau số hình ảnh tính hệ thống: 4.1 Mạng Sensor (Hệ thống Agrasys) Truy nhập qua mạng Hệ thống cho phép truy nhập từ xa qua mạng INTERNET,GPRS,3G truy nhập nội qua mạng LAN,WIFI Sử dụng đầu cuối như: Laptop, PC điện thoại di động Hình 4-1: Giao diện (Giao diện Desktop PC) Giám sát qua giao diện web Người sử dụng giám sát tham số môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) qua giao diện Web Giá trị đo đạc từ sensor lắp đặt trường hiển thị chi tiết dạng số nguyên độ ẩm số thập phân (chỉ có số sau dấu phẩy ) nhiệt độ 105 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Hình 4-2: Xem liệu vị trí sensor hệ thống Thống kê vẽ đồ thị tham số môi trường Tham số môi trường đo đạc thống kê lại tính tốn,vẽ đồ thị có yêu cầu người sử dụng Sau chế độ : Hiển thị theo thời gian thực Hình 4-3: Theo dõi nhiệt độ thơi gian thực Hiển thị theo ngày hơm Hình 4-4: Thống kê liệu theo ngày Hiển thị theo ngày 106 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Hình 4-5: Thống kê liệu theo ngày 2/3/2010 Hiển thị theo tuần 107 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Hình 4-6: Thống kê liệu theo tuần từ ngày 15 đến 21 tháng 1/2010 Hiển thị theo tháng 108 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Hình 4-7: Thống kê liệu theo tháng 1/2010 4.2 Ứng dụng tính tốn khắp nơi (Ứng dụng Mobicon) Khả xử lý ngữ cảnh (Context-Aware) Sau thời gian dài nghiên cứu, tác giả thiết kế thực thi thành công chức tự động xử lý ngữ cảnh hệ thống, cụ thể là: Trên trường, sensor đo đạc điều khiển TBCH có tọa độ GPS xác định lưu CSDL hệ thống nhúng, người sử dụng di chuyển vào vùng tọa độ này, hệ thống nhận biết cách thông minh dựa vào toạ độ ĐTDD ứng dụng MOBICON gửi lên ánh xạ với sensor tương ứng để lấy thơng tin thuộc tính : loại sensor, tọa độ, giá trị tham số môi trường đo đạc, etc Sau diễn giải thơng tin hình đtdd người sử dụng 109 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Hình 4-8: Ứng dụng chạy thiết bị đầu cuối ĐTDD Hình 4-9: Hệ thống tự hiển thị thông tin theo ngữ cảnh người sử dụng di chuyển mạng SN 110 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 4.3 Ứng dụng quản lý vào ra, cung cấp thông tin tùy biến ngữ cảnh môi trường quan, doanh nghiệp Phát vị trí người dùng ngữ cảnh thiết bị RFID Các thiết bị đọc thẻ RFID đặt nhiều vị trí khác mơi trường quan doanh nghiệp, trường đại học, cụ thể cửa vào phòng ban, khoa viện cung cấp thơng tin vị trí người sử dụng người sử dụng thẻ RFID để mở cửa Ngoài , người quản trị giám sát hình ảnh thời gian thực khơng gian phịng ban nhờ camera kết nối với hệ thống, từ phát vị trí đối tượng di chuyển Hình 4-10: Giám sát hình ảnh thời gian thực camera Đưa thông tin đa phương tiện phù hợp cho người dùng tuỳ theo ngữ cảnh Trong hệ thống BKCAS, kiện quẹt thẻ RFID nhân viên kết hợp với yếu tố thời gian sử dụng để xác định ngữ cảnh, từ kích hoạt hoạt động định tuyến thông tin đến người dùng theo kịch (Script) quản trị viên chuẩn bị lưu trữ sẵn hệ thống 111 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Hình 4-11: Gửi video nhắc việc cho nhân viên Hình 4-12: Hệ thống thông báo công việc cần làm nhân viên Thiết lập kết nối cách thông minh đến đầu cuối phù hợp theo ngữ cảnh Hệ thống BKCAS có khả định tuyến thơng tin đến vị trí người dùng Do đó, người dùng thuộc phòng ban (hoặc khoa viện ) này, cho dù di chuyển đến phòng ban (hoặc khoa viện) khác nhận thông tin ngữ cảnh người Nói cách khác, thơng tin tự động định tuyến đến vị trí người dùng Đây đặc tính quan trọng Ubiquitous Computing 112 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 Hình 4-13: Roaming thơng tin Domain (VD: phòng ban, khoa viện) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau gần năm thực đề tài cấp nhà nước kc01.10 (và thực luận văn tốt nghiệp cao học), tác giả đạt số thành tựu như: • Nghiên cứu tìm hiểu vấn đề bật lĩnh vực tính tốn khắp nơi (Ubiquitos) Sensor Network • Đề xuất mơ hình tính tốn khắp nơi dựa tảng Sensor Network • Xây dựng ứng dụng Ubiquitos Sensor dựa mơ hình đề xuất, bao gồm hệ thống: o Hệ thống theo dõi, giám sát tham số môi trường (Agrasys) o Ứng dụng đầu cuối chạy thiết bị di động, PDA để điều khiển thiết bị gia dụng, công nghiệp , theo dõi môi trường (MOBICONMOBILE CONTROL APPLICATION) 113 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 o Hệ thống thông tin tùy biến ngữ cảnh môi trường quan, doanh nghiệp (Bkcas) Tuy nhiên, hệ thống cịn nhiều hạn chế sau: • Liên kết sensor node mạng có dây, sử dụng chuẩn truyền dẫn 485, sensor đặt cố định trường Trong hệ thống Agrasys, bus 485 (4 dây tín hiệu) sử dụng đường trục để kết nối sensor node vào mạng.Liên kết node đường trục giắc nối tiếp 232 có độ ổn định khơng cao để lâu ngồi mơi trường bị oxy hóa, phải thường xuyên thay bảo dưỡng Việc mở rộng, thêm node mạng thời gian vào việc đấu nối giắc 232 Đang họat động theo kiểu tập trung, liệu phải truyền node trung tâm, điều làm tăng băng thông truyền dẫn mạng Ứng dụng chạy thiết bị đầu cuối người dùng muốn thu thập liệu phải qua node trung tâm, làm giảm tốc độ đáp ứng chung hệ thống Hạ tầng phần cứng chưa thực thơng minh, họat động khơng có hệ điều hành Các Sensor Node họat động dựa tảng hệ nhúng (vi điều khiển AVR có tài lực tính tốn giới hạn), thực chức cố định chưa phong phú, khó khăn việc nâng cấp, sửa lỗi Chưa triển khai chế độ tiết kiệm lượng cho mạng Các sensor node đo tham số môi trường hệ thống Agrasys họat động với lịch trình cố định, chưa cài đặt chế độ tự động nhận biết ngữ cảnh để chuyển vào trạng thái tiết kiệm lượng (Sleep, Idle,etc) Ngoài ra, tất node thực truyền thông với node trung tâm nên lượng tiêu tốn mạng lớn Phạm vi ứng dụng cịn hẹp Do đó, mong muốn tác giả thực đề tài hồn thiện nốt tính cịn thiếu tăng tính ổn định để triển khai rộng rãi thực tế 114 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thuyết minh đề tài KHCN trọng điểm cấp nhà nước KC.01.10/06-10 [2] W3School document, http://www.w3schools.com/ [3] http://foldoc.org/ubiquitous+computing truy cập lần cuối ngày 25/05/2009 [4] Soraya Kouadri Mostefaoui, Oxford Brookes University-UK, Zakaria Maamar, Zayed University-UAE, George M Giaglis, Athens University of Economics and Business-Greece, “Advances in Ubiquitous Computing: Future Paradigms and Direction”, Copyright 2008by IGI Global [5] “Context-Aware Pervasive System: Architectures for a New Breed of Applications”, Seng Loke, Auerbach Publications [6] “Location Privacy in Ubiquitous Computing”, Alastair R Beresford, January 2005 [7] “Geographic Location Tags on Digital Images”, Kentaro Toyama, Ron Logan, Asta Roseway, P Anandan, Microsoft Research, One Microsoft Way, Redmond WA, 98052 [8] “Comparing Autonomic & Proactive”, Roy Want, Trevor Pering and David Tennenhouse, Intel Research, 2002 [9] Philips Research: http://www.research.philips.com/technologies/syst_softw/ami/index.html , 2005 [10] “Scenarios for Ambient Intelligence in 2010”, ISTAG, http://www.cordis.lu/ist/istag-reports.htm , February 2001 [11] Ducatel, K., Bogdanowicz, M., Scapolo, F., Leijten, J., and Burgelman, J.-C “Ambient Intelligence: From Vision to Reality” IST Advisory Group Draft Rep., Eur Comm., 2003 [12] [13] “Ubiquitous Computing, Smart Devices, Emvironment and Interactions”, Stefan Poslad, 2009 John Wiley & Sons 115 Luận văn thạc sĩ Học viên: Nguyễn Hữu Thắng Lớp KTDT2 [14] Eng Keong Lua, Jon Crowcroft, Marcelo Pias, Ravi Sharma and Steven Lim, “A Survey and Comparison of Peer-to-Peer Overlay Network Schemes” IEEE COMMUNICATIONS SURVEY AND TUTORIAL, MARCH 2004 [15] A Gupta, B Liskov, and R Rodrigues, “Efficient routing for peer-to-peer overlays” in Proceedings of the 1st NSDI, Mar 2004 [16] “Peer-to-Peer Systems and Applications”, Ralf Steinmetz Klaus Wehrle (Eds) [17] “Computing in Peer-to-Peer network”, Ruchika Thakur, Harsh Gupta, Vijay Kumar, R B Patel, Dept of Computer Engineering M M Engineering College, Mullana-133203, Haryana, INDIA [18] http://www.dictionary.com [19] “A Study of Context-Aware Service in Ubiquitous Computing Environment”, Hyun Sun Lyu, Ji Hong Jung, Department of Interaction Design Graduate School of Techno Design Kookmin University Seoul Korea [20] “Location privacy in Ubiquitous Computing”, Alastair R Beresford, University of Cambridge, Computer Lab, January 2005 [21] http://www.cisco.com/en/US/docs/ios/12_2/security/configuration/guide/scfaaa.h tml , CISCO AAA Overview [22] http://www.media.mit.edu/wearables/, website MIT [23] http://www.research.ibm.com/WearableComputing/WearableComputer/wearable computer.html, website IBM [24] “NAMGIS – A Context-Aware Mobile Web GIS”, Maria A Broveli, Diego Magni, Maurizio Brioschi, Massimo Legnani, Francesco Corcoglioniti, Center of Excellence For Research, Innovation, Education and industrial Labs partnership [25] “Ubiquitous Computing Technology for Real Time Enterprises”, Max Mühlhäuser, Technische Universität Darmstadt, Germany, Iryna Gurevych, Technische Universität Darmstadt, Germany, 2007 [26] C Curino, M Giani, M Giorgetta, A Giusti, A Murphy, and G.P Picco Tinylime: Bridging mobile and sensor networks through middleware In Proc of the 3rd Int’l Conf on Pervasive Computing and Communications, pages 61–72, 2005 116 ... Positioning System) 47 Ứng dụng mạng cảm biến (Sensor Network) lĩnh vực tính tốn khắp nơi 53 Sự khác mạng SN lĩnh vực tính tốn khắp nơi mạng SN thông thường 53 Khái niệm mạng cảm biến phát... 11 Ubiquitous Computing 21 Giới thiệu Tính toán khắp nơi (Ubiquitous Computing) 21 Một số lĩnh vực liên quan 23 Wearable Computing 23 Proactive Computing. .. hướng giới nghiên cứu ứng dụng mạng cảm biến vào lĩnh vực tính tốn khắp nơi, nhằm tạo nhiều ứng dụng dựa kết hợp việc cảm nhận, tính tốn truyền thơng vào thiết b? ?? nhỏ gọn, đáp ứng nhu cầu ngày cao