Thế giới đang dần đổi mới liên tục. Thông thường các thiết bị không được kết nối sẽ nhanh chóng được kết nối như là chúng ta bước vào một kỷ nguyên công nghệ mới. Hiện nay mọi người đều kết nối internet thông qua máy Laptops, điện thoại thông minh, máy tính bảng và thiết bị chơi game. Trong tương lai, điều này sẽ mở rộng để kết nối hầu như bất cứ thứ gì từ đồ gia dụng cho đến toàn bộ ngôi nhà. Sự phát triển của kết nối MachinetoMachine (M2M) đã thúc đẩy đưa ra các giải pháp thông minh cho các ngành công nghiệp như điện nước, chính phủ, giao thông vận tải, chăm sóc sức khỏe, an ninh và tài chính. Việc áp dụng rộng rãi của các mạng không dây ở mọi nơi trên toàn thế giới đã tạo điều kiện cho một hệ thống có thể áp dụng M2M trên một quy mô lớn, cho phép M2M truyền với tốc độ lớn bằng cách sử dụng ít năng lượng và tài nguyên ; qua đó tạo ra các tiềm năng giúp mở rộng các ngành công nghiệp và các ứng dụng khác nhau.
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG - BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ Đề tài: M2M GATEWAYS Giảng viên hướng dẫn : TS VŨ TRƯỜNG THÀNH Nhóm sinh viên thực : HOÀNG TUẤN ANH LÊ HÀ QUỐC BẢO TRẦN THỊ CHINH NGUYỄN NGỌC MẠNH TRẦN NHẬT MINH PHÍ THỊ THU Lớp : D11VT7 Hà Nội, Tháng 05/2015 BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ LỜI NÓI ĐẦU Thế giới dần đổi liên tục Thông thường thiết bị không kết nối nhanh chóng kết nối bước vào kỷ nguyên công nghệ Hiện người kết nối internet thông qua máy Laptops, điện thoại thơng minh, máy tính bảng thiết bị chơi game Trong tương lai, điều mở rộng để kết nối thứ từ đồ gia dụng tồn ngơi nhà Sự phát triển kết nối Machine-to-Machine (M2M) thúc đẩy đưa giải pháp thông minh cho ngành cơng nghiệp điện nước, phủ, giao thơng vận tải, chăm sóc sức khỏe, an ninh tài Việc áp dụng rộng rãi mạng khơng dây nơi tồn giới tạo điều kiện cho hệ thống áp dụng M2M quy mô lớn, cho phép M2M truyền với tốc độ lớn cách sử dụng lượng tài nguyên ; qua tạo tiềm giúp mở rộng ngành công nghiệp ứng dụng khác Kết nối M2M thay đổi sống hàng ngày M2M giúp nâng cao suất, giảm chi phí, giảm tiêu thụ lượng cứu sống người vơ số lĩnh vực Ví dụ bênh nhân, người bị suy thận thiết bị y tế giám sát từ xa ( máy lọc máu di động ) thiết kể để cảnh báo bác sĩ Hoặc sống ngư dân ven biển đảm bảo an toàn việc sử dụng hệ thống cảng báo sóng thần triển khai trạm khơi Hoặc hệ thống giao thơng cơng cộng bán vé điện tử tích hợp xe lửa xe buýt Ngoài ứng dụng vô tận cho ngành công nghiệp, việc liên hệ tin cậy M2M đạt cách sử dụng công nghệ Gateway để hỗ trợ việc truy cập mạng tránh gây rối từ vị trí mơi trường khắc nghiệt đòi hỏi cao NHĨM – D11VT7 i BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MỤC LỤC_Toc419048630 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ M2M 1.1 Một số khái niệm M2M 1.1.1 M2M 1.1.2 Phát triển Drivers 1.1.3 Triển khai quy mô lớn 1.2 Cấu trúc M2M 1.2.1 Mơ hình M2M 1.2.2 Kiến trúc truyền thông M2M 1.3 Các ứng dụng vai trò M2M 1.4 Tổng kết chương I CHƯƠNG II: M2M GATEWAY 10 2.1 Giới thiệu M2M Gateway 10 2.1.1 Giới thiệu Freescale vi xử lý QorIQ 10 2.1.2 Tại cần M2M Gateway 11 2.1.3 Các thách thức thiết kế mạng M2M 13 2.2 Quản lý cấu hình thiết bị sử dụng Gateway thiết bị khách hàng 15 2.2.1 Mô hình quản lý 15 2.2.2 Cách thức quản lý thiết bị sử dụng Gateway .17 2.2.3 Tương tác Gateway thiết bị khách hàng 20 2.3 Một số ứng dụng cụ thể số lĩnh vực M2M Gateway………… 24 2.3.1 M2M nhà 25 2.3.2 M2M cho thương mại 26 2.3.3 M2M việc chăm sóc sức khỏe 26 2.3.4 M2M ứng dụng sở hạ tầng 27 2.3.5 M2M tòa nhà 28 2.4 Tổng kết .29 KẾT LUẬN 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 NHÓM – D11VT7 ii BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình M2M loại Hình 1.2 Mơ hình M2M loại Hình 1.3 Mơ hình M2M loại Hình 1.4 Mơ hình lý tưởng M2M platform Hình 1.5 Kiến trúc truyền thông M2M Hình 2.1 Một số ứng dụng M2M Gateway 12 Hình 2.3 Mơ hình quản lý thiết bị M2M 15 Hình 2.4 Các thiết bị M2M & thiết bị đầu cuối, gateway di động 21 Hình 2.5 Ví dụ tương tác Gateway thiết bị khách hàng 22 Hình 2.6 Ví dụ tương tác Gateway thiết bị khách hàng 22 Hình 2.7 Resource Description Unit gửi đến thiết bị di động khách hàng 23 Hình 2.8 Thuộc tính tạo cập nhật người sử dụng 23 Hình 2.9 POST đưa cho API cấu hình 24 Hình 2.10 M2M nhà 25 Hình 2.11 M2M ứng dụng chăm sóc sức khỏe 27 Hình 2.12 Ứng dụng M2M Gateway vào sở hạ tầng 28 Hình 2.13 M2M tòa nhà 29 NHÓM – D11VT7 iii BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG VIỆT Advanced Driver Assistance Systems Hệ thống hỗ trợ điều khiển nâng cao Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng Business to Business Mơ hình doanh nghiệp với doanh nghiệp Business to Customer Mơ hình doanh nghiệp với khách hàng Business-to-government Mơ hình doanh nghiệp với phủ Customer to Customer Mơ hình khách hàng với khách hàng Connect and Control Things Kết nối điều khiển vật thể CCTV Closed-Circuit Television Truyền hình mạch kín CRM Customer Relationship management Quản lý quan hệ khách hàng Enterprise Resource Planning Quản lý nguồn lực doanh nghiệp Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu Integrated Circuits Vi mạch tích hợp Intermediate Gateway Gateway trung gian ADAS API B2B B2C B2G C2C CCT ERP GPS ICs IG NHÓM – D11VT7 iv BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ IoT Internet of Things Vật thể kết nối internet Internet Protocol Television Mạng truyền hình kết hợp với mạng viễn thông Internet service provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet LAN Local Area Network Mạng máy tính cục M2M Machine-to-machine Mơ hình giao tiếp máy với máy MicroController Units Khối vi điều khiển MicroProcessor Units Khối vi xử lý Near Field Communication Công nghệ giao tiếp tầm ngắn Peer to Peer Mạng đồng đẳng Personal Digital Assistant Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân Radio Frequency Identification Nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến Service Capability Layer Lớp khả dịch vụ Supply Chain Management Quản lý dây chuyền cung ứng IPTV ISP MCUs MPUs NFC P2P PDA RFID SCL SCM SD/M MC Secure Digital/MultiMedia Card NHÓM – D11VT7 v BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ SDN Software-Defined Networking Mạng điều khiển phần mềm Uniform Resource Identifier Định dạng tài nguyên thống Wide Area Network Mạng diện rộng kết nối khu vực cách xa URI WAN NHÓM – D11VT7 vi Chương I: Giới thiệu chung M2M CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ M2M 1.1 Một số khái niệm M2M 1.1.1 M2M Cơng nghệ Machine-to-machine (M2M) kết nối sở hạ tầng vật lý (như máy đo thông minh, CCTV camera, phương tiện quảng bá, máy ATM thiết bị y tế) để mạng truyền thông cho phép theo dõi thời gian thực kiểm sốt tài sản từ xa Nó tạo điều kiện giao tiếp máy với máy, máy với người M2M cách gọi chung cho phần cứng khác nhau, phần mềm trình tạo điều kiện cho luồng liệu giữ liệu thiết bị có dây khơng dây có chung cơng nghệ Truyền thơng M2M mở khả ứng dụng đáng kể mà theo dự báo tăng với tốc độ quy mô chưa có Nó thay đổi chúng biết “ Chuyện xảy ” tới việc “ Chuyện xảy ” sau tự động kiểm soát hệ thống với kiến thức Khi sản phẩm kết nối, chuyển đổi môi trường nhận thức rõ ràng đáp ứng hỗ trợ mơi trường, giúp cho nhà sản xuất sản phẩm khách hàng họ tối ưu hóa q trình, tiết kiệm tiền, trở nên hiệu đáng kể Hệ thống không dây M2M có mạng thơng minh dùng để thu thập phân tích trường liệu thời gian thực mà khơng cần can thiệp người, cho phép sử dụng hội không giới hạn Kết nối M2M đạt thông qua từ xa, ngôn ngữ sử dụng cho máy chúng trao đổi với Thông tin tải lên từ máy qua mạng trước truyền qua cổng đến hệ thống trung tâm để phân tích đáng giá Thơng thường thiết bị giao tiếp thông qua HUB trung tâm để định tuyến lại thông tin tới thiết bị yêu cầu Công nghệ M2M cho phép thiết kết nối trực tiếp với mà không cần qua HUB trung tâm thông tin định tuyến lại Việc cập nhật tự động gửi qua mạng không dây, cho phép triển khai hiệu sản phẩm thông minh cách loại bỏ tốn thời gian người can thiệp NHÓM – D11VT7 Chương I: Giới thiệu chung M2M 1.1.2 Phát triển Drivers Theo Visiongain, có nhiều yếu tố khiến cho việc áp dụng M2M thành công vào người tiêu dùng doanh nghiệp Việc phát triển nhanh chóng M2M do: - Việc mở rộng toàn cầu mạng di động băng rộng - Tăng hiệu viễn thông từ xa - Áp dụng công nghệ Ipv6 - Cải thiện quy trình suất thơng qua giao tiếp trức tiếp máy cách xa hệ thống quản lý trung tâm - Tăng hiệu suất giảm chi phí phát sinh từ việc sử dụng thơng tin thời gian thực khả thực chuẩn đoán từ xa sửa chữa theo dõi tình trạng máy thời gian thực sử dụng 1.1.3 Triển khai quy mô lớn Các doanh nghiệp khách hàng sử dụng công nghệ M2M cải thiện đáng kể hiệu sử dụng, chi phí tiết kiệm cách đáng kể với giải pháp dịch vụ mở rộng để cải thiện năng; kết nối để mang lại lợi ích cho người dùng; trao đổi thông tin cách chủ động mà không cần người điều khiển Từ ta thấy công nghệ thông minh tạo lợi kinh doanh to lớn cho nhà sản xuất thiết bị đối tác họ việc phát triển ứng dụng hệ thống hỗ trợ xung đột Việc triển khai công nghệ M2M lãnh địa riêng tổ chức đa quốc gia lớn sở hữu vốn nguồn lực cần thiết để xây dựng, vận hành trì mạng lưới chuyên dụng riêng họ 1.2 Cấu trúc M2M 1.2.1 Mô hình M2M Gồm loại: Mơ hình loại 1: chia làm mơ hình chính: B2C C2C ( Business to Customer and Customer to Customer), với mục tiêu dành cho cá nhân sử dụng số lượng nhỏ thiết bị khác Tất thiết bị phải đăng kí vào dịch vụ chia sẻ NHÓM – D11VT7 Chương I: Giới thiệu chung M2M với người dùng khác Các thiết bị gửi liệu chúng cho trung tâm theo định kỳ, theo kiện diễn có yêu cầu Dữ liệu thu thập xử lý chuyển đổi thành tin tức cho người dùng Người dùng đăng nhập vào trình duyệt web ứng dụng thiết bị di động cá nhân qua giao diện RESTful Trong mơ hình vùng mạng M2M, ví dụ mạng cảm biến, cảm biến kết nối trao đổi với nhau, vài chức phức tạp không đáp ứng Quản lý thiết bị (Chia sẻ thiết bị) Thiết bị Mơ hình kinh doanh Người quản lý Internet Nhà cung cấp dịch vụ Dữ liệu (đám mây) / Phân tích Truy cập người dùng (web, ứng dụng) Nhà cung cấp thiết bị Người sử dụng ISP Cung cấp tảng RESTful RESTful Hình 1.1: Mơ hình M2M loại Mơ hình loại 2: Hỗ trợ vùng dịch vụ M2M thu thập liệu từ cảm biến đối tượng, lấy liệu từ cổng truy cập Mơ hình B2B áp dụng cho công ty muốn cung cấp dịch vụ M2M họ vào vùng mạng M2M tự động hóa cơng nghiệp, khơng áp dụng cho người dùng cá nhân NHÓM – D11VT7 Chương II: M2M GATEWAY gửi từ thiết bị di động sang định dạng máy cách sử dụng giao thức xác định trước Khi thiết bị có chứa cảm biến thiết bị truyền tự động gắn vào gateway, tập tin cấu hình đẩy đến gateway Các API nội gateway đọc mô tả lưu trữ chúng sở liệu cục phù hợp Các cấu hình đóng vai trò quan trọng trình phát thiết bị di động b M2M GateWay Các khách hàng thiết bị di động truy cập thiết bị thiết bị đầu cuối thơng qua gateway (Có vai trò quan trọng kiến trúc) Các dịch vụ cần thiết phát triển cách sử dụng mơ hình REST Giao diện phía Gateway có nhiều API dùng để quản lý thiết bị, API thực đẩy thông báo có chứa phép đo cảm biến hỗ trợ việc phát thiết bị di động Các giao diện phía sử dụng proxy-in proxy-out Các cảm biến kết nối với dịch vụ web proxy-in, tạo điều kiện thời gian thực tương tác người dùng thiết bị di động máy cảm biến Dịch vụ web gửi GET Request tới máy cảm biến siêu liệu nhận tương tự máy cảm biến đẩy Các proxy-out liên kết khách hàng với thiết bị truyền tự động Dịch vụ web nhận URI thiết bị truyền tự động lệnh siêu liệu SenML Sau chuyển đổi sang định dạng máy đọc gửi tới thiết bị truyền tự động tương ứng với URI c Service Capabilities Layer Lớp cho thấy chức M2M thông qua tập giao diện mở chia sẻ ứng dụng khác Nó khai thác chức mạng lõi để cung cấp dịch vụ đáng tin cậy cho khách hàng SCL cung cấp số lợi thế: - Nó tách riêng ứng dụng di động từ cảm biến thiết bị truyền tự động - Tối ưu hóa việc cung cấp phát triển ứng dụng di động - Cung cấp truy cập vào cảm biến thiết bị truyền tự động - Cung cấp API cần thiết cho việc phát thiết bị d Mobile Clients NHÓM – D11VT7 16 Chương II: M2M GATEWAY Các thiết bị khách hàng bao gồm điện thoại thông minh máy tinh bảng chạy Android, IOS hệ điều hành di động khác Các khách hàng trang bị ứng dụng di động gọi “Kết nối điều khiển vật” (CCT), phần mềm nhận kết đo cảm biến lệnh để kiểm sốt thiết bị truyền tự động 2.2.2 Cách thức quản lý thiết bị sử dụng Gateway Để quản lý thiết bị M2M đầu cuối cách hiệu người ta sử dụng Gateway Các cảm biến kết nối đến proxy-in thiết bị truyền tự động kết nối đến proxy-out cổng Tất yếu tố thực cách sử dụng API riêng biệt, chúng tiếp xúc với SCL khách hàng điện thoại di động thông qua giao diện phía bắc Phần giải thích cho API cách tương tác với thiết bị đầu cuối đến giao diện phía nam Các API sau tạo thành cổng SCL theo tiêu chuẩn ETSI a Cấu hình Resource Description API Một cấu hình ban đầu thiết bị đầu cuối tạo cách sử dụng file XML JSON chứa mô tả tĩnh Khi thiết bị kết nối với gateway, API đọc file cấu hình cách sử dụng GET request tập tin đẩy đến Các file cấu hình tạo và/hoặc cập nhật từ máy khách di động cách tạo kết nối đến API Truy cập vào nguồn tài nguyên thiết bị thiết bị đầu cuối khách hàng ủy quyền hạn chế phải xác định quyền truy cập b Device Resource Description API Các API đọc mô tả tài nguyên thiết bị từ file cấu hình lưu trữ lưu trữ local Mỗi thiết bị cấu hình với vị trí, id, tên, đầu cuối, mơ hình điểm đến Các proxy-in proxy-out gán cổng tùy thuộc vào loại thiết bị đầu cuối gắn vào thiết bị Các loại thuộc tính mơ tả đây: Location: Nó thể dạng vị trí thiết bị mơ tả tọa độ GPS, với giá trị X, Y NHÓM – D11VT7 17 Chương II: M2M GATEWAY Id: Là nhận dạng thiết bị Nó cấu hình thiết bị cổng gán cho Tồn mơ tả lưu trữ bảng (cho thiết bị) sở liệu gateway Id chìa khóa cho mục bảng Name: chứa tên thiết bị Model: cho biết số tên mơ hình phần cứng Đây mục tùy chọn Endpoint: cung cấp thông tin loại thiết bị đầu cuối (cảm biến, thiết bị truyền tự động, thẻ RFID, đầu dò logger) gắn vào thiết bị Đây mục tùy chọn Destination: Thuộc tính biểu thị URI thiết bị Đối với cảm biến, tin GET request để đọc siêu liệu gửi đến URI Tương tự vậy, yêu cầu POST chứa lệnh cho thiết bị truyền tự động gửi đến đích Proxy-out: Đây dịch vụ web URI giao diện phía nam mà thiết bị với thiết bị truyền tự động kết nối Proxy-in: Đây URI mà thiết bị với cảm biến kết nối Trong trường hợp thiết bị có chứa cảm biến thiết bị truyền tự động, thiết bị phải kết nối với hai proxy c Endpoint Resource Description API Có nhiệm vụ thu hồi lưu trữ mô tả thiết bị đầu cuối kết nối với thiết bị Các loại thuộc tính mơ tả chúng cấu hình sẵn điểm cuối id: Đó nhận dạng thiết bị đầu cuối gọi định danh tài nguyên name: Là tên thiết bị đầu cuối người dễ đọc device: Nó thể URI thiết bị quản lý thiết bị đầu cuối SenML: Nó truyền siêu liệu SenML liên quan đến thiết bị đầu cuối Các siêu liệu bao gồm thông tin dạng thiết bị đầu cuối (tức cảm biến, thiết bị truyền tự động, thẻ RFID, đầu dò, vv) d Unit Resource Description API NHÓM – D11VT7 18 Chương II: M2M GATEWAY Nó cần thiết cho máy khách để biết phạm vi hoạt động thiết bị đầu cuối, đặc biệt thiết bị truyền tự động để kiểm sốt Các thơng tin đồ thị giá trị đo lường hạn chế phạm vi giá trị đóng vai trò thông tin phản hồi cho người sử dụng Mục đích để Gateway kiểm sốt phạm vi người sử dụng unit: Nó đến đơn vị SenML phù hợp ui-graphical: Là đại diện đồ họa (hình ảnh) liên kết với đơn vị allowed-range: Phạm vi hoạt động cho thiết bị đầu cuối Nó biểu thị loạt giá trị liên tục Các giá trị tối đa tối thiểu viết side-by-side, cách dấu chấm phẩy Ví dụ, phạm vi hoạt động cho phép cảm biến nhiệt độ "10; 50" độ C allowed-list: Được sử dụng phạm vi hoạt động tiếp tục Hãy xem xét thiết bị truyền tự động điều khiển cấp ánh sáng có hai trạng thái (bật tắt) không cho phép điều chỉnh cường độ ánh sáng Thay sử dụng cho allowedrange, allowed-list sử dụng giá trị phép viết theo kiểu giống trạng thái trước Nếu tập tin cấu hình ban đầu thiết bị khơng chứa thơng tin thuộc tính, tạo cách truy cập cấu hình Description Resource API từ máy di động có thẩm quyền Việc giới thiệu đơn vị Description Resource nhằm mục đích cung cấp giá trị biểu diễn cảm biến, kích thước, phạm vi cho phép, đơn vị cho người dùng cuối… e Push Notification API API dùng để cập nhật cho máy khách di động cập nhật đo lường cảm biến, cập nhật ứng dụng CCT chạy chế độ ngầm Để nhận thông báo, CCT phải đăng ký với API Nó sử dụng để thông báo cho người dùng thiết bị / thiết bị đầu cuối tự động thêm vào lấy khỏi Gateway f Actuator Control API NHÓM – D11VT7 19 Chương II: M2M GATEWAY Khi máy khách đưa lệnh để điều khiển thiết bị truyền tự động (ví dụ tắt đèn, làm giảm nhiệt độ phòng cách sử dụng AC), lệnh nhận API Lúc đầu trích URI proxy-out mà truyền tự động kết nối đến Sau đó, phần lại mã siêu liệu SenML kiểm tra để tìm URI thiết bị truyền tự động, cho dù thiết bị thơng minh hay cũ Trong trường hợp thiết bị truyền tự động thông minh, siêu liệu chuyển tiếp proxy-out Nhưng thiết bị truyền tự động cũ, lệnh dịch sang định dạng máy đọc sau thơng báo cho thiết bị truyền tự động g Semantic API Còn có API khác dùng để suy luận siêu liệu thiết bị cảm biến thiết bị truyền tự động để giàu liệu M2M tổng thể công nghệ web semantic số lĩnh vực (eHealth, vận chuyển, nhà thông minh) Các siêu liệu cảm biến nhận từ proxy-in đưa vào API để giải thích siêu liệu RDF, RDFS OWL Các API phân loại thiết bị M2M, siêu liệu lĩnh vực hoạt động Ưu điểm API kết hợp miền chéo mơ hình để đề xuất thông tin cho người dùng cuối Họ phải đăng ký để nhận thông tin semantic, giống đẩy thơng báo Các API cho việc phát thiết bị động thực SCL Khi máy khách khởi tạo giai đoạn khám phá, SCL truy vấn Gateway dựa nguyên tắc xác định trước quyền truy cập để tìm hiểu thiết bị điểm cuối kèm theo Tương tự, việc kiểm soát truy cập xác thực máy khách đến Gateway thực với giúp đỡ SCL 2.2.3 Tương tác Gateway thiết bị khách hàng Phần cung cấp nhìn sâu sắc vào tương tác cổng API với khách hàng thông qua kiến trúc SCL Hai thiết bị M2M kết nối với cổng giao tiếp với giao diện phía Nam thiết bị di động khách hàng kết nối với giao diện phía bắc thông qua lớp khả dịch vụ Các API phát triển Java tương tác với thiết bị khách hàng M2M thực cách sử dụng XML / JSON NHÓM – D11VT7 20 Chương II: M2M GATEWAY Mobile Client Service capabilities Layer Device Resource EndpointRes ource Unit Resource Configuration Resource Local Database Proxy - out Proxy - in M2M Device (Device-1) M2M Device (Device-2) Actuator (A15) Sensor (S12) Hình 2.4 Các thiết bị M2M & thiết bị đầu cuối, gateway di động khách hàng Các tập tin cấu hình ban đầu đẩy vào Gateway kiểm tra cấu hình Resource API Sau đó, thiết bị, đầu cuối đơn vị Resource Description trích từ file API tương ứng lưu trữ sở liệu cục Sau đó, thiết bị di động khách hàng gửi tin GET request để nhận chi tiết thiết bị kết nối với Gateway, thiết bị Resource Description API đáp lại với danh sách đầy đủ thiết bị mô tả họ Hình 2.4 với ví dụ trả lời thể sau NHÓM – D11VT7 21 Chương II: M2M GATEWAY Hình 2.5 Ví dụ tương tác Gateway thiết bị khách hàng Từ trường proxy-in proxy-out, Gateway hiểu thiết bị có chế độ truyền tự động cảm biến Khi khách hàng nhận thông tin thiết bị, chọn thiết bị yêu cầu Gateway gửi chi tiết điểm cuối kết nối Ví dụ, người dùng chọn thiết bị Hình 2.4 sau u cầu trả lời sau Hình 2.6 Ví dụ tương tác Gateway thiết bị khách hàng Ở ví dụ tin hồi đáp có chứa mơ tả cảm biến với siêu liệu SenML có chứa phép đo Trường "xif" định nghĩa giao diện để phân biệt loại thiết bị khác đầu cuối cảm biến (s), thiết bị truyền NHÓM – D11VT7 22 Chương II: M2M GATEWAY tự động (a), thẻ RFID (r) đầu dò (t) Các khái niệm giới thiệu để phần mềm SenML sử dụng khơng cho cảm biến mà cho đầu cuối khác Các đơn vị SenML trường hợp Celsius Do đó, thành phần Resource Description gửi đến thiết bị di động khách hàng sau Hình 2.7: Resource Description Unit gửi đến thiết bị di động khách hàng Từ mô tả đơn vị tài nguyên, ta thấy phạm vi hoạt động cảm biến 10-30 độ C Các đo lường cảm biến 17.5 nên biểu diễn cách sử dụng trượt hình ảnh đặt "slider.png" Giá trị tối đa tối thiểu trượt miêu tả 10 30 trỏ trượt mức 17,5 để nhiệt độ Điều thực để điều khiển giao diện người sử dụng trải nghiệm người dùng từ Gateway M2M Cấu hình thiết bị thiết bị đầu cuối thực từ thiết bị di động khách hàng Sau chúng gắn với Gateway, máy khách truy cập file cấu hình thiết bị cách sử dụng tin GET request hình Các API cấu hình Resource cho thấy nhiều thuộc tính tạo cập nhật người sử dụng ví dụ location Hình 2.8: Thuộc tính tạo cập nhật người sử dụng Trong ví dụ trên, thuộc tính location dev1 rỗng tạo người sử dụng Client đẩy giá trị (Building-A vị trí semantic) vào file cấu NHÓM – D11VT7 23 Chương II: M2M GATEWAY hình Các POST đưa cho API cấu hình, API cập nhật nội thuộc tính location cho dev1 API Device Resource Hình 2.9: POST đưa cho API cấu hình Ngồi location, name model tạo và/hoặc cập nhật cách sử dụng thủ tục tương tự từ khách hàng 2.3 Một số ứng dụng cụ thể số lĩnh vực M2M Gateway đời sống Các vi xử lý QorIQ cho ứng dụng M2M từ loại single, dualand, tới vi xử lý quad-core thiết kế dựa cơng nghệ 45nm cơng suất thấp Một số tích hợp tùy chọn điều khiển I/O giúp tối thiểu số thành phần module Việc xây dựng sử dụng kiến trúc lõi hiệu suất lượng cao, tảng QorIQ mở kỷ nguyên mạng, phát triển độ tin cậy, an ninh, chất lượng dịch vụ cho tất vấn đề kết nối Dưới số đặc tính vi xử lý QorIQ, mà giải thách thức nêu tảng M2M: - Kết nối: Multiple PCI Express, RS232, USB, SPI điều khiển I2C cho phép kết nối trực tiếp đến cổng modem chipset Wifi, 2.5G 3G tới mạng cảm biến khơng dây có dây cục - Bảo mật: Nền tảng khởi động đáng tin cậy phận bảo mật tích hợp mã hóa diu nhất/ xác thực tin nhắn cho giao thức an ninh chung (IPsec, SSL …) Nền tảng kiến trúc đáng tin cậy giúp bảo vệ chống lại phần mềm xâm nhập nhân phần mềm cách kết hợp mã ký end-to-end cải tiến khả phòng ngừa xâm nhập - Xử lý gói: Nhiều cổng Ethernet 10/100/1000 hỗ trợ tăng cường phân tích gói tin, điều khiển lưu lượng chất lượng tính dịch vụ, IEEE NHÓM – D11VT7 24 Chương II: M2M GATEWAY 1588 time stamping lý tưởng cho việc quản lý lưu lượng đường dẫn liệu giao diện LAN WAN - Kho lưu trữ cục bộ: USB, SATA, giao diện SD/MMC lựa chọn cho kho lưu trữ cục Các kho lưu trữ cục chìa khóa cho việc phân tích liệu cục bộ, lọc đưa định - Quản lý lượng tiên tiến: Đây tính cung cấp chế độ tích kiệm điện để quản lý điện hai trạng thái động tĩnh, bao gồm chế độ nap, doze cộng với jog (tần số trạng thái động rộng) gói lossless chế độ ngủ sâu 2.3.1 M2M nhà Quy định việc sử dụng lượng thiết bị mạng nhà phổ biến, lý tốt Nó thực Việc tiết kiệm lượng thực kết hiệu việc tự động hóa tăng cường chức bundling dịch vụ M2M đơn – kích hoạt digital home gateway để hỗ trợ IPTV, băng thông rộng không dây, kho lưu trữ phân phối media, y tế tự động hóa nhà cửa nhiều (Hình 2.10) Hình 2.10: M2M nhà NHĨM – D11VT7 25 Chương II: M2M GATEWAY Một tảng phần mềm ảo hóa cho phép nhà cung cấp dịch vụ khác tiện ích khác chạy đồng thời hộp mà không cần can thiệp Việc kiểm sốt đạt cách kết nối qua điện thoại thơng minh, TV, máy tính bảng netbook Giải pháp M2M nhà Freescale sử dụng vi xử lý QorIQ cung cấp tuyệt vời giá hiệu đồng thời hỗ trợ khả kết nối mạng cho mạng khu vực nhà 2.3.2 M2M cho thương mại Sự phát triển bảng dẫn kĩ thuật số, chế độ tự phục vụ chế độ tự động tốn phát triển cách nhanh chóng Việc bổ sung thêm cảm biến không dây khoảng ngắn cho tín hiệu kĩ thuật số biến chúng từ hính sang hiển thị tương tác, cung cấp gói kích thích cho nhà quảng cáo, để kết nối với khác hàng Công nghệ NFC (Near field communication) cho phép công nghệ người dùng tương tác với quảng cáo qua điện thoại thông minh họ, cơng nghệ cảm biến sử dụng để xác định số liệu thống kê dân số Do kết nối có hiệu suất cao nên mục đích ứng dụng chung thêm khả dẫn kỹ thuật số vi xử lý QorIQ mà khơng cần thêm chi phí phần cứng 2.3.3 M2M việc chăm sóc sức khỏe Khi dân số già hóa, việc tăng cường giám sát bệnh tiểu đường, bệnh tim, khoản bảo hiểm nằm viện thăm hỏi dẫn đến phát triển việc theo dõi sức khỏe nhà Công việc kết hợp thiết bị theo dõi bệnh nhân với bệnh viện phòng mạch bác sĩ Việc kết hợp giúp cho bệnh nhân tiết kiệm chi phí cho nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe cơng ty bảo hiểm Các thiết bị theo dõi dấu hiệu quan trọng bệnh nhân nhà hoạt động trực tiếp thiết bị M2M, thông qua gateway (Hình 2.11) Việc đo liệu huyết áp, nhịp tim, nhiệt độ thể, nhịp thở , lượng mỡ đường máu thu thập xử lý, muốn gửi định kì tới nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe Giải pháp M2M chăm sóc sức khỏe sử dụng vi xử lý QorIQ cho phép mã hóa thơng tin liên lạc thơng qua kiến trúc tin tưởng giúp việc liên NHÓM – D11VT7 26 Chương II: M2M GATEWAY lạc bệnh nhân bác sĩ đảm bảo an tồn, khơng sợ thơng tin cá nhân bị lấy trộm Home Broadband 3G/4G Wi-Fi M2M Gateway Y khoa Lưu trữ Hiển thị IP Routing/ Firewall/ VPN Java VM Linux CPU(s) Local Wireless Wi-Fi DECT USB ZigBee Bluetooth Hình 2.11: M2M ứng dụng chăm sóc sức khỏe 2.3.4 M2M ứng dụng sở hạ tầng Nhiều phương tiện giao thông, đô thị sở hạ tầng công nghiệp ( đường bộ, đường sắt, đường hầm, cầu, đường thủy, đường ống dẫn nước) tài sản sở theo dõi trì sử dụng Công nghệ M2M thật tiềm để cung cấp kỹ thuật tự trị hiệu để giúp đỡ cho việc giám sát từ xa bảo trì, phòng ngừa Trong nhu NHĨM – D11VT7 27 Chương II: M2M GATEWAY cầu chúng thường khác nhau, chúng phải đối mặt với vấn đề phổ biến – vấn đề liên quan đến chi phí dọn dẹp trả tiền bảo hiểm sau sụt lún, đất trượt thường lớn (Hình 2.12) Các tính xử lý QorIQ chẳng hạn kết nối, lưu trữ xử lý gói tin, làm cho trở thành lý trưởng để ứng dụng M2M gateway cho sở hạ tầng Hình 2.12 Ứng dụng M2M Gateway vào sở hạ tầng 2.3.5 M2M tòa nhà Tại văn phòng, khách sạn, trường học, người thường khơng có động lực nhà để tiết kiệm lượng Tiềm M2M gateway để tự động hóa áp dụng cho tòa nhà mục tiêu để tiết kiệm lượng mà dùng để thực bảo mật an ninh ( Hình 2.13) CCTV hệ thống truy nhập an tồn máy quẹt thẻ để tính tiền, thẻ cảm ứng hệ thống tiên tiến quét màng mắt có vai trò ngày tăng đảm bảo an tồn cho thị trấn thành phố Các toàn nhà xây dựng với thủy tinh thép các cơng trình xây dựng đá cổ thường khó phủ sóng khơng dây tòa nhà Nó NHĨM – D11VT7 28 Chương II: M2M GATEWAY không phù hợp với việc đưa hệ thống M2M vào tòa nhà- kết hợp khơng dây với Ethernet, kết nối ngang hàng để tiết kiệm chi phí cáp Bộ vi xử lý QorIQ Freescale có khả quản lý tiên tiến có tính bảo mật với hỗ trợi mạnh mẽ cho giao thức mạng cơng nghiệp khác nhau, giải pháp lý tưởng để đưa M2M gateway vào tòa nhà Hình 2.13 M2M tòa nhà 2.4 Tổng kết M2M hội giúp tiết kiệm cách hiệu chi phí lượng M2M thể sử dụng để tạo doanh thu trì khách hàng Các vi xử lý QorIQ cho ứng dụng M2M Gateway từ loại single, dualand, tới vi xử lý quad-core thiết kế dựa công nghệ 45nm cơng suất thấp Một số tích hợp tùy chọn điều khiển I/O giúp tối thiểu số thành phần module Việc xây dựng sử dụng kiến trúc lõi hiệu suất lượng cao, tảng QorIQ mở kỷ nguyên mạng, phát triển độ tin cậy, an ninh, chất lượng dịch vụ cho tất vấn đề kết nối NHÓM – D11VT7 29 KẾT LUẬN Các mạng không dây chủ yếu thiết kế cho truyền thông người với người (H2H : human to human) với yêu cầu cao chất lượng dịch vụ, độ trễ thiết lập gọi, khả di động, đáp ứng tính tương tác cao người Bởi truyền thơng M2M mang đến u cầu khác so với truyền thông H2H truyền thống số lượng thiết bị truyền thông M2M ngày nhiều, mạng truy cập không dây chắn phải cải tiến để thích ứng với loại truyền thông Chủ đề truyền thông M2M thu hút quan tâm đặc biệt cộng đồng nghiên cứu cơng nghiệp gần Nó thu hút ý quan chuẩn hoá 3GPP LTE Mục tiêu 3GPP LTE tìm kiếm xác định yêu cầu tiềm để tạo thuận lợi cho truyền thông M2M, sử dụng hiệu nguồn tài nguyên vô tuyến tài nguyên mạng TÀI LIỆU THAM KHẢO: Inter Digital: Standardized Machine-to-Machine (M2M) Software Development Platform Soumya Kanti Datta, Christian Bonnet: Smart M2M Gateway based Architecture for M2M Device and Endpoint Management Iain Davidson: Machine-to-Machine (M2M) Gateway: Trusted and Connected Intelligence NHÓM – D11VT7 30 ... Công nghệ M2M ngày sử dụng nhiều hệ thống truyền thơng khác ví dụ hệ thống mạng có dây, mạng khơng dây tầm ngắn Bluetooth, RFID, ZigBee,… mạng thông tin di động GSM, GPRS, UMTS, HSPA hệ thống. .. lĩnh vực M2M Gateway………… 24 2.3.1 M2M nhà 25 2.3.2 M2M cho thương mại 26 2.3.3 M2M việc chăm sóc sức khỏe 26 2.3.4 M2M ứng dụng sở hạ tầng 27 2.3.5 M2M tòa... dụng hệ thống cảng báo sóng thần triển khai trạm khơi Hoặc hệ thống giao thông công cộng bán vé điện tử tích hợp xe lửa xe bt Ngồi ứng dụng vô tận cho ngành công nghiệp, việc liên hệ tin cậy M2M