Xây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minh (tt)

Xây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minhXây dựng và mô phỏng mạng IOT trong ứng dụng trường học thông minh

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN THỊ THANH NGA XÂY DỰNG VÀ MÔ PHỎNG MẠNG IOT TRONG ỨNG DỤNG TRƢỜNG HỌC THÔNG MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2017 Luận văn đƣợc hoàn thành tại: HỌC VIỆN BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TSKH Hoàng Đăng Hải Phản biện 1:…………………………………………………………………… Phản biện 2:…………………………………… ……………………………… Luận văn đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ bƣu viễn thơng Vào lúc:……….giờ…………ngày………tháng…….năm……… Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thƣ viện Học viện Cơng nghệ Bƣu Viễn thơng HÀ NỘI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung trình bày luận văn kiến thức tơi tích lũy q trình học tập, nghiên cứu Các nghiên cứu luận văn dựa tổng hợp lí thuyết mơ thực tế mình, khơng chép từ luận văn khác Mọi thơng tin trích dẫn đƣợc tn theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng tài liệu tham khảo Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm với nội dung đƣợc viết luận văn Hà Nội, tháng 11 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Thanh Nga MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH SÁCH BẢNG DANH SÁCH HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IOT VÀ ỨNG DỤNG CỦA INTERNET OF THINGS 1.1 Công nghệ IoT 1.1.1 Định nghĩa IoT 1.1.2 IoT từ góc nhìn kĩ thuật [14] 1.1.3 Đặc tính IoT [2] [7] 1.1.4 Kiến trúc hệ thống 1.1.5 Các giao thức IoT 1.1.6 Yêu cầu mức cao hệ thống IoT 1.2 Các ứng dụng IoT 10 1.2.1 Thành phố thông minh môi trƣờng thông minh (Smart Cities) 10 1.2.2 Năng lƣợng điện lƣới thông minh (Smart Enerry and the Smart Grid) 10 1.2.3 Giao thông thông minh di động (Smart Transportation and Mobility) 10 1.2.4 Smart home, Smart Buildings and Infrastructure 10 1.2.5 Nhà máy thông minh sản xuất thông minh (Smart Factory and Smart Manufacturing) 10 1.2.6 Y tế thông minh ( Smart Health) 10 1.2.7 Giải trí kết nối (Connectivity) 10 1.2.8 Trƣờng học thông minh (Smart School) 10 1.2.9 Nông nghiệp thông minh (Smart Agriculture) 10 1.2.10 1.3 Mua sắm thông minh (Smart Shopping) 10 Các khả ứng dụng IoT trƣờng học thông minh 10 1.3.1 Bảng tƣơng tác 10 1.3.2 Phát triển tƣ hình thành làm việc nhóm 10 1.3.3 Giám sát trƣờng học 10 1.3.4 Quản lí hiệu 11 1.3.5 Trƣờng học kết nối 11 1.4 Kết luận chƣơng 11 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG MẠNG IOT CHO ỨNG DỤNG TRƢỜNG HỌC THÔNG MINH 12 2.1 Giới thiệu 12 2.2 Kiến trúc mạng IoT cho ứng dụng trƣờng học thông minh 13 2.2.1 Một số giả thiết 13 2.2.2 Định tuyến mạng 13 2.2.3 Kiểm soát truy nhập chuyển tiếp liệu 13 2.2.4 Giao thức vận chuyển liệu 14 2.2.5 Sơ đồ mạng hệ thống cho ứng dụng toán 14 2.3 Mô tả thành phần hệ thống 15 2.3.1 Mạng cảm biến 15 2.3.2 Gateway 16 2.4 Một số vấn đề quản lí định vị, thu thập liệu truyền tin 16 2.4.1 Định vị 16 2.4.2 Thu thập liệu 17 2.4.3 Truyền tin 17 2.4.4 Quy mô thử nghiệm 17 2.5 Kết luận chƣơng 17 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG, THỬ NGHIỆM MẠNG IOT TRONG TRƢỜNG HỌC THÔNG MINH 18 3.1 Giới thiệu 18 3.2 Lựa chọn công cụ thử nghiệm 18 3.2.1.Phần mềm contiki [22] 18 3.2.2.Cấu trúc hệ điều hành Contiki 18 3.2.3.Tích hợp platform vào hệ điều hành contiki [22] 18 3.2.4.Xây dựng môi trƣờng ảo cho thử nghiệm 18 3.3 Xây dựng mạng mô 18 3.3.1.Mơ tả tốn ứng dụng IoT trƣờng học thông minh 18 3.3.2 Tạo môi trƣờng mô 19 3.4 Xây dựng kịch thử nghiệm 19 3.4.1 Một số tham số chung cho kịch 19 3.4.2 Xác suất điều kiện thử nghiệm 20 3.4.3.Một số cấu hình chung mô 20 3.4.4 Quy mô thử nghiệm 20 3.5 Kết mô thử nghiệm 20 3.5.1 Kết đầu mô 20 3.5.2 Kết mô điều kiện lí tƣởng 20 3.5.3 Kết mô điều kiện mạng thực 20 3.6 Đánh giá hiệu truyền tin mạng 21 3.7 Kết luận chƣơng 21 KẾT LUẬN 22 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1: Bảng quy định thời gian 19 Bảng 3.2: Bảng tiêu đánh giá môi trƣờng phòng học 19 Bảng 3.3: Xác suất điều kiện thử nghiệm 20 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1: Thành phần hệ thống IoT cho trƣờng học 14 LỜI MỞ ĐẦU Xây dựng trƣờng học thơng minh với cơng nghệ IoT chủ đề không Việt Nam mà giới Chính vậy, đƣợc định hƣớng PGS.TSKH Hồng Đăng Hải, tơi chọn đề tài: “ Xây dựng mô mạng IoT cho ứng dụng trƣờng học thông minh” Mục tiêu luận văn nghiên cứu công nghệ IoT, ứng dụng IoT nói chung khả ứng dụng IoT trƣờng học nói riêng, nghiên cứu ứng dụng mạng IoT vào trƣờng học thông minh Luận văn đƣợc bố cục thành ba chƣơng cụ thể nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan IoT ứng dụng IoT, khả ứng dụng IoT trƣờng học thông minh Chƣơng 2: Xây dựng mạng IoT cho ứng dụng trƣờng học thơng minh, tập trung vào trình bày kiến trúc mạng, thành phần hệ thống mạng số vấn đề thiết kế mạng cho hai toán ứng dụng là: quản lý điểm danh giám sát điều kiện môi trƣờng lớp học Chƣơng 3: Mô phỏng, thử nghiệm hệ thống IoT cho trƣờng học thông minh với nội dung: lựa chọn phần mềm mô phỏng, xây dựng mạng mô phỏng, xây dựng kịch mô thử nghiệm kiến trúc mạng chế truyền tin CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IOT VÀ ỨNG DỤNG CỦA INTERNET OF THINGS 1.1 Công nghệ IoT 1.1.1 Định nghĩa IoT Intetnet of Things – IoT kịch giới, mà đồ vật, ngƣời đƣợc cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thơng tin, liệu qua mạng mà không cần đến tƣơng tác trực tiếp ngƣời với ngƣời, hay ngƣời với máy tính IoT phát triển từ hội tụ công nghệ không dây, công nghệ vi điện tử Internet.[2] [3] [12] 1.1.2 IoT từ góc nhìn kĩ thuật [14] “Things” IoT đối tƣợng vật lý (Physical) đối tƣợng ảo (Virtual) Hai loại đối tƣợng ánh xạ (mapping) qua lại lẫn - Truyền thông thiết bị - thiết bị - Thiết bị mang liệu (Data carrierring device) - Thiết bị thu thập liệu (Data capturing device) - Thiết bị cảm biến thiết bị thực thi (sensing device and actuation device) - General device 1.1.3 Đặc tính IoT [2] [7] - Tính kết nối liên thơng (interconnectivity) - Những dịch vụ liên quan đến “Things” - Tính khơng đồng - Thay đổi linh hoạt - Quy mô lớn 1.1.4 Kiến trúc hệ thống - IoT devices: Thiết bị IoT (cảm biến – sensor) thu thập liệu từ xung quanh (cảm biến) đƣa liệu xung quanh (thiết bị truyền động) 10 1.2 Các ứng dụng IoT 1.2.1 Thành phố thông minh môi trường thông minh (Smart Cities) 1.2.2 Năng lượng điện lưới thông minh (Smart Enerry and the Smart Grid) 1.2.3 Giao thông thông minh di động (Smart Transportation and Mobility) 1.2.4 Smart home, Smart Buildings and Infrastructure 1.2.5 Nhà máy thông minh sản xuất thông minh (Smart Factory and Smart Manufacturing) 1.2.6 Y tế thông minh ( Smart Health) 1.2.7 Giải trí kết nối (Connectivity) 1.2.8 Trường học thông minh (Smart School) 1.2.9 Nông nghiệp thông minh (Smart Agriculture) 1.2.10 Mua sắm thông minh (Smart Shopping) 1.3 Các khả ứng dụng IoT trƣờng học thông minh 1.3.1 Bảng tương tác Ứng dụng không lắng nghe mà ngƣời tham dự chủ động, sử dụng phần mềm phân tích thực tế để giúp hƣớng dẫn thảo luận, từ nhóm đƣa định nhanh hơn, tốt thơng minh Ngồi tăng khả lƣu giữ lại thảo luận: suốt tiết học, học sinh lớp tổ chức đối thoại đƣợc hiển thị bảng, tăng khả tổng hợp so sánh hiểu biết 1.3.2 Phát triển tư hình thành làm việc nhóm 1.3.3 Giám sát trường học Ứng dụng IoT trợ giúp hệ thống giám sát trƣờng học, ví dụ nhƣ: - Chất lƣợng dạy – học tiết học; - Tắt, mở điều chỉnh nhiệt độ, ánh sáng cho phù hợp điều kiện mơi trƣờng; - Tự động đóng mở cửa; - An ninh trƣờng học; - Cảnh báo dịch bệnh dựa vào mơi trƣờng; khí độc… 11 1.3.4 Quản lí hiệu Ứng dụng IoT hỗ trợ đắc lực cho cơng tác quản lí nhà trƣờng, ví dụ nhƣ: - Quản lí học sinh; Quản lí điểm; Điểm danh; Quản lí mơi trƣờng lớp học, trƣờng học; Quản lí phƣơng tiện dạy, học; Quản lí phòng thực hành; - Quản lí thƣ viện; 1.3.5 Trường học kết nối Trƣờng học kết nối hệ thống hỗ trợ tổ chức quản lý hoạt động chuyên môn lĩnh vực giáo dục đào tạo qua mạng thông tin trực tuyến với kho học liệu điện tử; kho học minh họa; kho học tƣơng tác; ngân hàng câu hỏi; ngân hàng tri thức đƣợc trao đổi kết nối 1.4 Kết luận chƣơng Trong chƣơng luận văn trình bày tổng quan IoT nhƣ ứng dụng IoT vào sống nói chung trƣờng học thơng minh nói riêng nhờ hỗ trợ cơng nghệ: Tablet (Máy tính bảng) , Smart Card (thẻ thông minh), Smart Phone (điện thoại thông minh), Smart Interactive panels (bảng tương tác thông minh) phần mềm quản lý lớp học nhằm nâng cao chất lƣợng giảng dạy tƣơng tác (Interactive Teaching) Quản lý học tập (Learning Management) 12 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG MẠNG IOT CHO ỨNG DỤNG TRƢỜNG HỌC THÔNG MINH 2.1 Giới thiệu Bài toán 1: Quản lý điểm danh Kiểm tra sĩ số (điểm danh): Ngƣời quản lý trực tiếp kiểm tra nắm bắt sĩ số giáo viên, học sinh trƣờng, lớp theo thời gian biểu Để ứng dụng khả thi, luận văn giả thiết giảng viên, học sinh vào lớp đƣợc trang bị cảm biến (ví dụ phần mềm cài đặt máy Smartphone, thẻ Chip) mang theo ngƣời Thẻ Chip thiết bị tƣơng đối phổ biến đƣợc áp dụng cho trƣờng học nƣớc tiên tiến nay, dùng cho giảng viên/sinh viên/học sinh để mở cửa vào phòng học/phòng thí nghiệm Các cảm biến đƣợc kết nối không dây với với mạng cục (qua đƣờng truyền WiFi ZigBee), qua trao đổi liệu tƣơng tác với nhau, truyền liệu trung tâm quản lý Dữ liệu thu đƣợc từ cảm biến, truyền trung tâm quản lý toán thực chất cần định danh (ID) ngƣời mang Chip (cảm biến), vị trí cảm biến, thời gian thực tế Bài tốn 2: Giám sát điều kiện mơi trƣờng lớp học Giám sát điều kiện môi trường lớp học: Mỗi phòng học đƣợc gắn cảm biến đo thông số nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, tiếng ồn, độ ẩm, khói, CO2,… Các cảm biến đƣợc kết nối không dây với với mạng cục (qua đƣờng truyền WiFi ZigBee), qua trao đổi liệu tƣơng tác với nhau, truyền liệu trung tâm quản lý, tƣơng tự với toán Dữ liệu thu đƣợc từ cảm biến, truyền trung tâm quản lý toán bao gồm: nhiệt độ, ánh sáng, tiếng ồn, độ ẩm, khói, CO2,… Trên sở liệu thu đƣợc, hệ thống điều khiển trung tâm tăng giảm điều hòa (nếu nhiệt độ phòng học cao thấp), tăng/giảm ánh sáng đèn (để tiết kiệm lƣợng) tùy vào độ chiếu sáng ánh nắng, tăng/giảm quạt gió (tùy độ ẩm, lƣợng khí CO2 phòng học), cảnh báo tiếng ồn,… Đối với hai toán ứng dụng điển hình nêu trên, số vấn đề đặt xây dựng mạng IoT cho ứng dụng trƣờng học thơng minh cho hai tốn là: - Kiến trúc tổng thể mạng gồm: cảm biến, cổng kết nối, kênh truyền tin, hệ thống trung tâm - Một số giao thức mạng điển hình, kiểm sốt truy nhập, định tuyến, 13 - Các cảm biến tạo thành mạng cảm biến, có chuyển tiếp liệu cảm biến cảm biến trung tâm Một số thành phần khác mạng, ví dụ Gateway Một số vấn đề định vị, thu thập liệu cảm biến, truyền liệu 2.2 Kiến trúc mạng IoT cho ứng dụng trƣờng học thông minh 2.2.1 Một số giả thiết - Định tuyến mạng IoT dựa giao thức định tuyến phân cấp điển hình cho mạng cảm biến, có khả tập trung liệu để chuyển tiếp Chiến lƣợc định tuyến phổ biến mạng cảm biến - Điều khiển truy nhập chuyển tiếp liệu sử dụng phƣơng thức cho mạng cảm biến điển hình - Vận chuyển liệu sử dụng giao thức điển hình mạng IoT theo chuẩn, ví dụ MQTT 2.2.2 Định tuyến mạng  Chiến lƣợc định tuyến Định tuyến theo vị trí node mạng dùng thơng tin vị trí để tìm đƣờng tốt từ nguồn đến đích.[27]  Các kỹ thuật định tuyến - Giao thức dùng cho mạng phẳng - Giao thức dùng cho kiến trúc tiết kiệm lƣợng, ổn định khả nawg mở rộng - Dùng phƣơng pháp data-centric để phân bổ yêu cầu mạng - Dùng vị trí để node cảm biến  Giải thuật định tuyến [27] - Proactive ( Khởi tạo trƣớc) - Reative (phản ứng) - Hybirid ( hỗn hợp)  Một số giao thức định tuyến điển hình * Giao thức định tuyến trung tâm liệu: * Giao thức định tuyến phân cấp: * Giao thức định tuyến LEACH: * Giao thức định tuyến PEGASIS: * Giao thức định tuyến dựa vị trí: 2.2.3 Kiểm sốt truy nhập chuyển tiếp liệu * Kiểm soát truy nhập: * Chuyển thơng điệp ( Message passing): 14 * Chuyển tiếp gói 2.2.4 Giao thức vận chuyển liệu - * Giao thức MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): Các thành phần MQTT là: MQTT client (publisher, subscriber) MQTT server (broker) Topic Session Subscription Message 2.2.5 Sơ đồ mạng hệ thống cho ứng dụng tốn Hình 2.1: Thành phần hệ thống IoT cho trƣờng học  Đối với toán 1: Kiểm tra sĩ số (điểm danh): Mỗi giảng viên, học sinh vào lớp đƣợc trang bị cảm biến (ví dụ phần mềm cài đặt máy Smartphone, thẻ Chip) mang theo ngƣời Cảm biến (sensor) định kỳ thu thập định danh (ID) ngƣời mang cảm biến, vị trí cảm biến gửi trung tâm giám sát qua thu thập liệu Dữ liệu đƣợc lƣu trữ sở liệu trung tâm, phục vụ cho mục đích quản lý, thống kê Trung tâm điều khiển, xử lý liệu thực điểm danh (có thể định kỳ theo khoảng thời gian phút, 10 phút, 15 phút,… tùy theo đặt chế độ từ ngƣời quản lý điểm danh) 15 Hệ thống đặt chế độ tƣơng tác, ví dụ nhắc nhở giảng viên, học sinh thông qua cảnh báo số phút đến muộn, số tiết bỏ học, số buổi học khơng đủ,…  Đối với tốn 2: Giám sát điều kiện mơi trường lớp học Mỗi phòng học đƣợc gắn cảm biến đo thông số nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, tiếng ồn, độ ẩm, khói, CO2,… Cảm biến (sensor) định kỳ thu thập liệu nêu gửi trung tâm giám sát qua thu thập liệu Dữ liệu đƣợc lƣu trữ sở liệu trung tâm, phục vụ cho mục đích quản lý, thống kê Trung tâm điều khiển, xử lý liệu thực xử lý, điều khiển tăng giảm điều hòa (nếu nhiệt độ phòng học cao thấp), tăng/giảm ánh sáng đèn (để tiết kiệm lƣợng) tùy vào độ chiếu sáng ánh nắng, tăng/giảm quạt gió (tùy độ ẩm, lƣợng khí CO2 phòng học), cảnh báo tiếng ồn,… Hệ thống đặt chế độ tƣơng tác, ví dụ cảnh báo điều kiện mơi trƣờng, báo động có khói,… Mỗi thiết bị nhận diện (cảm biến) với địa IP để chúng nhận dạng cách dễ dàng qua hệ thống mạng Các hoạt động hoạt động tự động (tự quản) đƣợc thực ngƣời sử dụng tùy thuộc vào nhu cầu ngƣời sử dụng Từ tổng hợp liệu tự động điều chỉnh liệu dạng chuẩn theo chuẩn - Bộ thu liệu: Thu thập liệu từ thiết bị IoT lớp học để lƣu trữ thống kê gửi trung tâm - Cloud: nơi nhận liệu từ khắp nơi mà thu truyền từ thiết bị IoT lớp học tới - Trung tâm điều khiển xử lí liệu: Xử lí thơng tin phòng học gửi sau phân tích, xử lí gửi phản hồi ngƣợc lại cho sensor 2.3 Mơ tả thành phần hệ thống 2.3.1 Mạng cảm biến * Có thành phần cấu tạo nên mạng cảm biến [2]: - Các cảm biến đƣợc phân bố theo mơ hình tập trung hay phân bố rải - Mạng lƣới liên kết cảm biến( có dây hay vơ tuyến) - Điểm trung tâm tập hợp liệu (Clustering) - Bộ phận xử lý liệu trung tâm [4] * Một vài đặc điểm mạng cảm biến: - Các node phân bố dày đặc 16 - Các node dễ hỏng - Giao thức mạng thay đổi thƣờng xuyên - Node bị giới hạn khả tính tốn, cơng suất, nhớ * Kĩ thuật xây dựng mạng cảm biến Các thành phần cấu tạo nên node cảm biến [4] - Một cảm biến (1 hay dãy cảm biến) - Đơn vị xử lý - Đơn vị liên lạc vô tuyến - Nguồn cung cấp - Các phần ứng dụng khác * Kiến trúc giao thức mạng cảm biến IoT  Lớp ứng dụng:  Lớp truyền tải  Lớp mạng  Lớp kết nối liệu  Lớp vật lý  Phần quản lý công suất  Phần quản lý di động  Phần quản lý nhiệm vụ 2.3.2 Gateway Gateway cổng liên lạc thiết bị network, hỗ trợ chức sau: Có nhiều chuẩn giao tiếp Chức chuyển đổi giao thức, cần thiết Thiết kế IoT Gateway Kết nối Node Kết nối Backend Server Quản lý Local intelligence Cân nhắc lƣợng Bảo mật Bảo trì 2.4 Một số vấn đề quản lí định vị, thu thập liệu truyền tin 2.4.1 Định vị Có nhiều vấn đề liên quan đến quản lí mạng cảm biến IoT, quan trọng đặt tên (naming), định vị (localization) 17 2.4.2 Thu thập liệu Các cảm biến IoT thu thập thơng tin xung quanh nhƣ: ID, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng gửi thông qua nút chủ, sau nút chủ có chức tập hợp liệu gửi trung tâm phân tích liệu đƣợc lƣu trữ máy chủ trƣờng để phân tích xử lý gửi phản hồi tùy theo toán Để thu thập liệu mạng cảm biến IoT ta sử dụng giao thức MQTT, MAC,….đã nêu 2.3.1 2.4.3 Truyền tin TCP cung cấp tin cậy truyền có thứ bậc thơng tin bên gửi bên nhận Tham chiếu vào tốn thơng tin thu đƣợc từ cảm biến IoT đặt phòng học nhƣ định danh học sinh đƣợc truyền trung tâm với tần suất truyền tin phút lần 2.4.4 Quy mô thử nghiệm Xây dựng chạy mô với số nút với số lƣợng từ (5 node – node) đến nhiều (100 node – 200 node) Các node nhóm thành cluster ( nhƣ mơ tả tốn hình 2.11), cluster ngang hàng nhận thơng tin node gửi trung tâm xử lí Chính tăng số lƣợng node lên tới hàng nghìn, tới vài nghìn nude địa bàn trƣờng học, đáp ứng nhu cầu quản lí nhà trƣờng tƣơng ứng với số lƣợng học sinh, sinh viên, thiết bị cần giám sát điều chỉnh tự động 2.5 Kết luận chƣơng Trong chƣơng luận văn giới thiệu kiến trúc hệ thống, thành phần hệ thống IoT ứng dụng trƣờng học thông minh Tác giả đƣa vào ứng dụng cho lớp học khả định vị, thu thập truyền tin mơ hình IoT với tốn cụ thể 18 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG, THỬ NGHIỆM MẠNG IOT TRONG TRƢỜNG HỌC THƠNG MINH 3.1 Giới thiệu 3.2 Lựa chọn cơng cụ thử nghiệm Dựa điều kiện lợi ích mà phần mềm mã nguồn mở mang lại nên luận văn chọn phần mềm mô Contiki 3.2.1.Phần mềm contiki [22] Hệ điều hành Contiki đƣợc lập trình ngơn ngữ C, hoạt động dựa chế event - driven có đặc điểm phù hợp với hệ thống nhúng mạng cảm biến không dây 3.2.2.Cấu trúc hệ điều hành Contiki Bất kỳ Contiki gồm thƣ mục: apps, core, cpu, docs, example, platform tools 3.2.3.Tích hợp platform vào hệ điều hành contiki [22] “Platform native” platform chuẩn đƣợc xây dựng để việc tích hợp platform vào hệ điều hành contiki trở nên thuận tiện Phần mềm Contiki bao gồm thư mục file sau đây: - Thƣ mục: Dev - File: Cfs-coffee-arch.h; Clock.c; Contiki-conf.h; Contiki-main.c; Makefile.native 3.2.4.Xây dựng môi trường ảo cho thử nghiệm Để thực ứng dụng toán nêu luận văn xây dựng môi trƣờng ảo cho thử nghiệm với mô Cooja chạy phần mềm contiki sử dụng phần mềm ảo VMWare  Cài đặt VMWare  Cài đặt Contiki  Cài đặt Cooja 3.3 Xây dựng mạng mô 3.3.1.Mơ tả tốn ứng dụng IoT trường học thơng minh Bài tốn 1: Quản lí điểm danh Trong phạm trƣờng học có nhiều phòng học riêng cho chức lý thuyết, thực hành…Để quản lý điểm danh phòng gắn sensor (nút chủ cấp 1) học sinh đƣợc gắn định danh (ID) từ nắm bắt thông tin học sinh: - Vào muộn; - Bỏ giờ; - Ra sớm; - Tích trữ thực hành; 19 Thu thơng tin từ chíp định vị gửi trung tâm qua gói tin thơng báo Broadcast, với tần suất 10 phút lần Bảng 3.1: Bảng quy định thời gian ID HS1 HS2 … Tên mơn học Tốn Văn … Tần suất gửi tin