NGHIÊN cứu xây DỰNG mô HÌNH WIRELESS SENSOR NETWORK sử DỤNG CÔNG NGHỆ BLUETOOTH 4 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN      PHẠM QUỐC CƯỜNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH WIRELESS SENSOR NETWORK SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ BLUETOOTH 4.1 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Mã số: 60.48.02.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN MINH SƠN TP HỒ CHÍ MINH – NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học cá nhân thực hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Minh Sơn Những kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa công bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn nghiên cứu TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 09 năm 2017 Phạm Quốc Cường LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Minh Sơn Thầy hướng dẫn tơi q trình học tập nghiên cứu khoa học, từ kiến thức kỹ chun mơn, đặc biệt hồn thành luận văn Một lần nữa, xin cảm ơn chân thành đặc biệt đến Thầy Trong trình học tập làm việc trường Đại học Công nghệ thông tin Đại học Quốc Gia TP HCM, quên công ơn quý Thầy/Cô Thầy, đồng nghiệp hỗ trợ giúp đỡ động viên nhiều Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy/Cô Tôi quên công ơn sinh thành dưỡng dục ba mẹ Cảm ơn ba mẹ, em người dõi theo nguồn động viên tinh thần to lớn sống tơi Dù có hồn thiện đến đâu, không tránh khỏi thiếu sót hạn chế việc hồn thành luận văn Tôi hy vọng nhận phản hồi đóng góp ý kiến q báu từ q Thầy/Cơ Tơi xin trân trọng cảm ơn TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 Phạm Quốc Cường MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ MỞ ĐẦU Đặt vấn đề: Mục tiêu luận văn: 10 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 11 Ý nghĩa khoa học thực tiễn: 11 Cơng trình khoa học: 12 Cấu trúc luận văn: 12 Chương TỔNG QUAN 13 1.1 Tổng quan IoT 13 1.1.1 Internet of Things (IoT) 13 1.1.2 Tổng quan kỹ thuật IoT 13 1.1.3 Mơ hình ứng dụng IoT 16 1.2 Tổng quan Wireless Sensor Network (WSN) .19 1.2.1 Kiến trúc mạng WSN 21 1.2.2 Các mơ hình mạng cảm biến WSN 22 Chương CÔNG NGHỆ BLUETOOTH LOW ENERGY 29 1.1 Bluetooth .29 1.2 Kiến trúc BLE 29 1.2.1 Physical Layer 30 1.2.2 Link Layer 31 1.2.3 Generic Access Profile (GAP) 35 1.2.4 Attribute Protocol (ATT) 37 1.2.5 Generic Attribute Profile (GATT) 39 1.2.6 Security Manager(SM) 40 1.3 Mơ hình mạng BLE 41 Chương MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 44 3.1 Hướng giải vấn đề 44 3.2 Kiến trúc mạng cảm biến Fish Network 45 3.3 Mơ hình lượng tiêu thụ thời gian sống FN 46 3.3.1 Mơ hình lượng 46 3.3.2 Thời gian sống FN 47 3.3.3 Các phương pháp gia tăng thời gian sống mạng FN 49 3.4 Networking Protocol 52 3.4.1 Phương thức khởi tạo mơ hình mạng 52 3.4.2 Phương thức thu thập liệu 53 Chương MÔ HÌNH TRUYỀN DỮ LIỆU TRONG FN 55 4.1 Định dạng gói tin 55 4.2 Phương thức truyền liệu 59 4.2.1 Đường truyền liệu 59 4.2.2 Gom nhóm liệu 60 Chương THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 64 5.1 Mơ hình thực nghiệm 64 5.2 Đánh giá hiệu suất 67 5.2.1 Phương thức đánh giá 67 5.2.2 Kích thước mạng FN 67 5.2.3 Năng lượng tiêu thụ 68 5.2.4 Khoảng cách kết nối 69 5.2.5 Mức độ truyền tải gói tin 69 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .72 6.1 Kết luận 72 6.2 Hướng phát triển 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ý nghĩa STT Kí hiệu IoT WSN Wireless Sensor Network BLE Bluetooth Low Energy RFID Radio-frequency identification GAP Generic Access Profile GATT Generic Attribute Profile L2CAP Logical Link Control and Adaptation Layer Protocol ATT Attribute Protocol SM Security Manager 10 FN Fish Network 11 BN Bone Node 12 EN End Node 13 SEN Sensor End Node 14 AEN Actuator End Node 15 UUID Universally Unique Identifier 16 Bluetooth SIG 17 ACK Internet of Things Bluetooth Special Interest Group Acknowledgements DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1 Địa node cụm 58 Bảng 5.1 Số lượng SEN AEN phòng 64 Bảng 5.2 Năng lượng tiêu thụ End Node chế độ hoạt động không Stand By 68 Bảng 5.3 Năng lượng tiêu thụ Bone Node chế độ hoạt động không Stand By 68 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tổng quan hệ thống IoT [13] 14 Hình 1.2 Các loại thiết bị IoT mối liên hệ [14] 15 Hình 1.3 Mơ hình ứng dụng IoT [13] 17 Hình 1.4 Các nghiên cứu nghiên cứu WSN [15] 20 Hình 1.5 Kiến trúc tổng quan mơ hình mạng WSN [15] 21 Hình 1.6 Giao thức mạng dạng Bus [31] 23 Hình 1.7 Giao thức mạng dạng Sao [31] 23 Hình 1.8 Giao thức mạng dạng Ring [31] 24 Hình 1.9 Giao thức mạng dạng Tree [31] 25 Hình 1.10 Giao thức mạng dạng Mesh [31] 26 Hình 1.11 Giao thức mạng dạng Circular [31] 27 Hình 1.12 Giao thức mạng dạng Grid [31] 28 Hình 2.1 Kiến trúc BLE [34] 30 Hình 2.2 Kênh truyền BLE [32] 31 Hình 2.3 Các trạng thái thiết bị BLE [3] 32 Hình 2.4 Quảng bá gói tin BLE [32] 33 Hình 2.5 Hai phương thức scanning thiết bị BLE [32] .34 Hình 2.6 Quá trình kết nối, truyền liệu ngắt kết nối BLE [32] 35 Hình 2.7 Giá trị thuộc tính (attributes) 37 Hình 2.8 Truyền liệu ACK non-ACK 39 Hình 2.9 Kiến trúc Services Characteristic [33] 40 Hình 2.10 Phương thức truyền liệu Broadcasting [36] 41 Hình 2.11 Phương thức truyền liệu Connection [36] 42 Hình 2.12 Các mơ hình kết nối BLE [32] 43 Hình 3.1 Kiến trúc mạng cảm biến FN 45 Hình 3.2 Mơ hình tính toán thời gian sống FN 48 Hình 3.3 Bố trí nhiều GN FN 51 Hình 4.1 Năng lượng tiêu thụ theo số lượng Bytes liệu truyền 56 Hình 4.2 Tổng số lần truyền/nhận FN theo số lượng BNs 56 Hình 4.3 Cấu trúc gói tin 57 Hình 4.4 Cấu trúc địa FN 58 Hình 4.5 Cấu trúc gói tin kết trả 61 Hình 4.6 Mơ hình tính tốn lượng tiêu thụ 62 Hình 4.7 Phương thức gom nhóm liệu FN 63 Hình 5.1 Mơ hình FN tiến hành thực nghiệm đánh giá 65 Hình 5.2 CC2540 Bluetooth Low Energy USB Dongle 66 Hình 5.3 Mơ hình phần cứng BN EN 66 Hình 5.4 Sự thay đổi khoảng cách kết nối node theo mức 69 Hình 5.5 Thời gian để Gateway hoàn thành yêu cầu thu thập liệu Sensor BN khác 70 Hình 5.6 Thời gian để Gateway hồn thành truyền lệnh cho Actuator node BN khác 71 Quản lý phân tán: Do liệu cập nhật lưu trữ BN cụm node Do chu kỳ cập nhật liệu cụm node cần SEN gửi liệu lần BN nhận lưu trữ liệu: 𝑒𝑐 (𝑞, 𝑅 ) = 6𝑞𝛼 + 3𝑞𝛽1 𝑅2 Với việc BN có khả xử lý gom nhóm liệu, gói tin gom lại thành gói tin (như hình (d)) gửi đến GN với mức tiêu thụ lượng: 𝑒𝑡 (𝑞, 𝑅 ) = 9𝑞𝛼 + 5𝑞𝛽1 𝑅2 Tổng mức lượng tiêu thụ thu thập truyền liệu GN: 𝑒𝑝𝑡 (𝑞, 𝑅 ) = 15𝑞𝛼 + 8𝑞𝛽1 𝑅2 Mức lương chênh lệnh phương pháp quản lý chủ yếu đến từ khối lượng chuyển tiếp gói tin BNs Với chuỗi dài mức chênh lệch lớn có nhiều BNs tham gia vào việc chuyển tiếp gói tin Rõ ràng với số lượng gói tin cần chuyển tiếp mức lượng tiêu thụ giảm, từ góp phần kéo dài thời gian sống mạng cảm biến Phương thức truyền lệnh đến AEN tương tự trình truyền liệu từ SEN GN Order {a} Data {a} Data {b} Order {b} Data {a;b;c} Order {a;b;c} Order {c} Data {c} (a) Quá trình thu thập liệu (b) Quá trình truyền lệnh Hình 4.7 Phương thức gom nhóm liệu FN 63 Chương THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Mơ hình thực nghiệm Để tiến hành thực nghiệm đánh giá hiệu suất, luận văn xây dựng mơ hình mạng FN ứng dụng cảm biến nhà thơng minh Trong gồm có BNs bố trí phòng nhà là: phòng khách, phòng ngủ, phòng bếp hành lang Một máy tính kết hợp với phần cứng BLE sử dụng node GN điều khiển giám sát hoạt động mạng Tại phòng bố trí SEN AEN khác để thu thập liệu mơi trường từ tồn nhà Chi tiết trình bày bảng 5.1 Bảng 5.1 Số lượng SEN AEN phòng Vị trí cụm node Sensor End Node Actuator End Node Phòng khách Cảm biến ánh sáng Khơng Phòng ngủ Cảm biến ánh sáng Có Phòng bếp Hành lang Cảm biến nhiệt độ, Cảm biến độ ẩm Cảm biến ánh sáng, Cảm biến độ ẩm Có Có Gateway xây dựng bao gồm Laptop gắn CC2540 BLE USB Dongle, cung cấp khả truyền nhận gói tin đến mạng BLE Các liệu thu thập người dùng xử lý chuyển thành liệu có ý nghĩa Trong mơ hình này, GN cấp nguồn hoạt động 5V kết nối đến người dùng thông qua phần mềm Btool TI Mỗi BNs, SEN AE bố trí ngẫu nhiên khơng gian cấp nguồn pin AA Các bước tiến hành khởi tạo thu thập liệu thực trình bày mục 3.4 luận văn Tiến hành thực nghiệm cách cho vận hành mạng FN, thực thi tác vụ thu thập liệu, truyền liệu truyền lệnh Từ đó, thu thập thơng tin q trình thực thi để đưa kết hiệu suất hoạt động 64 Hình 5.1 Mơ hình FN tiến hành thực nghiệm đánh giá 5.1.1 Phần Cứng Gateway Node Phần cứng sử dụng GN mơ hình thử nghiệm CC2540 Bluetooth Low Energy USB Dongle ( BLE USB Dongle) TI sản xuất [39] kết nối với máy tính thơng qua kết nối USB Với ưu điểm gọn nhẹ thiết kế đơn giản, BLE USB Dongle cung cấp phương pháp kết nối đến mạng FN cách 65 dễ dàng BLE USB Dongle hỗ trợ đầy đủ phương thức giao tiếp GN đến BN Scan kết nối đến BNs, truyền/ nhận gói tin dịch vụ cần thiết service discovery, device discovery, thông qua phần mềm BTool Hình 5.2 CC2540 Bluetooth Low Energy USB Dongle BN, SEN AEN Phần cứng sử dùng để làm Bone node Sensor Actuator End Node mạch Sensor Tag nhà sản xuất TI, bao gồm SoC CC2650 kết hợp với 10 loại cảm biến khác đảm bảo đầy đủ tính để thực vai trò bone node Sensor Actuator end node TI CC2650 SoC tích hợp xử lý ARM Cortex – M3 với truyền nhận sóng 2.4Ghz hỗ trợ BLE 4.1 Các cảm biến Sensor Tag: Cảm biến ánh sáng, độ ẩm, chuyển động cảm biến nhiệt độ Hình 5.3 Mơ hình phần cứng BN EN 66 Bộ phần mềm sử dụng để lập trình cho Sensor Tag Code Composer Studio (CCS) TI cấp phát triển CCS tích hợp sẵn hệ điều hành thời gian thực (RTOS) cung cấp khả quản lý tác vụ tốt 5.2 Đánh giá hiệu suất 5.2.1 Phương thức đánh giá Phương pháp đánh giá hiệu suất tổng quan mơ hình FN dựa thơng số quan trọng WSN như: Khả mở rộng mạng, khoảng cách kết nối node, mức lượng tiêu thụ mức độ truyền tải gói tin thực tác vụ định Đối với thông số đưa tiêu chí đánh giá đồng thời thực so sánh với nghiên cứu khác nhằm đưa kết đánh giá hiệu suất cách khách quan 5.2.2 Kích thước mạng FN Kích thước mạng thông số quan trọng WSN, biểu thị khu vực mà mạng WSN triển khai thực tế phủ Hai giá trị dùng để đánh giá thông số là: Thứ nhất, số lượng node cảm biến tối đa có mạng; Thứ hai khả mở rộng mạng Trong kiến trúc FN với bytes địa chỉ, số lượng ID có mạng FN 65535 ID Trong trường hợp, chia bytes địa thành 12 bit địa cụm bit địa node Ta hình thành mạng FN cực lớn với 4000 cụm node, với cụm node có tối đa 15 EN So sánh với kết cơng trình [4], với bytes địa chỉ, số lớp mở rộng mô hình báo đề xuất Level Giả sử khoảng cách kết nối thiết bị BLE 25m, mơ hình mạng đề xuất phủ diện tích tối đa 300m Trong với mơ hình FN, với cách chia địa ta có 4000 cụm node liên kết với Khu vực phủ FN lên đến 100km! 67 5.2.3 Năng lượng tiêu thụ Để tính mức lượng tiêu thụ, luận văn tiến hành thu thập thơng tin dòng áp q trình hoạt động node từ tính lượng tiêu thụ Cả End Node Bone Node phần thử nghiệm hoạt động mức tối đa khơng có chế độ Stand by (Chế độ ngủ khơng có tác vụ) Bảng 5.2 Năng lượng tiêu thụ End Node chế độ hoạt động khơng Stand By Điện Áp(V) Dòng (mA) Năng lượng (mW) 3.0 5.3 15.9 3.3 5.65 18.6 Bảng 5.3 Năng lượng tiêu thụ Bone Node chế độ hoạt động khơng Stand By Điện Áp(V) Dòng (mA) Năng lượng (mW) 3.0 5.2 15.6 3.3 5.53 18.2 Kết thu cho thấy mức lượng tiêu thụ node tương đương EN, BN Nguyên nhân mơ hình thử nghiệm trình bày luận văn tương đối nhỏ, khối lượng tác vụ chuyển tiếp liệu node không nhiều Trong trường hợp mơ hình thử nghiệm có nhiều cụm node với số lượng node tham gia nhiều hơn, khác biệt lượng tiêu thụ BN gần gateway BN xa gateway thể rõ ràng theo phần trình bày mục 3.3 Với pin AA, lượng trung bình pin vào khoảng 2500mAh, thời gian sống trung bình node vào khoảng 78 ngày chế độ hoạt động tối đa Một thử nghiệm khác nhằm kiểm tra mức lượng tiêu thụ SenSor Tag chế độ Standby Mode cách tắt tất tác vụ node, kết cho thấy giá trị mức lượng tiêu thụ mức 0.45mA Trong hướng phát triển tương lai, nghiên cứu đưa Standby Mode vào chế độ hoạt động node nhằm tiết kiệm lượng tiêu thụ hướng ưu tiên, trọng phát triển 68 5.2.4 Khoảng cách kết nối Khoảng cách kết nối đo cách nâng dần khoảng cách BN kết nối bị Thực nghiệm tiến hành theo nhiều mức phát lượng khác từ -21 dBm đến +5dBm Kết khoảng cách kết nối bone node thể Hình 5.4(a) Hình 5.4 Sự thay đổi khoảng cách kết nối node theo mức Mức lượng phát lớn, khoảng cách kết nối BN với cao Tuy nhiên, mà lượng tiêu thụ tăng theo Để nâng khoảng cách kết nối BN cần tiêu tốn nhiều lượng [39] Thử nghiệm thực mạch Sensor Tag Anten sử dụng Anten thiết kế mạch thay sử dụng Anten tích hợp bên SoC, kết khoảng cách kết nối tốt cơng trình [39] Hình 5.4(b) 5.2.5 Mức độ truyền tải gói tin Để đánh giá mức độ truyền nhận gói tin mạng nhóm nghiên cứu định thời giây node truyền/nhận gói tin Sau đó, tiến hành đo thời gian cần để việc thu thập liệu gửi lệnh hoạt động hoàn tất Đồng thời tiến hành so sánh phương pháp: Quản lý tập trung Quản lý phân tán nói đến Chương Kết biểu diễn Hình 5.5 5.6 69 Hình 5.5 Thời gian để Gateway hồn thành yêu cầu thu thập liệu Sensor BN khác Phương pháp quản lý tập trung để thu thập liệu từ SEN theo yêu cầu, GN gửi gói tin yêu cầu tới node nhận liệu phản hồi Ví dụ, để thu thập liệu SEN bone node thứ 3, gói tin truyền sau: - Gói tin yêu cầu: Gateway  Bone node  Bone node  Bone node  Đọc Sensor - Gói tin phản hồi : Bone node  Bone node  Bone node 1 Gateway Tổng cộng có lần truyền nhận thực mạng để đọc liệu sensor Với sensor bone node thứ 3, số lần truyền nhận 21 Trong đó, phương pháp quản lý phân tán gói tin truyền sau : - Gói tin yêu cầu : Gateway  Bone node  Bone node  Bone node  Đọc Sensor lưu trữ  Đọc Sensor lưu trữ  Đọc Sensor lưu trữ - Gói tin phản hồi : Bone node  Bone node  Bone node 1 Gateway Dễ dàng nhận thấy tổng cộng có lần truyền nhận gói tin thực mạng để thu thập liệu Sensor, chênh lệch nhiều so với phương pháp quản lý tập trung 21 lần 70 Hình 5.6 Thời gian để Gateway hồn thành truyền lệnh cho Actuator node BN khác Kết phần truyền lệnh xuống cho Actuator trả kết tương tự thu thập liệu từ Sensor Kết thí nghiệm Hình 5.5 trường hợp bone node quản lý sensor actuator Trong trường hợp số lượng sensor actuator mà bone node phải quản lý tăng chênh lệch thời gian thực thi phương thức nhiều Vì vậy, mơ hình mạng lớn hiệu phương pháp quản lý phân tán cao 71 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Luận văn đề xuất thành cơng mơ hình mạng cảm biến khơng dây Fish Network (FN) ứng dụng công nghệ Bluetooth Low Energy 4.1 (BLE 4.1) Trong đó, trình bày rõ kiến trúc mơ hình mạng theo mơ hình quản lý phân tán theo hai mức quản lý: Các GN quản lý BNs BN quản lý ENs cụm node Đồng thời luận văn phân tích tốn quan trọng WSN thời gian sống mạng theo mơ hình tiêu thụ lượng hình trình bày [37] Từ đó, đưa giải pháp để gia tăng thời gian sống mạng FN Đáng ý là: Thứ nhất, bố trí GN phụ thu thập liệu để rút ngắn số hop truyền liệu từ SEN Thứ hai, xây dựng BN dự phòng cụm node cách tích hợp BN dự phòng vào EN Khi xảy cố hư hỏng hết lượng BN cụm, BN dự phòng chuyển vai trò thành BN Do đảm bảo kết nối FN liền mạch có BN xảy cố, nâng cao mức độ tin cậy FN Cùng với mơ hình mạng cảm biến FN, luận văn đề xuất phương thức truyền liệu theo mơ hình quản lý phân tán phù hợp cho FN bao gồm: Thứ nhất, định dạng gói tin 20 bytes cho liệu Đảm bảo trình truyền/ nhận liệu thiết bị xảy lần nhất, hạn chế khối lượng chuyển tiếp gói tin khơng cần thiết Thứ hai, xây dựng đường truyền liệu từ SEN đến GN thành hai đường truyền nhỏ từ SENs đến BN từ BNs GN Điểm đặc biệt đường truyền liệu hai lớp BNs thực gom nhóm liệu trước thực truyền GN Qua đó, làm giảm tải khối lượng chuyển tiếp gói tin BNs nâng cao thời gian sống mạng Một thực nghiệm với gói liệu cảm biến, BN gom nhóm gói tin liệu thành gói tin trước tiến hành gửi đến GN mà đảm bảo tính tồn vẹn liệu Từ đó, phương pháp làm giảm khối lượng chuyển tiếp gói tin tồn mạng FN đến gần 60% so với phương pháp quản lý tập trung 72 Cuối cùng, từ nghiên cứu, đề xuất nêu trên, luận văn xây dựng thành cơng mơ hình mạng FN Đồng thời, thử nghiệm đánh giá hiệu suất mơ hình FN dựa tiêu chí mạng WSN, gồm tiêu chí về: Kích thước, khả mở rộng mạng, lượng tiêu thụ node mạng, khoảng cách kết nối cuối mức độ truyền tải gói tin mạng FN Các kết thu cho thấy ưu điểm mơ hình mạng FN so với mơ hình mạng khác 6.2 Hướng phát triển Trong tương lai, có hai hướng phát triển cho mơ hình FN: Thứ nhất, tiếp tục phát triển giải vấn đề tồn đọng FN Thứ hai, ứng dụng mơ hình FN vào giải pháp IoT Smart home, smart building… Trong vấn đề cần giải quyết, tiết kiệm lượng vấn đề cốt lõi cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu cho hệ điều hành thời gian thực RTOS Từ đó, đưa chế độ Standby Mode vào chế độ hoạt động BNs ENs, góp phần giảm lượng tiêu thụ nâng cao thời gian sống FN Vấn đề cần nghiên cứu nâng cao khoảng cách kết nối Một hướng triển vọng cải tiến Anten ngồi Qua đó, gia tăng độ phủ thiết bị, giúp ích nhiều q trình triển khai mạng cảm biến số lĩnh vực Smart Farm hệ thống theo dõi cảnh báo cháy rừng… vốn có diện tích lớn đỏi hỏi độ phủ tốt Hướng phát triển thứ hai đưa mơ hình FN vào ứng dụng thực tế giải pháp IoT Một số ứng dụng tiềm mơ hình FN hệ thống đèn đường thông minh, hệ thống điều khiển nhà thơng minh hệ thống quản lý nhà kính ứng dụng nông nghiệp công nghệ cao Với ứng dụng này, khu vực quản lý định nghĩa thành cụm node, liên kết cụm node theo chuỗi từ gần tới xa hình thành mạng FN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Aguilar, S.; Vidal, R.; Gomez, C, Opportunistic Sensor Data Collection with Bluetooth Low Energy, Sensors 2017,17,159 [2] Nieminen, J.; Savolainen, T.; Isomaki, M.; Patil, B.; Shelby, Z.; Gomez, C, "IPv6 over BLUETOOTH(R) Low Energy," RFC 7668; IETF: Fremont, 2015 [3] Bluetooth SIG, Specification of the Bluetooth System, Covered Core Package; Version 5; Bluetooth Special Interest, Kirkland, WA, USA, 2016 [4] Maharjan, B.K.; Witkowski, U.; Zandian, R., "Tree Network Based on Bluetooth 4.0 for Wireless Sensor," In Proceedings of the 6th European Embedded Design in Education and Research, Milan, Italy,11–12 September 2014 [5] Kim, H.-S.; Lee, J.; Jang, J.W., "BLEmesh: A Wireless Mesh Network Protocol for Bluetooth Low Energy," In Proceedings of the 2015 3rd International Conference on Future Internet of Things and Cloud, Rome, Italy, 24–26 August 2015 [6] CSRmesh, "CSRmesh® Development Kit," [Online] Available: http://www.csr.com/products/csrmeshdevelopment-kit [Accessed 15 May 2017] [7] K Ashton, "That 'Internet of Things," 22 June 2009 [Online] Available: http://www.rfidjournal.com/articles/view?4986 [Accessed 02 April 2017] [8] Cisco, "Connections Counter The Internet of Everything in Motion," Cisco, 29 Jyly 2013 [Online] Available: http://newsroom.cisco.com/feature/1208342/Connections-CounterTheInternet-of-Everything-in-Motio_2 [Accessed 29 April 2017] [9] Gartner, "Gartner Says the Internet of Things Installed Base Will Grow to 26 Billion," Gartner, 12 December 2013 [Online] Available: http://www.gartner.com/newsroom/id/2636073 [Accessed 02 April 2015] [10] E & IDC, "The Internet of Things: Data from Embedded Systems Will Account for," EMC & IDC, April 2014 [Online] Available: 74 http://www.emc.com/leadership/digitaluniverse/2014iview/internet-ofthings.htm [Accessed 02 April 2017] [11] Postscapes, "Internet of Things Definition- Postscapes," Postscapes, [Online] Available: http://postscapes.com/internet-of-things-definition [Accessed 13 April 2017] [12] O V a P Friess, Internet of Things - From Research and Innovation to, Aalborg Ø: River Publishers, 2014 [13] I T S Sector, "ITU-T Recommendation," ITU, 2012 [Online] Available: http://handle.itu.int/11.1002/1000/11559-en?locatt=format:pdf&auth [Accessed 13 April 2017] [14] CRISTIAN B.; ANDREAS K., "Internet of Things Exploring and Securing a Future," DEGREE PROJECT IN COMMUNICATION SYSTEMS, FIRST LEVEL, 2015 [15] KAZEM S.;DANIEL M.; TAIEB Z., WIRELESS SENSOR NETWORKS: Technology, Protocols, and Applications, A John Wiley & Son Inc Publication, 2007 [16] Đ D TÂN, "WIRELESS SENSOR NETWORKS Kỹ Thuật, Giao Thức Ứng Dụng," Bộ Môn Viễn Thông, Đại Học Bách Khoa TPHCM, 2009 [17] G J Pottie and W J Kaiser, "Wireless Integrated Network Sensors," Commun ACM, vol 43, no 5, pp 551-558, 2000 [18] W Ye, John Heidemann and Deborah Estrin, "Medium access control with coordinated," IEEE/ACM Transactions on Networking, June 2004 [19] A Woo and D Culler, "A transmission control scheme for media access in sensor networks," Proceedings of the ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking, pp 221-235, July, 2001 [20] C Intanagonwiwat, R Govindan and D Estrin, "Directed diffusion: A scalable and robust," Proceedings of the 6th Annual ACM/IEEE, August 2000 [21] E Shih et al., "Physical Layer Driven Protocol and Algorithm Design for EnergyEfficient Wireless Sensor Networks," Proceedings of the 7th ACM International, p 272–287, July 2001 75 [22] L C Zhong et al., "Data Link Layer Design for Wireless Sensor Networks," Proceedings of the IEEE Military Communications Conference, vol 1, Oct 2001 [23] C Wang, B Li, K Sohraby, "A Simple Mechanism on MAC Layer to Improve the," Proceedings of the 1st Annual International, 2004 [24] J Kulik et al., "Negotiation-Based Protocols for Disseminating Information in," Proceedings of the 5th ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking, Aug 1999 [25] R Kannan et al., "Energy and Rate Based MAC Protocol for Wireless Sensor," SIGMOD Record, vol 32, Dec 2003 [26] W R Heinzelman, A Chandrakasan, and H Balakrishnan, "An applicationspecific protocol architecture for wireless microsensor networks," IEEE Transactions on Wireless, vol 1, no 4, pp 660-670, July 2001 [27] D Braginsky and D Estrin, "Rumor routing algorithm for sensor networks," Proceedings of the First Workshop on Sensor Networks and Applications (WSNA), October 2002 [28] C Schurgers, V Tsiatsis, S Ganeriwal, M B Srivastava, "Optimizing sensor networks in the energy-latency-density design space," IEEE Transactions on Mobile Computing, vol 1, no 1, pp 70-80, March 2002 [29] I F Akyildiz et al., "A Survey of Sensor Networks," IEEE Communications, p 102, 2002 [30] W Su et al, "Communication Protocols for Sensor Networks," Wireless Sensor Networks, 2004 [31] Divya S.; Sandeep V.; Kanika S., "Network Topologies in Wireless Sensor Networks: A Review," InternatIonal Journal of electronIcs & communIcatIon technology, vol 4, no SPL-3, pp 93-97, June 2013 [32] S Bluetooth, "Bluetooth specification-core version 4.1," Jun 2010 [Online] Available: https://www bluetooth org/docman/handlers/downloaddoc.ashx [Accessed 10 January 2016] [33] SiLabs, "Designing for Bluetooth Low Energy Applications," [Online] Available: https://www.silabs.com/documents/public/white-papers/designingfor-bluetooth-low-energy-applicati [Accessed 12 April 2017] 76 [34] Robert Davidson, Akiba, Carles Cufí, Kevin Townsend, Getting Started with Bluetooth Low Energy, O'Reilly Media, Inc, 2014 [35] S Lindsey, C S Raghavendra, "PEGASIS: Power efficient gathering in sensor information," in IEEE Aerospace Conference, March, 2002 [36] CHANG WEN CHEN and YU WANG, "Chain-Type Wireless Sensor Network for Monitoring Long Range Infrastructures: Architecture and Protocols," International Journal of Distributed Sensor Networks, vol 4, pp 287-314, 2008 [37] TI, "CC2540 Bluetooth Low Energy USB Dongle," TI, [Online] Available: http://www.ti.com/tool/TIDC-CC2540-BLE-USB [Accessed 15 January 2016] [38] Josie H.; Jize Y.; Kenichi S., "DEVELOPMENT OF WIRELESS SENSOR NETWORK USING BLUETOOTH LOW ENERGY (BLE) FOR CONSTRUCTION NOISE MONITORING," INTERNATIONAL JOURNAL ON SMART SENSING AND INTELLIGENT SYSTEMS , vol 8, no 2, pp 1379-1405, 2015 [39] C Gomez, J Oller and J Paradells, "Overview and Evaluation of Bluetooth Low," Sesnors (Basel), vol 12, no 9, pp 11734-11753, 2012 [40] B S I Group, "Bluetooth Developer portal," 2015 [Online] Available: https://developer.bluetooth.org/TechnologyOverview/Pages/Profiles.aspx [Accessed 12 March 2015] 77 ... HÌNH VẼ Hình 1. 1 Tổng quan hệ thống IoT [13 ] 14 Hình 1. 2 Các loại thiết bị IoT mối liên hệ [ 14 ] 15 Hình 1. 3 Mơ hình ứng dụng IoT [13 ] 17 Hình 1 .4 Các nghiên cứu nghiên cứu. .. 13 1. 1 .1 Internet of Things (IoT) 13 1. 1.2 Tổng quan kỹ thuật IoT 13 1. 1.3 Mơ hình ứng dụng IoT 16 1. 2 Tổng quan Wireless Sensor Network (WSN) .19 1. 2 .1 Kiến... dạng Ring [ 31] 24 Hình 1. 9 Giao thức mạng dạng Tree [ 31] 25 Hình 1. 10 Giao thức mạng dạng Mesh [ 31] 26 Hình 1. 11 Giao thức mạng dạng Circular [ 31] 27 Hình 1. 12 Giao