Truyền thông đến từng hộ gia đình dựa trên hệ thống thông tin di động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ TRUYỀN THƠNG ĐẾN TỪNG HỘ GIA ĐÌNH DỰA TRÊN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG NGUYỄN VĂN LINH nguyenvanlinh.hust.edu@gmail.com Ngành Kỹ thuật Viễn thông Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Khương Viện: Điện tử - Viễn thông HÀ NỘI, 10/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ TRUYỀN THƠNG ĐẾN TỪNG HỘ GIA ĐÌNH DỰA TRÊN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG NGUYỄN VĂN LINH nguyenvanlinh.hust.edu@gmail.com Ngành Kỹ thuật Viễn thông Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Khương Viện: Điện tử - Viễn thông HÀ NỘI, 10/2020 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Văn Linh Sinh ngày 22 tháng năm 1992 Học viên lớp cao học Kỹ thuật viễn thông 2017B - Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan nội dung đề tài “Truyền thông đến hộ gia đình dựa hệ thống thơng tin di động” tơi tự tìm hiểu, nghiên cứu thực hướng dẫn thầy giáo TS Nguyễn Quốc Khương Mọi trích dẫn tài liệu tham khảo mà tơi sử dụng có ghi rõ nguồn gốc Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Tác giả luận văn NGUYỄN VĂN LINH LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn giảng viên – TS Nguyễn Quốc Khương tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này, tạo điều kiện thuận lợi để cơng trình nghiên cứu hoàn thành Em xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Điện tử viễn thông tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu Luận văn hoàn thành khoảng thời gian khơng dài với kiến thức cịn hạn chế, tài liệu tham khảo nên tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đánh giá, nhận xét, góp ý thầy giáo hội đồng để luận văn hồn thiện Cuối biết ơn tới gia đình, bạn bè thơng cảm, động viên giúp đỡ học viên có thêm nghị lực để hoàn thành luận văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 LỜI CẢM ƠN .2 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU .8 Bối cảnh nghiên cứu đề tài Mục tiêu luận văn Đối tượng nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu .9 Bố cục luận văn .9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN THANH CƠ SỞ 10 1.1 Phát hệ thống đài truyền sở .10 1.1.1 Định nghĩa phát 10 1.1.2 Đặc điểm phát 10 1.1.3 Truyền 12 1.1.4 Nam Khái quát phát triển hệ thống đài truyền sở Việt …………………………………………………………………… 13 1.1.5 Vai trò hệ thống truyền sở 14 1.2 Mơ hình hệ thống truyền sở .15 1.2.1 Hệ thống truyền hữu tuyến 15 1.2.2 Hệ thống truyền vô tuyến 17 1.2.3 Ưu nhược điểm hệ thống truyền sở 18 1.3 Quan điểm đạo Đảng nhà nước 20 1.4 Hiện trạng xu hướng phát triển truyền thông .24 1.4.1 Những vấn đề đặt bối cảnh 24 1.4.2 Phát đại 26 1.4.3 Phát giới 28 1.5 Kết luân chương 31 CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG THẾ HỆ MỚI 32 2.1 Truyền không dây theo công nghê IP 32 2.1.1 Đặc điểm truyền theo IP dựa công nghệ MQTT 33 2.1.2 Vấn đề bảo mật 36 2.1.3 Một số mơ hình triển khai đơn vị 37 2.2 Nghiên cứu áp dụng công nghệ MQTT .41 2.2.1 Công nghệ MQTT 41 2.2.2 Bảo mật 45 2.2.3 Cách thức áp dung MQTT 46 2.3 Kết luận chương 63 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI VÀ THỰC TIỄN 64 3.1 Phương án triển khai .64 3.1.1 Mơ hình đưa vào triển khai 64 3.1.2 Xây dựng môi trường setup hệ thống quản trị 65 3.1.3 Chạy thử chương trình kết nối tới thiết bị thu 73 3.2 Thực tiễn áp dụng đánh giá 75 3.2.1 Thực tiễn triển khai 75 3.2.2 Đánh giá 76 3.2.3 Đề xuất việc kết nối với hệ thống cảnh báo biển Việt Nam 77 3.3 Kết luận chương 78 KẾT LUẬN .80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Truyền địa phương 12 Hình 1.2: Hệ thống truyền có dây 15 Hình 1.3: Các thành phần hệ thống truyền có dây 16 Hình 1.4: Hệ thống truyền không dây 17 Hình 1.5: Các thành phần hệ thống truyền khơng dây 17 Hình 1.6: Loa phường Hà Nội 25 Hình 1.7: HD Radio Mỹ 30 Hình 2.1: Truyền theo công nghê IP 32 Hình 2.2: Một mơ hình tuyền kiểu 33 Hình 2.3: Mơ hình truyền qua sóng di đơng 3G/4G 34 Hình 2.4: Mơ hình triển khai Viettel tảng 3G 37 Hình 2.5: Mơ hình triển khai Viettel tảng internet 38 Hình 2.6: Thiết bị hệ thống Viettel 38 Hình 2.7: Mơ hình hệ thống đơn lẻ Newtatco 40 Hình 2.8: Mơ hình hệ thống hỗn hợp Newtatco 40 Hình 2.9: Mơ hình kiến trúc MQTT 42 Hình 2.10: Mơ hình QoS 44 Hình 3.1: Mơ hình thiết kế triển khai 64 Hình 3.2: Môi trường chạy MQTT 66 Hình 3.3: Giao diện quản lý Broker 71 Hình 3.4: Trạng thái Client 71 Hình 3.5: Xác thực ID khách hàng trạng thái 71 Hình 3.6: Màn hình giao diện dashboard hệ thống 72 Hình 3.7: Giao diên quản lý thiết bị lắp đặt địa bàn 72 Hình 3.8: Giao diện quản lý tin phát 73 Hình 3.9: Thiết bị Mira Loa 76 Hình 3.10: Thiết bị Mgateway 76 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Ưu nhược điểm hệ thống truyền 20 Bảng 2.1: Ưu nhược điểm kỹ thuật truyền IP 35 Bảng 2.2: Bảng topic ID thiết bị 47 Bảng 2.3: Bảng mã lệnh 50 Bảng 2.4: Trạng thái tin 60 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Định nghĩa Từ viết tắt Nghĩa tiếng việt AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ ATTT An Tồn Thơng Tin An Tồn Thông Tin CNXH Chủ nghĩa xã hội Chủ nghĩa xã hội DAB Digital Audio Broadcasting Tiêu chuẩn vô tuyến kỹ thuật số DMB Digital Multimedia Broadcasting Công nghệ truyền dẫn vô tuyến FM Frequency Modulation Điều chế tần số HD Radio High Definition Radio Công nghệ vô tuyến kỹ thuật số HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền tải văn IoT Internet of Things Mạng lưới kết nối internet IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDB-T Intergrated Services Digital Tiêu chuẩn cho truyền hình kỹ Broadcast–Terrestrial thuật số LAN Local Network Area Mạng máy tính cục MQTT Message Queuing Telemetry Giao thức truyền thông điệp Transport M2M Mobile to mobile Giao thức di động QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RDS Radio Data System Giao thức truyền thông TW Trung ương Trung ương TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền vận TT&TT Thông tin Truyền thông Thông tin Truyền thông TLS Transport Layer Security Bảo mật tầng giao vận WSN Wireless Sensor Networks Mạng cảm biến không dây SCADA Supervisory Control And Data A Hệ thống điều khiển giám sát SSL cquisition thu thập liệu Secure Sockets Layer Bảo mật tầng socket MỞ ĐẦU Bối cảnh nghiên cứu đề tài Cùng với tăng trưởng mạnh mẽ kinh tế, xã hội văn hóa nhu cầu trao đổi, tiếp cận thơng tin người dân phát triển theo Mặc dù vậy, nơi vùng sâu, vùng xa, nơi hải đảo hay biên cương nơi kinh tế, công nghệ thông tin chưa phát triển việc người dân tiếp cận với sách Đảng Nhà nước ln gặp nhiều khó khăn Từ trước tới nay, hệ thống đài truyền sở phương tiện tuyên truyền hữu hiệu địa phương, cầu nối quyền với người dân, cơng cụ trực tiếp quyền địa phương cơng tác đạo, quản lý, điều hành để phát triển kinh tế, xã hội Tuy nhiên, số địa phương, địa bàn chủ yếu địa hình đồi núi dốc, khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa cơng với tác động thời tiết mưa nắng thất thường, xã ven biển, ảnh hưởng xâm nhập mặn làm cho thiết bị đài truyền thường xuyên bị sét, gỉ, hỏng hóc Đặc biệt, xã vùng sâu, vùng xa thuộc khu vực miền núi, trung du có địa hình núi cao thường xun bị chắn sóng, khuất sóng, lõm sóng Đồng thời, số cụm dân cư sống phân tán rải rác gặp khó khăn việc thu sóng phát truyền hình tỉnh, huyện Các địa bàn bàn gần vùng biên giới có tượng bị chèn sóng sử dụng hệ thống FM nhằm mục đích quấy phá, kích động nhân dân Với vấn đề trên, nhu cầu đặt phải nghiên cứu, triển khai giải pháp truyền thông hệ nhằm khắc phục vấn đề hệ thống truyền cũ đáp ứng công tác tuyên truyền Đảng Nhà nước Vì tơi định chọn đề tài: “Truyền thơng đến hộ gia đình dựa hệ thống thông tin di đông” Mục tiêu luận văn Mục tiêu luận văn nghiên cứu đưa giải pháp triển khai hệ thống truyền thông hệ nhằm thay cho hệ thống truyền sở sử dụng Nhằm khắc phục nhược điểm hệ thống truyền Thốt khỏi screen: ctrl+A+D Kiểm tra tiến trình chạy: • Weblogic: B1: Cài đặt JDK biến môi trường: - Download jdk 64 bit chạy linux - Giải nén đến thư mục /usr/jdk/ - Xóa softlink cũ khởi tạo softlink đường dẫn /usr/java (Dùng lệnh which java để kiểm tra) - Kiểm tra kết lệnh java –d64 –version B2 : Cài đặt Oracle weblogic 12c Cài đặt vào thư mục /u01/oracle, sau giải nén file bin chạy cửa sổ shell Sử dụng kết nối VPN để sử dụng giao diện Từ user root, chạy lệnh xhost+ cho phép kết nối từ client Tạo user gsxm server, chạy file cài đặt user gsxm 67 Chạy script user root 68 69 Sau cài xong mục theo yêu cầu Start Weblogic Vào thư mục domain/bin chạy file /startWeblogic.sh • Sau cài xong mơi trường: deploy code weblogic 70 Chọn deloyments  Install  Upload file dạng war  Next  Finish c Chạy chương trình quản trị Cấu hình thiết bị trỏ địa server cài đặt Broker với port 1883 (port mặc định MQTT, thay đổi để phù hợp với nhu cầu) Trên web browser truy cập vào địa trên: Hình 3.3: Giao diện quản lý Broker Hình 3.4: Trạng thái Client Hình 3.5: Xác thực ID khách hàng trạng thái 71 Hình 3.6: Màn hình giao diện dashboard hệ thống • Những thiết bị có thị chấm màu xanh kết nối • Những thiết bị thị chấm màu đỏ bị kết nối Hình 3.7: Giao diên quản lý thiết bị lắp đặt địa bàn 72 Hình 3.8: Giao diện quản lý tin phát 3.1.3 Chạy thử chương trình kết nối tới thiết bị thu B1: Truy cập vào thiết bị M-gateway để thiết lập thông số: B2: Check trạng thái kết nối thiết bị B3: Thêm thiết bị trang quản lý hệ thống 73 B4: Tạo tin setup lịch phát B5: Phê duyệt tin B6: Kiểm tra trang tháy đẩy tin : đẩy tin xong thông số rx=100%  Tại ta nghe tin phát 74 3.2 Thực tiễn áp dụng đánh giá 3.2.1 Thực tiễn triển khai Hiện nay, việc lắp đặt quản lý thiết bị triển khai nhiều địa bàn tỉnh vùng sâu vùng xa, tỉnh vùng miền núi địa bàn thành phố Hà Nội phản hồi tích cực giải pháp truyền hệ Từ thực tiễn triển khai, giải pháp gồm thành phần chức chính: • Hệ thống quản trị: quản trị chung toàn hệ thống, quản lý thiết bị truyền thông, quản lý tin tức, thơng tin truyền thơng… • Mira + Loa: thiết bị phát không dây, phục vụ phát tin nơi công cộng Thiết bị sử dụng cho huyện vùng sâu, vùng xa, có khả nhận thơng tin từ website qua 3G/ 4G/ Internet, phát tức thời phát theo lịch • MGateway: thiết bị lắp đặt hộ gia đình, phục vụ cơng tác phát tin truyền thành phố lớn hay tịa nhà cao tầng Ngồi mGateway cịn cổng kết nối, quản lý thiết bị IoT thơng minh hộ gia đình • Ứng dụng di động: ứng dụng dành cho người dân nhằm mục đích cập nhật tin tức, kiện địa phương: Nghe lại thông báo phát thiết bị Mira, mGateway; Khảo sát ý kiến người dân; Quản lý thiết bị IoT hộ gia đình; Tích hợp dịch vụ cơng tiện ích tốn dịch vụ khác cho hộ gia đình Hỗ trợ tảng IOS Android 75 Hình 3.9: Thiết bị Mira Loa Hình 3.10: Thiết bị Mgateway 3.2.2 Đánh giá Sau thời nghiên cứu đánh giá truyền hệ cũ, giải pháp truyền hệ thay tỏa ưu viêt hơn, đáp ứng nhu cầu địa phương khắc phục nhược điểm giải pháp cũ 76 • Khơng có dây truyền thanh, thành phần rườm rà, mỹ quan • Chất lượng âm thanh: trong, rõ, khơng bị nhại • Cụm thu sóng phát gọn, nhẹ dễ lắp đặt • An toàn, dễ bảo dưỡng, dễ kiểm tra sửa chữa cần • Khơng cần xây dựng cột ăngten, giảm thiểu tình trạng an tồn cột ăng ten xuống cấp; • Số lượng cụm loa khơng giới hạn khoảng cách, không phụ thuộc vào công suất máy phát trung tâm; • Quản lý vận hành tập trung, phát tin lúc nơi; • Dễ sử dụng, tiết kiệm thời gian nhân lực; • An tồn thơng tin 3.2.3 Đề xuất việc kết nối với hệ thống cảnh báo biển Việt Nam Việt Nam quốc gia biển, với 3200 km bờ biển hàng triệu km vuông thềm lục địa Giữ vị trí quan trọng giao thông hàng hải, nên kinh tế biển Việt Nam trở thành ngành kinh tế mũi nhọn Các hoạt động biển vận tải biển, thăm dò khai thác dầu khí, ni trồng đánh bắt hải sản đầu tư phát triển mạnh Tuy nhiên, đặc điểm vùng biển Việt Nam tuyến hàng hải quốc tế quan trọng nên tàu thuyền tham gia hoạt động nhộn nhịp số lượng loại tàu, đồng thời vùng biển nước ta thường xuyên phải gánh chịu hàng chục bão, áp thấp nhiệt đới Do vậy, tàu thuyền tham gia hoạt động hay gặp tai nạn biển, gây nhiều thiệt hại người tài sản Trong ngư dân, biển với phương tiện lạc hậu đối tượng chịu nhiều rủi ro thiệt hại Nhằm giảm thiểu nguy rủi ro phương tiện hoạt động biển hội nhập quốc tế, từ năm 1997, Hệ thống Đài Thông tin Duyên hải Việt Nam Nhà nước đầu tư xây dựng vào hoạt động Đây Hệ thống gồm 32 Đài Thơng tin dun hải, bố trí dọc theo bờ biển từ Móng Cái tới Hà Tiên, Cơng ty Thông tin điện tử Hàng hải Việt Nam tổ chức quản lý khai thác Trong có đài thông tin duyên hải đặc biệt, đài thông tin vệ tinh mặt 77 đất Inmarsat Hải Phòng Đài thơng tin thu tín hiệu cấp cứu qua vệ tinh CospasSarsat Việc tích hợp giải pháp truyền khơng dây theo công nghê IP vào hệ thống Đài thông tin Duyên hải Việt Nam phương án cảnh báo, cung cấp thông tin liên lạc 24/7 cho tàu thuyền hoạt động Cung cấp thông tin cần thiết để tránh bão, tai nạn xử lý thơng tin vị trí bị nạn, phục vụ cơng tác tìm kiếm cứu nạn hàng hải Việc tích hợp cần cấp tra có thẩm quyền kiểm tra, kiểm định, phân tích đưa đánh giá phù hợp Không gây ảnh hưởng tới hệ thống Đài thông tin Duyên hải Việt Nam mà lại cung cấp thêm kênh thông tin cho ngư dân tàu thuyền hoạt động để phòng tránh rủi ro đáng tiếc 3.3 Kết luận chương Trong chương đưa mơ hình phương án triển khai giải pháp truyền không dây theo công nghệ IP cách thức setup hệ thống quản trị thiết bị, tin, phân cấp, phân quyền cho người dùng Đưa sản phẩm triển khai phục vụ cho việc truyền theo giải pháp Bước đầu triển khai địa bàn Hải Phòng, Quảng Ninh, Tây Ninh…đã phản hồi tốt lợi ích giải pháp: • Phát khơng dây tảng data 3G/ 4G/ Internet, đảm bảo mỹ quan thị • Ứng dụng công nghệ MQTT quản lý thiết bị phát thanh, đảm bảo thông tin thông suốt • Khắc phục nhược điểm giải pháp truyền thống như: truyền tải thông tin chậm, không đặt lịch phát, không thu thập phản hồi chiều, không mở rộng phát triển theo công nghệ mới, chưa bắt kịp xu 4.0 • Mang quyền người dân đến gần Phát huy sức mạnh tập thể • Hỗ trợ khai thác dịch vụ cơng trực tuyến • Tiếp cận dịch vụ thông minh 78 79 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu thân hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Quốc Khương, tơi hồn thành luận văn Nội dung nghiên cứu tập trung điểm yếu hệ thống truyền hệ cũ sử dụng đưa giải pháp truyền hệ với kỹ thuật truyền theo IP sử dụng công nghệ MQTT Giải pháp đưa khắc phục nhược điểm hệ thống truyền cũ giúp quyền địa phương tiếp cận gần với người dân công tác đạo, quản lý, điều hành để phát triển kinh tế xã hội Trong tương lai, thiết bị truyền thông với cơng nghê cịn mở hướng tiếp cận cho vấn đề phát triển hệ thống truyền giải pháp IoT vào thiết bị cảnh báo chống trộm, toán trực tuyến dịch vụ khác cho hộ gia đình Cũng tích hợp vào hệ thống Đài thông tin Duyên hải Việt Nam giải pháp cung cấp thêm kênh thông tin khẩn cấp, quan trọng cho phương tiện hoạt động biển Trong q trình làm luận văn, cá nhân tơi cố gắng đưa đầy đủ thông tin, thuyết minh khoa học Tuy nhiên thời gian có hạn, luận văn khơng tránh sai sót, mong nhận góp ý để xây dựng đề tài hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bồi dưỡng kiến thức cho cán TT&TT sở, Bộ Thông tin Truyền thơng (năm 2012) [2] Chiến lược phát triển văn hóa đến năm 2020 (Ban hành kèm theo Quyết định số 581/QĐ-TTg ngày 06 tháng năm 2009 Thủ tướng Chính phủ) [3] Xu hướng phát đại, Tiểu luận, Trường đại học Khoa học Xã hội Nhân văn, Đại học quốc gia Hà Nội (Năm 2013) [4] Giải pháp Loa Thông Minh Trung tâm giải pháp Công nghệ thông tin viễn thông Viettel [5] Giải pháp truyền thông sở công ty Newtatco [6] HT_HD_007 Huong dan cai dat Oracle HTTP Server va Weblogic, lưu hành nội - https://smartfactoryvn.com/technology/internet-of-things/giao-thuc-mqtt-la-ginhung-ung-dung-cua-mqtt-nhu-the-nao/, tham khảo - https://vidieukhien.xyz/2020/03/19/mqtt-tutorial-mqtt-quality-of-service/, tham khảo - https://emqtt.io/ , tham khảo -https://o7planning.org/vi/10365/huong-dan-cai-dat-va-cau-hinh-oracleweblogic-server , tham khảo 81 ... giải pháp truyền thông hệ nhằm khắc phục vấn đề hệ thống truyền cũ đáp ứng công tác tuyên truyền Đảng Nhà nước Vì tơi định chọn đề tài: ? ?Truyền thơng đến hộ gia đình dựa hệ thống thông tin di đông”... KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ TRUYỀN THƠNG ĐẾN TỪNG HỘ GIA ĐÌNH DỰA TRÊN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG NGUYỄN VĂN LINH nguyenvanlinh.hust.edu@gmail.com Ngành Kỹ thuật Viễn thông Giảng viên hướng dẫn:... cảnh 1.2 Mơ hình hệ thống truyền sở Hệ thống truyền sở chia làm loại hệ thống truyền hữu tuyến (có dây) hệ thống truyền vơ tuyến (khơng dây) Tùy vào mục đích, vị trí, quy mơ mà hệ thống có thành