Tài liệu Tìm hiểu về internet of things và đề xuất ứng dụng internet of think vào hệ thống chuỗi bán lẻ của tập đo

LỜI MỞ ĐẦU Trong thời gian học tập và rèn luyện tại trường, em đã nhận được sự chỉ dẫn nhiệt tình từ các thầy cô bộ môn truyền cảm hứng học tập cho sinh viên. Là sinh viên khoa Hệ thống thông tin kinh tế và Thương mại điện tử để góp phần nghiên cứu các ứng dụng kiến thức môn học trong thực tế, tác giả đã nghiên cứu đề tài “ tìm hiểu về Internet of things và đề xuất ứng dụng Internet of think vào hệ thống chuỗi bán lẻ của tập đoàn Vingroup”. Để thực hiện được quá trình nghiên cứu em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới Ban giám hiệu trường Đại học Thương Mại và các thầy cô giảng dạy đã tạo điều kiện và nền tảng để em nghiên cứu đề tài. Đặc biệt em xin được gửi lời cảm ơn đặc biệt tới giảng viên cô : Lê Thị Hoài, người hướng dẫn trực tiếp trong quá trình nghiên cứu của em. Nhờ sự hướng dẫn và quan tâm chi tiết của cô mà em đã hoàn thành được bài nghiên cứu của mình.Mặc dù đã cố gắng hết sức trong quá trình thực hiện đề tài, xong vẫn còn nhiều mặt hạn chế. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Tác giả Lê Thị Bích. i MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................i MỤC LỤC.................................................................................................................... ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.....................................................................................iv DANH MỤC HÌNH VẼ...............................................................................................v DANH MỤC BẢNG...................................................................................................vi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU........................................1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài.........................................................................................1 1.2. Tổng quan tình hình khách thể nghiên cứu trong và ngoài nước........................2 1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu.........................................................................5 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.........................................................................5 1.5. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................5 1.6. Tính mới của đề tài, ý nghĩa của đề tài với lý luận và thực tế...............................6 1.7. Kết cấu nghiên cứu................................................................................................6 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ LUẬN VỀ INTERNET OF THINK.............7 2.1. Lịch sử hình thành của Internet of things............................................................7 2.2. Định nghĩa IoT.......................................................................................................7 2.3. Cơ sở kĩ thuật của IoT............................................................................................9 2.3.1. Giao thức chính...................................................................................................9 2.3.2. Năng lực truyền thông.......................................................................................10 2.3.3. Công suất thiết bị..............................................................................................11 2.3.4. Công nghệ cảm biến (Sensor Technology)........................................................12 2.3.5. Thời gian đáp ứng.............................................................................................13 2.4. Đặc điểm của IoT.................................................................................................14 2.4.1. Thông minh.......................................................................................................14 2.4.2. Kiến trúc dựa trên sự kiện.................................................................................15 2.4.3. Là một hệ thống phức tạp..................................................................................15 2.4.4. Kích thước.........................................................................................................15 2.4.5. Vấn đề không gian, thời gian............................................................................15 2.4.6. Luồng năng lượng mới......................................................................................15 2.5. Các lĩnh vực ứng dụng IoT..................................................................................16 2.5.1. Quản lý hạ tầng.................................................................................................19 2.5.2. Y tế ................................................................................................................. 19 ii 2.5.3. Xây dựng và tự động hóa nhà...........................................................................20 2.5.4. Giao thông........................................................................................................20 2.6. Lợi ích và khó khăn khi triển khia IOT...............................................................21 2.6.1. Lợi ích............................................................................................................... 21 2.6.2. Khó khăn...........................................................................................................24 CHƯƠNG 3: THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG INTERNET OF THING..................27 3.1. Thực trạng ứng dụng Internet of thing trên thế giới.........................................27 3.1.1 Thành công của Amazon Go..............................................................................27 3.1.2. Đồng hồ thông minh với Apple..........................................................................28 3.1.3. Các thiết bị dùng kết nối Bluetooth nhanh hơn, thông minh hơn:......................30 3.1.4. Văn phòng kết nối..............................................................................................31 3.1.5. Những chiếc “đèn hiệu” sẽ xuất hiện mọi nơi...................................................31 3.1.6. Cảm biến trở thành tâm điểm.............................................................................32 3.1.7. IoT chăm sóc sức khỏe của con người...............................................................32 3.1.8. Tăng trưởng chậm và chuyển đổi từ sản phẩm sang dịch vụ.............................33 3.1.9. Cuộc chiến giữa các nền tảng............................................................................34 3.2. Thực trạngh ứng dụng Internet of things Tại Việt Nam...................................34 3.3. Thực trạng ứng dụng Internet of things tại tập đoàn Vingroup........................40 CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG INTERNET OF THING, ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG INTERNET OF THING VÀO CHUỖI BÁN LẺ CỦA VINGOUP 41 4.1. Các phát hiện qua nghiên cứu.............................................................................41 4.2. Hạn chế và những vấn đề cần nghiên cứu tiếp theo...........................................41 4.3. Dự báo triển vọng.................................................................................................42 4.4. Đề xuất giải pháp ứng dụng IoT..........................................................................45 4.4.1. Nên bắt đầu với từng loại máy móc cụ thể........................................................45 4.4.2. Cần tìm ra mô thức ứng dụng IoT hiệu quả......................................................45 4.4.3. Tự bổ sung năng lực để thích nghi với IoT........................................................45 4.5. Đề xuất ứng dụng Internet of thing vào hệ thống bán lẻ của tập đoàn Vingoup. . .46 4.5.1. Điều kiện triển khai...........................................................................................46 4.5.2. Ứng dụng iot vào hệ thống chuỗi bán lẻ của Vingroup.....................................49 4.5.3. Khó khăn của Vinmart khi ứng dụng mô hình này............................................51 KẾT LUẬN................................................................................................................52 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................53 iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ Tiếng Anh IoT Internet of things CNTT NNCNC RFID Internet vạn vật kết nối Công nghệ thông tin Radio frequency identification HVAC TCP Nghĩa Tiếng Việt Transmission Control Protocol iv Nông nghiệp công nghệ cao Nhận dạng tần số vô tuyến điện Hệ thống điều hòa không khí Giao thức điều khiển truyền vận DANH MỤC HÌNH VẼ ST Hình, Tên hình Trang T 1 2.1 Tỷ lệ người kết nối với IoT(nguồn Cisco) 8 2 2.2 Ví dụ về XMPP( nguồn: bkaii) 10 4 2.3 Các giao thức IoT cần giải quyết thời gian đáp ứng (nguồn: 13 2.4 electronicdesign) Vận chuyển Telemetry Queue Queue (MQTT) thực hiện 14 2.5 một hệ thống hub-and-spoke.( nguồn: electronicdesign) Báo cáo của Gartner về xu hướng IoT trong 10 năm 17 7 2.6 tới( nguồn: gartner) Tốc độ phát triển của IoT( nguồn: Bkav) 20 11 3.1 IoT kết nối sản phẩm, người bán và người mua 27 12 3.2 Theo số liệu tháng 9/2017 29 13 3.3 Các thiết bị kết nối nhanh hơn 30 14 3.4 Khả năng phát triển của IoT( Bkav) 35 15 16 17 18 3.5 3.6 5.1 5.2 IoT kết nối các thiết bị ( FpT) Hệ thống nhà thông minh Quy trình quản lý kho Quỷ trình mua sản phẩm 36 37 49 50 5 6 v DANH MỤC BẢNG STT Bảng Tên bảng 1 2.1 So sánh tốc độ truyền dữ liệu(nguồn: citron) 2 5.1 Báo cáo tài chính năm 2017 của tập đoàn Vingoup (nguồn Vingoup) vi Trang 12 47 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1.Tính cấp thiết của đề tài Từ khi cuộc cách mạng 4.0 bùng nổ cụm từ IoT được nhắc đến nhiều hơn, nó không chỉn mở ra con đường mới cho thế giới mà nó còn hứa hẹn sẽ mang lại những kết quả triển vọng cho các doanh nghiệp nắm bắt và ứng dụng IoT trong hoạt động kinh doanh sản xuất của tổ chức. Trên thế giới IoT được ứng dụng rất phổ biến, IoT có mặt trên hầu hết các lĩnh vực từ công nghệ, y tế, giáo dục, bán lẻ…cho tới các hệ thống giao thông. IoT mở ra cho doanh nghiệp nhiều lĩnh vực kinh doanh mới, giúp tiết kiệm các chi phí không cần thiết, tiết kiệm thời gian. IoT giúp việc kết nối giữa các doanh nghiệp và người dùng tiện lợi, nhận biết được tâm lý người dùng từ đó đưa ra được các giải pháp phù hợp để đưa doanh nghiệp của họ phát triển bền vững. Tại Việt Nam IoT tuy mới chỉ bước vào giai đoạn khởi đầu, nhưng IoT đã cho thấy những hiệu quả đầu tiên mà nó mang lại cho doanh nghiệp Việt. Từ khi IoT có những bước phát triển, các doanh nghiệp Việt đã nhanh chóng nắm bắt cơ hội đó , hình thành một số ngành kinh doanh mới như nhà thông minh, các thiết bị thông minh,…đã đem lại cơ hội kinh doanh không thể bỏ qua. Vingoup là một tập đoàn lớn của Việt Nam, là một doanh nghiệp phát triển đa lĩnh vực, nhưng Vingroup lại chưa áp dụng được triệt để IoT vào quá trình kinh doanh. Nếu áp dụng được IoT vào quá trình kinh doanh sẽ giúp doanh nghiệp này nâng cao được hiệu quả kinh doanh, nhất là trong lĩnh vực bán lẻ, giúp Vingroup tiết kiệm dược những khâu kinh doanh không cần thiết trong doanh nghiệp. Tuy vậy để có thể áp dụng thành công IoT thì không phải doanh nghiệp nào cũng có thể làm được. Vì vậy qua việc nghiên cứu đề tài có thể đưa ra một số giải pháp giúp cho các doanh nghiệp nói chung và Vingruop nói riêng cải tiến quá trình kinh doanh đạt hiệu quả cao hơn. 1 1.2.Tổng quan tình hình khách thể nghiên cứu trong và ngoài nước 1.2.1. Tình hình khách thể trên thế giới Trong thời gian gần đây IoT là vấn đề được nhắc nhiều nhất trong lĩnh vực công nghệ và thương mại điện tử cũng như truyền thông. Tuy nhiên vấn đề này đã được nhều người nhìn nhận từ rất sớm từ đó đưa ra những nhận định và ý kiến của riêng mình. Dưới đây là một số nghiên cứu điển hình trên thế giới. Timothy Chou (20/10/2016), Precision, NXB Bách Khoa Hà Nội. Tiến sĩ Timothy Chou đã tạo ra Precision để giới thiệu cho chúng ta những điều cơ bản của Internet Industrial Things (IoT). Cuốn sách đề cập tới việc ứng dụng IoT vào nông nghiệp được minh họa rất trực quan. Tiến sĩ Timothy Chou cũng dẫn chứng việc canh tác nông nghiệp chính xác thông qua ứng dụng IoT sẽ giúp giảm thiểu chi phí về nhiên liệu vận hành máy móc, phân bón, thuốc trừ sâu… các khả năng ứng dụng các máy thu hoạch chính xác, có thể lên phương án thu hoạch hiệu quả nhất trên cánh đồng từ việc máy móc phải di chuyển ít hơn, giảm tác động của máy làm tổn hại đất trồng. Maciej Kranz (11/20160), Buiding the enternet of things, NXB Wiley. Maciej (Kranz), một trong những người tiên phong của IoT, đã nắm vững các phương pháp hay nhất và kết hợp chúng với các hướng dẫn thiết thực để giúp độc giả bắt đầu các chuyến đi IoT của riêng mình. Cuốn sách này mô tả tác động, sự lan rộng và cơ hội phát sinh hàng ngày và cách lãnh đạo doanh nghiệp có thể triển khai IoT ngày hôm nay để nhận ra những lợi thế kinh doanh hữu hình. Thảo luận thảo luận về IoT từ một quan điểm kinh doanh, chiến lược và tổ chức, và bao gồm các trường hợp sử dụng minh hoạ hiệu ứng gợn sóng mà sự gián đoạn gần đây này mang lại chúng ta sẽ học cách tạo ra một kế hoạch IoT khả thi phù hợp với chiến lược và định hướng của tổ chức của mình và cách thực hiện chiến lược đó thành công bằng cách tích hợp IoT vào tổ chức mình trong tương lai. Đối với các nhà quản lý kinh doanh, câu hỏi lớn nhất xung quanh Internet of Things là phải làm gì với nó. Cuốn sách này xem xét cách sử dụng IoT ngày 2 nay và sẽ được sử dụng trong tương lai để giúp con người tạo ra một kế hoạch mạnh mẽ cho tổ chức như: Nắm bắt chiều sâu và bề rộng của Internet of Things, Tạo một công thức IoT an toàn phù hợp với chiến lược của công ty, Tận dụng những tiến bộ trong khi tránh gây gián đoạn cho người khác, Đòn bẩy ảnh hưởng về mặt kỹ thuật, tổ chức và xã hội của IoT. John E.Rosman (28 /10 /2016),The Amazon way on IoT, NXB John E. Rossman. Đây là cuốn sách giúp mọi người hiểu và xây dựng chiến lược IoT. Trong bài phân tích chi tiết về cách tiếp cận của IoT và Amazon, John Rossman hướng dẫn độc giả hiểu biết sâu sắc và kiến nghị trong các chiến lược và tư duy chuyển đổi kinh doanh và xã hội. The Amazon way on IoT giải thích cách kết hợp cảm biến, điện toán đám mây và học máy có thể được sử dụng để cải thiện trải nghiệm của khách hàng, cải tiến hoạt động và xây dựng mô hình kinh doanh mới. Rossman cung cấp: Hướng dẫn thông qua các mê cung của các công nghệ mới nổi, kinh nghiệm của khách hàng, và các mô hình kinh doanh, để đến một công thức vừa phải cho tổ chức, các phương pháp chính để thành công từ playbook của master Amazon như tạo ra những trải nghiệm của khách hàng liền mạch, cải tiến quy trình và kinh doanh mới mô hình và các công cụ sử dụng như cảm biến, học máy và điện toán đám mây, cách tiếp cận để giúp chúng ta giải quyết công nghệ, kinh doanh và những thách thức nội bộ trong việc đổi mới với internet của sự vật. The Amazon way on IoT dành cho những người kinh doanh muốn học các trường hợp, các khái niệm chính, công nghệ và công cụ để giúp phát triển, giải thích và thực hiện cách tiếp cận IoT của chính họ. Là một nhà lãnh đạo ở Amazon, người đã tổ chức một ghế hàng ghế đầu trong những năm xây dựng, Rossman hiểu được công ty mang tính biểu tượng tốt hơn hầu hết. Từ khi bắt đầu chương trình người bán của bên thứ ba của Amazon để tấn công vào các dịch vụ doanh nghiệp, ông đã chứng kiến tất cả - những thành công đáng kinh ngạc, những thất bại ít được biết đến và những thử nghiệm với kết quả vẫn được xác định. 3 Rossman một lần nữa khám phá trung tâm bí mật của Amazon.com, cùng với các công ty hàng đầu khác. Ông kết hợp việc tập trung nhiều vào các công nghệ IoT tinh vi và các chiến lược liên quan đến sự gia tăng của Amazon: hàng chục triệu sản phẩm tồn kho, sức mạnh công nghệ của công ty, và nhiều sáng kiến dịch vụ khách hàng như "một cú nhấp chuột." 1.2.2. Tình hình khách thể tại Việt Nam Tại Việt Nam IoT sự quan tâm từ chính phủ và rất nhiều các doanh nghiệp đặc biệt là các doanh nghiệp ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất và kinh doanh.từ đó các công trình nghiên cứu và hội thảo đã được mở ra để đi sâu tùm hiểu về IoT. Dưới đây là một số công trình nghiên cứu và các hội thảo tiêu biểu: Đặng Thị Hoa (12/2015), Nghiên cứu xu thế phát triển, những tác động công nghê IoT và đề xuất gải pháp quản lý phù hợp”, tài liệu chưa được xuất bản đã được sự đồng ý của tác giả. Đề tài đã đề cập tới các vấn đề về: khái niệm IoT, kiến trúc mạng IoT gồm có các hệ thống cảm biến, hạ thần kết nối, quy trình và con người, các vấn đề về hệ sinh thái và mô hình kinh doanh IoT cũng như các vấn đề về quản lý dữ liệu và an ninh và bảo mật. Đề tài còn chỉ ra tình hình ứng dụng IoT tại một số nước phát triển tại Châu Á như Trung Quốc, Malaysia, Nhật Bản, Hàn Quốc…trong đó có Việt Nam. Từ đó đưa ra các đề xuất và giải pháp cho IoT tại Việt Nam. Nguyễn Việt Thắng (24/9/2015), Dữ liệu lớn và kiến trúc hạ tầng IoT trong kết cấu hạ tầng đô thị tương lai, tham luận trình bày tại hội thảo toàn cảnh CNTT Việt Nam lần thứ 20. Trong nghiên cứu này ông Thắng đã chỉ ra thực trạng hệ thống giao thông của Việt Nam hiện nay, những vấn đề còn tồn tại trong vấn đề về môi trường. Đưa ra các dẫn chứng IoT đã cải tiến hệ thống gio thông như thế nào. Từ đó đề xuất các giải pháp ứng dụng IoT cho hệ thống giao thông mà công ty ông đang triển khai. Trịnh Minh Phương (2016), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ IoT cho giàm sat môi trường, tài liệu chưa được xuất bản đã được sự đồng ý của tác giả. 4 Đề tài đã đề cập tới các khái niệm, định nghĩa, đặc điềm của IoT. Vấn đề liên quan tới thiết bị cảm biến không dây, các ứng dụng của thiết bị cảm ứng không dây. Đề xuất xây dựng ứng dụng giám sát thông số môi trường Ngày 12 tháng 5 năm 2017 đã diễn ra Hội thảo "Ứng dụng IoT trong phát triển NNCNC" tại Hội chợ, triển lãm CNTT 2017 do Ông Từ Minh Thiện, Phó BQL Khu NNCNC đứng đầu. Hội thảo đưa ra những vấn đề làm thế nào để có thể ứng dụng IoT một cách hiệu quả vào nông nghiệp. Học hỏi những cách ứng dụng công nghệ thông tin vào quản lý quá trình sản xuất nông nghiệp. 1.3.Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1.3.1. Mục tiêu. - Nghiên cứu vai trò của IoT trong các lĩnh vực kinh tế ngày nay từ đó ứng dụng các thành tựu của IoT vào các doanh nghiệp Việt Nam - Xây dựng mô hình giả thiết ứng dụng IoT vào hệ thống bán lẻ của Vingoup 1.3.2. Nhiệm vụ. - Đi sâu và làm rõ các khái niệm, vấn đề xoay quanh IoT trong thời gian gần đây và xu hướng IoT tương lai. - Nghiên cứu thực trạng, vai trò của IoT đến việc thúc đẩy sự nghiên cứu, phát triển của các lĩnh vực trong đời sống - Đề xuất phương hướng và một số giải pháp cơ bản nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng của IoT - Đề xuất ứng dụng IoT vào hệ thống bán lẻ của tập đoàn Vingroup. 1.4.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng - Nghiên cứu về các ứng dụng IoT trong các lĩnh vực - Hệ thống bán lẻ của Vingoup. b) Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết - Xây dựng mô hình thử nghiệm 1.5.Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập dữ liệu. 5 Đê phục vụ cho quá trình nghiên cứu, đề tài xử dụng phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp thông qua việc nghiên cứu sách, báo, truyền thông, internet,… - Phương pháp phân tích dữ liệu Đề tài sử dụng phương pháp phân tích dữ liệu định lượng 1.6.Tính mới của đề tài, ý nghĩa của đề tài với lý luận và thực tế 1.6.1. Tính mới của đề tài - Đề tài đi sâu vào tìm hiểu các ứng dụng của IoT trong các lĩnh vực kinh tế trong và ngoài nước - Trình bày các ứng dụng mới và thành công trong thời gian gần đây nhất của các doanh nghiệp - Đề xuất các giải pháp ứng dụng IoT cho doanh nghiệp, đề xuất ứng dụng IoT cho hệ thống bán lẻ Vingoup 1.6.2. Ý nghĩa của đề tài đối với lý luận và thực tế - Đưa ra và bổ sung các vấn đề lý thuyết về IoT - Trích dẫn các doanh nghiệp đã ứng dụng thành công IoT trên thế giưới cũng như Việt Nam, từ đó giúp các doanh ngiệp có kinh nghiệm trong việc áp dụng IoT vào kinh doanh - Giúp mọi người hiểu được tầm quan trọng của IoT trong thời đại công nghiệp 4.0 1.7.Kết cấu nghiên cứu Ngoài các phần mở đầu, mục lục, phụ lục, kết luận kết cấu của đề tài được chia làm 4 phần: - Chương 1.Tổng quan nghiên cứu đề tài. - Chương 2. Một số vấn đề lý luận về Internet of think. - Chương 3. Thực trạng áp dụng Internet of thigs thế giới và tại Việt Nam. - Chương 4: Giải pháp ứng dụng Internet of things , đề xuất ứng dụng Internet of thing vào chỗi bán lẻ của Vingroup. 6 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ LUẬN VỀ INTERNET OF THINK 2.1.Lịch sử hình thành của Internet of things IoT là một thuật ngữ dùng để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết (identifiable) cũng như chỉ sự tồn tại của chúng trong một kiến trúc mang tính kết nối. Thuật ngữ này được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999. Ông là một nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp không dây dùng sóng radio) cũng như một số loại cảm biến khác. IoT sau đó cũng được dùng nhiều trong các ấn phẩm đến từ các hãng và nhà phân tích. "Vạn Vật", trong khái niệm này, có thể hướng đến đa dạng thiết bị như máy theo dõi nhịp tim, máy phát đáp vi mạch sinh học trên gia súc, loài ctenoides ales sinh sống tại vùng nước ven bờ biển, xe hơi với cảm biến tích hợp, thiết bị phân tích ADN để quan sát môi trường, thức ăn, mầm bệnh, hoặc thiết bị chuyên dụng để hỗ trợ lực lượng cứu hỏa trong hoạt động tìm kiếm cứu nạn. Nhiệu luật gia gợi ý "Vạn Vật" nên được xem là "một tổng thể không thể tách rời của phần cứng, phần mềm, dữ liệu và dịch vụ mạng". Năm 1999, Kevin Ashton đã đưa ra cụm từ IoT nhằm để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết cũng như sự tồn tại của chúng. Năm 2016, IoT khẳng định được bước tiến của mình nhờ sự hội tụ của nhiều công nghệ, bao gồm truyền tải vô tuyến hiện diện dầy đặc, phân tích dữ liệu thời gian thực, học máy, cảm biến hàng hóa, và hệ thống nhúng. Điều này có nghĩa là tất cả các dạng thức của hệ thống nhúng cổ điển, như mạng cảm biến không dây, hệ thống điều khiển, tự động hóa (bao gồm nhà thông minh và tự động hóa công trình), …đều đóng góp vào việc vận hành IoT. 2.2.Định nghĩa IoT IoT: Là một cơ sở hạ tầng mang tính toàn cầu cho xã hội thông tin, mang đến những dịch vụ tiên tiến bằng cách kết nối các “Things” (cả physical lẫn 7 virtual) dựa trên sự tồn tại của thông tin, dựa trên khả năng tương tác của các thông tin đó, và dựa trên các công nghệ truyền thông. Things: Đối với Internet Of Things, “Thing” là một đối tượng của thế giới vật chất (physical things) hay thế giới thông tin ảo(virtual things). “Things” có khả năng được nhận diện, và “Things” có thể được tích hợp vào trong mạng lưới thông tin liên lạc. IoT phải có 2 thuộc tính: một là đó phải là một ứng dụng internet. Hai là, nó (nguồn Cisco)phải lấy được thông tin của vật chủ. Hình 2.1: Tỷ lệ người kết nối với IoT Nguồn Cisco Điểm quan trọng của IoT đó là các đối tượng phải có thể được nhận biết và định dạng. Nếu mọi đối tượng, kể cả con người, được "đánh dấu" để phân biệt bản thân đối tượng đó với những thứ xung quanh thì chúng ta có thể hoàn toàn quản lý được nó thông qua máy tính. Việc đánh dấu (tagging) có thể được thực hiện thông qua nhiều công nghệ, chẳng hạn như RFID, NFC, mã vạch, mã QR, watermark kĩ thuật số... Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại... Ngoài những kĩ thuật nói trên, nếu nhìn từ thế giới web, chúng ta có thể sử dụng các địa chỉ độc nhất để xác định từng vật, chẳng hạn như địa chỉ IP. Mỗi 8 thiết bị sẽ có một IP riêng biệt không nhầm lẫn. Sự xuất hiện của IPv6 với không gian địa chỉ cực kì rộng lớn sẽ giúp mọi thứ có thể dễ dàng kết nối vào Internet cũng như kết nối với nhau. 2.3.Cơ sở kĩ thuật của IoT Theo nghiên cứu của trường đại học Duy Tân cơ sở kĩ thuật của IoT được xây dựng dựa trên 5 yếu tố sau: 2.3.1. Giao thức chính. Trong IoT, các thiết bị phải giao tiếp được với nhau. Dữ liệu sau đó phải được thu thập và gửi tới máy chủ. Máy chủ cũng có để chia sẻ dữ liệu với nhau, có thể cung cấp lại cho các thiết bị, để phân tích các chương trình, hoặc cho người dùng. Các giao thức có thể dùng trong IoT là: - MQTT: một giao thức cho việc thu thập dữ liệu và giao tiếp cho các máy chủ - XMPP: giao thức tốt nhất để kết nối các thiết bị với mọi người, một trường hợp đặc biệt của mô hình D2S, kể từ khi người được kết nối với các máy chủ - DDS: giao thức tốc độ cao cho việc tích hợp máy thông minh (D2D) - AMQP: hệ thống hàng đợi được thiết kế để kết nối các máy chủ với nhau (S2S) MQTT(Message Queue Telemetry Transport), mục tiêu thu thập dữ liệu và giao tiếp D2S. Mục đích là đo đạc từ xa, hoặc giám sát từ xa, thu thập dữ liệu từ MQTT hoạt động đơn giản, cung cấp nhiều lựa chọn điều khiển và QoS. MQTT không có yêu cầu quá khắt khe về thời gian, tuy nhiên hiều quả của nó là rất lớn, đáp ứng tính thời gian thực với đơn vị tính bằng giây. Các giao thức hoạt động trên nền tàng TCP, cung cấp các đáp ứng đơn giản, đáng tin cậy. XMPP ban đầu được gọi là "Jabber." Nó được phát triển cho các tin nhắn tức thời (IM) để kết nối mọi người với những người khác thông qua tin nhắn văn bản. XMPP là viết tắt của Extensible Messaging và Presence Protocol 9 Hình 2.2: Ví dụ về XMPP Nguồn: bkaii XMPP sử dụng định dạng văn bản XML, và cũng tương tự như MQTT chạy, XMPP chạy trên nền tảng TCP, hoặc có thể qua HTTP trên TCP. Sức mạnh chính của nó là một chương trình [email protected] trong mạng Internet khổng lồ. XMPP sử dụng định dạng văn bản XML, và cũng tương tự như MQTT chạy, XMPP chạy trên nền tảng TCP, hoặc có thể qua HTTP trên TCP. Sức mạnh chính của nó là một chương trình [email protected] trong mạng Internet khổng lồ. 2.3.2. Năng lực truyền thông Địa chỉ IP được coi là yếu tố quan trọng trong IoT, khi mà mỗi thiết bị được gán một địa chỉ IP riêng biệt. Do đó khả năng cấp phát địa chỉ IP sẽ quyết định đến tương lai của IoT. Hệ thống địa chỉ IPv4 được tạo ra mới mục đích đánh cho mỗi máy tính kết nối vào mạng internet một con số riêng biệt, giúp cho 10 thông tin có thể tìm tới đúng nơi cần đến ngay khi nó được chuyển đi từ bất cứ địa điểm nào trên thế giới. Theo thiết kế, Ipv4 có thể cung cấp 2^32 (tương ứng với khoảng 4,2 tỉ) địa chỉ IP, một con số lớn không tưởng cách đây 30 năm. Tuy nhiên, sự bùng nổ mạnh mẽ của Internet đã khiến cho số lượng địa chỉ IP tự do càng ngày càng khan hiếm. Mới đây, RIPE NCC - Hiệp hội các tổ chức quản lý mạng Internet khu vực châu Âu phải đưa ra tuyên bố rằng họ đã sử dụng đến gói địa chỉ IP chưa cấp phát cuối cùng (khoảng 1,8 triệu địa chỉ). Và sự ra đời của IPv6 như là một giải pháp cứu sống kịp thời cho sự cạn kiệt của IPv4. Độ dài bit của là 128. Sự gia tăng mạnh mẽ của IPv6 trong không gian địa chỉ là một yếu tố quan trọng trong phát triển Internet of Things. 2.3.3. Công suất thiết bị Các tiêu chí hình thức chính của thiết bị khi triển khai một ứng dụng IoT là phải giá thành thấp, mỏng, nhẹ…và như vậy phần năng lượng nuôi thiết bị cũng sẽ trở nên nhỏ gọn lại, năng lượng tích trữ cũng sẽ trở nên ít đi. Do đó đòi hỏi thiết bị phải tiêu tốn một công suất cực nhỏ để sử dụng nguồn năng lượng có hạn đó. Bên cạnh đó yêu cầu có những giao thức truyền thông không dây gọn nhẹ hơn, đơn giản hơn, đòi hỏi ít công suất hơn (Low Energy Wireless Technologies) như Zigbee, BLE (Bluetooth low energy), ANT/ANT+, NIKE+,.. 11 Bảng 2.1: So sánh tốc độ truyền dữ liệu Nguồn: cytron 2.3.4. Công nghệ cảm biến (Sensor Technology) Trong Internet of Things, cảm biến đóng vai trò then chốt, nó đo đạt cảm nhận giá trị từ môi trường xung quanh rồi gửi đến bộ vi xử lý sau đó được gửi lên mạng. Chúng ta có thể bắt gặp một số loại cảm biến về cảnh báo cháy rừng, cảnh báo động đất, cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm,..Để giúp cho thiết bị kéo dài được thời gian sống hơn thì đòi hỏi cảm biến cũng phải tiêu hao một lượng năng lượng cực kỳ thấp. Bên cạnh đó độ chính xác và thời gian đáp ứng của cảm biến cũng phải nhanh. Để giá thành của thiết bị thấp thì đòi hỏi giá cảm biến cũng phải thấp. 12 2.3.5. Thời gian đáp ứng Hình 2.3: Các giao thức IoT cần giải quyết thời gian đáp ứng Nguồn: electronicdesign Thời gian đáp ứng phải đảm bảo tính thời gian thực, sao cho hàng ngàn các node mạng có thể truy cập vào hệ thống mà không xảy ra hiện tượng nghẽn mạng. Với các ứng dụng D2D, thời gian đáp ứng trong khoảng 10us đến 10ms, trong khi ứng dụng D2S, thời gian này là 10ms đến 1s. Với các ứng dụng S2S, không có yêu cầu khắt khe về thời gian đáp ứng, tuy nhiên thông thường yêu cầu từ 3 đến 5s. Nhiều thiết bị và vận chuyển dữ liệu đó đến máy trạm với ít xung đột nhất. MQTT nhắm đến các mạng lớn của các thiết bị nhỏ mà cần phải được theo dõi hoặc kiểm soát từ các đám mây 13 Hình 2.4 : Vận chuyển Telemetry Queue Queue (MQTT) thực hiện một hệ thống hub-and-spoke. nguồn: electronicdesign 2.4.Đặc điểm của IoT 2.4.1. Thông minh Sự thông minh và tự động trong điều khiển thực chất không phải là một phần trong ý tưởng về IoT. Các máy móc có thể dễ dàng nhận biết và phản hồi lại môi trường xung quanh (ambient intelligence), chúng cũng có thể tự điều khiển bản thân (autonomous control) mà không cần đến kết nối mạng. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây người ta bắt đầu nghiên cứu kết hợp hai khái niệm IoT và autonomous control lại với nhau. Tương lai của IoT có thể là một mạng lưới các thực thể thông minh có khả năng tự tổ chức và hoạt động riêng lẻ tùy theo tình huống, môi trường, đồng thời chúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu. Việc tích hợp trí thông minh vào IoT còn có thể giúp các thiết bị, máy móc, phần mềm thu thập và phân tích các dấu vết điện tử của con người khi chúng ta tương tác với những thứ thông minh, từ đó phát hiện 14