Tài liệu Nghiên cứu cấu trúc pifa cho thiết kế anten iot

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................................ i DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................................ iii DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .............................................................................................. vi LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................. 1 CHƯƠNG I . TRUYỀN THÔNG IoT ........................................................................... 2 1.1 Tầm nhìn về IoT .....................................................................................................2 1.2 Các ứng dụng cơ bản của IoT ................................................................................5 1.2.1 Thành phố thông minh .....................................................................................5 1.2.2 Quản lý năng lượng và mạng điện thông minh................................................7 1.2.3 Vận tải và giao thông thông minh ....................................................................9 1.2.4 Ngôi nhà thông minh .....................................................................................10 1.2.5 Tòa nhà thông minh .......................................................................................11 1.2.6 Hệ thống sức khỏe thông minh ......................................................................12 1.2.7Theo dõi nguồn nước và thực phầm ...............................................................13 1.3 Thu thập và xử lý dữ liệu trong IoT .....................................................................14 1.3.1 Hệ thống cảm biến .........................................................................................14 1.3.2 Hệ thống phân tích dữ liệu .............................................................................14 1.4 Các kĩ thuật truyền thông trong IoT .....................................................................16 1.4.1 Bluetooth công suất thấp ................................................................................16 1.4.2 EPCglobal ......................................................................................................17 1.4.3 Z-wave ...........................................................................................................17 1.4.4 Zingbee ..........................................................................................................18 1.4.5 LTE cải tiến (LTE-A) ....................................................................................17 1.4.6 Wifi HaLow ...................................................................................................19 1.5. Kết chương 1 .......................................................................................................20 CHƯƠNG II: ANTEN PIFA CHO THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI ......................................... 21 Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 i Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 2.1.Tổng quan về anten PIFA ....................................................................................21 2.1.1 Khái niệm .......................................................................................................21 2.1.2 Cấu trúc ..........................................................................................................22 2.1.3Nguyên lý hoạt động .......................................................................................22 2.2 Anten PIFA đa băng .............................................................................................24 2.2.1 Anten PIFA đa băng sử dụng chẻ khe. ..........................................................24 2.2.1.1Nguyên lý chẻ khe. ....................................................................................24 2.2.1.2Các loại hình chẻ khe. ................................................................................25 2.2.2 Anten PIFA đa băng với các nhánh riêng biệt. .................................................27 2.2.3 Anten PIFA đa băng với phần tử ký sinh ......................................................28 2.3 Chế tạo và đo kiểm anten PIFA ...........................................................................29 2.3.1 Chế tạo anten PIFA ........................................................................................29 2.3.2 Đo kiểm anten ................................................................................................32 2.4Kết luận chương 2 .................................................................................................36 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ANTEN CHO THIẾT BỊ IoT ............................................ 37 3.1. Giới thiệu chung ..................................................................................................37 3.1.1 Lựa chọn công nghệ .......................................................................................37 3.1.2 Công cụ mô phỏng CST .................................................................................38 3.2. Thiết kế anten ......................................................................................................40 3.2.1 Tiến trình thiết kế ...........................................................................................40 3.2.2 Thiết lế anten..................................................................................................42 3.2.3 Kết quả mô phỏng ..........................................................................................43 3.2.4So sánh đánh giá kết quả .................................................................................47 3.3. Kết luận chương 3 ...............................................................................................48 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 ii Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Một số ứng dụng của IoT ...............................................................................2 Hình 1.2 Mô hình IoT....................................................................................................3 Hình 1.3 Các công nghệ hội tụ trong IoT .....................................................................4 Hình 1.4 Các tính năng cảu thành phố thông minh ......................................................6 Hình 1.5 Mạng điện thông minh ...................................................................................8 Hình 1.6 Hệ sinh thái Internet of Energy......................................................................8 Hình 1.7Mô hình giao thông thông minh ....................................................................10 Hình 1.8 Mô hình ngôi nhà thông minh ......................................................................10 Hình 1.9 Mô hình hệ thống sức khỏe thông minh .......................................................13 Hình 1.10 Cấu trúc xếp lớp của BlueNRG – Bluetooth ..............................................16 Hình 1.11 Hệ thống RFID ...........................................................................................17 Hình 1.12 Ứng dụng của Zingbee trong smarthome ..................................................18 Hình 1.13 Wifi HaLow sẽ có tầm hoạt động cao và xa hơn chuẩn Wifi hiện nay ......19 Hình 2.1 Cạnh bên của anten PIFA ............................................................................21 Hình 2.2Anten PIFA....................................................................................................22 Hình 2.3 Thiết kế anten PIFA .....................................................................................23 Hình 2.4 Ước tính tần số cộng hưởng của anten PIFA. .............................................23 Hình 2.5 Anten PIFA 2 băng ......................................................................................24 Hình 2.6 Phân chia các phần cho các băng tần khác nhau ......................................25 Hình 2.7 Chip-inductor loading ..................................................................................25 Hình 2.8 Folded slit ....................................................................................................25 Hình 2.9 Chẻ khe chữ U trên patch ............................................................................26 Hình 2.10 Anten PIFA sử dụng chẻ khe phân nhánh..................................................26 Hình 2.11 Anten PIFA sử dụng gấp nếp miếng patch ................................................26 Hình 2.12 Chẻ khe gấp khúc trên Patch .....................................................................27 Hình 2.13 Chẻ hình xoắn ốc trên patch ......................................................................27 Hình 2.14 Anten PIFA sử dụng nhanh phân biệt ........................................................27 Hình 2.15 Anten PIFA sử dụng phần tử ký sinh .........................................................28 Hình 2.16 Kết quả mô phỏng anten PIFA sử dụng phần tử ký sinh ...........................28 Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 iii Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ Hình 2.17 Công nghệ metal-stamping ........................................................................29 Hình 2.18 Anten lắp trong và các thành phần khác nhau ..........................................30 Hình 2.19 Anten lắp trong 3D làm bằng công nghệ metal-stamping .........................30 Hình 2.20Công nghệ mạch Flex .................................................................................31 Hình 2.21 Anten được tạo ra bởi công nghệ DS-MID ................................................32 Hình 2.22 Một cổng vào của VNA, E5071C. .............................................................. 32 Hình 2.23 Sơ đồ máy VNA đơn giản ...........................................................................33 Hình 2.24 Hệ số phản xạ và VSWR. ...........................................................................33 Hình 2.25 Hiển thị cả VSWR và giản đồ Smith trên VNA ..........................................35 Hình 2.26 Một thiết bị kết nối với VNA ......................................................................35 Hình 3.1 Giao diện và các công cụ trong CST STUDIO SUITE. ............................... 39 Hình 3.2 Giao diện bắt đầu làm việc của CST STUDIO SUITE. ............................... 40 Hình 3.3 Cấu trúc anten vi dải ...................................................................................41 Hình 3.4 Lưu đồ các bước mô phỏng anten IoT. ........................................................42 Hình 3.5 Hình dạng của anten được đề xuất .............................................................. 42 Hình 3.6 Đồ thi S-parameter của mẫu anten IoT đề xuất ..........................................44 Hình 3.7 Đồ thị bức xạ 3D của anten IOT ..................................................................44 Hình 3.8 Đồ thị bức xạ 2D của anten IOT ..................................................................45 Hình 3.9 Phân bố dòng điện của anten IOT ............................................................... 46 Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 iv Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục bảng biểu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1Chuyển đổi giữa 2 thông số VSWR và hệ số phản xạ ..................................34 Bảng 3.1Tóm tắt các công nghệ cho IoT ....................................................................38 Bảng 3.2Các kích thước của anten được mô phỏng ...................................................42 Bảng 3.3So sánh băng tần và công nghệ của anten đề xuất và các mẫu anten trước đó cho IoT. ..................................................................................................................47 Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 v Đồ án tốt nghiệp đại học Thật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ Nghĩa 6LoWPAN IPv6 for Low Power, Wireless Personal Area Networks IPV6 cho mạng WAN cá nhân công suất thấp BLE Bluetooth Low Energy Bluetooth công suất thấp CN Core Network Mạng lõi DDS Digital Data Service Dịch vụ dữ liệu số Defected Groud Structure Kỹ thuật chẻ khe ở mặt phẳng đất của anten DUT Device Under Test Mẫu thử nghiệm EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power Công suất bức xạ có hướng hiệu dụng EIS Effective Isotropic Sensitivity Độ nhạy đẳng hướng hiệu dụng EPC Electrical Product Code Mã điện tử cho sản phẩm Field Programmable Gate Array Mảng cổng lập trình được dạng trường. Global System for Mobile communication and Universal Mobile Telecommunications System Hê thống thông tin di động toàn cầu Heat, Ventilation and Air Conditioning Điều hòa nhiệt độ, không khí và hệ thống thông hơi Internet of Thing Hệ thống vạn vật kết nối internet LTE-A Long Term Evolution Advanced LTE cải tiến M2M Machine to Machine Máy - máy DGS FPGA GSM/ UMTS HVAC IoT Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 vi Đồ án tốt nghiệp đại học Thật ngữ viết tắt MQTT Message Queuing Telemetry Transport Kĩ thuật đo lần lượt gói tin từ xa MTCG. Machine Type Gateway Cổng mặc định dạng máy NFC Near Field Communication truyền thông tầm gần ONS ObjectNaming Cơ chế định danh đối tượng PIFA Planar Inverted-F Antenna Anten phẳng hình F ngược PRB Physical Resource Block Các khối tài nguyên vật lý RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RF Radio Frequency Tần số vô tuyến Radio Frequency Identification Công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến RFID Real time Location Service Dịch vụ định vị thời gian thực RTOS Real Time Operating System Hệ điều hành thời gian thực ưSN System Network Máy phân tích SN SNA Scalar Network Analyzer Máy phân tích mạng vô hướng TIS Total Isotropic Sensitivity Tổng độ nhạy đẳng hướng TRP TRansmitter Power Công suất phát UWB Ultra Wideband Công nghệ mạng bang siêu rộng VNA Vector Network Analyzer Máy phân tích mạng vecto VSWR Voltage Standing Wave Ratio Hệ số sóng đứng RTLS Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 vii Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, thuật ngữ IoT ngày càng phát triển và được dự đoán sẽ trở thành xu hướng công nghệ cho tương lai. IoT ra đời đáp ứng mong muốn kết nối vạn vật qua mạng internet và từ đó người sử dụng có thể kiểm soát chúng thông qua một thiết bị thông minh như PC hay smartphone… Để đáp ứng được các yêu cầu cấp thiết này thì việc nghiên cứu về kiến trúc, các thành phần cơ bản của IoT thực sự rất quan trọng. Trong tương lai, IoT mang lại một loạt các ứng dụng mới như: ngôi nhà thông minh, thành phố thông minh, quản lý tài nguyên thiên nhiên, ứng phó thiên tai... Ngoài ra, IoT cũng thay đổi hoàn toàn cách thức mà con người và máy móc trao đổi,xử lý thông tin.Bên cạnh đó, xem xét và lựa chọn kĩ thuật truyền thông phù hợp cũng là vấn đề rất cấp thiết trong IoT. Trong các thiết bị truyền thông không dây, anten là thành phần quan trọng không thể thiếu. Có rất nhiều loại hình anten trong truyền thông không dây nhưng nhiều năm qua anten PIFA (Planar Inverted F Antenna) đã chứng minh được đặc tính ưu việt của nó. Anten PIFA có hiệu suất sử dụng cao, kích thước nhỏ và trở thành ứng cử viên sáng giá nhất cho anten các thiết bị đầu cuối.Tuy nhiên anten PIFA cũng gặp những nhược điểm lớn như băng thông thấp, khó thiết kế anten đa băng và đặc biệt rất khó chế tạo trong điều kiện chế tạo ở Việt Nam. Chính vì vậy em đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu cấu trúc PIFA cho thiết kế anten IoT” với mục đích giải quyết hai nhược điểm của anten PIFA bao gồm: khó thiết kế anten đa băng và đặc biệt rất khó chế tạo trong điều kiện chế tạo ở Việt Nam. Nội dung đồ án tốt nghiệp được chia thành ba chương như sau: Chương 1: “Tổng quan về IoT” đưa ra khái niệm, kiến trúc chung và các thành phần trong IoT Chương 2: “Anten PIFA cho thiết bị đầu cuối” tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc điểm, phương pháp chế tạo và đo kiểm anten PIFA. Chương 3: “Thiết kế anten cho thiế bị IoT” đưa ra mẫu ăng ten phù hợp với nhiều công nghệ cho các thiết bị IoT. Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do hạn chế về thời gian cũng như những hiểu biết có hạn của em nên nội dung đồ án tốt nghiệp này không tránh khỏi thiếu sót. Để đồ án tốt nghiệp được hoàn thiện hơn, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy, cô giáo cũng như các bạn sinh viên. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Viễn Thông 1 đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án và đặc biệt tới giảng viên ThS. Dương Thị Thanh Tú đã tận tình hướng dẫn em trong suất quá trình thực hiện đồ án. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 19 tháng 12 năm 2017 Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 1 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT CHƯƠNG I TRUYỀN THÔNG IoT 1.1. Tầm nhìn về IoT IoT (Internet of Things) là viễn cảnh về một thế giới mà vạn vật (Things) được kết nối qua Internet.Vạn vật trong IoT được hiểu là mọi thành phần của hệ thống công nghệ thông tin bao gổm các thành phần vật lý cũng như các thành phần logic.Mục tiêu của IoT là kết nối vạn vật ở bất kỳ đâu, bất kỳ khi nào với bất cứ ai và bất cứ thiết bị hay một thành phần logic nào khác. Nhờ các kết nối ấy mà vạn vật có thể tương tác, phối hợp với nhau nhằm giải quyết các mục tiêu chung hay tạo nên những ứng dụng, dịch dụ mới. IoT được cho là một cuộc cách mạng của Internet. Các thiết bị trong môi trường IoT sẽ có khả năng tự nhận dạng và trở nên thông minh hơn bằng khả năng tự kết nối và phối hợp đưa ra quyết định nhờ các thông tin thu thập được từ môi trường hay các thông tin chúng nhận được. Thông qua khả năng nhận dạng, thu nhận dữ liệu, xử lý và truyền thông, IoT tận dụng vạn vật để cung cấp các dịch vụ tới tất cả các ứng dụng, đồng thời đảm bảo các yêu cầu về an ninh. Đây là đặc điểm mà Internet chưa hề có, từ những đặc điểm mới này đã mang lại cho IoT một khả năng ứng dụng rộng rãi (Hình 1.1). Các ứng dụng của IoT có thể liên quan tới xe điện, ngôi nhà thông minh, an ninh, tự động hóa, viễn thông, khoa học máy tính và giải trí. Chúng sẽ được tích hợp vào trong một hệ sinh thái có chung một giao diện người dùng. Hình 1.1 Một số ứng dụng của IoT Thật là thú vị khi bạn đang ngồi ở nơi làm việc bạn có thể xem trong tủ lạnh nhà mình có thực phẩm nào, khối lượng bao nhiêu, hạn sử dụng… và từ những thực phẩm ấy bạn nấu được món ăn nào và nếu thiếu một kg thịt bò thì bạn cũng có thể mua ngay trên chiếc tủ lạnh mà không cần ra tới siêu thị. Bạn cũng có thể bật điều hòa, pha cà phê, đun nước tắm trước khi đặt chân tới nhà. IoT cũng sẽ giúp bạn theo dõi được trình trạng sức khỏe của gia đình, các cảm biến sẽ thu thâp thông tin sức khỏe gửi tới bạn cùng bác sĩ của bạn và xe cứu thương sẽ tự động được gọi tới ngay khi cần thiết. Tương lai ấy đang ở rất gần chúng ta, vào tháng 3/1016 hãng XiaoMi vừa giới thiệu chiếc nồi cơm điện thông minh (Mi Induction Heating Pressure Rice Cooker) có thể Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 2 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT kết nới với smartphone để hẹn giờ nấu cơm và báo thời gian cơm chín.Việc nấu cơ cũng vô cùng đơn giản XiaoMi đã nhập dữ liệu của hơn 200 loại gạo và việc của bạn chỉ là quét mã vạch loại gạo bạn nấu từ smartphone và chiếc nồi cơm thông minh này sẽ tự điều chỉnh nhiệt độ, lượng nước và thời gian phù hợp.Tại triển lãm công nghệ CES 2016 vừa qua SAMSUNG cũng giới thiệu chiếc tủ lạnh thông minh của mình. Chiếc tủ lạnh này đã có một số chức năng đặc biệt như kiểm tra hạn sử dụng của thức ăn, các công thức nấu ăn từ thực phẩm có trong tủ. Với chiếc tủ lạnh được kết nối Internet này bạn còn có thể mua thực phẩm trực tuyến, lướt web, xem video… Hiện tại, các nhà khoa học và các công ty công nghệ lớn vẫn đang tích cực nghiên cứu và phát triển các công nghệ của IoT và chắc chắn trong một tương lai không xa chúng ta sẽ được sử dụng những công nghệ tiên tiến này. Hình 1.2 Mô hình IoT Internet of things (IoT) thực chất là một cơ sở hạ tầng toàn cầu phục vụ cho sự trao đổi thông tin, tạo ra các dịch vụ tiên tiến bằng cách cho phép vạn vật tự kết nối bằng các kết nối vật ký hoặc kết nối logic. Các kết nối này dựa trên các công nghệ trong lĩnh vực thông tin và truyền thông hiện có hoặc sẽ phát triển trong tương lai. IoT cung cấp các giải pháp dựa trên sự kết hợp trong ngành công nghệ thông tin,phần cứng, phần mềm, khôi phục thông tin, xử lý thông tin và công nghệ truyền thông. Sự hội tụ nhanh chóng của thông tin và công nghệ truyền thông đang diễn ra ở 3 cấp độ của sự phát triển công nghệ: Applications, Sofware và Technology (Hình 1.2). Tầng thứ nhất của IoT là tầng Technology sẽ gồm hệ thống các cảm biến thu nhận các thông tin từ môi trường, các công nghệ đảm bảo quá trình truyền thông và các bộ vi xử lý và vi điều khiển thực hiện quá trình xử lý thông tin và điều khiển hệ thống. Tầng Software sẽ đưa các thông tin đã được xử lý tới các ứng dụng cụ thể của IoT. Các tầng công nghệ của IoT này đảm bảo cho IoT một số tính chất như sau: • Tính tự kết nối: Đối với IoT, bất cứ đối tượng nào cũng có thể tự kết nối vào cơ sở hạ tầng truyền thông chung. Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 3 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT • Các đối tượng liên quan tới các dịch vụ: IoT có khả năng cung cấp các dịch vụ liên quan tới các đối tương trong những ràng buộc của đối tượng như: bảo vệ sự riêng tư và nhất quán về mặt ngữ nghĩa giữa các thành phần vật lý và sự kết hợp giữa các thành phần ảo. • Tính không đồng nhất: Các thiết bị trong IoT là không đồng nhất khi so sánh về nền tảng phần cứng và các công nghệ kết nối. Chúng tương tác với các thiết bị hay các nền tảng dịch vụ khác thông qua các mạng khác nhau. • Tính thay đổi động: Trạng thái của các thiết bị thay đổi tự động. Ví dụ : Nghỉ/ hoạt động, kết nối/không kết nối và kể cả tốc độ, vị trí, số lượng các thiết bị cũng luôn thay đổi. • Quy mô lớn: Số lượng các thiết bị cần quản lý và truyền thông với nhau sẽ lớn hơn nhiều so với số lượng các thiết bị đã được kết nối hiện nay trên internet. Tỉ lệ khởi tạo các phiên truyền thông bởi các thiết bị cũng sẽ dần chiếm ưu thế so với tỷ lệ các phiên truyền thông được khởi tạo bởi con người. Hình 1.3 Các công nghệ hội tụ trong IoT Thực chất IoT không phải là một công nghệ riêng lẻ mà là sự hội của của rất nhiều công nghệ.Một công nghệ không thể tạo nên khả năng kết nối và khả năng xử lý mạnh mẽ cho IoT. Các công nghệ được ứng cho IoT có thể được chia làm ba nhóm chính: i) ii) iii) Các công nghệ cho phép vạn vật thu nhận thông tin từ môi trường. Các công nghệ cho phép vạn vật xử lý và truyền đẫn thông tin từ môi trường. Các công nghệ cải thiện tính bảo mật và tính riêng tư. Hai nhóm ứng dụng đầu có thể được ngầm hiểu như các khối chức năng tương ứng được yêu cầu để xây dựng nên tính thông minh của vạn vật.Đó thật sự là những tính năng khác biệt của IoT với Internet thông thường. Nhóm ứng dụng thứ ba không phải là một chức năng nhưng xa hơn nó là yêu cầu từ thực tế, không đảm bảo được yêu cầu này thì sự an toàn của hệ sinh thái IoT sẽ bị giảm sút nghiêm trọng. Một số công nghệ then chốt của IoT (Hình 1.3) gồm có: Mạng cảm biến, các hệ thống nhúng, điện Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 4 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT toán đám mây, phần mềm, truyền thông... Toàn bộ những công nghệ này mới có thể tạo nên khả năng kết nối, xử lý thông tin và đảm bảo an ninh mạnh mẽ cho IoT. Mặt khác các công nghệ cũng phải đảm bảo cho IoT một số chức năng bao gồm một số thành phần như sau: • Mô-đun tương tác với các thiết bị IoT nằm trong vùng lân cận với người dùng. Mô-đun này chịu trách nhiệm thu nhận các thông tin từ môi trường tới máy chủ phục vụ cho quá trình lưu trữ vĩnh viễn và phân tích thông tin. • Mô-đun tương tác với các thiết bị IoT khác từ xa, có thể trực tiếp thông qua Internet hoặc qua proxy. Mô-đun này chịu trách nhiệm thu nhận các thông tin từ môi trường tới các máy chủ từ xa để phân tích và lưu trữ vĩnh viễn. • Mô-đun phân tích các thông tin từ môi trường ngay tại thiết bị thu thập được thông tin đó. • Mô-đun phân tích và xử lý dữ liệu ứng dụng. Mô-đun này đang chạy trên mội máy chủ ứng dụng phục vụ tất cả các máy khách. Nó nhận các yêu cầu từ máy khách, dựa vào các thông tin đầu và và thông tin đã được lưu trữ để tiến hành các thuật toán xử lý tạo nên số liệu đầu ra mà sau đó sẽ được trình bày cho người sử dụng. • Mô-đun để tích hợp các thông tin được tạo ra bởi IoT vào các quy trình kinh doanh của một doanh nghiệp. Mô-đun này sẽ trở nên quan trọng với việc sử dụng dữ liệu IoT ngày càng tăng của các doanh nghiệp là một trong những yếu tố quan trọng trong định nghĩa chiến lược kinh doanh hoặc kinh doanh hàng ngày. • Giao diện người dùng (web hoặc điện thoại di động): Biểu diễn trực quan các phép đo trong một ngữ cảnh cụ thể (ví dụ trên bản đồ) và tương tác với người dùng, tức là định nghĩa các truy vấn của người dùng. Từ những lợi ích của mình, IoT đang nhận được sự quan tâm sất lớn từ phía người dùng, các nhà nghiên cứu, các doanh nghiệp, các nhà đầu tư và các chính phủ.IoT cũng cần tận dụng được sự hợp tác của người sử dụng, giới kinh doanh, nhà cung cấp Internet. Quá trình hợp tác này sẽ thúc đẩy nhanh chóng quá trình hiện thực hóa IoT, mở ra mạng lưới toàn cầu kết nối con người, dữ liệu và vạn vật. 1.2. Các ứng dụng cơ bản của IoT IoT có khả năng kết nối mạnh mẽ, phối hợp xử lý và có mặt tại mất kỳ đâu... Với những khả năng mạnh mẽ ấy, người ta chưa thể hình dung tất cả ứng mà IoT có thể tạo ra. Nhưng chắc chắn IoT sẽ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và mang lại những lợi ích to lớn cho đời sống mỗi con người, công nghệ, sản xuất, kinh tế, tài nguyên, môi trường. Ngoài các ứng dụng đã được nhận diện hiện nay, trong tương lai các ứng dụng mới sẽ dần được phát triển từ nhu cầu thực tế trong đời sống. Các ứng dụng mới vẫn sẽ xử dụng và xử lý các thông tin thu nhận được từ môi trường nhưng cách thức xử lý, sử dụng và trình diễn có thể khác nhau. Hiện tại có rất nhiều ứng dụng của IoT đã được đưa ra và đang trong giai đoạn phát triển. Tuy nhiên những ứng dụng nổi bật không thể không nhắc đến bao gồm: Smart Cities, Smart Energy and Smart Gird, Smart Mobility and Transport, Smart Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 5 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT Home, Smart Buildings and Infastructure, Smart Factory and Smart Manufacturing, Smart Health. 1.2.1. Thành phố thông minh Đến năm 2020, thế giới sẽ chứng kiến sự bùng nổ của các siêu đô thị, chúng sẽ được kết nối và phối hợp hoạt động với nhau.Dự đoán tới 2025, 60% dân số thế giới sẽ sống ở các đô thị, xu hướng đô thị hóa này sẽ ảnh hưởng sâu sắc tới đời sống của người. Với mật độ dân số tập chung cao như vậy, để đảm bảo cuộc sống của mỗi cá nhân cũng như tiết kiệm các nguồn tài nguyên, thành phố thông minh được đưa ra như một giải pháp để giải quyết vấn đề này. Thành phố thông minh sẽ được xây dựng với các tính năng thông minh gồm có (Hình 1.4): Sản xuất thông minh, chính phủ thông minh, công dân thông minh, chăm sóc sức khỏe thông minh, vận tải thông minh, năng lượng... Thành phố thông minh sẽ vận hành như một cơ thể sống nhằm đáp ứng các yêu cầu của các cư dân. Hình 1.4 Các tính năng cảu thành phố thông minh Một thành phố thông minh được định nghĩa là một thành phố có thể theo dõi, tích hợp hoạt động của tất cả cơ sở hạ tầng then chốt của thành phố bao gồm: Đường xá, cầu cống, đường hầm, đường sắt, truyền thông, nước, điện và các tòa nhà nhằm tối ưu các nguồn năng lượng được sử dụng. Người ra, sự tích hợp này còn để lên kế hoạch sử dụng, dự phòng, bảo trì và giám sát an ninh nhằm tối đa hóa các dịch vụ cho tất cả các công dân sống trong thành phố thông minh. Khi phải đối mặt với các thách thức tới từ thiên nhiên như các thảm họa thiên nhiên hoặc từ con người, thành phố thông minh sẽ ứng phó một cách toàn diện, phù hợp trên tất cả sơ sợ hạ tầng của thành phố để giải quyết tốt nhất thách thức đó. Với hệ thống giám sát tiên tiến và bộ cảm biến thông minh, dữ liệu có thể được thu thập và đánh giá theo thời gian thực, tăng cường việc ra quyết định quản lý. Hiện nay, việc triển khai thành phố thông minh trong thực tế đang gặp phải một số trở ngại sau: Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 6 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT • Việc tạo ra các thuật toán và việc kết hợp các thông tin từ nhiều nguồn cảm biến, từ các ứng dụng khác nhau để ứng dụng vào thuật toán cần phải có thời gian nghiên cứu thêm. • Giá thành đầu tư, chi phý duy trì và bảo dưỡng cao. • Sự hoạt động chính xác của các cảm biến và số lượng cảm biến cần triển khai là rất lớn. • Các giao thức sử dụng năng lượng thấp và thuật toán của các giao thức này vẫn chưa thực sự đảm bảo được các yêu cầu từ thành phố thông minh. • Các thuật toán phân tích và xử lý dữ liệu trong thành phố tạo ra các thông tin cần thiết cho việc điều hành thành phố thông minh cũng chưa hoàn thiện. • IoT cần phải triển khai và thích hợp trên quy mô lớn. Do việc phát triển thành phố thông minh đang gặp các thách thức nêu trên nên việc nghiên cứu nằm triển khai thành phố thông minh sẽ vẫn phải tiếp tục trong thời gian tới. 1.2.2. Quản lý năng lượng và mạng điện thông minh Sư gia tăng dân số và nhu cầu ngày cao về năng lượng của mỗi cá nhân đang tạo ra sức ép không hề nhỏ lên những nguồn năng lượng hóa thạch, nguồn năng lượng này sẽ dần cạn kiệt trong tương lai gần. Con người đang phải tìm các nguồn năng lượng tái tạo và sử dụng năng lượng một cách hợp lý để có thể đáp ứng được nhu cầu rất lớn trong tương lai. Năng lượng trong tương lai chủ yếu dựa vào các loại năng lượng có thể tái tạo như: Năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng thủy triều... Các nguồn năng lượng này sẽ được chuyển đổi thành điện năng và cung cấp tới thiết bị tiêu thụ. Do tính dễ thất thoát điện năng nên cần phải có một hệ thống điện thông minh và linh hoạt, có thể tự động phản ứng với biến động về nguồn điện hoặc từ tải bằng cách kiểm soát nguồn năng lượng (tạo ra hoặc luu trữ) khi sử dụng các cấu hình thích hợp. Để có thể phản ứng chính xác với những thay đổi, hệ thống lưới điện thông minh sẽ cần các thông tin từ các thiết bị tiêu thụ điện được kết nối qua Internet và cả những thông từ các cảm biến trên hệ thống truyền tải điện.Từ đó tối ưu năng lượng truyền tải cho mỗi khu vực, mỗi hộ gia đình và tới từng thiết bị. Hệ thống truyền tải trong lai sẽ bao gồm số lượng lớn các nguồn năng lượng vừa và nhỏ được tạo ra từ các nguồn năng lượng tái tạo sẽ được liên kết tới các nhà máy điện.Hệ thống cung cấp này sẽ được chia thành các vùng nhỏ độc lập, từ đó năng lượng điện sẽ được cung cấp tới các hộ gia đình và các đối tượng sử dụng điện như Hình 1.5. Trong trường hợp xảy ra sự cố điện hoặc xảy ra thiên tai tại một khu vực nào đó, trung tâm điều hành mạng lưới sẽ được cách ly khu vực đó khỏi mạng lưới cung cấp điện. Việc này làm giảm ảnh hưởng của sự cố hay thảm họa lên các vùng khác. Trong tình trạng khẩn cấp này các nguồn năng lượng dự phòng của khu vực này sẽ được sử dụng như: Hệ thống điện mặt trời đặt trên mái nhà hoặc nguồn phát điện dự phòng của các khu dân cư. Toàn bộ thông tin từ các thiết bị sử dụng điện và các cảm Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 7 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT biến trên mạng lưới sẽ được gửi tới, lưu trữ, xử lý và quyết định tại hệ thống điều hành lưới điện thông minh (Smart gird system operation/managerment). Hình 1.5 Mạng điện thông minh Mạng điện thông minh có thể tiết kiệm được năng lượng là nhờ những thông tin tiêu thụ năng lượng từ phía người dùng. Các cảm biến và đồng hồ thông minh có thể cũng cấp các thông tin theo thời gian nhằm tối ưu hóa năng lượng được cung cấp cho mỗi cá nhân hay một vùng dân cư. Cũng từ các thông tin này, hệ thống điều hành sẽ tính toán lượng điện năng có sẵn từ các nguồn năng lượng tái tạo và lượng điện năng còn thiếu sẽ được cung cấp bởi các nhà máy điện.Hệ thống điều hành sẽ yêu cầu các nhà máy điện sử dụng các năng lượng không tái tạo sản xuất lượng điện năng còn thiếu hụt và một phần dự phòng cho mất mát trong quá trình truyền tải.Chính vì cách thức hoạt động hợp lý như vậy đã giảm lượng điện năng mất mát không được sử dụng. Hình 1.6 Hệ sinh thái Internet of Energy Việc triển khai mạng điện thông minh đã thực hiện hóa khái niệm về mạng điện có thể định tuyến năng lượng một cách hiệu quả, cung cấp khả năng truyền tải điện từ nhà Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 8 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT máy tới người sử dụng một cách an toàn, chất lượng và tiết kiệm. Vì vậy mà mạng điện thông minh dự kiến sẽ là một phần của "Internet" tức là các gói năng lượng được quản lý tương tự như các gói dữ liệu có thể tự quyết định được đường đi tốt nhất để tới được đích. Đây chính là ý tưởng về Internet of Energy (IoE), IoE là một cuộc cách mạng về phân phối, giám sát, lưu trữ, giám sát các nguồn năng lượng như: Điện, ga, xăng dầu, nước... Một hệ sinh thái IoE được tạo nên bao gồm: Các thiết bị đo lường và cảm biến, các thiết bị sử dụng năng lượng, các thiết bị truy nhập, các nguồn năng lượng và các thiết bị hiển thị và mạng lưới truyền thông như Hình 1.6. 1.2.3. Vận tải và giao thông thông minh Kết nối giao thông với Internet tạo ra vô số những khả năng và ứng dụng mới, mang lại nhiều tiện tích cho mỗi cá nhân và khiến việc di chuyển dễ dàng, an toàn hơn. Sau đây là một số kịch bản ứng dụng khi các phương tiện được kết nối với nhau thông qua Internet: • IoT là một thành phần của hệ thống quản lý và điều khiển phương tiện: Ngày nay, các thiết bị, hệ thống trên xe có thể được giám sát trực tuyến bởi các trung tâm dịch vụ, cho phép bảo dưỡng, phòng ngừa, hỗ trợ tức thời hoạt động của các phương tiện. Dữ liệu từ các cảm biến được thu thập bởi một đơn vị thông minh được lắp đặt ngay trên xe và truyền thông qua Internnet tới trung tâm dịch vụ. • IoT cho phép quản lý và kiểm soát lưu lượng giao thông: Các phương tiện giao thông sẽ cùng chia sẻ các thông tin mà chúng có được, phối hợp di chuyển tránh ùn tắc và tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ. Điều này có thể thực hiện bằng cách phối hợp và hợp tác với cơ sở hạ tầng của thành phố thông minh để kiếm soát giao thông. Các mối liên hệ giữa cơ sở hạ tầng với các phương tiện sẽ giúp giảm đáng kể các vụ tai nạn giao thông có thể xảy ra. • IoT cho phép hình thức vận tải đa phương thức: Người dùng sẽ được cung cấp một giải pháp tối ưu cho việc di chuyển từ A tới B dựa trên tất cả các phương tiện vận tải phù hợp. Dựa trên tình huống giao thông hiện tại, một giải pháp di chuyển tối ưu được đưa ra. Đây có thể là sự kết hợp của các phương tiện cá nhân, phương tiện được chia sẻ, tàu điện và đi bộ. Để có được thời gian di chuyển liền mạch thì tính có sẵn của các phương tiện này cần được xác minh và được đảm bảo bằng việc đặt chỗ trực tiếp hoặc đặt chỗ online. • Xe tự hành và việc kết nối với cơ sở hạ tầng: Các phương tiện giao thông và môi trường sẽ tương tác thông qua các cảm biến, bộ truyền động, bộ xử lý, đơn vị truyền thông. Các bộ cảm biến sẽ định vị, ước lượng hình dạng đường, các chướng ngại vật, đèn giao thông, các dấu hiệu làn đường và các thông tin truyền thông nhận được sẽ được xử lý tại các bộ xử lý gắn trên xe, đơn vị này sẽ điều điển bộ truyền động và gửi thông tin tới các thành phần khác trong hệ sinh thái IoT (Hình 1.7). Các phương tiện giao thông sẽ được kết nối với các thiết bị đầu cuối, mạng lưới năng lượng thông minh, cơ sở hạ tầng giao thông và tự kết nối với nhau. Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 9 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT Hình 1.7 Mô hình giao thông thông minh Công nghệ giao thông thông minh vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu rộng rãi và đặc biệt là công nghệ xe tự hành đang thu hút được rất nhiều sự quan tâm của chính phủ, các công ty công nghệ và các nhà sản xuất xe hơi. Tuy nhiên giao thông thông minh vẫn đang gặp phải nhiều thách thức và cần tiếp tục nghiên cứu, thử nghiệm trong thời gian tới. 1.2.4. Ngôi nhà thông minh Hình 1.8 Mô hình ngôi nhà thông minh Các thiết bị điện tử hiện diện ngày càng nhiều trong các hộ gia đình từ các thiết bị điện gia dụng cho tới máy tính hay các thiết bị thông minh khác. Các nhà nghiên cứu đang thúc đẩy công nghệ cho phép người sử dụng từ một đầu cuối duy nhất có thể kiểm soát toàn bộ các thiết bị điện tử trong căn nhà của mình. Đây cũng chính là ý tưởng then chốt về ngôi nhà thông minh. Ngôi nhà thông minh sẽ hỗ trợ con người giám sát môi trường, quản lý năng lượng, hỗ trợ các sinh hoạt của con người. Mạng lưới cảm biến thông minh sẽ cung cấp các thông tin về tình trạng hiện tại của ngôi nhà. Sau khi được thu thập các thông tin này sẽ được xử lý và hiển thị lên các thiết bị đầu cuối của người sử dụng. Người sử dụng ở bất kỳ đâu có kết nối Internet để điều khiển Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 10 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT các thiết bị trong ngôi nhà của mình.(Hình 1.8). Hiện nay đã có nhiều công ty tại Việt Nam đưa ra các gói sản phẩm về ngôi nhà thông minh, các trải nghiệm đem lại cho người sử dụng ngày một tốt hơn, phục vụ tốt cho đời sống và trải nghiệm của mỗi cá nhân và gia đình. Ngôi nhà thông minh sẽ tiếp tục được hoàn thiện trong tương lai để đem lại những trải nghiệm tốt nhất cho người sử dụng. 1.2.5. Tòa nhà thông minh Với những tiến bộ trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống, điều quan trọng là phải tạo ra các mô hình mới để duy trì tăng trưởng và nâng cao giá trị khách hàng trong môi trường kinh doanh nhanh. Giải pháp xây dựng thông minh là một hệ thống tự động thông minh để tạo ra một môi trường thoải mái giúp hoạt động xây dựng hiệu quả và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.Xây dựng chủ sở hữu và điều hành trên khắp thế giới đang tìm kiếm những cách mới để hợp lý hóa các hoạt động để có được hệ thống tòa nhà thông minh được tối ưu hóa và hữu ích. Mặc dù chủ sở hữu và nhà khai thác có thể phải đầu tư hàng trăm ngàn đến hàng triệu đô la để bổ sung các công nghệ xây dựng thông minh, nhưng các hệ thống như vậy chắc chắn sẽ giúp tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí bảo trì và nâng cao hiệu suất xây dựng tổng thể. Các khoản đầu tư công nghệ thông minh thông minh thường phải trả trong vòng một hoặc hai năm bằng cách tiết kiệm năng lượng và hiệu quả bảo trì. Có thể sử dụng Internet of Things (IoT), cảm biến, gateways tại chỗ , điều khiển phân tán và phân tích đám mây. Các tòa nhà thông minh được thiết kế để chạy hiệu quả hơn và - quan trọng hơn - để liên lạc với và về các hệ thống khác nhau của họ. Với sự gia tăng chưa từng thấy của cảm biến thông minh, nhiều tòa nhà thông thường có khả năng cảm nhận, theo dõi và đo được tình trạng chính xác của mọi thứ trong đó. Các tòa nhà thông minh tạo điều kiện cho sự hợp tác giữa các cơ sở và hệ thống ở các cấp độ mới. Tòa nhà thông minh (Smart Building) cung cấp các dịch vụ, tiện ích mới nhằm nâng cao chất lượng sống của con người. Khác với các ngôi nhà thông minh tập trung tới các dịch vụ cung cấp tưới một hộ gia đình, tòa nhà thông minh hướng các dịch vụ khi cung cấp cho rất nhiều hộ gia đình, văn phòng, trung tâm thương mại,...Các dịch vụ, tài nguyên được tối ưu trên phạm vị lớn hơn hộ gia đình.Các tòa nhà thông minh có thể liên kết, trao đổi thông tin và góp phần tạo nên một thành phố thông minh trong tương lai. Các dịch vụ tiêu biểu của một tòa nhà thông minh cần phải kể tới như: cảnh báo hỏa hoạn, kiểm soát chất lượng không khí, kiểm soát nhiệt độ tòa nhà, kiểm soát an ninh và truy nhập vào tòa nhà, quản lý tài nguyên và năng lượng. Các dịch vụ này vừa mang lại những nghiện nghi cuộc sống cho mỗi cá nhân sinh sống bên trong và hạn chết thấp nhất những tác động lên môi trường trong suốt vòng đời của tòa nhà. Tòa nhà thông minh được ví như một thực thể sống, có thể cảm nhận ngoại cảnh, quyết định và phản ứng tại tác động từ ngoại cảnh theo các phù hợp nhất. Để tạo ra khả năng ưu việt ấy, rất nhiều công nghệ thông minh đã được ứng dụng. Các công nghệ này có thể được chia ra làm ba tầng: công nghệ cảm biến, công nghệ truyền thông và công nghệ phần mềm. Tòa nhà sẽ được trang bị hệ thống cảm biến, các thiết Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 11 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT bị đo đạc, camera để thu phập các thông tin từ môt trường và con người. Những thông tin này sẽ được chuyển tới các trung tâm tính toán xử lý và đưa ra quyết định điều khiển các hệ thống trong tòa nhà như: điện nước, điều hòa, hệ thống thông gió, hệ thống an ninh,...Các hệ thống này không hoạt động riêng rẽ và sẽ phối hợp hoạt động để tối ưu hóa tài nguyên sử dụng. Số lượng các thiết bị trong tòa nhà thông minh là khá lớn, vị trí các thiết bị này thường phân bố rải rác, vươn tới mọi ngõ ngách của tòa nhà cũng như tiết kiệm được không gian và do tính cong tòa nhà nên các kết nối không dây chiếm ưu thế. Các kết nối này có tính linh động cao.Trong mạng không dây đó tồn tại một node mạng đặc biệt gọi là Node Sink, node mạng này sẽ gom toàn bộ lưu lượng của các thiết bị qua kết nối không dây của mình và chuyển lên mạng Internet. Đề tài hướng đến việc thiết kê, chế tạo một anten đa băng đa công nghệ ứng dụng tại các Node Sink không những ứng dụng tòa nhà thông minh mà còn có thể ứng dụng khác trong hệ sinh thái IoT. Anten đa băng đa công nghệ cung cấp khả năng kết nối mạnh mẽ giữa các biết bị trong hệ sinh thái IoT từ đó nâng cao khả năng thu thập và sử lý thông tin của các ứng dụng IoT. 1.2.6. Hệ thống sức khỏe thông minh Nhu cầu thị trường về các thiết bị giám sát y tế ngày nay ngày càng được mở rộng. Không khó khăn để bắt gặp máy đo huyết áp, máy đo đường huyết, máy đo thân nhiệt… trong các hộ gia đình ngày nay. Các thiết bị này đang trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của mỗi cá nhân, đặc biệt trong đời sống hàng ngày của những người cao tuổi. Các thiết bị này thường hoạt động một cách độc lập, hiển thị số lượng thông tin ít ỏi, chưa đem lại những hiệu quả to lớn cho người sử dụng. Kết nối các thiết bị theo dõi y tế với IoT nhằm tạo ra hệ thống chăm sóc sức khỏe thông minh hứa hẹn sẽ thay đổi bộ mặt của ngành y tế trong tương lai. IoT có thể được sử dụng trong việc chuẩn đoán lâm sàng hoặc được sử dụng cho các bệnh nhân cần được theo dõi tình trạng sức khỏe một cách liên tục. Điều này đòi hỏi các bộ cảm biến thu thập toàn diện các thông tin sinh lý và sử dụng gateway, cloud để phân tích và lưu trữ các thông tin về bệnh nhân. Cuối cùng các thông tin này được chuyển tới bác sĩ, bệnh nhân hoặc người nhà bệnh nhân và sẽ được hiển thị trên các thiết bị đầu cuối để xem xét từ đó có những phân tích xa hơn ( Hình 1.9). Công nghệ này nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe thông qua sự giám sát liên tục, giảm thiểu chi phí nhân công cho việc theo dõi và phân tích các thông số sinh lý từ bệnh nhân một cách liên tục. Các ứng dụng của IoT đang thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống hỗ trợ sự sống (Ambient Assitance Living) cung cấp các dịch vụ nhằm hỗ trợ các hoạt động hàng ngày, giám sát sức khỏe và các đặc điểm sinh lý của con người, tăng cường an toàn trong lĩnh vực y tế, tăng khả năng tiếp cận với hệ thống y tế trong các tình trạng nguy kịch về sức khỏe. Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 12 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Truyền thông IoT Hình 1.9 Mô hình hệ thống sức khỏe thông minh Các thách thức tồn tại trong toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng từ phần cứng, phần mềm và truyền thông giữa các thành phần của Smart Health đang là trở ngại chính trong quá trình triển khai thực tế. Các thiết bị y tế hiện tại không được thiết kế để có thể tương tác với các thiết bị y tế và các hệ thống tính toán khác, đòi hỏi những tiến bộ trong việc liên kết và truyền thông giữa các phần tử phân tán trong mạng cũng là những thách thức không hề nhỏ mà hệ thống này đang gặp phải. 1.2.7. Theo dõi nguồn nước và thực phẩm Thực phẩm và nước ngọt là những nguồn tài nguyên thiên thiên quan trọng trên trái đất. Thực phẩm hữu cơ được sản xuất mà không cần bổ sung bất cứ chất hóa học nào và tuân theonhững theo quy trình nghiêm ngặt hoặc những thực phẩm được trồng tại một số vùng địa lý nhất định sẽ có giá trị cao. Những thực phẩm có giá trị thương mại cao thường phải đối mặt với việc bị làm giả, IoT sẽ được sử dụng trong tình huống này nhằm đảm bảo việc theo dõi thực phẩm từ nơi sản xuất tới tay người tiêu dùng. Khi cầm trên tay một sản phẩm bất kỳ được theo dõi bởi hệ thống này, người sử dụng sẽ được cung cấp các thông tin về quá trình sản xuất, chế biến, vận chuyển, thời hạn sử dụng, dinh dưỡng có trong sản phẩm, tình trạng sản phẩm và nhiều thông tin khác được thu thấp từ các hệ thống cảm biến. Đây là những thông tin xác minh nguồn gốc sản phẩm và cũng là những thông tin hết sức cần thiết cho quá trình sử dụng và chế biến thực phẩm của người dùng. Việc nghiên cứu, phát triển hệ thống theo dõi thực phầm hiện đang gặp phải một số khó khăn sau: • Việc thiết kế các cơ chế an toàn, chống phá hoại mà vẫn tiết kiệm được chi phí cho quá trình theo dõi thực phẩm từ nhà sản xuất tới tay người tiêu dùng. • Đảm bảo cách thức giám sát sản xuất cung cấp đầy đủ thông tin cho người tiêu dùng nhưng đồng thời không được tiết lộ chi tiết quà trình sản xuất để đảm bảo các bí mật công nghiệp và quyền sở hữu trí tuệ. • Đảm bảo sự trao đổi dữ liệu an toàn giữa các ứng dụng và cơ sở hạ tầng từ trang trại, nhà đóng gói, nhà bán lẻ nhằm ngăn chặn việc đưa vào sử dụng dữ liệu Nguyễn Tuấn Ngọc- D13VT2 13