Tài liệu Nghiên cứu hệ thống tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ tại việt nam

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG THEPHAVONG Valaphone NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG THU THẬP DỮ LIỆU VỀ LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Thái Nguyên - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG THEPHAVONG Valaphone NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG THU THẬP DỮ LIỆU VỀ LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ TẠI VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số: 8520208 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Chiến Thắng Thái Nguyên - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: THEPHAVONG Valaphone, học viên lớp cao học K17 – Kỹ thuật viễn thông – Trường đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông Thái Nguyên. Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu hệ thống tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ tại Việt Nam” do Thầy giáo TS. Vũ Chiến Thắng hướng dẫn, là công trình nghiên cứu do bản thân tôi thực hiện, dựa trên sự hướng dẫn của Thầy giáo hướng dẫn khoa học và các tài liệu tham khảo đã trích dẫn. Tôi xin chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình. Thái Nguyên, năm 2020 Học viên THEPHAVONG Valaphone ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu, tôi luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của: Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp TS. Vũ Chiến Thắng, đã giúp đỡ tận tình về phương hướng và phương pháp nghiên cứu cũng như hoàn thiện luận văn. Các thầy, cô giáo trong khoa Công nghệ Điện tử và Truyền thông, Trường đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông – Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện về thời gian, địa điểm nghiên cứu, phương tiện vật chất cho tác giả. Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó. Thái Nguyên, năm 2020 Học viên THEPHAVONG Valaphone 3 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii MỤC LỤC.................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................... vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... viii MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài....................................................................................... 1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 2 3. Mục tiêu của đề tài .............................................................................................. 2 4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 3 5. Nội dung của luận văn......................................................................................... 3 6. Đóng góp của luận văn ........................................................................................ 3 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ INTERNET KẾT NỐI VẠN VẬT ............................ 4 1.1. Khái niệm về Internet kết nối vạn vật .............................................................. 4 1.2. Tầm nhìn tương lai của IoT.............................................................................. 5 1.3. Kiến trúc IoT .................................................................................................... 6 1.4. Xu hướng và tính chất của IoT ......................................................................... 7 1.4.1. Sự thông minh............................................................................................ 7 1.4.2. Kiến trúc dựa trên sự kiện.......................................................................... 7 1.4.3. Sự phức tạp ................................................................................................ 8 1.4.4. Quy mô lớn ................................................................................................ 8 1.4.5. Vấn đề không gian, thời gian..................................................................... 8 1.5. Các công nghệ thành phần................................................................................ 8 1.6. Các tổ chức quy chuẩn IoT............................................................................... 9 1.6.1. AllSeen Alliance ........................................................................................ 9 1.6.2. Open Internet Consortium (OIC)............................................................... 9 1.6.3. Thread Group........................................................................................... 10 1.6.4. Industrial Internet Consortium (IIC)........................................................ 10 1.6.5. IEEE P2413.............................................................................................. 10 1.7. Các chuẩn truyền thông cho IoT .................................................................... 11 1.7.1. Chuẩn IEEE 802.15.4 .............................................................................. 11 1.7.2. Chuẩn WiFi.............................................................................................. 14 1.7.3. Chuẩn Ethernet ........................................................................................ 16 4 1.7.4. Chuẩn truyền thông Lora ......................................................................... 16 1.8. Kết luận chương 1 .......................................................................................... 18 Chương 2. HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG THU THẬP DỮ LIỆU VỀ LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ TẠI VIỆT NAM .................................................................................... 19 2.1. Mô hình hệ thống tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ tại Việt Nam ....................................................................................................................... 19 2.1.1. Tổng quan hệ thống ................................................................................. 19 2.1.2. Tình hình triển khai đồng hồ nước thông minh tại thị trường Việt Nam 20 2.2. Thiết bị đọc chỉ số nước thông minh theo chuẩn truyền thông IEEE 802.15.421 2.2.1. Sơ đồ khối thiết bị.................................................................................... 21 2.2.2. Lưu đồ thuật toán phần mềm nhúng đọc và gửi bản tin dữ liệu .............. 23 2.2.3. Thông số kỹ thuật của thiết bị.................................................................. 24 2.3. Phần mềm quản lý trên máy chủ .................................................................... 24 2.3.1. Các yêu cầu chức năng và phi chức năng của hệ thống .......................... 24 2.3.2. Các chức năng chính của phần mềm ....................................................... 27 2.4. Kết luận chương 2 .......................................................................................... 39 Chương 3. GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG THU THẬP DỮ LIỆU VỀ LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ.................................................. 40 3.1. Giao thức định tuyến cây thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng ... 40 3.1.1. Giới thiệu về giao thức định tuyến cây thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng EACTP....................................................................................... 40 3.1.2. Hoạt động của giao thức định tuyến cây thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng EACTP....................................................................................... 41 3.2. Thực thi giao thức định tuyến cây thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng EACTP trên hệ điều hành Contiki .............................................................. 47 3.2.1. Hệ điều hành Contiki ............................................................................... 47 3.2.2. Thực thi giao thức định tuyến cây thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng EACTP............................................................................................ 47 3.3. Mô phỏng hệ thống với công cụ mô phỏng Cooja ......................................... 54 3.3.1. Công cụ mô phỏng Cooja ........................................................................ 54 3.3.2. Kịch bản mô phỏng.................................................................................. 55 3.3.3. Kết quả mô phỏng và đánh giá ................................................................ 59 3.4. Kết luận chương 3 .......................................................................................... 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 62 PHỤ LỤC.................................................................................................................. 64 5 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Bảng mã hóa các trạng thái năng lượng còn lại của nút cảm biến. ......... 42 Bảng 3.2: Kịch bản đánh giá mô phỏng.................................................................... 58 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 0.1: Mô hình hệ thống đo lường tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ theo mô hình IoT................................................................................................... 1 Hình 1.1: Mô hình mạng IoT ...................................................................................... 5 Hình 1.2: Kiến trúc IoT ............................................................................................... 6 Hình 1.3: Các công nghệ thành phần của IoT............................................................. 8 Hình 1.4: Hai định dạng địa chỉ hỗ trợ IEEE 802.15.4 là địa chỉ dài (64 bit) và địa chỉ ngắn (16 bit) ........................................................................................................ 12 Hình 1.5: Chuẩn IEEE 802.15.4 quy định 26 kênh vô tuyến vật lý.......................... 13 Hình 1.6: Module truyền thông CC2420 .................................................................. 13 Hình 1.7: Module CC2530 DRF1605H .................................................................... 14 Hình 1.8: Module wifi ESP8266EX ......................................................................... 15 Hình 1.9: Dự báo về sự phát triển của IoT đến năm 2020 ........................................ 17 Hình 1.10: Mạng LoRa theo mô hình Star................................................................ 18 Hình 2.1: Mô hình hệ thống đo lường tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ theo chuẩn IEEE 802.15.4................................................................................... 19 Hình 2.2: Đồng hồ nước thông minh do Công ty Rynan sản xuất............................ 21 Hình 2.3: Lắp đặt thiết bị đọc đồng hồ nước tự động vào một đồng hồ nước hiện tại22 Hình 2.4: Sơ đồ khối thiết bị đọc đồng hồ nước tự động.......................................... 23 Hình 2.5: Lưu đồ thuật toán đọc và gửi một bản tin dữ liệu..................................... 24 Hình 2.6: Biểu đồ Use-case của hệ thống ................................................................. 26 Hình 3.1: ETXlink của một liên kết ............................................................................ 41 Hình 3.2: Cấu trúc bản tin dữ liệu............................................................................. 43 Hình 3.3: Cấu trúc bản tin điều khiển ....................................................................... 44 Hình 3.4: Cấu trúc cây định tuyến EACTP............................................................... 45 Hình 3.5: Các thành phần chính của giao thức EACTP............................................ 48 Hình 3.6: Quá trình xử lý sự kiện lớp ứng dụng gửi một bản tin dữ liệu ................. 49 Hình 3.7: Quá trình xử lý sự kiện nút nhận một bản tin dữ liệu ............................... 51 Hình 3.8: Quá trình xử lý sự kiện nút nhận một bản tin ACK/Timeout ................... 52 Hình 3.9: Quá trình xử lý sự kiện nút nhận một bản tin điều khiển ......................... 53 Hình 3.10: Lưu đồ thuật toán Thêm/Cập nhật (rtmetric, ES) của nút lân cận .......... 54 Hình 3.11: Công cụ mô phỏng Cooja ....................................................................... 55 Hình 3.12: Cấu trúc liên kết mạng được xét đến trong bài toán mô phỏng .............. 56 Hình 3.13: Mô hình một cụm gồm 37 nút mạng....................................................... 57 vii Hình 3.14: So sánh sự cân bằng năng lượng giữa các nút mạng .............................. 59 Hình 3.15: So sánh tỷ lệ các nút còn sống trong mạng ............................................. 60 8 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ đầy đủ Tiếng Việt AMR Automatic Meter Reading Đọc đồng hồ đo tự động ANR Alive Node Ratio Tỷ lệ nút còn sống BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha nhị phân CTP Collection Tree Protocol Giao thức cây thu thập DCMI Digital Camera Interface Giao diện máy ảnh số EACTP Energy Aware Collection Tree Protocol Giao thức cây thu thập có sự nhận thức về năng lượng ES Energy State Trạng thái năng lượng EI Energy Indicator Chỉ số năng lượng EIB Energy Indicator Balance Sự cân bằng chỉ số năng lượng ETX Expected Transmission Số lần truyền kỳ vọng GFSK Gaussian Frequency Shift Keying Điều chế khóa dịch tần Gaussian IoT Internet of Things Vạn vật kết nối Internet IIC Industrial Internet Consortium Hiệp hội Internet công nghiệp IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Viện kỹ sư điện và điện tử MCU Microcontroller Unit Khối vi điều khiển M2M Machine to Machine Máy tới máy NFC Near-Field Communications Truyền thông khoảng cách gần OCR Optical Character Recognition Nhận dạng ký tự quang học LAN Local Area Network Mạng cục bộ MAC Medium Access Control OSI Open Systems Interconnection Reference Model Điều khiển truy nhập kênh truyền Mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống mở OUI Organizational Unique Identifier Nhận dạng duy nhất tổ chức OIC Open Internet Consortium Hiệp hội Internet mở 9 PDA Personal Digital Assistant Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân PAN Personal Area Network Mạng cá nhân QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha vuông góc TTL Time To Live Thời gian tồn tại UDI UDG with Distance Interference UART Universal Asynchronous Receiver Transmitter Mô hình UDI với nhiễu khoảng cách Bộ truyền nhận dữ liệu không đồng bộ WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WiFi Wireless Fidelity Mạng truy cập Internet không dây 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Theo nghiên cứu mới nhất của Global Market Insights, Inc, thị trường đồng hồ nước thông minh tại thị trường châu Á - Thái Bình Dương dự đoán tăng hơn 85 triệu USD, lên đến hơn 300 triệu USD vào năm 2024 [1]. Yêu cầu hạn chế mức tiêu thụ nước theo chính sách quốc gia về việc sử dụng nước bền vững sẽ thúc đẩy quy mô thị trường đo nước thông minh của các nước Châu Á - Thái Bình Dương. Các chính phủ trong khu vực đang cơ cấu lại hệ thống cấp nước để đảm bảo công tơ nước và hóa đơn nước được chính xác. Xu hướng tránh thất thoát nước, hóa đơn phản ánh chính xác lượng nước tiêu thụ và cải thiện cơ sở hạ tầng sẽ thúc đẩy nhu cầu sản phẩm. Chi phí thấp cùng với khả năng cung cấp số liệu tiêu thụ theo thời gian thực sẽ thúc đẩy thị trường đo lường nước thông minh. Các hệ thống này có thể thu thập và chẩn đoán dữ liệu tiêu thụ tự động từ các thiết bị đo và truyền đến cơ sở dữ liệu trung tâm để liên lạc và thanh toán một chiều [2, 3, 4]. Mạng các đồng hồ đo nước RF RF GW Internet TCP/IP 2 CHÚ THÍCH: GW Server Người dùng Internet Gateway Đồng hồ đo nước có két nối mạng Hình 0.1: Mô hình hệ thống đo lường tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ theo mô hình IoT. Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu mô hình ứng dụng tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ tại Việt Nam theo mô hình mạng Internet kết nối vạn vật (IoT) [5]. Các đồng hồ nước được gắn thêm thiết bị đọc chỉ số thông minh và gửi dữ liệu về máy chủ trung tâm thông qua sóng vô tuyến RF. Hình 0.1 là mô hình hệ thống tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ. Các thiết bị đọc chỉ số nước thông minh được kết nối với nhau và gửi dữ liệu về cổng trung gian (Gateway) qua chuẩn truyền thông không dây IEEE 802.15.4 [6]. Gateway có nhiệm vụ thu thập dữ liệu và gửi dữ liệu về máy chủ (Server) qua đường truyền Internet. Tại máy chủ, các dữ liệu sau đây sẽ được lưu trữ: Cơ sở dữ liệu (CSDL) về khách hàng; CSDL về người dùng hệ thống; CSDL về các thiết bị đo lượng nước tiêu thụ; CSDL về lượng nước tiêu thụ và hóa đơn tiền nước của khách hàng. Các thiết bị đọc chỉ số nước thông minh sử dụng nguồn năng lượng hạn chế bằng pin. Vì vậy, cần thiết phải áp dụng các giao thức định tuyến thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng cho mạng lưới các thiết bị đọc chỉ số nước thông minh nhằm tăng thời gian hoạt động của mạng. Do đó, trong phạm vi luận văn này tác giả cũng sẽ tập trung nghiên cứu và đánh giá hiệu năng mạng khi áp dụng giao thức định tuyến thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng cho mạng lưới các thiết bị đọc chỉ số nước thông minh. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận văn là hệ thống tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ tại Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu là mô hình ứng dụng được triển khai trong điều kiện hiện tại của Việt Nam, tập trung vào việc tìm hiểu các thiết kế bổ sung cho các đồng hồ nước hiện tại đang được triển khai. 3. Mục tiêu của đề tài Hướng nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu về mô hình hệ thống tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ theo mô hình IoT nhằm nâng cao chất lượng phục vụ của các nhà máy nước, tiết kiệm chi phí nguồn nhân lực trong việc ghi đọc chỉ số nước hoàn toàn thủ công như hiện nay. Giao thức định tuyến thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng cho hệ thống nhằm nâng cao thời gian sống của mạng lưới đồng hồ nước thông minh cũng được tác giả tập trung nghiên cứu thực thi trên hệ điều hành Contiki [7, 8] và đánh giá bằng công cụ mô phỏng Cooja [9]. 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu của luận văn là thu thập, phân tích các nghiên cứu lý thuyết đã có để làm chủ hệ thống tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ tại Việt Nam từ đó tập trung nghiên cứu đánh giá hiệu quả của hệ thống khi áp dụng giao thức định tuyến thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng cho hệ thống dựa trên mô phỏng. 5. Nội dung của luận văn Luận văn được trình bày thành 03 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về mạng Internet kết nối vạn vật. Chương 2: Hệ thống tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ tại Việt Nam. Chương 3: Giao thức định tuyến cho hệ thống tự động thu thập dữ liệu về lượng nước tiêu thụ. Cuối cùng là kết luận, tóm tắt các nội dung nghiên cứu và dự kiến hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn. 6. Đóng góp của luận văn Hiện nay, các nhà máy nước vẫn đang thực hiện những biện pháp thủ công trong việc ghi lượng nước sinh hoạt tiêu thụ và thanh toán tiền nước tiêu thụ hàng tháng tại các hộ gia đình. Những biện pháp thủ công này rất mất thời gian và gây tốn kém chi phí về nguồn nhân lực lao động. Ngoài ra, các thiết bị đọc lượng nước tiêu thụ vận hành bằng pin nên cần thiết phải triển khai giao thức định tuyến thu thập dữ liệu có sự nhận thức về năng lượng nhằm tăng thời gian sống của mạng. Do vậy, hướng nghiên cứu của đề tài vừa có giá trị khoa học và thực tiễn. Chương 1. TỔNG QUAN VỀ INTERNET KẾT NỐI VẠN VẬT 1.1. Khái niệm về Internet kết nối vạn vật Thực chất, biểu hiện của Internet of Things (IoT) đã xuất hiện ngay từ thời kỳ sơ khai của Internet, khi các nhà phát minh mong muốn kết nối tất cả mọi thứ qua một mạng lưới đồng nhất để có thể điều khiển chúng phục vụ cho mục đích của con người. Trong các tư liệu về IoT, người ta thường nhắc đến một chiếc máy bán nước giải khát tự động tại trường Đại học Carnegie Melon (Mỹ) vào đầu những năm 1980 như là một thiết bị đầu tiên mở màn cho xu hướng này, chiếc máy được lập trình để có thể kết nối với người điều khiển qua Internet, nhằm kiểm tra tình trạng của máy và bổ sung nước khi cần thiết mà không cần sự tiếp xúc kiểm tra trực tiếp. Sau đó, khái niệm IoT chỉ thực sự được đưa ra vào năm 1999, khi mà người ta bắt đầu nhận thấy tiềm năng của xu hướng này, bên cạnh việc mạng Internet cũng như nhiều rào cản về mặt khoa học công nghệ đã dần được khai phá. Theo định nghĩa từ Wikipedia: Internet of Things là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Như vậy có thể tạm hiểu, IoT là khi tất cả mọi thứ đều được kết nối với nhau qua mạng Internet, người dùng có thể kiểm soát mọi đồ vật của mình qua mạng chỉ bằng một thiết bị thông minh, chẳng hạn như smartphone, tablet, PC hay thậm chí chỉ bằng một chiếc smartwatch nhỏ bé trên tay. Hình 1.1 minh họa mô hình mạng IoT. Gần đây, IoT còn bao gồm cả những giao tiếp theo kiểu máy với máy (M2M), hạn chế sự tác động của con người nhưng chủ yếu được áp dụng trong sản xuất năng lượng hay các ngành công nghiệp nặng. Viễn cảnh tưởng chừng chỉ có trên phim ảnh này đã dần hiển hiện trên thực tế, với sự phát triển của nhà thông minh, ti vi thông minh, tủ lạnh thông minh,…. và cũng không thể không kể tới sự mở rộng không gian địa chỉ lên IPv6 thay vì IPv4 như trước đây. Hình 1.1: Mô hình mạng IoT 1.2. Tầm nhìn tương lai của IoT Mặc dù đã manh nha từ lâu nhưng kỷ nguyên IoT chỉ thực sự được sự được chú ý và bùng nổ trong những năm gần đây, sau sự phát triển của smartphone, tablet và những kết nối không dây,… Và ngay sau khi nhận được sự chú ý của cộng đồng, IoT đã cho thấy tiềm năng của mình với những số liệu đáng kinh ngạc. Cisco, nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo: Đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, bao gồm hàng tỷ thiết bị di động, tivi, máy giặt, … Để thấy được sự phát triển của lĩnh vực này, họ cũng đưa ra số liệu vào năm 1984, khi mà Cisco mới thành lập mới chỉ có khoảng 1.000 thiết bị được kết nối mạng toàn cầu, đến năm 2010, con số này đã lên mức 10 tỷ. Intel, đơn vị mới tham gia vào thị trường sản xuất chip cho các thiết bị thông minh phục vụ IoT cũng đã thu về hơn 2 tỷ USD trong năm 2014 từ lĩnh vực này, tăng trưởng 19% so với năm 2013. Và không thể không kể tới một thương hiệu Việt Nam là Bkav cũng đã đạt được những thành tựu đáng ghi nhận về IoT. Hệ thống nhà thông minh SmartHome của Bkav là một tổ hợp các thiết bị thông minh trong một ngôi nhà, đều được kết nối Internet và có thể tự động điều chỉnh cũng như điều khiển qua smartphone. Sau hàng chục năm nghiên cứu và sản xuất, Bkav SmartHome đã có chỗ đứng nhất định trên thị trường và hoàn toàn có thể cạnh tranh với những giải pháp nhà thông minh khác trên thế giới. Bên cạnh đó, các ông lớn như Google, Apple, Samsung, Microsoft cũng không hề giấu diếm ý định xâm nhập thị trường này, hứa hẹn một cuộc cạnh tranh mạnh mẽ trong thời gian tới đây, đưa kỷ nguyên IoT đến sớm hơn với mọi người. Rõ ràng, IoT có thể thay đổi hoàn toàn cách sống của con người trong tương lai. Khi mọi thứ đã được “Internet hóa”, người dùng hoàn toàn có thể điều khiển chúng từ bất cứ đâu, chỉ cần một chiếc điện thoại có kết nối Internet. Sở hữu những thành tựu trong lĩnh vực này nghĩa là chúng ta đang nắm giữ trong tay chìa khóa thành công của mọi thời đại. IoT chính là xu hướng của tương lai. 1.3. Kiến trúc IoT Kiến trúc IoT được đại diện cơ bản bởi 4 phần như hình 1.2 bao gồm: Vạn vật (Things), trạm kết nối (Gateway), hạ tầng mạng Internet và điện toán đám mây (Internet and Cloud), các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services). Hình 1.2: Kiến trúc IoT  Vạn vật (Things): Ngày nay có hàng tỷ vật dụng đang hiện hữu trên thị trường gia dụng và công nghệ, ở trong nhà hoặc trên tay của người dùng. Chẳng hạn như xe hơi, thiết bị cảm biến, thiết bị đeo và điện thoại di động đang được kết nối trực tiếp thông qua băng tần mạng không dây và truy cập vào Internet. Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý dữ liệu một cách cục bộ, còn các thiết bị chưa thông minh thì có thể kết nối được thông qua các trạm kết nối.  Trạm kết nối (Gateway): Một rào cản chính khi triển khai IoT đó là gần 85% các vật dụng đã không được thiết kế để có thể kết nối với Internet và không thể chia sẻ dữ liệu với điện toán đám mây. Để khắc phục vấn đề này, các trạm kết nối sẽ đóng vai trò là một trung gian trực tiếp, cho phép các vật dụng có sẵn này kết nối với điện toán đám mây một cách bảo mật và dễ dàng quản lý.  Hạ tầng mạng Internet và điện toán đám mây (Internet and Cloud):  Cơ sở hạ tầng kết nối: Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP được kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính. Cơ sở hạ tầng mạng này bao gồm thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều thiết bị khác có thể kiểm soát lưu lượng dữ liệu lưu thông và cũng được kết nối đến mạng lưới viễn thông và cáp - được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ. Trung tâm dữ liệu/ hạ tầng điện toán đám mây: Các trung tâm dữ liệu và hạ tầng điện toán đám mây bao gồm một hệ thống lớn các máy chủ, hệ thống lưu trữ và mạng ảo hóa được kết nối.  Các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services): Intel đã kết hợp những phần mềm quản lý API hàng đầu (Application Progmraming Interface) để giúp đưa các sản phẩm và giải pháp IoT ra thị trường một cách nhanh chóng và tận dụng được hết giá trị của việc phân tích các dữ liệu từ hệ thống đang có sẵn. 1.4. Xu hướng và tính chất của IoT 1.4.1. Sự 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, 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 đối tượng 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 ra các tri thức mới liên quan tới cuộc sống, môi trường, các mối tương tác xã hội cũng như hành vi con người. 1.4.2. Kiến trúc dựa trên sự kiện Các thực thể, máy móc trong IoT sẽ phản hồi dựa theo các sự kiện diễn ra trong lúc chúng hoạt động theo thời gian thực. Một số nhà nghiên cứu từng nói rằng một mạng lưới các sensor chính là một thành phần đơn giản của IoT.