Nghiên cứu và phát triển mô hình nhà thông minh với upnp

Các thiết bị điện tử gia dụng và hệ thống quản lý file giải trí đa phương tiện trong ngôi nhà được điều khiển dễ dàng thông qua giọng nói hay trên giao diện thiết bị Smartphone của bạn..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

ĐỖ QUỐC BẢO

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH NHÀ

THÔNG MINH VỚI UPNP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

ĐỖ QUỐC BẢO

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH NHÀ

THÔNG MINH VỚI UPNP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHÊ ̣ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM HUY HOÀNG

Hà Nội – 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi trong đó có sự giúp

đỡ rất lớn của thầy hướng dẫn TS Phạm Huy Hoàng

Các nội dung nghiên cứu, số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Trong luận văn, tôi có tham khảo đến một số tài liệu đã được liệt kê tại phần Tài liệu tham khảo ở cuối luận văn Các tài liệu tham khảo được trích dẫn trung thực trong luận văn

Hà Nội, ngày 11 tháng 9 năm 2017

Tác giả

ĐỖ QUỐC BẢO

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Huy Hoàng đã dành thời gian

quý báu, tận tình hướng dẫn chỉ bảo, góp ý cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Tôi xin được cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy giáo, Cô giáo trong Viện Đào tạo Sau đại học – Đại học Bách Khoa

Đặc biệt, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy giáo, Cô giáo trong Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông đã tham gia giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại Trường Các thầy cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo tiền đề cho tôi hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp và nhất là gia đình tôi đã quan tâm và tạo mọi điều kiện tốt nhất, động viên, cổ vũ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 11 tháng 9 năm 2017

Tác giả

Đỗ Quốc Bảo

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC HÌNH 6

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 8

1 Bối cảnh thực tiễn 8

2 Nhiệm vụ đặt ra 9

3 Phương pháp tiếp cận 9

4 Tóm tắt bố cục luận văn 10

CHƯƠNG I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 12

1.1 Giới thiệu về nhà thông minh (SmartHome) 12

1.2 Nhà thông minh (SmartHome) trong thực tế 14

1.2.1 Giới thiệu về nhà thông minh của BKAV SmartHome 14

1.2.2 Các thành phần của ngôi nhà thông minh Home Automation 19

1.2.3 Tiêu chuẩn ngôi nhà thông minh 21

1.3 Xu hướng ngôi nhà thông minh 22

1.3.1 Xu hướng nhà thông minh trên thế giới 22

1.3.2 Xu hướng nhà thông minh tại Việt Nam 22

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU GIAO THỨC MẠNG UPNP VÀ CÔNG NGHỆ UPNP CỦA INTEL 24

2.1 Tổng quan về giao thức mạng UPNP 24

2.1.1 Giới thiệu về giao thức UPNP 24

2.1.2 Các công nghệ sử dụng trong giao thức UPNP 26

2.1.3 Các thành phần cơ bản của ứng dụng công nghệ UPNP trong chia sẻ dữ liệu Multimedia 30

2.1.4 Một số hạn chế của công nghệ UPNP 32

2.2 Giới thiệu chuẩn DLNA 33

2.2.1 Giới thiệu về chuẩn DLNA 33

2.2.2 Các thành phần của chuẩn DLNA 35

2.3 Công nghệ UPNP của Intel 38

2.3.1 Giới thiệu công nghệ 38

2.3.2 Các thành phần quan trọng trong công nghệ 38

2.3.3 Lý do lựa chọn công nghệ UPNP của Intel để phát triển 45

CHƯƠNG III PHÁT TRIỂN XÂY DỰNG HỆ THỐNG TÍCH HỢP DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ UPNP CỦA INTEL 47

3.1 Giới thiệu hệ thống quản trị dữ liệu tại Đài Tiếng nói Việt Nam 47

3.1.1 Hệ thống quản trị dữ liệu tại Đài TNVN 47

3.1.2 Cách thức khai thác dữ liệu phục vụ sản xuất chương trình tại Đài TNVN 56

3.2 Giới thiệu hệ thống tích hợp quản trị dữ liệu dựa trên công nghệ UPNP của Intel 57

3.2.1 Giới thiệu hệ thống 57

3.2.2 Ứng dụng dành cho server (Media Server) 58

3.2.3 Ứng dụng dành cho Client (Media Controller) 60

3.3 So sánh hệ thống được xây dựng với mô hình quản lý file hiện tại của Đài Tiếng nói Việt Nam 61

CHƯƠNG IV CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ 62

KẾT QUẢ THỰC HIỆN 62

4.1 Cài đặt chương trình 62

4.1.1 Ứng dụng quản lý dữ liệu (Media Server) 62

4.1.2 Ứng dụng dành cho người sử dụng (Media Controller) 70

4.2 Đánh giá kết quả 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

A Kết luận 74

B Kiến nghị 74

C Hướng phát triển của đề tài 75

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT

UPNP Universal Plug and Play Giao thức mạng giúp các thiết bị tự động

UDP User Datagram Protocol Giao thức truyền file không tin cậy

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Mô hình nhà thông minh cơ bản 13

Hình 2: Một số thiết bị tích hợp sử dụng công nghệ UPNP 25

Hình 3: Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP 27

Hình 4: Mô hình phổ biến, tập trung thư viện multimedia 31

trên 1 máy dạng NAS server 31

Hình 5: Mô hình DLNA trong SmartHome 34

Hình 6: Ứng dụng của DLNA trong Multimedia 35

Hình 7: Các thiết bị tương ứng sử dụng trong môi trường DLNA 36

Hình 8: Các thiết bị di động trên mô hình DLNA 37

Hình 9: Công cụ Công cụ IntelDevice Validator của Intel 39

Hình 10: Mô hình điều khiển đèn sử dụng Device Spy 40

Hình 11: Thiết lập cấu hình chế độ bật tắt đối với NetworkLight 41

Hình 12: Ứng dụng chia sẻ file đa phương tiện 41

Hình 13: Thiết lập tạo thư mục chia sẻ thông qua ứng dụng AV Media Server 42

Hình 14: Giao diện AV Media Controller của Intel 42

Hình 15: Giao diện hiển thị thông tin Media Property 43

Hình 16: Giao diện gửi bài hát đến Media Renderer từ AV Media Controller 44

Hình 17: Giao diện của công cụ AV Media Renderer 44

Hình 18: Giao diện phát nhạc của ứng dụng AV Media Renderer 45

Hình 18: Mặt trước và sau của MSA 1500 và 4 MSA 30 47

Hình 19: Cấu hình phần cứng của MSA 1500 và MSA 30 48

Hình 20: Mặt trước và sau của SAN switch 49

Hình 21: Sơ đồ kết nối hệ thống Storage 49

Hình 22: Mặt trước và sau của máy chủ AppServ 51

Hình 23: Cấu hình phần cứng của máy chủ Application 51

Hình 24: Mặt trước và mặt sau của máy chủ Database 52

Hình 25: Cấu hình phần cứng của máy chủ Database 52

Hình 26: Mặt trước và sau của máy chủ Audio HP DL580 53

Hình 27: Cấu hình phần cứng của máy Audio Server 53

Hình 28: Mặt trước và sau của Cisco WS3560-48 54

Hình 29: Mặt trước và sau của Cisco router 2821 54

Hình 30: Tổng quan hệ thống mạng Archive 55

Hình 31: Giao diện web của phần mềm khai thác dữ liệu tại Đài TNVN 56

Hình 32: Gửi dữ liệu sang một hệ thống khác 57

Hình 33: Mô hình phân cấp chức năng của ứng dụng dành cho server 59

Hình 34: Mô hình phân cấp của chức năng quản lý dữ liệu 59

Hình 35: Cấu trúc liên kết cơ sở dữ liệu 60

Hình 36: Mô hình phân cấp chức năng của ứng dụng dành cho client 60

Hình 37: Giao diện dành cho người quản trị dữ liệu đa phương tiện 62

Hình 38: Giao diện thiết lập thêm một Media Server 63

Hình 39: Bảng dữ liệu về Media Server 63

Hình 40: Giao diện hiển thị các Media Server đang chạy 64

Hình 41: Giao diện chức năng thêm mới File vào Media Server 64

Hình 42: Giao diện thêm mới file 65

Hình 43: Các mục chọn CATEGORY 65

Hình 44: Chọn Media Server chứa file 66

Hình 45: Chọn đến file cần đưa vào quản lý 66

Hình 46: Giao diện quản lý file trong các Media Server 67

Hình 47: Giao diện nghe một file âm thanh 69

Hình 48: Giao diện cập nhật thông tin cho các file dữ liệu 70

Hình 49: Giao diện của ứng dụng AV Media Controller 71

Hình 50: Giao diện hiển thị thông tin về file dữ liệu của 72

ứng dụng AV Media Controller 72

Hình 51: Giao diện hiển thị các thông tin kỹ thuật của file dữ liệu 73

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Bối cảnh thực tiễn

Bạn đang trên đường về nhà, ngôi nhà nhận biết sự có mặt của bạn trong vòng bán kính 1 km tính từ nhà bạn Ngôi nhà tự động bật điều hòa để chắc chắn bạn sẽ cảm thấy dễ chịu khi về nhà Ngay khi bạn xuất hiện 30 mét trước sân nhà, cửa garage được mở ra, mở khóa cửa trước và vô hiệu hóa hệ thống an ninh bảo vệ Ngay lúc này đèn trong phòng khách bật lên và căn phòng phát một bản nhạc mà bạn yêu thích Chào mừng bạn trở về ngôi nhà!

Khi mặt trời vừa lên, ngôi nhà tự động tắt điều hòa, mở rèm lên đón những tia nắng ấm áp đầu tiên Khi bạn ra khỏi giường và hướng về phòng tắm, ngôi nhà đã biết bạn đã thức dậy, hệ thống báo động được tắt và Tivi được bật lên để bạn có thể xem những tin tức của buổi sáng Bạn tắm xong và ngôi nhà biết bạn đã sẵn sàng cho một ngày mới, bình pha cafe đang đợi bạn ở trên bàn Bạn dùng bữa điểm tâm sáng vội vã

và hướng đến garage để lấy xe đi đến văn phòng làm việc Ngôi nhà biết đó là một ngày làm việc của bạn và tự động mở cửa garage Khi xe bạn vừa ra ngoài, ngôi nhà chuyển sang kịch bản "Đi làm", nó đóng cửa garage, khóa cửa chính, tắt hệ thống điều hòa và chiếu sáng đồng thời kích hoạt hệ thống an ninh để bảo vệ ngôi nhà

Anh trai của bạn đến thành phố để thăm bạn và bạn thì bị kẹt ở văn phòng làm việc Anh ta gọi bạn từ sân bay và bạn nói là không có vấn đề gì, cứ việc đến thẳng nhà và nhập mã là ngày sinh nhật của anh trai bạn vào khóa cửa Bạn cầm điện thoại lên, ra lệnh cho khóa cửa hãy để cho anh trai bạn vào nhà với mã khóa là ngày sinh nhật của anh ấy Đồng thời bạn cũng nói với ngôi nhà khi anh trai bạn mở khóa cửa, hãy vô hiệu hóa hệ thống an ninh, mở hệ thống chiếu sáng và gửi một tin nhắn thông báo chào mừng vào điện thoại của anh ấy Bạn cũng có thể nói với khóa cửa đó là mã tạm thời và chỉ sử dụng một lần

Đó là một ngày cuối tuần, ngôi nhá biết bạn sẽ không đi làm vào ngày hôm nay Sau khi dùng bữa sáng bạn đi xuống tầng hầm kiểm tra một số thứ, nó mở điều hòa tầng hầm và đèn chiếu sáng lên cho bạn Bạn quyết định nghỉ ngơi và vào phòng

thư giãn xem tivi, khi vừa vào phòng điều hòa được bật lên và tivi tự động mở, điều hòa và chiếu sáng tầng hầm tự động tắt để tiết kiệm năng lượng Hệ thống tưới nước cho cây và bãi cỏ ngoài sân đã kích hoạt từ sáng sớm, tuy nhiên nếu đêm hôm trước trời mưa và độ ẩm trong đất còn cao thì nó sẽ không làm thế, nó hiểu được cây trồng muốn gì

2 Nhiệm vụ đặt ra

Đề tài đưa ra những khái niệm về nhà thông minh SmartHome, các thành phần

cơ bản của một ngôi nhà thông minh cũng như tiêu chuẩn đặt ra đối với một ngôi nhà được gọi là thông minh Đề tài cũng đề cập tới xu hướng phát triển của nhà thông minh trên thế giới cũng như tại Việt Nam

Đề tài tập trung vào chuẩn DLNA, giới thiệu giao thức mạng UPNP và các công nghệ sử dụng trong giao thức UPNP

Nghiên cứu và phân tích các giải pháp mã nguồn mở UPNP do Intel cung cấp, các mã nguồn dành cho server cũng như client

Tìm hiểu cách thức quản trị dữ liệu file tại Đài Tiếng nói Việt Nam cũng như hạ tầng mạng kết nối mạng trong việc khai thác và sử dụng các file âm thanh quản lý Từ

đó đưa ra giải pháp tích hợp phần mềm quản lý các dữ liệu file đa phương tiện này dựa trên giải pháp mã nguồn mở UPNP của Intel

3 Phương pháp tiếp cận

Luận văn đề cập đến việc nghiên cứu cơ chế hoạt động của chuẩn DLNA trong giao thức mạng UPNP dựa trên các mô hình SmartHome

Tìm hiểu phân tích đánh giá khả năng thực hiện, các tiêu chuẩn, giải pháp thực

tế đang triển khai Từ đó đưa ra nhận định, giải pháp và thực hiện việc xây dựng mô hình giả lập

Áp dụng các công nghệ mã nguồn mở được cung cấp bởi các nhà phát triển uy tín như apache, intel, microsoft Từ đó vận dụng và phát triển bài toán đặt ra

Nghiên cứu bổ sung thêm các tính năng, tiện ích để tạo ra sự khác biệt của sản phẩm nghiên cứu, cũng như nghiên cứu tính ứng dụng và kết quả thực tế

Từ các nghiên cứu về phương pháp và công nghệ sử dụng, áp dụng triển khai xây dựng hệ thống tích hợp quản lý các dữ liệu file tại Đài Tiếng nói Việt Nam dựa trên công nghệ UPNP của Intel theo mô hình SmartHome

Thử nghiệm và đánh giá kết quả của giải pháp Từ đó đưa ra các kết luận về tính khả thi cũng như môi trường áp dụng

4 Tóm tắt bố cục luận văn

Luận văn được viết theo bố cục chuẩn, ngoài những danh mục không thể thiếu được, luận văn được chia thành các chương khác nhau với chức năng nhiệm vụ rõ ràng:

 Với chương mở đầu tác giả đưa ra một bối cảnh thực tiễn của một ngôi nhà thông minh với những thiết bị tự động có thể hiểu được chủ nhân muốn gì theo một kịch bản đã được định trước từ đó đặt ra các nhiệm vụ và phương pháp tiếp cận vấn đề

 Chương 1: Tác giả đưa ra những khái niệm, giới thiệu về các thành phần nhà thông minh của BKAV cũng như xu hướng phát triển trong tương lai của nhà thông minh

 Chương 2: Giới thiệu về giao thức mạng UPNP, chuẩn DLNA và công nghệ UPNP của Intel

 Chương 3: Tác giả giới thiệu về hệ thống quản trị dữ liệu hiện đang được sử dụng tại Đài Tiếng nói Việt Nam để từ đó đưa ra một giải pháp phát triển một

hệ thống phần mềm tích hợp quản trị các file dữ liệu hiện có dựa trên ứng dụng

mã nguồn mở của Intel Tác giả đã có những phân tích so sánh ưu nhược điểm của mô hình hiện đang sử dụng tại Đài Tiếng nói Việt Nam và mô hình ứng dụng phát triển

 Chương 4: Giới thiệu ứng dụng quản lý dữ liệu file từ việc quản lý các dữ liệu mới đưa vào cho đến việc cập nhật để làm giàu thông tin cho dữ liệu cũng như việc khai thác chúng một cách hiệu quả nhất

 Từ đó đưa ra những kết luận và kiến nghị đối với hướng phát triển của đề tài để

đề tài có thể đem lại hiệu quả và có những ứng dụng trong thực tế

CHƯƠNG I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu về nhà thông minh (SmartHome)

Nhà thông minh (tiếng Anh là "Smart Home") hoặc hệ thống nhà thông minh là một ngôi nhà/căn hộ được trang bị hệ thống tự động tiên tiến dành cho điều khiển đèn chiếu sáng, nhiệt độ, truyền thông đa phương tiện, an ninh, rèm cửa, cửa và nhiều tính năng khác nhằm mục đích làm cho cuộc sống ngày càng tiện nghi, an toàn và góp phần

sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên

Một trong những ví dụ cơ bản nhất của nhà thông minh là một hệ thống kiểm soát mức độ chiếu sáng của hệ thống đèn giúp tiết kiệm điện và phù hợp với khung cảnh, chẳng hạn như cài đặt đèn ánh sáng nhẹ cho các bữa tiệc tối Hệ thống cũng có thể điều chỉnh rèm cửa theo yêu cầu, kiểm soát nhiệt độ, hệ thống camera giám sát, hệ thống khóa cửa tự động, hệ thống phòng ngừa trộm

Nhà thông minh ngoài ra còn có một số ứng dụng sáng tạo hơn, gồm hệ thống điều khiển giải trí tại gia – loa công suất khác nhau, hệ thống điện thoại, liên lạc nội

bộ, hệ thống tưới nước

Các chức năng này có thể được thực hiện nhờ các thiết bị trong nhà được kết nối với nhau để hệ thống máy tính trung tâm có thể theo dõi các trạng thái và ra các quyết định điều khiển phù hợp

Hình 1 Mô hình nhà thông minh cơ bản

Dưới đây là 5 tiêu chí cơ bản mà một ngôi nhà thông minh cần phải có để giúp bạn có một cuộc sống tiện nghi và thoải mái hơn:

1 Các cánh cửa đều tự động đóng và mở khi chúng nhận diện được bạn là ông chủ của ngôi nhà

2 Tự điều chỉnh độ sáng các bóng đèn điện khi bạn đọc sách, xem ti-vi hay đi ngủ

3 Các thiết bị điện tử gia dụng và hệ thống quản lý file giải trí đa phương tiện trong ngôi nhà được điều khiển dễ dàng thông qua giọng nói hay trên giao diện thiết bị Smartphone của bạn

4 Đưa ra cảnh báo các vật dụng có thể gây nguy hiểm cho trẻ em khi chúng có

ý định sử dụng các vật dụng đó

5 Tính năng an ninh như tự báo động khi có một người cố tình xâm nhập trái phép, tự động khóa trái cửa, báo cảnh sát,… luôn trong trạng thái sẵn sàng

1.2 Nhà thông minh (SmartHome) trong thực tế

1.2.1 Giới thiệu về nhà thông minh của BKAV SmartHome

Bkav SmartHome là hệ thống nhà thông minh thế hệ mới nhất trên thế giới, với công nghệ vượt trội – theo tiêu chí xếp hạng của Gartner

Nhà thông minh Bkav SmartHome kết nối tất cả các thiết bị điện trong ngôi nhà của bạn thành một hệ thống mạng, để có thể điều khiển chúng theo các kịch bản thông minh, bao gồm: Hệ thống đèn chiếu sáng, rèm cửa, điều hòa nhiệt độ, tivi, âm thanh, khóa cửa, bình nóng lạnh, quạt thông gió, camera an ninh, chuông cửa có hình, hệ thống bơm tưới nước tiểu cảnh, bể cá Ngoài ra có thể điều khiển trực tiếp thông qua thiết bị gắn trên tường hoặc dùng Smartphone, máy tính bảng

Các tính năng cơ bản của nhà thông minh BKAV SmartHome:

* Chỉ một nút bấm

Thông thường để điều khiển tất cả các thiết bị trong nhà, bạn cần tới hàng chục công tắc, thậm chí với căn nhà lớn là hàng trăm các công tắc Tuy nhiên với nhà thông minh Bkav SmartHome, bạn có thể điều khiển tất cả bằng một vài nút bấm trên màn hình cảm ứng của thiết bị điều khiển, smartphone hay máy tính bảng Bạn cũng có thể điều khiển và kiểm soát ngôi nhà thông qua giao diện trực quan 3D, ở đó các thiết bị được mô phỏng giống như đang sử dụng thực tế, chỉ cần chạm vào thiết bị tương ứng trong màn hình để điều khiển

* Chạm để điều khiển

Ví dụ sau giúp bạn hình dung được phần nào hoạt động của hệ thống: Khi khách đến, bạn chỉ cần chạm vào “Tiếp khách”, đèn phòng khách bật sáng rực rỡ, rèm kéo lên, điều hòa giảm xuống độ mát sâu hơn, giảm âm lượng nhạc phát… thông thường để làm được việc này bạn phải chạy khắp căn phòng và bấm rất nhiều công tắc Thật tiện nghi khi chỉ cần chạm vào một nút trên màn hình Một ví dụ khác khi đi ngủ, thay vì phải kéo rèm, đóng cửa, tắt điện, mò mẫm đi lên giường, bạn chỉ việc chạm

vào “Đi ngủ” trên điện thoại hoặc máy tính bảng, hệ thống sẽ thực hiện giúp bạn những điều này, đồng thời kích hoạt hệ thống an ninh, báo động khi phát hiện xâm nhập trái phép

* Hơn cả sự tiện nghi

Một kịch bản thường gặp, trước khi trở về nhà từ cơ quan, bạn chỉ cần bấm “Về nhà”, bình nóng lạnh sẽ bật, hệ thống quạt thông gió, điều hòa nhiệt độ sẽ khởi động…

để khi bạn về đến nhà, tất cả đã sẵn sàng phục vụ Không chỉ bằng “ra lệnh”, hệ thống nhà thông minh Bkav SmartHome còn chủ động “phục vụ” chủ nhân Vào mỗi buổi sáng, rèm cửa hé mở, hệ thống âm thanh phát những bản nhạc nhẹ nhàng mà bạn ưa thích, điều hòa tăng nhiệt độ để giúp bạn đỡ “lười” ra khỏi giường trong mỗi buổi sáng

* Ra lệnh bằng giọng nói

Không chỉ điều khiển trực tiếp trên các thiết bị smartphone, máy tính bảng, bạn

có thể điều khiển ngôi nhà của mình bằng giọng nói của chính bạn Nhà thông minh Bkav SmartHome được trang bị công nghệ trợ lý ảo, giúp giao tiếp với hệ thống trở nên thân thiện, không cứng nhắc như một hệ thống điều khiển thông thường Sẽ là một trải nghiệm tuyệt vời khi bạn ra lệnh bằng giọng nói và hệ thống đáp ứng bạn

* Tiêu chuẩn nhà hiện đại

Hầu hết chúng ta ai cũng biết đến tỷ phú Bill Gates với ngôi nhà thông minh nổi tiếng thế giới của ông Khi nghĩ tới nhà thông mình, người ta ngầm hiểu chỉ có những

tỷ phú hàng đầu thế giới như Bill Gates mới có thể sở hữu Tuy nhiên, nền tảng nhà thông minh Bkav SmartHome với những công nghệ tiên tiến ngày nay, đã khiến chúng trở nên phổ biến và bạn cũng có thể sở hữu một ngôi nhà như vậy

* Hệ thống ánh sáng thông minh

Hệ thống ánh sáng trong và ngoài ngôi nhà được chia thành nhiều khu vực, chỉ những khu vực nào có người đèn mới được bật sáng và tự động tắt khi không có người Không những thế, hệ thống ánh sáng còn tự động điều chỉnh ở chế độ phù hợp theo sở thích của gia chủ như: Khi tiếp khách ánh sáng ở chế độ rực rỡ, tất cả các đèn

sáng lên, từ đèn trần, đèn hắt, đèn chùm, đèn tranh mức độ sáng của các hệ đèn này còn được tự động thay đổi vào mỗi thời điểm khác nhau Chẳng hạn vào ban ngày, ánh sáng sẽ bật tự động ở mức 50% độ sáng nhưng vào buổi tối hệ thống ánh sáng sẽ bật ở mức 100% để phù hợp với nhu cầu và sinh hoạt của gia chủ, đem tới sự tiện nghi và tiết kiệm năng lượng Hệ thống có khả năng học thói quen của gia chủ Ví dụ theo kịch bản cài đặt sẵn, ban ngày hệ thống đèn tự động tắt sau 15 phút khi không có người, ban đêm tự động tắt sau 5 phút và thời gian được coi là chuyển sang ban đêm là 11 giờ Tuy nhiên mỗi gia đình có thói quen sinh hoạt khác nhau, do đó hệ thống sẽ tự động học thói quen để điều chỉnh mốc thời gian ban đêm này một cách thông minh, phù hợp với gia chủ

* An toàn với hệ thống an ninh thông minh

Hệ thống an ninh trong ngôi nhà nắm giữ vai trò quan trọng, bảo vệ ngôi nhà 24/7, kiểm soát các nguy cơ cháy nổ (rò rỉ khí gas, chập điện), bị xâm nhập trái phép…

Hệ thống này gồm các thiết bị kiểm soát vào ra ACS (chuông cửa có hình kết hợp kiểm soát vào ra bằng vân tay, mã số, thẻ từ), cảm biến phát hiện người, cảm biến phát hiện kính vỡ, cảm biến khói, hệ thống IP camera ghi hình, hàng rào điện tử Với hệ thống Bkav SmartHome, toàn bộ ngôi nhà bạn được thể hiện trên màn hình cảm ứng điện thoại hay tablet bằng sơ đồ mặt bằng Ví dụ trong trường hợp có người lạ xâm nhập bất hợp pháp qua hàng rào (chẳng hạn khi vào lúc đêm khuya), hệ thống giám sát

an ninh Bkav SmartHome sẽ ngay lập tức nhấp nháy đỏ cảnh báo trên màn hình tablet khu vực sân vườn trên sơ đồ mặt bằng Khi bạn bấm vào khu vực đó, hệ thống sẽ hiển thị hình ảnh camera trực tiếp tại khu vực đó Không những thế bạn có thể cài đặt cho

hệ thống phát cảnh báo theo các cấp độ an ninh khác nhau như: Bật đèn tại khu vực có đột nhập, báo động qua còi hú trong nhà, gửi tin nhắn hoặc gọi điện đến các số điện thoại của các thành viên trong gia đình hoặc các số điện thoại khẩn cấp khác mà bạn

đã đăng ký Hệ thống an ninh sẽ hỗ trợ bạn kích hoạt tự động đi cùng với các kịch bản khác trong ngôi nhà, giúp bạn hoàn toàn yên tâm khi ở nhà cũng như khi vắng nhà

* Hệ thống giải trí âm thanh đa vùng

Hệ thống âm thanh đa vùng của Bkav SmartHome giúp cho các khu vực khác nhau trong nhà cùng 1 lúc có thể phát các nguồn nhạc khác nhau tùy theo sở thích của từng người Ở mỗi khu vực người dùng có thể lựa chọn phát nhạc theo sở thích của mình mà không ảnh hưởng tới những người ở khu vực khác Chủ nhân của ngôi nhà thông minh có thể lựa chọn các chế độ phát nhạc theo các khoảng thời gian trong ngày Chẳng hạn vào buổi sáng hệ thống tự động phát các bản nhạc nhẹ giúp chủ nhân ngôi nhà thư giãn khi bắt đầu một ngày mới

* Trực quan với màn hình cảm ứng 3D

Nhà thông minh Bkav SmartHome cho phép bạn sẽ dễ dàng kiểm soát ngôi nhà thông qua một giao diện trực quan 3D trên smartphone hay tablet, mà ở đó các thiết bị được mô phỏng giống như đang sử dụng thực tế Do đó, khi cần điều khiển các thiết bị trong nhà, bạn chỉ cần bấm vào các thiết bị đó trên màn hình điều khiển là có thể điều khiển được Khi bạn muốn mở rèm bạn chỉ cần bấm vào rèm trên màn hình cảm ứng, khi muốn điều khiển điều hòa bạn bấm vào hình ảnh điều hòa Giao diện điều khiển 3D của Bkav SmartHome ngoài việc hỗ trợ điều khiển tương tác các thiết bị trong phòng, nó còn hỗ trợ người sử dụng “di chuyển” từ phòng này sang phòng khác như trong thực tế

* Kịch bản ngữ cảnh thông minh

Một hệ thống nhà thông minh thường có rất nhiều kịch bản sẵn có, điều này làm cho bạn đôi khi rất khó tìm kiếm các kịch bản để sử dụng Với Bkav SmartHome, hệ thống chỉ hiển thị những kịch bản phù hợp với thời điểm sử dụng hoặc những kịch bản bạn hay dùng trong thời điểm đó Ví dụ buổi sáng, màn hình cảm ứng chỉ hiện 4 nút: Buổi sáng, Thức dậy,Thể dục, Ra khỏi nhà người dùng chỉ cần 1 thao tác bấm vào nút Thể dục thì máy tập thể dục bật, rèm kéo lên, quạt thông gió hoạt động, nhạc nổi lên, bình nóng lạnh bật trong 30 phút Cũng như với tính năng khác, hệ thống nhà thông minh Bkav SmartHome có khả năng hiểu được thói quen, nhu cầu thường xuyên của bạn để tự động hiển thị những kịch bản phù hợp về không gian, thời gian Ví dụ kịch

bản Xem phim tại phòng khách chưa hiển thị trên màn hình cảm ứng vào buổi tối, bạn chỉ cần sử dụng nó khoảng vài lần thì hệ thống tự động hiện lên vào kịch bản buổi tối

* Kết nối không giới hạn

Bạn có thể kiểm soát ngôi nhà từ bất cứ đâu Bạn đang ở văn phòng, hay đang trong kỳ nghỉ, hệ thống nhà thông minh Bkav SmartHome giúp bạn dễ dàng kiểm soát

và điều khiển ngôi nhà từ thiết bị di động, máy tính bảng thông qua kết nối Internet (Wifi, 3G)

* Danh sách thiết bị

Bkav SmartHome là hệ thống thực sự thông minh, sự thông minh được đem đến bởi các phần mềm của hệ thống Tuy nhiên, không chỉ có thế, các kỹ sư của Bkav cũng hết sức chau chuốt trong việc chế tác các thiết bị của hệ thống, xứng tầm với đẳng cấp của một ngôi nhà thông minh Hầu hết thiết bị được sử dụng thiết kế với nhôm nguyên khối, kính cường lực Gorilla Glass, màn hình cảm ứng đây cũng là các thiết kế và vật liệu dùng trong ngành công nghiệp chế tạo điện thoại thông minh, vốn đòi hỏi các thiết

kế phải hiện đại, cao cấp Các thiết bị được sản xuất theo tiêu chuẩn công nghiệp, đạt chứng chỉ tiêu chuẩn Châu Âu (CE)

* Triển khai SmartHome hiện thực hơn bạn nghĩ

Với các công nghệ kết nối tiên tiến nhất như công nghệ truyền dữ liệu không dây chuyên dụng Zigbee, công nghệ truyền dữ liệu trên đường điện PLC… hệ thống nhà thông minh Bkav SmartHome có thể dễ dàng triển khai trên các ngôi nhà đang sử dụng hoặc xây mới mà không phải đi lại đường điện hay sửa đổi hạ tầng Thực tế sử dụng, nhu cầu phát sinh và thay đổi là điều không tránh khỏi, bởi vậy với thiết kế không dây rất tiện lợi cho việc mở rộng và thay đổi nhu cầu của bạn Ví dụ trong quá trình sử dụng, gia đình bạn có nhu cầu xây thêm phòng mới, mở rộng phòng cũ hay đơn giản là lắp thêm một bể cá (có nhu cầu điều khiển ánh sáng, máy lọc nước theo các tiêu chuẩn), với Bkav SmartHome tất cả sự thay đổi này đều có thể tích hợp vào hệ thống thông minh một cách đơn giản Trong khi đó các hãng khác trên thị trường sử dụng hệ thống kết nối có dây (Bus) là không khả thi khi có sự thay đổi Thậm chí trong trường hợp thi công mới, hệ thống Bkav SmartHome không đòi hỏi phải thay đổi thiết

kế hạ tầng điện, trong khi các hãng khác phải đi hệ thống dây dẫn tín hiệu phụ, các cầu nối, thay đổi hệ thống hạ tầng điện… điều này dẫn đến việc thi công phức tạp, tốn kém Ví dụ ngôi nhà 3, 4 phòng với vài chục nốt mạng như mạng phụ Bus cần tổng số khoảng 1.000m dây dẫn điện thế thấp cho kết nối tối đa 100 nốt mạng - mỗi nốt là một thiết bị

Có thể thấy rằng xu hướng nhà thông minh SmartHome đang dần trở nên phổ biến khi nhu cầu đối với những ngôi nhà không chỉ đẹp, sang trọng mà còn thông minh, hiện đại, tiện nghi và tiết kiệm năng lượng dần trở thành một tiêu chuẩn Đón đầu xu hướng đó, nhà thông minh Bkav SmartHome đã phát triển và "phủ sóng" trong kiến trúc nội thất của rất nhiều công trình lớn nhỏ trên toàn quốc

(Tham khảo tài liệu trên trang web chính thức giới thiệu về nhà thông minh của BKAV – Có liệt kê trong phần Tài liệu tham khảo)

1.2.2 Các thành phần của ngôi nhà thông minh Home Automation

* Các hoạt động hẹn giờ

Hầu hết các hệ thống nhà thông minh đều tích hợp một đồng hồ thiên văn Bằng việc nhận biết vị trí địa lý của căn nhà, đồng hồ thiên văn bắt nhịp với các diễn biến thay đổi như thời gian mặt trời mọc và lặn và đồng bộ với đồng hồ trên mạng để giữ được tính chính xác Với đặc tính này, một căn nhà thông minh có thể thực hiện các nhiệm vụ vào các thời điểm xác định trong ngày, ví dụ như mở rèm cửa sổ phòng khách lúc 8 giờ sáng, hay điều chỉnh các cài đặt dựa trên thời gian mặt trời mọc/lặn, như bật sáng đèn ngoài trời 15 phút trước khi trời tối

+ Phát hiện chuyển động: Khi không có sự di chuyển nào trong phòng trong vòng 5 phút, đèn tắt

+ Cảm biến: Nếu nhiệt độ phòng vượt quá 60 độ C, hệ thống sẽ tự động gửi cho người dùng một email thông báo về nguy cơ cháy có thể xảy ra

Bằng việc kết hợp các hoạt động hẹn giờ và kích hoạt, gần như chẳng có việc gì

mà một ngôi nhà thông minh không thể làm được Khi kết hợp với các chuỗi logic điều kiện, hệ thống còn có thể trở nên mạnh mẽ hơn Một câu lệnh mẫu có thể là: NẾU tôi nhấn nút này, VÀ thời gian là giữa nửa đêm và 5 giờ sáng, THÌ đèn bật sáng tới 50%, NẾU KHÔNG thì bật đèn sáng tới 90%

Để căn nhà của mình trở thành một căn nhà thông minh, chúng ta cần tích hợp nhiều hệ thống phụ khác nhau Những thành phần thường thấy nhất của một hệ thống nhà tự động bao gồm:

* HVAC (hệ thống sưởi, thông gió, điều hòa)

Tiết kiệm năng lượng bằng cách tự động tăng hoặc giảm nhiệt độ để tránh việc sưởi ấm hay làm mát một căn nhà không có người sử dụng

Điều khiển HVAC có thể được trang bị cho hầu hết mọi căn nhà

* Hệ thống an ninh

Bên cạnh khả năng gọi cho một công ty giám sát và cảnh báo cho nhà chức trách, một hệ thống an ninh còn có thể được tích hợp thành một phần của hệ thống nhà thông minh

* Hệ thống tưới tiêu

Giúp quản lý cảnh quan xung quanh căn nhà

Tự động tưới tiêu cho các vườn cây hay thảm cỏ

1.2.3 Tiêu chuẩn ngôi nhà thông minh

Với sự phát triển không ngừng của khoa học hiện đại, con người đã ngày càng nâng cao hơn đời sống của mình và luôn mơ ước tới một cuộc sống hiện đại và tiện nghi nhất Chính từ những nhu cầu đó, con người đã có rất nhiều sáng tạo phục vụ cho cuộc sống của bản thân họ và cho toàn xã hội Và ý tưởng cho "Ngôi nhà thông minh" cũng xuất phát từ nhu cầu thực tiễn như vậy Những công nghệ phục vụ cho ngôi nhà

mơ ước đã có từ rất lâu nhưng mới gần đây mới được đưa ra công bố rộng rãi Có rất nhiều công ty đã đưa ra giải pháp cho hệ thống ngôi nhà thông minh nhưng nói chung, tất cả đều hướng đến các tiêu chuẩn sau đây:

> Tự động hóa hoạt động của ngôi nhà

> Đảm bảo an ninh, an toàn cho ngôi nhà

> Đem lại sự thoải mái cho người sử dụng

> Cung cấp các dịch vụ giải trí chất lượng cao

> Cung cấp khả năng giám sát, điều khiển từ xa Tăng hiệu suất các hệ thống, giảm điện năng tiêu thụ

1.3 Xu hướng ngôi nhà thông minh

1.3.1 Xu hướng nhà thông minh trên thế giới

Nhà thông minh mang tính tất yếu của nhân loại

Nhiều người cho rằng, một trong những điều thú vị nhất khi dùng Internet là nó rất phổ biến trong cuộc sống Một phòng ngủ, một cái tủ lạnh hay một ngôi nhà bình thường cũng đều được nối mạng Những “Ngôi nhà thông minh” giờ đã trở nên quen thuộc, trong đó Internet không những chỉ được truy cập từ một máy tính cá nhân bình thường, mà còn là một phương tiện điều khiển các chức năng trong nhà Hàng nghìn ngôi nhà nối mạng như vây đã có trong thực tế

Phó chủ tịch Intel – ông Louis Burns đã từng đưa ra nhận định tại diễn đàn các nhà phát triển Intel, diễn ra tại Mỹ năm 2004: “ Ngành công nghiệp điện toán, điện tử tiêu dùng và viễn thông đang kết hợp thành một ngành công nghiệp mới nhằm đưa ra các giải pháp thống nhất tạo ra những ngôi nhà số, giúp con người sử dụng nối mạng ở bất cứ nơi nào mà họ đặt chân tới.”

Ngôi nhà thông minh đang là ngôi nhà thể hiện phong cách chuyên nghiệp tại

Mỹ Theo tập đoàn thương mại Internet Home Alliance cho biết, trong 1,5 triệu ngôi nhà được xây dựng mới ở Mỹ năm 2005, thì 20% nhà có “cấu trúc nối mạng” để liên kết điều khiển từ xa

1.3.2 Xu hướng nhà thông minh tại Việt Nam

Ngôi nhà thông minh đang dần chiếm lĩnh thị trường nhà ở Việt Nam

Một vài thập kỷ trước đây, ai cũng nghĩ rằng chỉ ông chủ ngành công nghệ thông tin như Bill Gate mới có thể có được ngôi nhà mơ ước của mình, một ngôi nhà thông minh có thể ghi nhớ từng thói quen, sở thích của các vị khách đến chơi nhà Nhưng ý nghĩ đó đã dần trôi qua theo thời gian, hiện nay, hàng loạt các hãng xây dựng, các nhà tích hợp mạng nội bộ, các công ty cung cấp đồ gia dụng luôn chào mời

những sản phẩm, dịch vụ nhà thông minh, mang lại sự thoải mái và tiện nghi cho ngôi nhà của chúng ta

Cùng với sự phát triển kinh tế của xã hội là sự nâng cao đời sống hàng ngày, ta

có thể thấy rõ công nghệ nhà thông minh luôn gây được sự chú ý của người dân Việt Nam, đã có hơn 50 ngàn người đến tham quan và sử dụng thử các thiết bị kỹ thuật số được nối mạng thành hệ thống thống nhất tại Trung tâm kỹ thuật số LG tại thành phố

Hồ Chí Minh sau hơn một năm hoạt động Trung tâm kỹ thuật số LG nằm tại khuôn viên khách sạn New World, với hơn 1000m2, có thể xem là nơi giới thiệu thiết kế kiểu mẫu mô hình của một ngôi nhà thông minh với các thiết bị kỹ thuật số mà dù đứng ở bất kỳ nơi đâu trong ngôi nhà, ta cũng có thể điều khiển tất cả các thiết bị qua mạng

“gia đình” – LG home network, đồng thời có thể sử dụng thử các thiết bị, sản phẩm đặc biệt sẽ có mặt trong một ngôi nhà thông minh như điều khiển máy lạnh bằng điện thoại, nghe radio bằng lò vi ba v.v Ngoài ra trung tâm còn có chương trình đào tạo và hướng dẫn người sử dụng có thể làm quen, không bỡ ngỡ với việc sử dụng các thiết bị thường có trong nhà thông minh, như quản lý ngôi nhà qua máy tính để bàn, hay quản

lý hệ thống đèn qua điện thoại v.v

Theo điều tra của ngành xây dựng, càng ngày số lượng ngôi nhà lắp đặt hệ thống nhà thông minh ngày càng tăng, song song với nó, tiện nghi của các ngôi nhà cũng được nâng cao, bởi vậy mà các công ty giải pháp nhà thông minh đã được thành lập rất nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu lắp đặt của khách hàng

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU GIAO THỨC MẠNG UPNP VÀ CÔNG NGHỆ

UPNP CỦA INTEL

2.1 Tổng quan về giao thức mạng UPNP

2.1.1 Giới thiệu về giao thức UPNP

UPNP (Universal Plug and Play) là một giao thức mạng giúp các thiết bị với khả năng kết nối mạng trong gia đình có khả năng nhận ra nhau và truy cập một số dịch vụ (services) nhất định của nhau, bất kể thiết bị đó thuộc chủng loại nào hoặc chạy hệ điều hành gì Được xây dựng dựa trên các nền tảng thông dụng nhất của Internet như TCP/IP, HTTP, XML, các thiết bị có UPNP sẽ tự động tìm thấy nhau trong mạng khi chức năng UPNP đang hoạt động mà không đòi hỏi nhiều thao tác cấu hình, tiết kiệm nhiều công sức cho người sử dụng Ứng dụng thường gặp nhất của UPNP là stream dữ liệu media (nhạc, phim) giữa các thiết bị trong mạng và gửi tín hiệu điều khiển giữa các thiết bị này

Giao thức mạng UPnP hoạt động theo cơ chế mạng ngang hàng (peer-to-peer), các thiết bị UPnP đều có quyền gửi và nhận tín hiệu điều khiển ngang nhau Cũng đồng nghĩa với việc bạn có thể ngồi ở tầng 3, đặt media server (ví dụ như PC & HDD Box) của mình ở tầng 2 và dùng tablet điều khiển để phim lưu trên media server đó phát ra trên TV tại phòng khách tầng 1, miễn sao cả 3 thiết bị đều đã kết nối với hệ thống mạng gia đình bạn và đã cài ứng dụng hỗ trợ UPnP Việc di chuyển file dữ liệu

sử dụng UPnP cũng đôi lúc tỏ ra tiện lợi hơn file sharing mặc định của Windows Tuy vậy do dung lượng của các dữ liệu multimedia thường rất lớn nên giải pháp lưu trữ toàn bộ các file này ở một nơi và sử dụng khả năng stream media của UPnP để phát lại trên các thiết bị khác vẫn được ưa chuộng hơn cả

Dưới đây là một số thiết bị công nghệ đã được cài đặt sẵn giao thức UPnP từ đó giúp chúng có thể liên lạc và kết nối với nhau:

Hình 2: Một số thiết bị tích hợp sử dụng công nghệ UPNP

UPnP hoạt động trên mọi nền tảng mạng từ Wi-fi, dial-up, các phương pháp truyền dẫn sử dụng đường dây điện (communication over powerline), mạng dây Ethernet truyền thống.v.v Miễn sao có kết nối để truyền dẫn dữ liệu giữa các thiết bị

Ứng dụng UPnP có thể được xây dựng trên bất cứ nền tảng HĐH nào bằng bất

cứ ngôn ngữ nào Và với sức mạnh phần cứng mạnh mẽ hơn theo từng ngày, yêu cầu

về cấu hình phần cứng từ lâu đã không còn là chuyện cần bàn đến Trên thực tế chỉ cần một HĐH đạt được một lượng người dùng nhất định, chắc chắn sẽ có người viết ứng dụng UPnP trên đó Các thiết bị giải trí gia đình như máy console hay TV đời mới phần lớn đều đã được hãng sản xuất tích hợp khả năng hỗ trợ UPnP ngay từ khi xuất xưởng

Được xây dựng dựa trên những nền tảng phổ biến và đáng tin cậy nhất tạo nên Internet ngày nay như IP, TCP, UDP, HTTP, XML Vì vậy độ ổn định và hiệu năng của UPnP là không cần phải bàn, tuy rằng còn gặp nhiều vấn đề về bảo mật

Được phát triển hướng tới việc phục vụ các ứng dụng giải trí như xem phim, nghe nhạc, hiển nhiên cơ chế tìm kiếm và điều khiển của UPnP không thể dựa trên những dòng lệnh khô khan Giao diện điều khiển của các ứng dụng UPnP thường được tối ưu để đem lại cảm giác thoải mái và thuận tiện nhất cho người dùng

Tính đồng nhất: Cũng tương tự đối với các giao thức mạng Wi-fi, Bluetooth… Các hãng sản xuất khi muốn tự tích hợp chức năng hỗ trợ UPnP lên thiết bị của mình (TV, máy nghe nhạc v.v.) sẽ phải tuân theo các chuẩn chung

Khả năng mở rộng: Số lượng thiết bị UPnP trong cùng mạng chỉ bị giới hạn bởi khả năng tải của các thiết bị mạng Đồng thời ngoài các chức năng cơ bản như điều khiển, stream media… các lập trình viên và hãng sản xuất có thể phát triển bổ sung nhiều chức năng khác (ví dụ thay đổi, sao chép metadata trong thư viện multimedia)

Một thiết bị là một UPnP Server khi được kết nối vào mạng thì nó sẽ tự động gửi thông báo cho các thiết bị trong mạng (gửi một broadcast packet) địa chỉ IP của

nó, thông báo rằng nó hỗ trợ thiết bị nào, cung cấp dịch vụ nào, và các thiết bị nào là UPnP Client thì sẽ tự động nhận ra nó và bắt đầu sử dụng các dịch vụ Khi đó trên màn hình của UPnP client sẽ hiện ra các thông tin multimedia chia sẻ của thiết bị UPnP

2.1.2 Các công nghệ sử dụng trong giao thức UPNP

* HTTP

HTTP là chữ viết tắt của HyperText Transfer Protocol (giao thức truyền tải siêu văn bản) Đây là một giao thức ứng dụng trong bộ các giao thức TCP/IP (gồm một nhóm các giao thức nền tảng cho internet)

HTTP hoạt động dựa trên mô hình Client – Server Trong mô hình này, các máy tính của người dùng sẽ đóng vai trò làm máy khách (Client) Sau một thao tác nào đó của người dùng, các máy khách sẽ gửi yêu cầu đến máy chủ (Server) và chờ đợi câu trả lời từ những máy chủ này Để có thể nói chuyện được với nhau, các máy chủ và máy khách phải thực hiện việc trao đổi thông qua các giao thức Một trong những giao thức được sử dụng thường xuyên nhất chính là HTTP

Khi bạn gõ một địa chỉ Web URL vào trình duyệt Web, một lệnh HTTP sẽ được gửi tới Web server để ra lệnh và hướng dẫn nó tìm đúng trang Web được yêu cầu Trang Web này sau đó sẽ được kéo về và mở trên trình duyệt Web Nói đơn giản

hơn, HTTP là giao thức giúp cho việc truyền tải file từ một Web server vào một trình duyệt Web để người dùng có thể xem một trang Web đang hiện diện trên trình duyệt

* TCP/IP

TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất với nhau Ngày nay TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong mạng cục bộ cũng như mạng toàn cầu TCP/IP được xem như giản lược của mô hình tham chiếu OSI với 4 tầng như sau:

o Tầng Liên Kết (Datalink Layer)

o Tầng Mạng (Internet Layer)

o Tầng Giao Vận (Transport Layer)

o Tầng Ứng Dụng (Application Layer)

Hình 3: Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP

Tầng liên kết: Tầng liên kết (còn được gọi là tầng liên kết dữ liệu hay tầng giao tiếp mạng) là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP, bao gồm các thiết bị giao tiếp

mạng và các chương trình cung cấp các thông tin cần thiết để có thể hoạt động, truy nhập đường truyền vật lý qua các thiết bị giao tiếp mạng đó

Tầng Internet: Tầng Internet (hay còn gọi là tầng Mạng) xử lý quá trình truyền gói tin trên mạng, các giao thức của tầng này bao gồm: IP ( Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Message Protocol)

Tầng giao vận: Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa 2 trạm thực hiện các ứng dụng của tầng trên, tầng này có 2 giao thức chính là TCP (Transmisson Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol) – TCP cung cấp luồng dữ liệu tin cậy giữa 2 trạm, nó sử dụng các cơ chế như chia nhỏ các gói tin ở tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời gian timeout để đảm bảo bên nhân biết được các gói tin đã gửi đi Do tầng này đảm bảo tính tin cậy nên tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa – UDP cung cấp một dịch vụ rất đơn giản hơn cho tầng ứng dụng Nó chỉ gửi dữ liệu từ trạm này tới trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được tới đích Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy được thực hiện bởi tầng trên Tầng ứng dụng.s

Tầng ứng dụng là tầng trên của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến trình và các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng Có rất nhiều ứng dụng được cung cấp trong tầng này, mà phổ biến là Telnet được sử dụng trong việc truy cập mạng

từ xa, FTP ( File Transport Protocol ) dịch vụ truyền tệp tin, EMAIL dịch vụ truyền thư tín điện tử WWW ( Word Wide Web )

* XML

XML là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Extensible Markup Language –

Ngôn ngữ đánh dấu có thể mở rộng Nó là một ngôn ngữ đánh dấu được tạo ra để chuyển dữ liệu qua lại giữa các hệ thống và các platform khác nhau Có một bài viết trên W3C mang tựa đề “XML in 10 points” đưa ra các thông tin giới thiệu về ngôn ngữ này

10 điểm về ngôn ngữ này là:

1 XML được dùng cho dữ liệu có cấu trúc

2 XML nhìn hơi giống HTML

3 XML là văn bản, nhưng không phải dùng để đọc

9 XML là nền tảng cho RDF và Web ngữ nghĩa

10 XML miễn phí bản quyền, platform độc lập và được hỗ trợ rất tốt

* UDP

UDP là viết tắt của User Datagram Protocol - một gói tương tự như một gói của thông tin Giao thức UDP hoạt động tương tự như TCP, nhưng nó bao gồm tất cả những thứ đã kiểm tra và có lỗi

Khi sử dụng UDP, gói chỉ gửi đến bên nhận Bên gửi sẽ không chờ đợi để chắc chắn rằng bên nhận đã nhận được các gói tin - nó sẽ tiếp tục gửi các gói tiếp theo Nếu bạn là người nhận và bạn bỏ lỡ một số gói tin UDP vì quá xấu - bạn không thể yêu cầu những gói tin một lần nữa Không có gì để đảm bảo bạn đang nhận được tất cả các gói

và không có cách nào để yêu cầu một gói một lần nữa nếu bạn bỏ lỡ nó, nhưng bù vào

đó, các máy tính có thể giao tiếp một cách nhanh chóng hơn

UDP được sử dụng khi tốc độ là mong muốn và sửa lỗi là không cần thiết Ví

dụ, UDP thường được sử dụng cho chương trình phát sóng trực tiếp và trò chơi trực tuyến

Ví dụ, giả sử bạn đang xem hình ảnh video trực tiếp Live Stream phát sóng thường sử dụng UDP thay vì TCP Các máy chủ chỉ cần gửi một dòng của các gói tin UDP để máy tính xem Nếu bạn bị mất kết nối trong vài giây, video sẽ đóng băng cho một thời điểm và sau đó chuyển đến các bit hiện tại của truyền hình, bỏ qua các bit bạn

đã bị bỏ qua Video hoặc âm thanh có thể bị bóp méo một lúc và video tiếp tục chơi

mà không có dữ liệu bị mất

Điều này hoạt động tương tự như trong các trò chơi trực tuyến - nếu bạn bỏ lỡ một số gói tin UDP, nhân vật người chơi có thể xuất hiện dịch chuyển trên bản đồ khi

bạn nhận được các gói tin UDP mới hơn Không có điểm trong việc yêu cầu các gói cũ nếu bạn bị mất họ, và các trò chơi được tiếp tục mà không có bạn Tất cả những vấn đề

là những gì đang xảy ra ngay bây giờ trên máy chủ trò chơi - không phải những gì đã xảy ra một vài giây

2.1.3 Các thành phần cơ bản của ứng dụng công nghệ UPNP trong chia sẻ dữ liệu Multimedia

Để thiết lập một hệ thống UPNP ứng dụng cho việc chia sẻ dữ liệu file ta cần triển khai các thành phần như sau:

* UPnP – MediaServer:

Trước tiên ta cần ít nhất 1 seed ban đầu để làm nguồn phát tán dữ liệu Khi ta muốn stream phim/nhạc trong mạng thì nơi lưu trữ các dữ liệu multimedia đó phải có khả năng phát tán dữ liệu, nói cách khác là đóng vai UPnP server Trên các thiết bị như PC, laptop sử dụng Windows, Mac hay các distro Linux phổ biến dạng Ubuntu, điều này chỉ phụ thuộc vào việc ứng dụng UPnP mà bạn chọn cài đặt có chức năng này hay không

Hiện nay phần lớn các phần mềm Mediaserver có thể được dùng làm UPnP Server tốt nhất như XBMC, Plex, Mediatomb, Serviio, PS3… chúng đều được phát triển theo dạng cross-plattform Nghĩa là bạn sẽ không phải lo lắng về việc mình dùng HĐH nào

Những đòi hỏi cấu hình để đóng vai trò làm UPnP server cũng không cao, vì vậy nếu muốn người dùng hoàn toàn có thể phân tán dữ liệu multimedia giữa các máy bàn/laptop trong nhà rồi cho tất cả các máy đóng vai trò server để phát dữ liệu qua lại cho nhau Nhưng đây không phải cách tối ưu do việc nhớ và quản lý các dữ liệu bị phân tán không phải dễ dàng Trong hộ gia đình phương pháp phổ biến nhất vẫn là tập trung các bộ sưu tập phim, đĩa nhạc vào một máy có thể chạy bền bỉ 24/24 dạng NAS Server, các thiết bị khác sẽ stream dữ liệu từ đó ra Chức năng UPnP Server trên các máy khác lúc này dĩ nhiên vẫn có thể được bật phòng khi cần thiết, chỉ là chúng ta sẽ không cần mất công nhớ xem phim nào để trên máy nào nữa, vậy thôi

Hình 4: Mô hình phổ biến, tập trung thư viện multimedia

trên 1 máy dạng NAS server

Các thiết bị di dộng sử dụng iOS, Android hay các hệ điều hành di động khác,

do thường không có dung lượng lưu trữ cao, khả năng xử lí mạnh mẽ và pin bền bỉ (và cũng không mấy ai dùng thiết bị di động làm nơi lưu thư viện phim/ảnh/nhạc) nên việc

sử dụng các thiết bị này làm UPnP Server là không khả thi Dĩ nhiên các ứng dụng cung cấp chức năng này vẫn tồn tại trên Android hay iOS (ví dụ BubbleUPnP hay Pixel Media Server), tuy nhiên trên tablet hay smartphone chức năng Server có lẽ chỉ hữu dụng khi ta đang ở nhà người khác và muốn phát thử nhạc/phim lên TV/loa của

họ Các phần mềm cross platform kể trên khi chạy trên hệ điều hành di động lại thường đòi hỏi sức mạnh phần cứng kha khá, ví dụ XBMC hiện vẫn nói không với Tegra 2

Trên các dạng thiết bị khác như TV, loa đài, Camera, đầu DVD hay máy chơi game console, các phần mềm và chức năng hầu hết đã được khóa cứng từ khi ta mua

về Thiết bị đó có thể hỗ trợ UPnP hoặc không, và nếu có thì có thể chỉ nhận được tín hiệu, chứ không thể đóng vai trò UPnP Server để phát dữ liệu Tùy theo nhu cầu sử dụng, ta cần tìm hiểu kĩ khi mua hàng, đặc biệt tham khảo kĩ chứng chỉ DLNA được cấp cho sản phẩm đó

* UPnP Client: ControlPoint/Renderer/ RenderingControl

Sau khi đã có nguồn phát tín hiệu, việc điều khiển từ xa và nhận tín hiệu được chia ra làm khá nhiều khâu, dù rằng phần lớn trường hợp các chức năng này đều được tích hợp chung vào một gói phần mềm Một thiết bị đóng vai trò UPnP ControlPoint khi nó có khả năng truy cập, tìm kiếm, sử dụng và thay đổi dữ liệu của MediaServer Renderer là thiết bị nhận dữ liệu, xuất ra hình ảnh/âm thanh phục vụ người sử dụng Cuối cùng RenderingControl là thiết bị chỉ đảm nhiệm việc điều khiển Renderer, đơn

cử như chiếc điều khiển TV

Nhiều người sẽ thắc mắc: Việc quái gì tôi phải nhớ lắm thứ thế? Hãy nhìn vào

ví dụ ở đầu bài viết: Bạn đang đọc sách trên tầng 3, một PC cũ chuyên dùng để cắm torrent và lưu phim đặt ở tầng 2, ở phòng khách đang có một cô/cậu nhóc mè nheo đòi xem hoạt hình Hiển nhiên PC cũ lúc này sẽ được cài XBMC, Plex, Mediatomb… vậy phải có gì đó để đóng vai trò Server Khi bạn từ tablet sử dụng các phần mềm như BubbleUPnP, PlugPlayer để truy cập, chọn phim từ thư viện (library) của Server rồi điều khiển cho phim đó được phát lên TV, bạn đang sử dụng chức năng ControlPoint

Để làm được điều này, ta sẽ cần chọn đúng thứ tự: PC là library và TV là renderer từ giao diện điều khiển của ControlPoint Nếu trong nhà có vài Server như vậy cộng với vài TV có hỗ trợ UPnP, việc nhớ đúng vai trò của từng loại thiết bị là rất quan trọng

Dĩ nhiên, một thiết bị nếu đủ khả năng có thể chịu trách nhiệm nhiều khâu cùng lúc, vừa là Server vừa là Renderer, đồng thời kiêm luôn ControlPoint và RendererControl Ví dụ đơn giản nhất là khi sử dụng các Mediaserver kể trên để tạo thư viện trên 1 PC, tìm kiếm phim/nhạc và xem trực tiếp trên cùng 1 máy đó

2.1.4 Một số hạn chế của công nghệ UPNP

Chất lượng mạng phải được đảm bảo và duy trì để UPnP có thể hoạt động chính xác cho mọi sample rates

Việc làm quen với các từ ngữ chuyên môn và chức năng dành cho UPnP khá khó khăn đối với những người không quen với IT

Để có được một hệ thống hoàn thiện được đảm bảo từ network cho tới NAS, Media Server đến Media Renderer và Control Point có thể phải yêu cầu sự trợ giúp từ

những người có chuyên môn chứ không hề dễ dàng như các hệ thống nhạc trực tiếp qua máy tính

Một hệ thống được coi là hoàn hảo cần một Media Server như Aurender or SOtM sMS-1000 có thêm rất nhiều những yêu cầu và chức năng hơn so với một chiếc Media Server bình dân

Điều chỉnh metadata và quản lý kho nhạc trên server trong hầu hết các trường hợp đều cần có một computer hay thiết bị điều khiển sử dụng phần mềm giống hoặc tương tự như trên server, hoặc là một thiết bị hỗ trợ USB input

Cần có kiến thức về NAS và các thuật ngữ cơ bản về việc chia sẻ nhạc qua mạng để tránh tình trạng gián đoạn trong lúc phát nhạc và không gặp sự cố từ khâu rip

CD cho đến lúc âm thanh được phát qua màng loa

Việc chẩn đoán lỗi như lag, bị nhiễu tín hiệu, không điều khiển dược bằng remote control, cùng với nhiều vấn đề khác rất khó để biết được nguồn gốc của lỗi từ khúc nào so với các thiết bị server gắn liền

2.2 Giới thiệu chuẩn DLNA

2.2.1 Giới thiệu về chuẩn DLNA

DLNA là từ viết tắt của Digital Living Network Alliance, một tổ chức được thành lập vào năm 2003 bởi 250 công ty đa ngành đến từ khắp nơi trên thế giới trong

đó có 26 thành viên sáng lập và số còn lại là những thành viên hợp tác Các thành viên của DLNA đến từ những công ty thiết bị điện tử tiêu dùng, điện thoại di động, máy tính cá nhân Họ tạo ra DLNA với mục đích giúp người dùng có thể trao đổi dữ liệu giữa các sản phẩm kỹ thuật số một cách dễ dàng và thuận tiện hơn

DLNA là giải pháp chia sẻ nội mạng trong gia đình, nó cho phép chia sẻ phim, nhạc, hình ảnh chất lượng cao giữa các thiết bị đã được chứng nhận DLNA Ví dụ như khi người dùng đã lưu tất cả các dữ liệu số trên ổ lưu trữ có chứng nhận DLNA (NAS),

họ có thể trao đổi những dữ liệu này tới các thiết bị có DLNA khác như TV, đầu đĩa, smartphone, máy tính, máy chơi game, máy in và nhiều thiết bị khác nữa mà không phải thông qua một kết nối vật lý nào

Hình 5: Mô hình DLNA trong SmartHome

Các thiết bị DLNA sử dụng bộ mã UPnP – Universal Plug and Play – để tìm và hiểu lẫn nhau DLNA chia các thiết bị này ra thành nhiều lớp khác nhau Có 4 nhóm chính:

1 Một máy chủ chứa dữ liệu và cho phép người dùng truy cập vào chúng Máy chủ ở đây có thể là một NAS có DLNA hay một máy tính chạy Windows Media Player

2 Một thiết bị chơi nhạc, duyệt hình, xem phim hay đại loại là một cái gì đó có

hỗ trợ DLNA, truy cập vào được máy chủ nói trên và đọc thông tin

3 Một thiết bị điều khiển kỹ thuật số Ví dụ như bạn dùng điện thoại để bảo cái Tivi của bạn chui vào mà lấy phim trong ổ NAS ra xem

4 Một máy in DLNA - in ảnh từ máy chụp hình kỹ thuật số có kết nối Wi-fi

* Công dụng của DLNA:

 Xem phim ! Trước đây nếu bạn muốn xem phim thì phải có máy tính, laptop rồi cắm dây HDMI để xem trên TV Thế nhưng giờ bạn chỉ cần một

ổ cứng có hỗ trợ DLNA, mở tivi và chọn phim cần xem Việc này tiện lợi

và nhanh chóng hơn rất nhiều

 Nghe nhạc Bạn có một cái loa di động như Sony SRS-X77 hay HarmanKardon Onyx có hỗ trợ DLNA Bạn có thể chơi nhạc từ smartphone hoặc mới đây nhất đang hot là máy nghe nhạc Fiio X7

 Duyệt hình, in ảnh: việc chia sẻ ảnh trên các thiết bị di động sẽ khá là phức tạp nhưng với DLNA bạn có thể chia sẻ bức ảnh mà mình cảm thấy thích tới bất cứ một thiết bị nào có hỗ trợ DLNA như Smart TV Trong trường hợp muốn in ảnh, bạn cũng có thể thoái mái in ảnh bằng một chiếc máy in

có kết nối DLNA thông qua điện thoại hay ổ lưu trữ DLNA

Hình 6: Ứng dụng của DLNA trong Multimedia

Tuy nhiên DLNA cũng có một số hạn chế như:

 Đối với Audio: DLNA chỉ hổ trợ AC3, AMR, ATRAC3, LPCM, MP3, MPEG4, và WMA Nói không với DTS và các chuẩn nhạc hi-res

 Đối với phim ảnh: MP4 part 2 ( DivX ), MP4 part 10 ( H.264 ) Không chơi với AVI và MKV

 Với hình ảnh: Chỉ hỗ trợ PNG và JPEG

2.2.2 Các thành phần của chuẩn DLNA

Thông thường, trên các thiết bị đa phương tiện có hỗ trợ DLNA thường sẽ hỗ trợ nhiều chuẩn DLNA khác nhau, nhưng phần lớn đều hỗ trợ các chuẩn:

* Các thiết bị kết nối trong nhà

DMS (Digital Media Server) Máy chủ kỹ thuật số: Với chuẩn này các thiết bị sẽ lưu trữ nội dung và sẽ trở thành một máy chủ đa phương tiện, các thiết bị đạt chuẩn

DLNA khác có thể truy xuất vào điện thoại để mở file đa phương tiện Máy chủ ở đây

có thể là một NAS có DLNA hay một máy tính chạy Windows Media Player

DMP (Digital Media Player) Với chuẩn này, thiết bị trở thành một thiết bị truy cập vào DMS và phát nội dung Nội dung không lưu trên máy mà được lưu trên một máy chủ đa phương tiện khác hỗ trợ DLNA

Digital Media Renderer (DMR): Đây là các thiết bị phát các nội dung từ DMC,

nó sẽ tìm thông tin lưu trữ từ DMS Phát nhạc, hình phim từ điện thoại lên thiết bị khác như TV, dàn âm thanh Ví dụ như: TVs, Màn hình hiển thị

Digital Media Controller (DMC): Đây là các thiết bị sẽ tải nội dung đa phương tiện trên máy chủ đa phương tiện hỗ trợ DLNA và phát nội dung đã được tải về đó trực tiếp trên nội dung đã được tải về

Digital Media Printer (DMPr): Đây là các thiết bị sẽ tải nội dung trên DMS và thực hiện in ấn VD: Máy in ảnh, máy in

Hình 7: Các thiết bị tương ứng sử dụng trong môi trường DLNA

* Các thiết bị di động

M-DMS: Mobile Digital Media Server: Với chuẩn này, điện thoại của bạn sẽ trở thành một máy chủ đa phương tiện, các thiết bị đạt chuẩn DLNA khác có thể truy xuất vào điện thoại để mở file đa phương tiện

M-DMP: Mobile Digital Media Player: Với chuẩn này, điện thoại trở thành một thiết bị phát nội dung Nội dung không lưu trên máy mà được lưu trên một máy chủ đa phương tiện khác hỗ trợ DLNA

- M-DMU: Mobile Digital Media Upload: Đây là các thiết bị không dây gửi các nội dungto MDMS Ví dụ: Camera không dây, smartPhone

- M-DMD: Mobile Digital Media Download: Đây là các thiết bị không dây

dò tìm nội dung trên MDMS

M-DMC: Máy điện thoại sẽ tải nội dung đa phương tiện trên máy chủ đa phương tiện hỗ trợ DLNA và phát nội dung đã được tải về đó trực tiếp trên nội dung

đã được tải về

Hình 8: Các thiết bị di động trên mô hình DLNA