HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Nguyễn Kim Dung ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG MẠNG UBIQUITOUS VÀ KHẢ NĂNG
ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM Chuyênngành: Kỹ thuật điện tử
Mãsố: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI – 2012

Luậnvănđượchoànthànhtại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


tiến nhất để cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ một cách thuận lợi nhất. Đúng như
theo ý nghĩa của từ Ubiquitous mọi lúc mọi nơi hệ thống mạng này sử dụng hệ thống mạng
tiên tiến như mạng cảm biến, các thiết bị thông minh và công nghệ tối tân nhất để đáp ứng
nhu cầu của con người một cách tự động, cho dù người đó đang ở đâu và vào lúc nào. Ý
tưởng của mạng này đang rất được các nhà khoa học trên thế giới chú trọng và nghiên cứu
để áp dụng rộng rãi.
Tuy nhiên hệ thống mạng Ubiquitous đang được nghiên cứu tại Việt Nam và ứng dụng
hạn chế. Chính vì vậy, tác giả chọn đề tài nghiên cứu hệ thống mạng Ubiquitous và khả
năng ứng dụng tại Việt Nam để cung cấp một cái nhìn tổng quan về mạng Ubiquitous, về
tình hình phát triển của mạng Ubiquitous hiện nay trên thế giới và khả năng ứng dụng tại
Việt Nam.
Hệ thống mạng Ubiquitous là một hệ thống mạng tiên tiến, hỗ trợ tích cực cho việc phát
triển các dịch vụ truyền thông. Với xu hướng đang phát triển của Việt Nam, việc nghiên cứu
hệ thống mạng này và hướng ứng dụng tại Việt Nam là một nhu cầu cần thiết.
Nội dung của luận văn gồm có 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống mạng Ubiquitous.
Trong chương 1 tác giả đã giới thiệu và phân tích cấu hình của hệ thống mạng
Ubiquitous và ứng dụng của mạng này tại Hoa Kỳ và tại Nhật Bản.
Chương 2: Các công nghệ tiên tiến sử dụng trong Ubiquitous
Tác giả đã phân tích các công nghệ tiên tiến được sử dụng trong mạng Ubiquitous
hiện nay. Những công nghệ và các thiết bị thông minh này ngày càng được đưa ra nhiều hơn
với nhiều tính năng mới hơn để áp dụng cho những dự án tầm vóc lớn đến nhỏ. Hỗ trợ cho
những công nghệ này là các thiết bị thông minh như thiết bị nhận dạng tần số sóng vô tuyến
RFID và thiết bị cảm biến sensors. Tác giả đã đi sâu vào phân tích thiết bị nhận dạng RFID
và cơ sở dữ liệu thông minh.
Chương 3: Ứng dụng và triển khai mạng Ubiquitous tại Việt Nam.
Tác giả đã phân tích và đánh giá tình hình phát triển của mạng Ubiquitous trên thế
giới và sự cần thiết cũng như khuyến nghị về lộ trình phát triển mạng Ubiquitous tại Việt
Nam.
2 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG UBIQUITOUS
Trong chương 1 tác giả giới thiệu và phân tích cấu hình của hệ thống mạng
Ubiquitous và ứng dụng của mạng này tại Hoa Kỳ và tại Nhật Bản.
Tại Hoa Kỳ, các ứng dụng của Ubiquitous đang được các nhà nghiên cứu quan tâm
và triển khai trong phạm vi từ nhỏ đến lớn. Công nghệ tối ưu nhất được áp dụng đặc biệt
trong lĩnh vực giao thông và sức khỏe.
Nhật Bản từ lâu đã được công nhận là nhà cách tân hàng đầu trong lĩnh vực ICT, và
hiện nay cũng là nước đi đầu trong việc phát triển tính toán và mạng khắp nơi (ubiquitous).
Với một tầm nhìn tổng thể, Nhật Bản đã đề xuất và triển khai thành công các chiến lược
quốc gia thích hợp với từng giai đoạn, có tính kế thừa cao như e-Japan, u-Japan, xây dựng
được một cơ sở hạ tầng hiện đại cùng với rất nhiều dịch vụ tiên tiến. Chính sách cạnh tranh,
tăng tốc cải tiến dịch vụ mang lại nhiều kết quả. Nhật Bản đặc biệt chú trọng đầu tư vào các
lính vực thế mạnh của mình là điện tử gia dụng và điện thoại di động, mở rộng nghiên cứu
và phát triển trong lĩnh vực nhận dạng vô tuyến và mạng cảm biến nhằm hình thành một xã
hội kết nối mọi lúc, mọi nơi. Đi cùng với quá trình phát triển của dịch vụ và công nghệ là sự
thành công trong nghiên cứu, xây dựng và ban hành các chính sách, quy định của nhà nước,
tổ chức các đơn vị quản lý nhà nước trong lĩnh vực ICT. Nhật Bản có thể được xem như là
hình mẫu cho các quốc gia khác trong việc hướng tới xã hội Ubiquitous.
1.1 Giới thiệu hệ thống mạng Ubiquitous
Mạng Ubiquitous là mạng tính toán khắp nơi tại bất cứ thời điểm nào. Hệ thống mạng
này sử dụng rất nhiều thiết bị và hệ thống tiên tiến phục vụ chúng ta một cách tự động.
Trước đây con người nghiên cứu và đưa ra những công nghệ phục vụ con người nhưng con

5 Như kiến trúc hệ thống mạng Ubiquitous chỉ ra trong hình 1.3, với ba lớp mạng: mạng cảm
biến hay các thẻ nhận diện, mạng truy nhập và mạng lõi.
Hệ thống mạng Ubiquitous có thể cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau. Ví dụ như hệ
thống điều khiển điều hòa để tạo ra môi trường thoải mái cho từng cá nhân. Hệ thống
Ubiquitous tự động kiểm tra sự liên quan của các thuốc để đưa ra lời khuyên cho các bé một
cách hiệu quả nhất. Hệ thống hiểu nơi nào và khi nào một vật phẩm được sản xuất. Hệ thống
hiểu được bạn đang ở đâu. Thậm chí hệ thống có thể hỗ trợ tiếng nước ngoài cho các du
khách nước ngoài. Hệ thống có thể hiểu chính xác vị trí của đối tượng để cung cấp cho
người sử dụng một cách chính xác và tiện lợi. Hệ thống còn đi vào phục vụ cho những
người khiếm thị hay khiếm thính để phục vụ họ tốt hơn cũng là để giảm bớt gánh nặng cho
cộng đồng.
1.2.1.2 Các ứng dụng của mạng Ubiquitous tại Mỹ
Mạng Ubiquitous quản lý cuộc gọi trong khách sạn
Hình 1.5 chỉ ra ví dụ về mạng Ubiquitous dựa vào giao thức SIP trong môi trường
khách sạn. Trong cấu hình này, mạng của khách sạn là chứa thông tin của khách hàng. SLP
server cung cấp thông tin về các dịch vụ có giá trị như là địa chỉ SIP của các thiết bị audio
hay video trong phòng của khách hay các thiết bị của khách. SIP server trong phòng khách
có thể liên lạc với server AAA chính để chứng thực khách và thực thi chứng thực để sử
dụng các dịch vụ trong môi trường. Ví dụ, SIP server có thể cho phép khách sử dụng các
thiết bị trong phòng của cô hay anh ấy nhưng không phải những thiết bị vốn có trong phòng
hội thảo của khách sạn.

Hình 1.5: Hệ thống Ubiquitous dựa vào SIP trong khách sạn.
6 1.2.2 Ứng dụng mạng Ubiquitous tại Nhật Bản

hỗ trợ tự động rất tốt cho người nước ngoài đến đây du lịch.
Đối với bất kỳ đối tượng nào như sản phẩm product, chúng ta cần phải tích hợp thiết bị
nhận dạng ví dụ như RFID trong sản phẩm đó, để thiết bị nhận dạng này có thể gửi thông tin
của đối tượng như vị trí, đặc tính hay bất kỳ đặc điểm nào khác đến thiết bị giao tiếp
Ubiquitous. Thiết bị giao tiếp Ubiquitous này sẽ liên lạc và trao đổi với các server chứa
thông tin hay ucode để nhận định môi trường, thông tin dịch vụ hay thông tin hữu ích khác
để cung cấp dịch vụ Ubiquitous một cách tự động và hiệu quả.

Hình 1.14: Mô hình ứng dụng của mạng Ubiquitous tại Nhật Bản.
8 CHƯƠNG 2. CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN SỬ DỤNG TRONG
UBIQUITOUS
Tác giả phân tích các công nghệ tiên tiến được sử dụng trong mạng Ubiquitous hiện
nay. Những công nghệ và các thiết bị thông minh này ngày càng được đưa ra nhiều hơn với
nhiều tính năng mới hơn để áp dụng cho những dự án tầm vóc lớn đến nhỏ. Trong chương 2
này, tác giả đã phân tính công nghệ tiên tiến được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong
mạng ubiquitous. Hỗ trợ cho những công nghệ này là các thiết bị thông minh như RFID và
thiết bị cảm biến sensors. Tác giả đã đi sâu vào phân tích thiết bị nhận dạng RFID và cơ sở
dữ liệu thông minh. Dựa vào những công nghệ tiên tiến, cơ sở dữ liệu thông minh, các thiết
bị cảm biến sensors và các thiết bị thông minh, các ứng dụng của mạng Ubiquitous sẽ được
triển khai và mang lại nhiều tiện ích cho con người.
2.1 Mạng cảm biến

Hình 0.1. Một ví dụ về cấu hình mạng cảm biến
Một mạng cảm biến sẽ bao gồm một số thiết bị cảm biến không dây, các thiết bị cảm
biến không dây này bao gồm các bộ cảm biến, một nguồn cấp, thành phần giao tiếp không
dây và một server để tập hợp các dữ liệu từ bộ cảm biến. Mỗi thiết bị cảm biến không dây
đóng vai trò của một node trong mạng, vì vậy nó kèm theo chức năng định tuyến và chức

tính toán, nhận dạng và liên kết trong những đối tượng khác nhau. Các ứng dụng của
10 Ubiquitous có thể sử dụng RFID để tự động nhận dạng con người hay đối tượng, cũng như
vị trí, nội dung thông tin hay các dịch vụ dữ liệu. Sẽ càng dễ dàng hơn cho việc cung cấp
các ứng dụng một cách tự động trong mạng Ubiquitous bằng cách tích hợp công nghệ
RFID trong thế giới thực một cách hợp lý với các giải thuật tối ưu. Hệ thống RFID có
những yêu cầu về phần mềm và phần cứng mà mỗi ứng dụng khác nhau của Ubiquitous có
những yêu cầu cấu hình hệ thống RFID khác nhau và cần sử dụng bộ quản lý sự kiện RFID.

Hình 2.9: Bộ quản lý sự kiện của RFID.
Để có thể xử lý các sự kiện khác nhau thu được từ hệ thống RFID, bộ quản lý các sự
kiện này là cần thiết để xử lý những thông tin lấy được từ hệ thống RFID và xử lý, cung cấp
các dịch vụ Ubiquitous một cách hiệu quả như hình 2.9 chỉ ra.
2.3Công nghệ định vị
Công nghệ định vị được dùng để xác định vị trí của dữ liệu gốc hoặc lần theo dấu vết
của vật chuyển động. Công nghệ này là công nghệ cần thiết cho rất nhiều ứng dụng. Hơn
nữa đó cũng là công nghệ rất quan trọng trong lớp mạng vì công nghệ này có thể dùng để
điều khiển năng lượng truyền dẫn bằng cách giảm nhiễu vô tuyến dựa trên vị trí của node
không dây. Công nghệ này cũng có thể gán địa chỉ hiệu quả và thích hợp với topo phân cấp
cũng như áp dụng điều khiển định tuyến. Mặc dù có một số công nghệ như hệ thống GPS
hay các hệ thống sử dụng phương tiện khác như bức xạ hồng ngoại và sóng siêu âm cũng có
khả năng phát hiện vị trí nhưng ở đây chỉ sử dụng sóng vô tuyến để hạ giá thành, tối thiểu
hóa kích thước và tiết kiệm năng lượng của node không dây. Với phương pháp sử dụng
sóng vô tuyến có thể tính toán khoảng cách bằng cách đo thời gian truyền dẫn của sóng vô
tuyến hoặc cách khác để ước lượng khoảng cách là dựa trên cường độ trường của tín hiệu
nhận được. Phương pháp thứ nhất có vấn đề về tính chính xác trong đồng bộ thời gian tại
mỗi node không dây còn cách thứ hai là vấn đề về sự thay đổi cường độ trường của tín hiệu
nhận được.

Ubiqtuious khi chúng ta muốn triển khai hệ thống trong mạng công cộng (Hình 2.13). Vì hệ
thống mạng Ubiquitous hướng tới phục vụ con người mọi lúc mọi nơi. Các thiết bị thông
minh hay hệ thống xử lý các thông tin này đều chứa đựng những thông tin của cá nhân hay
cơ quan rất quan trọng mà nó chỉ được phép truy cập bởi đúng đối tượng. Không ai có thể
sử dụng những thông tin cá nhân riêng tư này cho những mục đích xấu. Để thực thi các ứng
dụng Ubiquitous, các thiết bị trong mạng Ubiquitous cận phải nhận dạng người sử dụng, đối
tượng hay môi trường và cẩn phải được bảo đảm an toàn trong từng dịch vụ cho những đối
tượng khác nhau.

Hình 2.13: An ning trong mạng Ubiquitous
Hiện nay đã có nhiều giao thức bảo mật tiên tiên được đưa ra, chúng ta có thể áp
dụng những giao thức bảo mật này để tang cường an ninh của sự trao đổi các bản tin giữa
các thiết bị hay đối tượng trong mạng Ubiquitous. Tuy nhiên vì các thiết bị thông minh
được sử dụng trong mạng Ubiquitous như thiết bị siêu nhỏ cảm biến, smart phone hay RFID
có những cấu hình hạn chế và biện pháp bảo mật vẫn cần được các nhà khoa học trên thế
giới và trong nước tiến hành và nghiên cứu đưa ra những giao thức tối giản với độ bảo mật
cao.

13 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VÀ TRIỂN KHAI MẠNG UBIQUITOUS
TẠI VIỆT NAM
3.1 Tiến trình phát triển hệ thống mạng và dịch vụ Ubiquitous trên thế giới
Hiện nay hệ thống mạng và dịch vụ Ubiquitous đã và đang được quan tâm triển khai
trên toàn thế giới và có sự phát triển mạnh ở các nước phát triển như Mỹ, Châu Âu và Nhật
Bản, Hàn Quốc.
Cơ sở hạ tầng mạng đang được các nhà cung cấp dịch vụ nâng cấp để cung cấp các
dịch vụ Ubiquitous. Các mạng viễn thông hiện nay đang ngày càng hội tụ để cung cấp đến
người sử dụng các dịch vụ khác nhau mà không cần quan tâm đến sự khác biệt của cơ sở hạ

và thử nghiệm. Ví dụ, VDC tiến hành thử nghiệm dịch vụ iFindU như phần sau trình bày.
3.2.1.3 Dịch vụ iFindU của VDC
VDC đã tiến hành xem xét và thử nghiệm dịch vụ iFindU bằng cách cung cấp dịch vụ
định vị, một ứng dụng của hệ thống mạng Ubiquitous.
Dịch vụ này hướng tới cung cấp cho toàn bộ các đối tượng doanh nghiệp, quảng cáo
hay giải trí. Hệ thống này bao gồm ba hệ thống con, hệ thống cổng định vị, hệ thống mạng
lõi, và hệ thống hướng tới khách hàng. Hình 3.5 chỉ ra mô hình kỹ thuật chi tiết của dịch vụ
iFindU. Hình 3.5: Mô hình kỹ thuật của iFindU
Các dịch vụ được đề xuất trong khi thử nghiệm dịch vụ iFindU tại VDC là dịch vụ tìm
bạn, tìm địa điểm, kiểm soát con cái, quản trị, giám sát bán hàng hay tìm ô tô bị mất cắp, …
15 Dịch vụ này này được thử nghiệm là chạy tốt nhưng vẫn còn một số lỗi như xác định vị
trí chưa đúng lắm vì nó dựa vào định dạng của tế bào nên chưa chính xác như GPS. Một số
vị trí chưa xác định được vì không có dữ liệu bản đồ do chỉ nhập được một số vùng trong 63
tỉnh thành. Hệ thống chỉ xác định được tọa độ chứ không có địa chỉ. Ngoài ra còn một số
vấn đề liên quan tới tính riêng tư cá nhân.
Do vậy, để triển khai hệ thống mạng và dịch vụ Ubiquitous tại Việt Nam vẫn còn phải
tiến hành nhiều bước. Sau đây tác giả sẽ đi chi tiết vào những đề xuất triển khai hệ thống
mạng Ubiquitous tại Việt Nam.
3.2.2 Đề xuất triển khai hệ thống mạng và dịch vụ Ubiquitous tại Việt Nam
So với Mỹ hay Nhật Bản, hệ thống mạng viễn thông của Việt Nam vẫn còn đang phát
triển và có một khoảng cách khá lớn. Mỹ và Nhật có chiến lược phát triển công nghệ thông
tin và cơ sở hạ tầng viễn thông từ rất sớm và có sự đầu tư lớn để có được những bước phát
triển mạnh mẽ như hiện nay. Cơ sở hạ tầng mạng truy nhập nhập đáp ứng tốc độ truy cập
băng rộng lên tới vài trục Mbps. Công nghệ di động đã tiến tới thế hệ 3G, 4G. Mạng vô

từng bước xây dựng các mạng vô tuyến nội hạt băng rộng tiến tới kết nối các mạng này với
nhau tạo tiến tới mạng vô tuyến băng rộng phát triển trong cả nước.
Về vấn đề hội tụ, ở Việt Nam có khá nhiều nhà khai thác dịch vụ Internet, di động và cố
định tuy nhiên đặc diểm chung là đa phần các các nhà khai thác đều có ít nhất là 2 mạng
hoạt động độc lập với nhau. Tiến trình hội tụ cần được đồng thời thực hiện trong chính các
mạng của những doanh nghiệp tham gia. Khi các doanh nghiệp xây dựng xong mạng hội tụ
của mình thì thực hiện kết hợp với nhau và với mạng quảng bá vệ tinh (Vinasat -1) mặt đất
(các mạng truyền hình số) để tiến tới hoàn thiện hạ tầng mạng hội tụ băng rộng.
b, Thiết bị đầu cuối
Chúng ta có dự án xây dựng nhà máy điện thoại di động. Nên có những phát triển theo
theo hướng thiết bị đầu cuối có khả năng tích hợp các tính năng Ubiquitous chứ không chỉ
được sử dụng như các máy đầu cuối di động nghe và gọi.
17 Có chính sách hợp lý trong phát triển các thẻ cũng như đầu đọc cảm biến và thiết bị nhận
dạng RFID.
Chung ta cũng cần phát triển hệ thống hạ tầng nền hiện tại để tích ứng với môi
trường mạng Ubiquitous trong tương lai.
c, Xây dựng các giải pháp triển khai mạng Ubiquitous:
Bên cạnh việc phát triển hệ thống chúng cũng cần nghiên cứu ứng dụng Ubiquitous
trong những lĩnh vực phù hợp với điều kiện về kinh tế, xã hội, chính trị của đất nước theo
quy mô nhỏ (trong khu vực hẹp như trường đại học, khu công nghệ cao …) sau đó phát triển
kết nối các thành viên lại với nhau từ đó dần phát triển trong toàn xã hội trên cơ sở hạ tầng
đã hoàn tất.
Các lĩnh vực cần được nghiên cứu triển khai Ubiquitous bao hàm:
- Là thế mạnh của Việt Nam đang được nhà nước và cả xã hội quan tâm.
- Cần thiết để đảm bảo an toàn đời sống dân sinh cơ bản trong xã hội.
- Có giá trị thiết thực trong phát triển kinh tế đất nước.
Liên quan đến ứng dụng thiết thực mang lại hiệu quả kinh tế chúng ta có thể triển khai

cho các bậc bố mẹ bằng cách truyển thông tin đến thiết bị cảm biến Sunspot của bố mẹ và
them tín hiệu cảnh báo trong môi trường ảo ở server.
Hệ thống này sử dụng tính năng đo tốc độ và nhiệt độ của thiết bị cảm biến Sunspot
trên cửa để biết được của có sự chuyển động, tức là cậu bé hoặc cô bé đang cố gắng mở cửa
mà không được sự cho phép của bố mẹ. Nếu điều này xảy ra, thiết bị cảm biến sẽ gửi thông
tin đến cha mẹ và gửi cảnh báo trong môi trường ảo ở Server. Hệ thống sử dụng thiết bị
cảm biến của Sunspot để biết được nhiệt độ trong nhà có vấn đề.
Sơ đồ kiến trúc ứng dụng này được thấy trong hình sau:

Hình 3.2: Kiến trúc của ứng dụng Ubiquitous “Ngăn ngừa tai nạn cho trẻ em”
S
erver

Đo tốc độ
Đo T
ốc
đ
ộ,
20 KẾT LUẬN
Hệ thống mạng Ubiquitous là một hệ thống mạng tiên tiến, giúp nền khoa học công
nghệ trở nên phát triển hơn. Với hướng đang phát triển của Việt Nam, việc nghiên cứu hệ
thống mạng này và hướng ứng dụng tại Việt Nam là một nhu cầu cần thiết.
Luận văn ‘Nghiên cứu hệ thống mạng Ubiquitous và khả năng ứng dụng tại Việt Nam’
đã nghiên cứu và giải quyết được các vấn đề sau :
- Phân tích cấu trúc và yêu cầu của hệ thống mạng Ubiquitous nói chung.
- Phân tích và đánh giá các ứng dụng của mạng Ubiquitous tại Hoa Kỳ và Nhật Bản.
Tác giả mô tả những đặc điểm cơ bản của thị trường viễn thông hai nước này và phân
tích những chính sách và hướng phát triển của các ứng dụng tại hai quốc gia. Dựa
vào những phân tích này, tác giả đi sâu vào phân tích các công nghệ tiên tiến trong
Ubiquitous.
- Phân tích các công nghệ tiên tiến sử dụng trong mạng Ubiquitous và những thiết bị
thông minh như RFID hay sensor được sử dụng phổ biến để tạo lên những ứng dụng
tiến bộ của mạng Ubiquitous.
- Tác giả đánh giá tình hình phát triển của hệ thống mạng và dịch vụ Ubiquitous trên
thế giới nói chung và phân tích cụ thể cơ sở hạ tầng và thị trường ViệtNam để đánh
giá khả năng phát triển hệ thống mạng Ubiquitous cũng như việc triển khai những
ứng dụng của các dịch vụ này tại Việt Nam.
- Tác giả đưa ra khuyến nghị cho lộ trình phát triển và triển khai mạng Ubiquitous tại
Việt Nam.
- Tác giả thực thi một chương trình mô phỏng đơn giản của Ubiquitous là “Ngăn ngừa
tai nạn cho trẻ em”. Ứng dụng này cho thấy việc thực thi các dịch vụ của mạng
Ubiquitous thực sự mang lại cho cuộc sống của chúng ta lên một tầm cao mới trong
sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.