Thứ Năm, 31 tháng 8, 2017

11 giao thức IoT kỹ sư điện cần biết (Phần 6)

Tiếp theo seri bài viết về các giao thức mà các kỹ sư điện cần biết khi thiết kế các ứng dụng trong lĩnh vực IoT, hôm nay BKAII và các bạn tiếp tục tìm hiểu về: Wifi.


Wifi  (là viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11) là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, cũng giống như điện thoại di đông, truyền hình và radio. Kết nôi Wifi thường là sự lựa chọn hàng đầu của rất nhiều kỹ sư giải pháp bởi tính thông dụng và kinh tế của hệ thống wifi và mạng LAN với mô hình kết nối trong một phạm vi địa lý có giới hạn. 
Các sóng vô tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vô tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác. Nó có thể chuyển và nhận sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô tuyến và ngược lại. Tuy nhiên, sóng WiFi có một số khác biệt so với các sóng vô tuyến khác ở chỗ: Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz hoặc 5 GHz. Tần số này cao hơn so với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền hình. Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn.
Hiện nay, đa số các thiết bị wifi đều tuân theo chuẩn 802.11n, được phát ở tần số 2.4Ghz và đạt tốc độ xử lý tối đa 300Megabit/giây
  • Standard: Based on 802.11n (most common usage in homes today)
  • Frequencies: 2.4GHz and 5GHz bands
  • Range: Approximately 50m
  • Data Rates: 600 Mbps maximum, but 150-200Mbps is more typical, depending on channel frequency used and number of antennas (latest 802.11-ac standard should offer 500Mbps to 1Gbps)
>>> Các bài viết trước:

Thứ Tư, 30 tháng 8, 2017

11 giao thức IoT kỹ sư điện cần biết (Phần 5)

 Tiếp theo seri bài viết về các giao thức mà các kỹ sư điện cần biết khi thiết kế các ứng dụng trong lĩnh vực IoT, hôm nay BKAII và các bạn tiếp tục tìm hiểu về:Thread.
Thread là một giao thức IP mới, dựa trên nền tảng mạng IPv6 được thiết kế riêng cho mảng tự động hóa trong các tòa nhà và nhà. Nó không phải là một giao thức được yêu thích để ứng dụng trong các bài toán IoT như Zigbee hay Bluetooth. 
Được ra mắt vào giữa năm 2014 bởi Theard Group, giao thức Thread dựa trên các tiêu chuẩn khác nhau, bao gồm IEEE802.15.4, IPv6 và 6LoWPAN, và cung cấp một giải pháp dựa trên nền tảng IP cho các ứng dụng IoT. Được thiết kế để làm việc với các sản phẩm chip của Freescale và Silicon Labs ( vốn hỗ trợ chuẩn IEÊ802.15.4), đặc biệt có khả năng xử lý lên đến 250 nút với độ xác thực và tính mã hóa cao. Với một bản phần mềm upgrade đơn giản, cho phép người dùng có thể chạy Theard trên các thiết bị hỗ trợ IEEE802.15.4 hiện nay.
  • Tiêu chuẩn: Theard, dựa trên IEEE802.15.4 và 6LowPAN. 
  • Tần số: 2.4GHz (ISM). 
  • Phạm vi: N / A

Thứ Ba, 29 tháng 8, 2017

11 giao thức IoT kỹ sư điện cần biết (Phần 4)

Tiếp theo seri bài viết về các giao thức mà các kỹ sư điện cần biết khi thiết kế các ứng dụng trong lĩnh vực IoT, hôm nay BKAII và các bạn tiếp tục tìm hiểu về: 6LoWPAN.
Vậy, trước tiên chúng ta cần tìm hiểu 6LoWPAN là gì? 6LoWPAN là tên viết tắt của IPv6 protocol over low-power wireless PANs ( tức là: sử dụng giao thức IPv6 trong các mạng PAN không dây công suất thấp). 6LoWPAN được phát triển bởi hiệp hội đặc trách kỹ thuật Internet IETF ( Internet Engineering Task Foce), cho phép truyền dữ liệu qua các giao thức IPv6 và IPv4 trong các mạng không dây công suất thấp với các cấu trúc mạng điểm - điểm ( P2P: point to point ) và dạng lưới ( mesh). Tiêu chuẩn được đặt ra để quy định các đặc điểm của 6LoWPAN - cho phép sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng IoT.
Điểm khác của 6LoWPAN so với Zigbee, Bluetooth là: Zigbee hay bluetooth là các giao thức ứng dụng, còn 6LoWPAN là giao thức mạng, cho phép quy định cơ chế đóng gói bản tin và nén header. Đặc biệt, IPv6 là sự kế thừa của IPv4 và cung cấp khoảng 5 x 1028 địa chỉ cho tất cả mọi đối tượng trên thế giới, cho phép mỗi đối tượng là một địa chỉ IP xác định để kết nối với Internet.
Được thiết kế để gửi các bản tin IPv6 qua mạng IEEE802.15.4 và các tiêu chuẩn IP mở rộng như: TCP, UDP, HTTP, COAP, MQTT và Websocket, là các tiêu chuẩn cung cấp nodes end-to-end, cho phép các router kết nối mạng tới các IP.
  • Standard: RFC6282.
  • Frequency: (adapted and used over a variety of other networking media including Bluetooth Smart (2.4GHz) or ZigBee or low-power RF (sub-1GHz).
  • Range: N/A.
  • Data Rates: N/A
Các bài viết trước:

Thứ Bảy, 26 tháng 8, 2017

11 giao thức IoT kỹ sư điện cần biết (Phần 3): Z-wave

Tiếp theo seri bài viết về 11 giao thức trong các ứng dụng IoT mà các kỹ sư thiết kế cần biết, hôm nay BKAII và các bạn cùng tìm hiểu về giao thức truyền thông vật lý: Z-Wave
Tương tự Zigbee, Z-Wave là chuẩn truyền thông không dây trong khoảng cách ngắn và tiêu thụ rất ít năng lượng. Dung lượng truyền tải với tốc độ 100kbit/s, quá đủ cho nhu cầu giao tiếp giữa các thiết bị trong các hệ thống IoT, M2M. Chuẩn kết nối Z-Wave và Zigbee cùng hoạt động với tần số 2.4GHz, và cùng được thiết kế với mức tiêu thụ năng lượng rất ít nên có thể sử dụng với các loại PIN di động.Zwave hoạt động ở tần số thấp hơn so với Zigbee/wifi, dao động trong các dải tần của 900Mhz, tùy theo quy định ở từng khu vực khác nhau.
Ưu điểm của Z-Wave là tiêu thụ năng lượng cực ít và độ mở ( open platform) cực cao. Hiện nay, Z-Wave được ứng dụng chủ yếu trong ứng dụng smarthome. Đặc biệt, mỗi thiết bị Z-Wave trong hệ thống là một thiết bị có thể vừa thu và vừa phát sóng nên tính ổn định hệ thống được nâng cao.
Đặc biệt, Z-Wave đã được nhiều nhà sản xuất thiết bị tích hợp vào, đây là một công nghệ đang được chú ý và các nhà sản xuất đang tập trung nhiều hơn vào nó.
Thông số kỹ thuật cơ bản:

11 giao thức IoT kỹ sư điện cần biết (Phần 2)

Tiếp theo bài viết trước, hôm nay BKAII cùng các bạn tìm hiểu một loại phương thức truyền thông vật lý tương đối mới hiện nay, đó là Zigbee.
Vậy, Zigbee là gì?
Zigbee, giống như Bluetooth, là một loại truyền thông trong khoảng cách ngắn, hiện được sử dụng với số lượng lớn và thường được sử dụng trong công nghiệp. Điển hình, Zigbee Pro và Zigbee remote control (RF4CE) được thiết kế trên nền tảng giao thức IEEE802.15.4 - là một chuẩn giao thức truyền thông vật lý trong công nghiệp hoạt động ở 2.4Ghz thường được sử dụng trong các ứng dụng khoảng cách ngắn và dữ liệu truyền tin ít nhưng thường xuyên, được đánh giá phù hợp với các ứng dụng trong smarthome hoặc trong một khu vực đô thị/khu chung cư.
Zigbee / RF4CE có một lợi thế đáng kể trong các hệ thống phức tạp cần các điều kiện: tiêu thụ công suất thấp, tính bảo mật cao, khả năng mở rộng số lượng các node cao...ví dụ như yêu cầu của các ứng dụng M2M và IoT là điển hình. Phiên bản mới nhất của Zigbee là 3.0, trong đó điểm nổi bật là sự hợp nhất của các tiêu chuẩn Zigbee khác nhau thành một tiêu chuẩn duy nhất. Ví dụ, sản phẩm và kit phát triển của Zigbee của TI là CC2538SF53RTQT Zigbee System-On-Chip T và CC2538 Zigbee Development Kit.
  • Standard: ZigBee 3.0 based on IEEE802.15.4
  • Frequency: 2.4GHz
  • Range: 10-100m
  • Data Rates: 250kbps

Thứ Sáu, 25 tháng 8, 2017

11 giao thức IoT kỹ sư điện cần biết (Phần 1)

        Trong quá trình phát triển các ứng dụng IoT ( Internet of Things), việc lựa chọn chuẩn giao thức kết nối sao cho hợp lý là một vấn đề khá đau đầu với các kỹ sư điện - điện tử. Hiện nay có nhiều công nghệ giao tiếp được biết đến như Wifi, Bluetooth, Zigbee và mạng di động 2G/3G/4G... và đây là các công nghệ đang nổi lên như một sự lựa chọn hợp lý trong các ứng dụng tự động hóa tòa nhà, smart home, ...Tùy thuộc vào các ứng dụng và các yếu tố như phạm vi giao tiếp, khối lượng dữ liệu truyền, yêu cầu tính bảo mật, năng lượng cho hệ thống pin,...sẽ quyết định lựa chọn một hoặc nhiều phương thức truyền thông phù hợp. Hôm nay, BKAII sẽ thống kê 11 giao thức IoT cho các kỹ sư phát triển tìm hiểu và lựa chọn.
Bluetooth
Một công nghệ giao tiếp truyền thông trong khoảng cách ngắn vô cùng quan trọng, đó là Bluetooth. Hiện nay, bluetooth xuất hiện hầu hết ở các thiết bị như máy tính, điện thoại/ smartphone,....và nó được dự kiến là chìa khóa cho các sản phẩm IoT đặc biệt, cho phép giao tiếp thiết bị với các smartphone - một "thế lực hùng hậu" hiện nay. 
Hiện nay, BLE - Bluetooth Low Energy - hoặc Bluethooth Smart là một giao thức được sử dụng đáng kể cho các ứng dụng IoT. Quan trọng hơn, cùng với một khoảng cách truyền tương tự như Bluetooth, BLE được thiết kế để tiêu thụ công suất ít hơn rất nhiều. Thật tuyệt phải không các bạn?
 
Tuy nhiên, BLE  không thực sự được thiết kế cho các ứng dụng dùng để truyền file và sẽ phù hợp hơn cho khối dữ liệu nhỏ. Nó có một lợi thế vô cùng lớn trong bối cảnh hiện nay, smartphone đang là thiết bị không thể thiếu được của mỗi người. Theo Bluetooth SIG, hiện có hơn 90% điện thoại smartphone được nhúng Bluetooth, bao gồm các hệ điều hành IOS, Android và Window, và dự kiến đến năm 2018 sẽ là " Smart Ready".
Một số thông tin kỹ thuật về Bluetooth 4.2:
  • Tần số: 2.4 GHz
  • Phạm vi: 50-150m ( Smart / BLE)
  • Dữ liệu truyền được: 1Mbps

Thứ Ba, 22 tháng 8, 2017

ZigBee, Zwave, Wi-Fi hay công nghệ nào khác cho một ngôi nhà thông minh

Tự động hóa cho ngôi nhà của bạn giờ đây không còn quá đắt đỏ và xa lạ nữa, mà đã trở nên phổ biến hơn rất nhiều, chúng giúp bạn và gia đình quản lý được căn nhà yêu thương một cách nhẹ nhàng, dễ dàng và yên tâm dù bạn ở nhà hay đi du lịch, đi công tác xa.
Cũng không quá khó nếu bạn tự chọn thiết bị và tự lắp đặt cho căn nhà của mình. Điều phải suy nghĩ bây giờ là bạn nên chọn công nghệ nào cho phù hợp.
Cũng giống như các hệ thống điện tử khác, các thiết bị thông minh hoạt động dựa trên nhiều giao thức khác nhau, mỗi giao thức quy định những nguyên tắc và tiêu chuẩn riêng cho các thiết bị giao tiếp nhau. Nếu tưởng tượng mỗi giao thức là một ngôn ngữ, thì thiết bị sử dụng công nghệ ZigBee giao tiếp bằng ngôn ngữ ZigBee, thiết bị sử dụng công nghệ Zwave giao tiếp bằng ngôn ngữ Zwave, hai thiết bị sử dụng ngôn ngữ khác nhau thì không hiểu nhau được. Thực tế cũng có một số thiết bị hỗ trợ cả hai loại giao thức, nhưng không nhiều, mỗi nhà sản xuất thường có những thiết bị thế mạnh riêng, và bạn cũng không muốn phải chọn tất cả thiết bị của một nhà sản xuất. Bài viết này chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu được ưu và nhược điểm của các loại giao thức để bạn có thể chọn và kết hợp hệ thống thông minh ưng ý nhất.
X10
Là giao thức đầu tiên áp dụng cho thiết bị tự động ra đời từ giữa những năm 1970, sử dụng đường dây, hiện không phổ biến.
UPB
Hệ thống này cần đi dây, tín hiệu mạnh hơn X10 nhưng chi phí tốn kém và khó lắp đặt.
INSTEON
Là giao thức có thể dùng dây hoặc không dây, hệ thống có thể liên kết với giao thức X10.
Z-Wave
Z-Wave là giao thức không dây hoạt động ở dải tầng số 908.42MHz. Đây là công nghệ khá mới phát triển khá mạnh những năm gần đây. Liên minh Z-Wave đã cho ra đời hơn 1000 loại thiết bị khác nhau có thể giao tiếp với nhau cho phép người dùng có nhiều lựa chọn hơn. Đặc điêm nổi bật của Z-Wave là hệ thống dạng mạng lưới giúp cho hệ thống mở rộng tối đa, tốn rất ít năng lượng, thích hợp cho những thiết bị thiết kế dùng pin.
ZigBee
ZigBee phát triển dựa trên tiêu chuẩn mạng không dây 802.15.4, cũng như Z-Wave, ZigBee phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây, đây là công nghệ mở, hiện có rất nhiều hãng sản xuất thiết bị sử dụng công nghệ ZigBee. ZigBee cũng tiêu thụ rất ít năng lượng, cũng sử dụng mạng dạng lưới giúp mở rộng hệ thống, mạng giao tiếp nhanh, nhưng có một số người dùng than phiền rằng thiết bị sử dụng công nghệ ZigBee của các nhà sản xuất thường khó giao tiếp nhau.
WI-FI
Dĩ nhiên WI-FI giờ đã rất thịnh hành, và cũng có rất nhiều thiết bị thông minh dùng công nghệ WI-FI, nhưng có một nhược điểm là vấn đề mạng, nếu có quá nhiều thiết bị sử dụng mạng WI-FI trong căn nhà làm cho mạng chậm lại và hơn nữa WI-FI lại ngốn khá nhiều năng lượng nên không thích hợp sử dụng cho một số thiết bị như khoá cửa, chuông cửa và các thiết bị thiết kế dùng pin.
BLE
BLE là Bluetooth, cũng có nhiều công nghệ dùng giao thức Bluetooth, nhưng không phổ biến cho nhà thông minh bởi giới hạn phủ sóng ngắn và thường không dùng cho các hệ thống an ninh.
Tóm lại trong tất cả các công nghệ giới thiệu trên, ở Việt Nam hầu như chúng ta lắp đặt hệ thống nhà thông minh mới hoàn toàn, nên công nghệ ZigBee hoặc Z-Wave là phù hợp hơn cả, cả hai đều là mạng không dây, nhanh, độ phủ rộng, dễ mở rộng và có nhiều loại thiết bị để lựa chọn.

Thứ Hai, 21 tháng 8, 2017

8 xu hướng tương lai của Internet of Things và Thành phố thông minh tại Việt Nam

Dự kiến, cuộc cách mạng Internet of Things (IoT - Internet của Vạn vật) sẽ chứng kiến gần 50 tỷ thiết bị được kết nối với Internet vào năm 2020 - tương đương với 6 thiết bị cho mỗi người trên hành tinh.

Thế giới đang ở trên đỉnh của một cuộc cách mạng chuyển đổi công nghệ khác, mà như lời của tạp chí công nghệ WIRED thì: "các vật dụng nhàm chán nhất trong cuộc sống của chúng ta có thể tự nói chuyện với nhau qua kết nối không dây, thực hiện nhiệm vụ theo mệnh lệnh, cung cấp dữ liệu cho chúng ta theo cách chưa từng có trước đây".
Việt Nam, một trong những nền kinh tế phát triển nhanh nhất trên thế giới, đang nhanh chóng đẩy mạnh ngành công nghệ để hiện thực hóa mục tiêu trở thành một quốc gia số hóa. Chính phủ Việt Nam đã cam kết trích 111,6 triệu USD để hỗ trợ ngành công nghệ thông tin và truyền thông (CNTT-TT) cho đến năm 2020 nhằm khuyến khích những doanh nghiệp trong nước và quốc tế đầu tư vào Việt Nam. Nhận thấy IoT sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giúp Việt Nam hiện thực hóa tầm nhìn kỹ thuật số, chính phủ đã kêu gọi các tổ chức và doanh nghiệp Việt Nam sử dụng IoT để nâng cao hiệu quả kinh doanh, đổi mới và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân thông qua các dự án như thành phố thông minh, nhà thông minh, và giao thông thông minh.


Tuy nhiên để Việt Nam có thể xây dựng thành công các thành phố thông minh và các đổi mới IoT có thể phát triển, các tổ chức nên tập trung chú ý vào những xu hướng công nghệ do tương lai nắm giữ. Theo bà Lương Thị Lệ Thủy - Tổng Giám đốc Cisco Việt Nam, có 8 xu hướng mà các tổ chức có thể tham khảo:
1. IoT sẽ buộc chuyển đổi loại hình kinh doanh: Trước đây trong thời Internet, nhiều doanh nghiệp nhạy bén đã ngay lập tức gia nhập thế giới Dot-Com với việc thiết kế lại các mô hình và quy trình kinh doanh, đưa ra các sản phẩm và dịch vụ trực tuyến mới phù hợp với thị trường. Trong khi số khác khởi đầu sai lầm hoặc loay hoay mất một thời gian dài, kết quả là cuộc cách mạng công nghiệp đã bỏ xa những doanh nghiệp này. Xu hướng IoT cũng sẽ xảy ra tương tự. Các doanh nghiệp cần phải xây dựng chiến lược chuyển đổi kỹ thuật số theo cách tận dụng IoT để chuyển đổi tất cả các lĩnh vực kinh doanh và nắm bắt được giá trị đích thực của công nghệ mang tính cách mạng này.
2. An ninh sẽ là một lợi thế phát triển chiến lược : Một trong những hạn chế lớn nhất hình thành điểm yếu của an ninh mạng là kiềm chế sự đổi mới. 71% số người được hỏi trong một cuộc khảo sát do Cisco thực hiện cho rằng rủi ro an ninh mạng đã cản trở đổi mới trong tổ chức của họ. Các mô hình kinh doanh mới và đổi mới chỉ có thể bền vững nếu được đảm bảo về an ninh và người tiêu dùng tin tưởng rằng dữ liệu của họ được bảo vệ an toàn. Các tổ chức nghi ngờ về khả năng an ninh mạng của mình thường trì hoãn các sáng kiến ​​kỹ thuật số quan trọng và có nguy cơ tụt hậu so với các đối thủ cạnh tranh trong tương lai.
3. An ninh cần được mở rộng khắp mọi nơi: Việt Nam nằm trong số 10 quốc gia bị đe dọa an ninh mạng nhiều nhất. Theo Trung tâm Ứng cứu khẩn cấp máy tính Việt Nam (VNCERT), riêng trong 6 tháng đầu năm 2016, Việt Nam đã hứng chịu 127.000 vụ tấn công mạng. Cuộc tấn công mạng nghiêm trọng nhất tại Việt Nam xảy ra vào tháng bảy năm 2016 nhằm vào hai sân bay lớn khiến hơn 100 chuyến bay bị chậm. Khi các tổ chức, cơ sở hạ tầng và dịch vụ ngày càng liên kết chặt chẽ với nhau thì thiệt hại và tác động của các cuộc tấn công mạng ngày càng nghiêm trọng trên quy mô lớn hơn. Các tổ chức muốn tận dụng IoT không thể tiếp cận an ninh như một giải pháp đến sau mà phải là nền tảng trong chiến lược IoT của họ. Do đó, các tổ chức cần phải có tầm nhìn trên toàn bộ hệ thống mạng và bám vào thông tin an ninh toàn cầu để đưa ra quyết định tốt hơn trong khi đảm bảo được khả năng có thể ngăn chặn và khắc phục các mối đe dọa trước, trong và sau các cuộc tấn công. Điều này có thể xảy ra khi nhúng các tính năng bảo mật vào từng sản phẩm trên toàn bộ cơ sở hạ tầng CNTT, từ các cảm biến tới các mạng lưới cho tới dữ liệu.


4. Đám mây sẽ mang lại những giá trị đích thực cho các thành phố thông minh: Các thành phố thông minh được xây dựng trên giả thuyết chất lượng của cuộc sống có thể được nâng cao bằng cách chuyển đổi thông tin dữ liệu từ sự kết nối giữa các cảm biến, thiết bị và con người thành các hành động cụ thể. Để làm được điều này, tất cả các dữ liệu được tạo ra cần được đặt tại nơi sao cho tất cả các bên liên quan, cả thành phần tư nhân và chính phủ, đều có thể dễ dàng truy cập và sử dụng.
5. Trung tâm dữ liệu sẽ là xương sống của thành phố thông minh:Dữ liệu là mạch máu và các trung tâm dữ liệu rất quan trọng đối với sự thành công của thành phố thông minh vì chúng chính là cơ sở thu thập, lưu trữ và phân tích hàng loạt các thông tin. Các nhà cung cấp trung tâm dữ liệu cần phải đảm bảo khả năng mở rộng, tính linh hoạt, an ninh và tương thích với các sản phẩm khác trên thị trường là những ưu tiên hàng đầu cho cơ sở hạ tầng. Họ cũng cần triển khai các máy chủ được thiết kế đặc biệt để giải quyết khối lượng dữ liệu lớn và tốc độ gia tăng nhanh của dữ liệu phi cấu trúc giúp các tổ chức có thể truy cập và phân tích dữ liệu trong thời gian thực.
6. Các kỹ năng kỹ thuật số sẽ rất cần thiết cho tương lai: Tiềm năng thực sự của thành phố thông minh và nền kinh tế số chỉ có thể được hiện thực hóa khi có một lực lượng lao động có tay nghề và hiểu biết về kỹ thuật số hỗ trợ cho sự đổi mới, phát triển và duy trì các hệ thống công nghệ theo yêu cầu. Tuy nhiên, hầu hết mọi người ngày nay không được tiếp cận với các chương trình đào tạo giúp họ có khả năng tham gia vào nền kinh tế số. Khoảng 40% các nhà tuyển dụng trên toàn thế giới cho rằng việc thiếu các kỹ năng cần thiết chính là lý do hàng đầu cho những công việc dành cho người mới vào nghề.


7. Kinh doanh là thị trường trọng điểm: Giá trị đích thực và thị trường ngay tức thì cho IoT là các đơn vị kinh doanh và các doanh nghiệp. Việc ứng dụng IoT sẽ giống với mô hình quảng bá CNTT truyền thống – B2C – nhiều hơn so với việc ứng dụng các phương tiện truyền thông xã hội và di động cá nhân do người tiêu dùng chỉ huy.
8. Ngành công nghiệp sẽ khác hoàn toàn so với hiện nay: Giống như những ngày đầu của Internet, IoT hiện là một thị trường mới. Những doanh nghiệp mới, với các mô hình kinh doanh, cách tiếp cận và giải pháp mới có thể xuất hiện từ đâu đó và vượt qua các doanh nghiệp hiện tại. Những bước phát triển này sẽ mang lại rất nhiều cơ hội cho các doanh nghiệp, đặc biệt là các startup, trong việc giới thiệu những sản phẩm và dịch vụ kỹ thuật số mới.
Theo Dân Trí

Thứ Bảy, 19 tháng 8, 2017

Ứng dụng giao thức IEC60870-5-104 cho truyền thông hệ thống SCADA tại PCTTH

Hiện nay, hầu hết hệ thống SCADA của hệ thống điện ở Việt nam đều sử dụng giao thức truyền thông IEC60870-5-101 cho giải pháp truyền thông từ các điểm nút điều khiển kết nối với hệ thống SCADA. Về cơ bản giao thức IEC60870-5-101 đáp ứng được yêu cầu về tín hiệu giám sát điều khiển đo lường theo thời gian thực cho các đối tượng điều khiển. Tuy nhiên, với đặc điểm kết nối theo giao diện truyền thông nối tiếp (serial), giao thức truyền thông IEC60870-5-101 có nhiều hạn chế trong việc thiết lập các kênh truyền thông vật lý, đồng thời khó khăn trong việc mở rộng điểm kết nối trên hệ thống. Cùng với sự phát triển của các giao thức truyền thông trên nền tảng giao thức truyền thông TCP/Ip, giao thức IEC60870-5-104 được ứng dụng cho các giải pháp truyền thông của hệ thống SCADA có nhiều ưu điểm trong việc triển khai cũng như khả năng ổn định cao trong các phương thức truyền dẫn.
I/ Đánh giá việc thực hiện mô hình kết nối theo giao thức truyền thông theo IEC60870-5-101
Mô hình dưới đây là phương thức truyền thông cơ bản của hệ thống SCADA của các trạm truyền tải được thực hiện trong dự án 4 thành phố. Tín hiệu truyền thông IEC101 từ RTU tại trạm kết nối với hệ thống SCADA của hai đường vật lý:
Hinh 1
Phương thức kết nối truyền thông theo giao thức IEC 60870-5-101
  • Main line: đường truyền thông chính sử dụng kết nối qua hạ tầng cáp quang với các thiết bị ghép kênh (PCM) và truyền dẫn (STM1, STM4).
  • Backup line: sử dụng phương thức truyền thông PSTN qua mạng điện thoại có dây của các nhà cung cấp dịch vụ.
Việc chuyển đổi kênh truyền thông từ “main line” sang “backup line” và chuyển đổi máy chủ xử lý dử liệu theo cơ chế (Hot/Standby) đường thực hiện bằng thiết bị chuyển mạch Fall Back Switch (FBS). Với cơ chế truyền thông như trên, giao thức IEC101 có một số hạn chế như sau:
  • Các kênh truyền thông V24 (hoặc 4W) từ RTU hoặc Gateway từ trạm đến hệ thống SCADA phải qua nhiều thiết bị (modem V24/4W, PCM, STM1,4..) làm tăng nguy cơ sự cố trên đường truyền. Thực tế trong quá trình vận hành, sự cố các thiết bị như Modem, PCM, nguồn DC thường xuyên xảy ra, thời gian xử lý kéo dài vì phân cấp quản lý. Phương thức truyền thông dự phòng bằng dịch vụ PSTN không tin cậy.
  • Việc bắt tay của giao thức IEC101 đối với các thiết bị khác hãng khá phức tạp do định nghĩa lớp vật lý (physical layer) của giao thức qua kết nối RS232 thường không đồng nhất hoàn toàn, dẫn đến tình trạng phát sinh bit lỗi trong các bản tin truyền, tín hiệu truyền thông không ổn định.
  • Hệ thống MicroSCADA quản license IEC101 theo kênh vật lý RS232, do đó với tốc độ 9600 bps nên việc ghép nối nhiều station trên một line IEC101 khá hạn chế để đảm bảo yêu cầu thời gian thực của tín hiệu, đồng thời các tín hiệu đo lường 32 bit (CP56Time2a) có đáp ứng rất chậm do kích thước bản tin lớn. Yêu cầu bắt buộc phải sử dụng các thiết bị đầu cuối khác nhau trên các kênh độc lập (không thể ghép chung các RTU, Gateway của các hãng khác nhau lên 1 line IEC101), làm tăng chi phí mua license line.
II/ Giải pháp ứng dụng mô hình kết nối theo giao thức truyền thông IEC 60870-5-104
Giao thức IEC60870-5-104 thực hiện kết nối vật lý trên nền giao thức TCP/Ip nên việc bắt tay trên lớp vật lý thực hiện đơn giản, dễ dàng tương thích giữa hệ thống SCADA với các thiết bị Gateway và RTU của các hãng khác nhau.
Hinh 2
Phương thức kết nối truyền thông theo giao thức IEC 60870-5-104
Hình trên là mô hình kết nối theo giao thức IEC60870-5-104 đang được PC TTH thực hiện. Tín hiệu truyền thông IEC104 kết nối từ RTU đến hệ thống SCADA được thực hiện trên kênh FE của các thiết bị truyền dẫn, hoặc qua thiết bị chuyển đổi giao diện E1/FE (main line). Giao thức IEC104 của RTU có thể hổ trợ trên 2 địa chỉ máy chủ, do đó phương thức truyền thông dự phòng dễ dàng thực hiện trên các lớp mạng khác nhau. Đường truyền thông dự phòng (backup line)  được đề xuất thực hiện qua các kênh Internet (3G/GPRS hoặc ADSL), có chi phí thấp. Một số ưu điểm cơ bản khi sử dụng giao thức truyền thông IEC101 được đánh giá qua quá trình thử nghiệm tại PCTTH như sau:
  • Giao thức IEC104 hoàn toàn tương thích với giao thức IEC101 về lớp liên kết (link layer) và lớp ứng dụng (aplication layer), do đó việc xây dựng CSDL cho các đối tượng điều khiển trên hệ thống MicroSCADA không thay đổi.
  • IEC104 hổ trợ giao diện kết nối qua Ethernet (kênh FE) nên việc đầu tư các thiết bị truyền thông tương đối rẽ tiền và dể quản lý bảo dưỡng hoặc dễ dàng thuê kênh FE của các nhà cung cấp dịch vụ khác với chi phí có thể chấp nhận.
  • Với tốc độ cơ bản của kênh FE từ 128kb/s đến 2Mb/s do đó tốc độ đáp ứng tín hiệu của giao thức IEC104 tốt hơn giao thức IEC101, hổ trợ các gói tin đo lường 32 bit (CP56Time2a).
  • Tất cả các RTU và Gateway tại trạm đều hổ trợ giao thức truyền thông IEC104. Đối với hệ thống MicroSCADA, với tốc độ đáp ứng tín hiệu tốt và cơ chế quản lý địa chỉ trạm (ADSU Address) theo địa chỉ IP nên việc ghép nhiều station trên một line sẽ đảm bảo tính kinh tế trong việc đầu tư license cho hệ thống.
Trên cơ sở đánh giá các ưu điểm của giao thức IEC 60870-5-104 và khả năng hổ trợ của hệ thống MicroSCADA của ABB đối với phương thức truyên thông cho các TBA truyền tải dựa trên nền tảng ừng dụng giao thức IEC104, PCTTH đã có báo cáo đề xuất CPC cho áp dụng phương thức truyền thông bằng giao thức IEC104 đối với các dự án trạm 110kV đang triển khai trên địa bàn Tỉnh TT-Huế. CPC đã có văn bản thống nhất việc áp dụng giao thức IEC104 kết nối truyền thông các trạm 110kV Điền Lộc và Huế 3 với hệ thống SCADA của Công ty Điện lực TT-Huế.
III. Một số giải pháp kết nối SCADA trên nền tảng giao thức IEC60870-5-104 cho các đối tượng trên lưới điện phân phối.
Trên cơ sở hạ tâng truyền thông Internet (FTTH, ADSL, 3G/GPRS), với phương thức thiết lập mạng riêng ảo (VPN) theo dịch vụ Office WAN của các nhà cung cấp dịch vụ, giải pháp truyền thông sử dụng giao thức IEC104 triển khai các các điểm điều khiển trên lưới được xây dựng theo các mô hình sau:
1/ Mô hình kết nối cho các trạm TG 35/22kV
  • Tại các trạm: RTU được cấu hình giao thức IEC104 với địa chỉ Ip cùng lớp mạng, tương ứng với các địa chỉ Station (Unit number) theo lớp liên kết (link layer). Kết nối cổng 10/100 BaseT của RTU với thiết bị ADSL2+, USB36 Load Balancing Router Modem qua giao thức mạng TCP/UDP tốc độ 10/100Mb/s. RTU làm nhiệm vụ kết nối với các thiết bị chấp hành (các máy cắt, recloser) theo các giao thức phổ biến như DNP3, Modbus hoặc theo các phương thức tín hiệu I/O.
Hinh 3
Phương thức kết nối SCADA cho các trạm TG, RMU sử dụng giao thức IEC104
  • Tại DCC: lắp đặt thiết bị Load Balancing Security BroadBand Router hổ trợ kết nối đa điểm với Internet băng thông rộng với địa chỉ Ip tỉnh. Thiết lập mạng riêng ảo (VPN) theo cơ chế SSH hoặc IPsec trên nền tảng dịch vụ OfficeWAN của các nhà cung cấp dịch vụ Internet. Từ thiết bị Load Balancing VPN Router định tuyến địa chỉ Ip được cấp phát qua VPN để kết nối với mạng LAN SCADA; thiết lập Firewall tại Router theo cơ chế kiểm tra trạng thái gói tin, lọc địa chỉ Ip hoặc lọc địa chỉ MAC của thiết bị.
  • Phương thức kết nối này đang được triển khai cho 03 trạm trung gian 35/22kV (Nam Đông, Bốt Đỏ, Bình Điền).
2/ Mô hình kết nối cho các Recloser bằng giao thức IEC104
Hinh 4
Phương thức kết nối SCADA cho các Recloser sử dụng giao thức IEC104
  • Tại các Recloser, cấu hình các thông số truyền thông theo giao thức IEC 101 (xác lập địa chỉ trạm của các Recloser), thiết lập giao diện RS232 tương thích với giao diện RS232 của modem IEC104 Gateway GPRS. Kết nối cáp tín hiệu từ cổng RS232 của Recloser đến cổng RS232 của modem. Thiết lập chuyển đổi giao thức IEC101 sang IEC104 qua thiết bị Gateway, tín hiệu truyền thông theo giao thức IEC101 (giao diện RS232) được chuyển đổi sang giao thức IEC 104 theo chuẩn TPC/Ip.
  • Tại DDC: lắp đặt thiết bị M2M Gateway kết nối với Internet qua một Router có cấp phát địa chỉ Ip tỉnh. Thiết lập đường truyền VPN qua dịch vụ Office WAN từ thiết bị IEC104 Gateway tại các Recloser tới M2M Gateway tại phòng điều khiển theo cơ chế SSH VPN, M2M Gateway được kết nối với mạng LAN của hệ thống SCADA, được cấp phát địa chỉ Ip cùng lớp của hệ thống. Địa chỉ Ip của các modem từ các Recloser được cấp phát cùng lớp mạng và được định tuyến lại để cùng lớp với hệ thống mạng LAN của SCADA. Cấu hình line IEC 104 với các station tương ứng địa chỉ Ip đã được thiết lập qua mạng VPN đến các thiết bị IEC104 Gateway tại Recloser.
  • Với cơ chế đồng bộ hoá thời gian từ chuẩn giao thức TCP/Ip, giao thức IEC104 giải quyết được vấn đề đồng bộ thời gian của các đối tượng điều khiển khác nhau trên cùng một lớp mạng, với đặc điểm này sẽ cho phép ghép nhiều đối tượng điều khiển khác nhau (các recloser, RTU) lên cùng một line IEC104 mà không xảy ra hiện tượng mất đồng bộ do chồng lấn kênh thời gian các đối tượng điều khiển như các giao thức truyền thông nối tiếp (IEC101).
Kết luận:
Việc ứng dụng giao thức truyền thông IEC 60870-5-104 cho hệ thống SCADA lưới điện phân phối về cơ bản sẽ khắc phục được các hạn chế mà các phương thức truyền thông theo giao thức IEC 60870-5-101 đang gặp phải. Trên nền tảng giao thức mạng TCP/Ip, giao thức IEC104 cho phép thiết lập truyền thông một cách đơn giản, chi phí thấp, đồng thời dễ dàng khai thác hạ tầng viễn thông của các nhà cung cấp dịch vụ. Bên cạnh đó, cơ chế dự phòng truyền thông và dự phòng hệ thống sẽ dễ dàng được thiết lập qua khả năng chia sẻ dữ liệu trên môi trường mạng. Tuy nhiên, yêu cầu bảo mật trong các giải pháp truyền thông phải được đặc biệt ưu tiên khi khai thác trên hạ tầng truyền thông công cộng.
Hoàng Ngọc Hoài Quang – PCTTH
Các bài liên quan:

Thứ Sáu, 18 tháng 8, 2017

Cao tốc TP HCM - Long Thành thu phí tự động từ ngày 21/8

Việc triển khai hệ thống thu phí không dừng nhằm nâng cao chất lượng phục vụ và giảm ùn ứ xe.

Tổng công ty Đầu tư phát triển đường cao tốc Việt Nam (VEC) cho biết sẽ đưa hệ thống thu phí tự động không dừng (ETC), sử dụng thiết bị OBU vào khai thác trên tuyến cao tốc TP HCM - Long Thành - Dầu Giây, từ ngày 21/8. Đây là tuyến cao tốc thứ hai (sau Cầu Giẽ - Ninh Bình) triển khai thu phí tự động không dừng, sử dụng công nghệ thẻ PPC (thẻ trả trước) kết hợp thiết bị thu phí chuyên dùng OBU gắn trên xe.
cao-toc-tp-hcm-long-thanh-thu-phi-tu-dong-tu-ngay-21-8
Cao tốc TP HCM - Long Thành - Dầu Giây sẽ thu phí không dừng từ tuần sau. Ảnh: Hữu Công.
Cao tốc TP HCM - Long Thành - Dầu Giây bố trí 8 cửa thu phí tự động không dừng (ETC) tại 3 trạm thu phí. Trong đó, trạm thu phí Long Phước và trạm Dầu Giây có một cửa vào và một cửa ra thu phí tự động. Còn trạm thu phí Quốc lộ 51 có hai cửa vào và hai cửa ra.
Theo VEC, với tốc độ tăng trưởng lưu lượng xe 25-30% mỗi năm, gần đây đã xuất hiện tình trạng ùn ứ xe tại các trạm thu phí và trên tuyến cao tốc TP HCM - Long Thành - Dầu Giây (vào những giờ cao điểm, ngày cuối tuần và dịp lễ, tết). Việc hiện đại hóa công nghệ thu phí nhằm nâng cao chất lượng phục vụ và góp phần kéo giảm ùn ứ xe.
Với trung bình khoảng 40-45.000 lượt ôtô qua lại mỗi ngày, từ đầu năm đến nay cao tốc TP HCM - Long Thành - Dầu Giây có 9,36 triệu lượt xe lưu thông an toàn, tăng 20% lượng xe so với cùng kỳ năm trước.
Trước đó, từ ngày 15/5, đơn vị quản lý đường cao tốc TP HCM - Long Thành - Dầu Giây đã triển khai thu phí kín (đưa thẻ khi vào và thu thẻ để tính tiền khi xe ra). Quá trình này được tiến hành để chuẩn bị cho việc thu phí không dừng chính thức trên cao tốc này trong vài ngày tới.
Hữu Công