Tiêu chuẩn TCVN 10176-30-2:2025 Công nghệ thông tin - Kiến trúc thiết bị UPnP - Giao thức điều khiển và quản lý IoT

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10176-30-2:2025

ISO/IEC 29341-30-2:2017

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - KIẾN TRÚC THIẾT BỊ UPnP - PHẦN 30-2: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ QUẢN LÝ IoT - THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ QUẢN LÝ IoT

Information technology - UPnP device architecture - Part 30-2: IoT management and control device control protocol - IoT management and control device

Lời nói đầu

TCVN 10176-30-2:2025 hoàn toàn tương đương với ISO/IEC 29341-30-2:2017

TCVN 10176-30-2:2025 do Tiểu Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/JTC 1/SC 35 Giao diện người sử dụng biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ và công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 10176-30 Công nghệ thông tin - Kiến trúc thiết bị UPnP gồm các phần sau:

- TCVN 10176-30-1:2025 (ISO/IEC 29341-30-1:2017), Phần 30-1: Giao thức điều khiển thiết bị điều khiển và quản lý IoT - Tổng quan về kiến trúc điều khiển và quản lý IoT

- TCVN 10176-30-2:2025 (ISO/IEC 29341-30-2:2017), Phần 30-2: Giao thức điều khiển thiết bị điều khiển và quản lý IoT - Thiết bị điều khiển và quản lý IoT

Bộ tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 29341-30 Information technology - UPnP device architecture còn các phần sau:

- ISO/IEC 29341-30-10:2017, Part 30-10: IoT management and control device control protocol - Data store service

- ISO/IEC 29341-30-11:2017, Part 30-11: IoT management and control device control protocol - IoT management and control data model service

- ISO/lEC 29341-30-12:2017, Part 30-12: IoT management and control device control protocol - IoT management and control transport generic service

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - KIẾN TRÚC THIẾT BỊ UPnP - PHẦN 30-2: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ QUẢN LÝ IoT - THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ QUẢN LÝ IoT

Information technology - UPnP device architecture - Part 30-2: IoT management and control device control protocol - IoT management and control device

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này xác định thiết bị điều khiển và quản lý IoT, trong đó định danh mức 1 của thiết bị có tên là điều khiển và quản lý IoT. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các DCP (Digital communication protocol - Giao thức truyền thông kỹ thuật số) đã chuẩn hóa của diễn đàn UPnP bao gồm thiết bị này.

Định nghĩa thiết bị này tuân thủ theo kiến trúc thiết bị UPnP phiên bản 1.0 [1]. Ngoài ra còn xác định kiểu thiết bị được đề cập đến như là thiết bị điều khiển và quản lý IoT.

Tiêu chuẩn này xác định thiết bị đa năng có thể được sử dụng để cài đặt một thiết bị cầu nối hoặc cổng được kết nối với các bộ cảm biến và các bộ thi hành. Thiết bị này thực thi một cầu nối giữa mạng UPnP và các điểm cuối của bộ cảm biến/bộ thi hành. Điều này đưa ra các dịch vụ để kiểm tra trạng thái, gửi và nhận dữ liệu từ các bộ cảm biến. Các bộ cảm biến/bộ thi hành có thể được kết nối sử dụng nhiều giao thức truyền tải bao gồm Bluetooth, Zigbee và IEEE 11073.

Thiết bị được xác định cung cấp các khả năng sau đây:

1 Truy cập và điều khiển nhiều bộ cảm biến và bộ thi hành.

2 Đưa ra thông tin về cấu hình từ các bộ cảm biến và bộ thi hành.

Hình 1 - Lược đồ chức năng thiết bị điều khiển và quản lý IoT

Các hộp có bóng mờ biểu diễn các dịch vụ UPnP được chứa bởi thiết bị điều khiển và quản lý IoT. Các hộp không có bóng mờ biểu diễn các mô-đun về thiết bị mà chuyên dùng cho nhà cung cấp.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm cung cấp thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

[1] UPnP Device Architecture, version 1.0, UPnP Forum, June 13, 2000. Available at: http://upnp.org/specs/arch/UPnPDA10_20000613.pdf. Latest version available at: http://upnp.org/specs/arch/UPnP-arch-DeviceArchitecture-v1.0.pdf

[2] UPnP IoT Management and Control Architecture Overview, UPnP Forum, July 1, 2013. Available at: http://www.upnp.org/specs/iotmc/UPnP-iotmc IoTManagementAndControlArchitecture- Overview-v1-20130701.pdf. Latest version available at: http://www.upnp.org/specs/iotmc/UPnP-iotmc-IoTManagementAndControl-ArchitectureOverview-v1.pdf

[3] UPnP IoTManagementAndControlTransportGeneric:1 Service, UPnP Forum July 1, 2013.

Available at: http://www.upnp.org/specs/iotmc/UPnP-smgt-SensorTransportGeneric-v1-Service- 20130701.pdf. Latest version available at: http://www.upnp.org/specs/smgt/UPnPsmgt- SensorTransportGeneric-v1-Service.pdf.

[4] UPnP DataStore:1 Service, UPnP Forum, July 1, 2013. Available at: http://www.upnp.org/specs/ds/UPnP-ds-DataStore-v1-Service-20130701.pdf. Latest version available at: http://www.upnp.org/specs/ds/UPnP-ds-DataStore-v1-Service.pdf

[5] UPnP IoTManagementAndControl DataModel Service, UPnP Forum, July 1, 2013. Availableat: http://www.upnp.org/specs/iotmc/UPnP-iotmc-IoTManagementAndControlDataModel- v1-Service-20130701.pdf. Latest version available at: http://www.upnp.org/specs/iotmc/UPnP-iotmc-IOTManagementAndControl-rDataModel-v1-Service.pdf

[6] UPnP DeviceProtection: 1 Service, UPnP Forum, February 24, 2011. Available at: http://www.upnp.org/specs/gw/UPnP-gw-DeviceProtection-v1-Service-20110224.pdf. Latest version available at: http://www.upnp.org/specs/gw/UPnP-gw-DeviceProtection-v1- Service.pdf

[7] UPnP ConfigurationManagement:2 Service, UPnP Forum, February 16, 2012. Available at: http://www.upnp.org/specs/dm/UPnP-dm-ConfigurationManagement-v2-Service-20120216.pdf. Latest version available at: http://www.upnp.org/specs/dm/UPnP-dmConfigurationManagement-v2-Service.pdf

[8] IETF RFC 2119, Key words for use in RFCs to indicate Requirement Levels, s. Bradner, 1997. Available at: http://www.faqs.org/rfcs/rfc2119.html

[9] Extensible Markup Language (XML) 1.0 (Third Edition), François Yergeau, Tim Bray, Jean Paoli, C. M. Sperberg-McQueen, Eve Maler, eds., W3C Recommendation, February 4, 2004. Available at: http://www.w3.org/TR/2004/REC-xml-20040204

[10] XML Schema Part 2: Data Types, Second Edition, Paul V. Biron, Ashok Malhotra, W3C Recommendation, 28 October 2004. Available at: http://www.w3.org/TR/2004/RECxmlschema-2- 20041028.

3 Thuật ngữ, định nghĩa và chữ viết tắt

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong tài liệu viện dẫn [1] và [2]

4 Ký hiệu và quy ước

4.1 Ký hiệu

- Các chuỗi được đặt trong “dấu ngoặc kép”.

- Các từ nhấn mạnh được viết dưới dạng in nghiêng.

- Các từ khóa xác định bởi ban công tác UPnP được in sử dụng kiều ký tự forum.

- Các từ khóa xác định bởi kiến trúc thiết bị UPnP được in sử dụng kiểu ký tự arch.

- Dấu phân cách hai chấm kép biểu thị mối quan hệ cha-con theo cấp bậc giữa hai đối tượng phân chia bởi dấu hai chấm kép. Dấu phân cách này được sử dụng trong nhiều ngữ cảnh, ví dụ : Service::Action(), Action()::Argument, parentProperty::childProperty.

4.2 Các kiểu dữ liệu

Đặc tả này sử dụng các định nghĩa kiểu dữ liệu từ hai nguồn khác nhau. Kiến trúc thiết bị UPnP xác định kiểu dữ liệu được sử dụng để xác định biến trạng trái và các kiểu dữ liệu đối số hoạt động[1]. Vùng tên lược đồ XML được sử dụng để xác định các kiểu dữ liệu đặc tính [10].

Đối với Kiến trúc thiết bị UPnP xác định các kiểu dữ liệu Boolean, khuyến cáo sử dụng giá trị “0” là false và giá trị “1” là true. Các giá trị “true”, “yes”, “false”, hoặc "no” cũng có thể được sử dụng nhưng không khuyến khích. Các giá trị “yes” và “no” đã lỗi thời và không được các thiết bị gửi ra ngoài nhưng phải được chấp nhện ở đầu vào.

Đối với lược đồ XML xác định các kiểu dữ liệu Boolean, khuyến cáo sử dụng giá trị “0” là false và giá trị “1” là true. Các giá trị “true”, “yes”, “false”, hoặc “no” cũng có thể được sử dụng nhưng không khuyến cáo. Các giá trị “yes” và “no” đã lỗi thời và không được các thiết bị gửi ra ngoài nhưng phải được chấp nhận ở đầu vào.

4.3 Mở rộng do nhà cung cấp xác định

Bất cứ khi nào nhà cung cấp tạo ra các biến trạng thái, các hoạt động và các đặc tính xác định nhà cung cấp thì các tên được ấn định và biểu diễn XML phãi tuân theo các quy ước đặt tên và quy tắc XML như đã quy định trong kiến trúc thiết bị UPnP [1], điều 2.5 “Mô tả: Mở rộng nhà cung cấp không theo chuẩn”.

5 Xác định thiết bị

Các yêu cầu trong điều này chỉ áp dụng khi thiết bị IoTManagementandControI được sử dụng.

5.1 Kiểu thiết bị

URN sau đây định danh thiết bị tuân thủ đặc tả này:

urn:schemas-upnp-org:device:SensorManagement:1

Thiết bị IoTManagementandControl được sử dụng trong tiêu chuẩn này đề cập tới kiểu thiết bị này.

5.2 Mô hình thiết bị

Các sản phẩm đưa ra thiết bị IoTManagementandControl phải thực thi số lượng phiên bản tối thiểu các thiết bị và dịch vụ cài sẵn đã yêu cầu được quy định trong bảng dưới đây. Thiết bị IoTManagementandControl có thể là thiết bị Root (gốc) hoặc Embedded (cài sẵn) trong thiết bị UPnP khác. Thiết bị IoTManagementandControl (Root hoặc Embedded) có thể lần lượt chứa các thiết bị UPnP cài sẵn theo chuẩn hoặc không theo chuẩn khác.

Bảng 1 - Các yêu cầu của thiết bị

5.2.1 Mô tả các yêu cầu của thiết bị

Mọi thực thể của thiết bị IoTManagementandControl phải có hai dịch vụ: thực thể đơn của dịch vụ ConfigurationManagement [7] và thực thể đơn của dịch vụ TransportGeneric [3]. Dịch vụ DeviceProtection [6] phải có nếu việc thực thi thiết bị IoTManagementandControl yêu cầu các tính năng về an ninh và quyền riêng tư, như đã mô tả trong tổng quan kiến trúc UPnP IoTManagementandControl[2]. Dịch vụ DataStore cho phép [4] có thể có mặt nếu thiết bị IoTManagementandControl lưu trữ thông tin dữ liệu của bộ cảm biến.

Dịch vụ ConfigurationManagement [7] cho phép các điểm điều khiển định hình và Kiểm tra tình trạng của các bộ cảm biến được quản lý bởi thiết bị IoTManagementandControl. Ngoài ra, dịch vụ quản lý cấu hình còn cho phép các điềm điều khiển phát hiện ra thông tin hữu ích về các bộ cảm biến, như là kiểu, cơ chế truyền tải, v.v.v.... Xem dịch vụ DataModel UpnP IoTManagementandControl [5] để biết thêm chi tiết về việc sử dụng dịch vụ quản lý cấu hình trong thiết bị IoTManagementandGontrol và tổng quan kiến trúc UpnP IoTManagementandControl[2].

5.2.2 Mối quan hệ giữa các dịch vụ

Dịch vụ mô hình dữ liệu UPnP IoTManagementandControl [5] là điểm khởi đầu cho quản lý bộ cảm biến sử dụng UPnP. Việc sử dụng dịch vụ ConfigurationManagement cho phép điểm điều khiển kiểm tra xem giao thức truyền tải nào được hỗ trợ bởi thiết bị. Sau đó, điểm điều khiển phải sử dụng dịch vụ TransportGeneric [3] để đọc và ghi dữ liệu của bộ cầm biến cho bộ cảm biến cụ thể sử dụng định dạng dữ liệu được hỗ trợ.

Các bộ cảm biến quản lý bởi dịch vụ TransportGeneric [3] có thể kết nối trực tiếp với các dịch vụ hoặc các điểm cuối UPnP khác. Ví dụ, dịch vụ TransportGeneric từ thiết bị IoTManagementandControl có thể được kết nối với dịch vụ DataStore [4] từ thiết bị UPnP khác sử dụng hoạt động SensorTransportGeneric::ConnectDevice(). Kết nối này giúp truyền dữ liệu của bộ cảm biến mà không có các cuộc gọi hoạt động UPnP hoặc các sự kiện UPnP. Các bộ cảm biến có thể được đọc trực tiếp sử dụng hoạt động SensorTransportGeneric::ReadSensor(). Dữ liệu có thể được ghi cho các bộ cảm biến/bộ thi hành sử dụng hoạt động SensorTransportGeneric::WriteSensor().

6 Mô tả thiết bị bằng XML

Phụ lục A

(tham khảo)

Lý thuyết vận hành

A.1 Giới thiệu

Thiết bị IoTManagementandControl cho phép các điểm điều khiển đọc từ và ghi dữ liệu cho các bộ cảm biến và bộ thi hành. Thiết bị IoTManagementandControl có thể được sử dụng chung với một hoặc nhiều thiết bị UPnP để lưu trữ dữ liệu của bộ cảm biến sử dụng dịch vụ DataStore [4]. Quá trình bắt đầu khi điểm điều khiển phát hiện ra thiết bị IoTManagementandControl. Điểm điều khiển có thể đọc và ghi dữ liệu trực tiếp tới thiết bị IoTManagementandControl sử dụng dịch vụ truyền tải cảm biến chung [3]. Điểm điều khiển cũng, cố kết nối thiết bị IoTManagementandControl với thiết bị lưu trữ bên ngoài thông qua các hoạt động SensorTransportGeneric::ConnectSensor() và SensorTransportGeneric::DisconnectSensor(). Việc truyền dữ liệu được thực hiện trực tiếp bởi thiết bị IoTManagementandControl và thiết bị khác. Việc truyền dữ liệu này diễn ra một cách độc lập từ điểm điều khiển. Điểm điều khiển sử dụng UPnP để thiết lập việc truyền dữ liệu mà việc truyền dữ liệu này được thực hiện sử dụng giao thức truyền dựa vào HTTP.

Do đó, các vận hành chính được thực hiện bởi các thiết bị IoTManagementandControl là:

- Phát hiện, tạo cấu hình và đọc trạng thái của các bộ cảm biến và các bộ thi hành.

- Đọc và ghi dữ liệu cho các bộ cảm biến và các bộ thi hành sử dụng, dịch vụ truyền tải cảm biến chung. IoTManagementandControl

- Kết nối IoTManagementandControl với các thiết bị lưu trữ bên ngoài, ở đó các thiết bị này có thể là các thiết bị UPnP hoặc kiểu thiết bị khác hỗ trợ truyền tải HTTP.

- Cung cấp điều khiển truy cập cho phép dựa trên các cài đặt riêng tư và an ninh.

A.2 Phát hiện thiết bị

Các điểm điều khiển có thể phát hiện các thiết bị IoTManagementandControl sử dụng cơ chế phát hiện thiết bị dựa vào UPnP-SSDP chuẩn để tìm kiếm mọi thiết bị là thành viên của lớp thiết bị IoTManagementandControl bao gồm các thiết bị root và/hoặc các thiết bị embedded.

A.3 Phát hiện cảm biến, cấu hình và đọc trạng thái

Sử dụng dịch vụ quản lý cấu hình [7] (CMS), các điểm điều khiển tìm thông tin mô tả về các bộ cảm biến và bộ thi hành quản lý bởi thiết bị IoTManagementandControl. CMS cho phép các điểm điều khiển lấy lại và thao tác thông tin liên quan đến kiều truyền tải, các ID cảm biến, mô tả, trạng thái của các bộ cảm biến, v.v..Để biết thêm thông, tin có thể xem tài liệu về dịch vụ mô hình dữ liệu IoTManagementandControl [5].

Thông tin cung, cấp bởi dịch vụ quản lý cấu hình phải được sử dụng trong các hoạt động cung cấp bởi dịch vụ vận tải chung [3]. Ví dụ, nếu điểm điều khiển gọi hoạt động SensorTransportGeneric::Connect() thì đầu tiên cần có thông tin SensorTransportGeneric::SensorlD có sẵn như một thông số trong dịch vụ mô hình dữ liệu IoTManagementandControl [5]. Dịch vụ mô hình dữ liệu IoTManagementandControl cũng mô tả các bộ cảm biến và dẫn động có sẵn trong thiết bị IoTManagementandControl. Thông tin về kiểu có thể được sử dụng bởi các điểm điều khiển để định danh các mục dữ liệu được bao gồm trong bản ghi dữ liệu cung cấp bởi thiết bị IoTManagementandControl.

A.4 Đọc và ghi dữ liệu

Đọc và ghi dữ liệu cho các bộ cảm biến và bộ thi hành là chức năng chính của thiết bị IoTManagementandControl. Đối với chức năng này, trước tiên điểm điều khiển phát hiện SensorTransportGeneric::SensorlD của bộ cảm biến. Điểm điều khiển phải sử dụng các hoạt động CMS để phát hiện và đọc thông số /UPnP/SensorMgt/SensorDevice/#/Sensors/#/SensorlD. Với giá trị SensorlD, điểm điều khiển có thể gọi các hoạt động-SensorTransportGeneric::ReadSensor() hoặc SensorTransportGeneric::WriteSensor(). Hình A.1 minh họa cách dòng đọc và ghi được thực hiện. Dòng này có thể được mô tả như sau:

1. Điểm điều khiển (CP) sử dụng dịch vụ quản lý cấu hình của thiết bị IoTManagementandControl để nhận SensorlD của thiết bị cảm biến được sử dụng để đọc và ghi các thao tác vận hành.

2. CP gọi hoạt động SensorTransportGeneric::WriteSensor để ghi các bản ghi dữ liệu trong thiết bị cảm biến và SensorTransponGeneric::ReadSensor để đọc các bản ghi dữ liệu từ thiết bị cảm biến.

3. Dịch vụ SensorTransporiGeneric tương tác với thiết bị cảm biến và thực hiện các thao tác vận hành cần thiết.

Hình A.1 - Lược đồ dòng đọc và ghi đơn giản

A.5 Kết nối các bộ cảm biến với các thiết bị truyền tải

Thiết bị IoTManagementandControi có thể kết nối để truyền tải các thiết bị trong mạng UPnP. Điều này bao gồm các thiết bị đưa ra dịch vụ lưu trữ dữ liệu [4] cũng như các thiết bị truyền tải UPnP khác nhằm chấp nhận dữ liệu cảm biến. Hình 2 minh họa dòng kết nối với thiết bị IoTManagementandControl với dịch vụ lưu trữ dữ liệu bên ngoài. Dòng này có thể được mô tả như sau:

1. Điểm điều khiển (CP) sử dụng dịch vụ quản lý cấu hình của thiết bị IoTManagementandControl để nhận SensorlD của thiết bị cảm biến mà sẽ được kết nối với bộ lưu trữ bên ngoài.

2. CP gọi hoạt động DataStore::GetDataStoreTransportURL() để lấy lại URL phải nhận các bản ghi dữ liệu từ bộ cảm biến.

3. CP gọi hoạt động SensorTransportGeneric::Connect() để kết nối bộ cảm biến với lưu trữ dữ liệu sử dụng SensorlD và truyền tải URL đã thu được trước đó.

4. Dịch vụ truyền tải chung nhận dữ liệu mới từ bộ cảm biến và tạo các bản ghi dữ liệu.

5. Các bản ghi dữ. liệu mới có sẵn cho bộ cảm biến được phân phát trực tiếp tới thiết bị lưu trữ dữ liệu sử dụng URL truyền tải được cấu hình trước đó.

Hình A.2 - Kết nối thiết bị IoTManagementandControl với bộ lưu trữ bên ngoài

Mục lục

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ, định nghĩa và từ viết tắt

4 Ký hiệu và quy ước

5 Xác định thiết bị

6 Mô tả dịch vụ bằng XML

Phụ lục A (tham khảo) Lý thuyết vận hành