IoT từ góc nhìn kỹ thuật

IoT được nhắc đến nhiều trong vài năm gần đây. Theo dự báo của hãng Ericsson trong báo cáo di động tháng 6/2016, trong vòng 2 năm tới, số lượng thiết bị kết nối vào mạng IoT sẽ vượt tổng số điện thoại di động đang hoạt động trên toàn cầu và trở thành phân khúc thiết bị kết nối lớn nhất. Tuy được nhắc đến nhiều, được dự đoán là tăng trưởng lớn nhưng khái niệm về IoT ít được nhắc đến. Tháng 6/2012, tổ chức viễn thông thế giới (ITU) đã đưa ra một số khái niệm về IoT, các đặc trưng cơ bản, các yêu cầu, mô hình tham chiếu của IoT trong khuyến nghị ITU-T Y2060.

Một số định nghĩa đã được tổ chức ITU đưa ra như sau:

- IoT là một kiến trúc toàn cầu của xã hội thông tin, có khả năng cung cấp dịch vụ đặc biệt bằng cách kết nối các đối tượng (đối tượng vật lý hoặc đối tượng đã được ảo hóa) dựa trên công nghệ truyền thông và thông tin đã có, đang phát triển.

- Device: là một phần của thiết bị, bắt buộc phải có khả năng truyền thông và có các khả năng tùy chọn như cảm biến, thực thi, thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, lưu trữ dữ liệu.

- Thing: là đối tượng của thế giới thật hoặc đối tượng của thế giới ảo, có khả năng định danh, và tích hợp trong mạng truyền thông.

IoT có 3 khía cạnh: bất kỳ đối tượng, bất kỳ thời gian, bất kỳ địa điểm như hình 1.

Hình 1. Các khía cạnh của IoT

Trong IoT: Thing là các đối tượng thực tế hoặc đối tượng ảo hóa được định danh và tích hợp trong mạng truyền thông. Đối tượng trong thế giới thực có khả năng cảm nhận, kích thích và được kết nối ví dụ như robot công nghiệp, điện, môi trường xung quanh. Các đối tượng ảo hóa trong thế giới thông tin có khả năng lưu trữ, xử lý, truy nhập ví dụ như các ứng dụng phần mềm, đa phương tiện.

Hình 2, mô tả tổng quan hệ thống IoT:

Trong mô hình trên:

- Một đối tượng thực có thể được mô tả trên thế giới thông tin bằng một hoặc nhiều đối tượng ảo, một vật đối tượng ảo hóa có thể tồn tại mà không có sự kết nối nào đến đối tượng thực.

- Device là một phần của thiết bị, device phải có khả năng truyền thông và các khả năng tùy chọn như cảm nhận, kích thích, bắt dữ liệu, lưu trữ, xử lý dữ liệu. Device thu thập các thông tin khác nhau và cung cấp chúng đến mạng truyền thông và thông tin để xử lý. Một số device có thể thực hiện hành động dựa trên các thông tin nhận được từ mạng truyền thông thông tin.

- Các Device truyền thông với nhau bằng các cách: truyền qua mạng truyền thông sử dụng gateway (kiểu a), truyền qua mạng truyền thông không sử dụng gateway (kiểu b), truyền trực tiếp giữa các device mà không sử dụng mạng truyền thông (kiểu c).  

Đối với mỗi Device, yêu cầu tối thiểu là có khả năng truyền thông. Device được phân thành 4 loại: Device data-carrying, Device data-capturing, Device cảm biến & kích thích, Device thông thường. Hình 3 mô tả các kiểu device và mối quan hệ giữa device và đối tượng thực.

Hình 3. Các kiểu device và mối quan hệ với đối tượng thực

- Device data- carrying: là device được gắn vào đối tượng thực để gián tiếp kết nối đối tượng thực đến mạng truyền thông.

- Device data-capturing: device data-capturing là device có khả năng đọc/ghi, tương tác với đối tượng thực. Sự tương tác có thể thực hiện bằng cách gián tiếp qua device data-carrying, hoặc trực tiếp truy cập dữ liệu gắn liền với đối tượng thực. Trong trường hợp đầu tiên, các device data-capturing để đọc thông tin từ một device data-carrying và có thể ghi thông tin qua mạng truyền thông.

- Device cảm biến & thực thi: là một device có thể phát hiện hoặc đo lường thông tin liên quan đến môi trường xung quanh và chuyển đổi nó sang tín hiệu dạng số. Nó cũng có thể chuyển đổi các tín hiệu kỹ thuật số từ mạng thành các hành động (như tắt mở đèn, hù còi báo động …). Các device cảm biến & thực thi khi kết hợp với nhau tạo thành một mạng cục bộ giao tiếp với nhau sử dụng công nghệ không dây hoặc có dây, và sử dụng các gateway để kết nối đến mạng.

- Device thông thường: là một device được nhúng vào bộ xử lý và có khả năng truyền thông, có thể truyền thông với mạng bằng dây hoặc không dây. Device thông thường bao gồm ứng dụng và thiết bị cho các miền ứng dụng IoT khác nhau, chẳng hạn như máy móc công nghiệp, thiết bị điện gia dụng, điện thoại thông minh.  
Các đặc trưng cở bản của IoT:

- Tính tương tác: Các đối tượng có thể tương tác với hạ tầng truyền thông và thông tin toàn cầu.

- Các dịch vụ liên quan đến các đối tượng: IoT có khả năng cung cấp các dịch vụ liên quan đến các đối tượng, chẳng hạn như bảo vệ riêng tư, tính nhất quán giữa đối tượng thực và đối tượng ảo. Để cung cấp các dịch vụ này, cả công nghệ trong thế giới thực và thế giới thông tin cần sự thay đổi.

- Tính không đồng nhất: các thiết bị trong IoT là không đồng nhất do sử dụng mạng và nền tảng phần cứng khác nhau. Các thiết bị có thể tương tác với nhau qua các nền tảng, mạng khác nhau.

- Thay đổi linh hoạt: trạng thái các thiết bị thay đổi linh hoạt ví dụ như trạng thái ngủ hoặc hoạt động, kết nối, không kết nối, vị trí, tốc độ, số lượng device có thể thay đổi.

- Quy mô lớn: số lượng thiết bị cần được được quản lý và giao tiếp sẽ lớn hơn số lượng thiết bị kết nối đến internet ngày nay. Số lượng thông tin được truyền bởi thiết bị sẽ lớn hơn số lượng thông tin được truyền bởi con người. Một điều quan trọng là cần quản lý dữ liệu được tạo ra và phân tích dữ liệu cho các ứng dụng. Điều đó liên quan đến phân tích,  xử lý dữ liệu hiệu quả.

IoT cũng đưa ra các yêu cầu:

- Kết nối định danh: mỗi đối tượng kết nối đến IoT cần được định danh. Các định danh không đồng nhất của các đối tượng khác nhau cần phải được xử lý một cách giống nhau.  

- Sự tương tác: sự tương tác đảm bảo cung cấp và sử dụng các dịch vụ, thông tin giữa các hệ thống phân tán, hệ thống không đồng nhất.

- Mạng tự trị: Mạng tự trị (mạng có khả năng tự quản lý, tự cấu hình, tự sửa chữa, tự tối ưu, tự bảo vệ) cần được hỗ trợ trong chức năng điều khiển mạng của IoT để thích ứng với các miền ứng dụng khác nhau, môi trường khác nhau và số lượng lớn các thiết bị khác nhau.

- Cung cấp các dịch vụ tự trị: Các dịch vụ có thể được cung cấp bằng cách bắt giữ, truyền thông và xử lý dữ liệu đối tượng tự động dựa trên các quy tắc của người điều hành hoặc khách hàng. Dịch vụ tự trị phụ thuộc vào các công nghệ tổng hợp và khai thác dữ liệu tự động.

- Khả năng định vị: Một số truyền thông và dịch vụ phụ thuộc vào thông tin vị trí của đối tượng hoặc người dùng. Thiết bị cần biết và lưu vết thông tin vị trí một cách tự động. Truyền thông và dịch vụ dựa trên vị trí có thể bị ràng buộc bởi các luật, quy định, tuân theo các yêu cầu bảo mật.

- Bảo mật: mỗi đối tượng được kết nối có các mối đe dọa về bảo mật như sự bí mật, xác thực, tính vẹn toàn dữ liệu và dịch vụ. Một ví dụ quan trong của bảo mật là sử dụng các chính sách bảo mật khác nhau đến các thiết bị và mạng người sử dụng trong IoT.

- Bảo vệ riêng tư: nhiều đối tượng thuộc sở hữu cá nhân. Việc gửi dữ liệu của các đối tượng này có thể bao gồm các thông tin cá nhân hoặc của người sử dụng. Bảo vệ riêng tư cần thực hiện trong suốt quá trình truyền thông, tập hợp dữ liệu, lưu trữ, khai thác, xử lý. Bảo mật riêng tư không nên thiết lập rào cản để xác thực nguồn dữ liệu.

- Các dịch vụ liên quan đến cơ thể con người cần có chất lượng và độ bảo mật cao: mỗi đất nước sẽ có các luật và các quy định về các dịch vụ.

- Cắm và chạy: cắm và chạy cần thiết để IoT phát triển, tích hợp và liên kết các đối tượng với ứng dụng.  

- Có khả năng quản lý: IoT cần có chức năng quản lý để đảm hoạt động bình thường. Ứng dụng IoT thường làm việc tự động không có sự can thiệp của con người nhưng quá trình hoạt động phải được quản lý bởi các bên liên quan.

Các khái niệm trên đã cung cấp cho bạn đọc một số khái niệm về IoT đã được ITU đưa ra. Các khái niệm này có thể giúp ích cho bạn đọc hiểu hơn về IoT, xây dựng hệ thống IoT.

Trần Lực

Số 185 (7/2016)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay


Newer news items:
Older news items:

 

Hỗ trợ online

Hỗ trợ Web
Mr Phương: 0988906030

Liên kết & Quảng cáo


 
 
 

logost new




 


 



Nhà tài trợ


Sửa biến tần

Mới cập nhật

Tìm kiếm

Quảng cáo&Liên kết