IoT là gì?
Internet of Things (IoT) là một hệ thống các thiết bị máy tính, máy móc, vật thể, động vật hoặc người có liên quan đến nhau, được cung cấp định danh duy nhất và có khả năng để truyền dữ liệu qua mạng mà không cần sự tương tác giữa con người với con người hay giữa con người với máy tính.
Thing trong Internet of Things (Mạng lưới vạn vật kết nối) ở đây có thể là người có bộ cấy ghép để giám sát hoạt động của tim, một động vật với chip sinh học (có khả năng tự động nhận và truyền tín hiệu radio), một chiếc ô tô có bộ cảm biến lắp sẵn để cảnh báo cho người lái khi áp suất lốp thấp hoặc bất cứ vật thể nào khác trong tự nhiên hay do con người làm ra mà được gán một địa chỉ IP và có khả năng truyền dữ liệu qua mạng.
IoT bao gồm sự hội tụ đến đỉnh cao của công nghệ không dây, hệ thống cơ điện vi mô (MEMS), microservice (một kiểu kiến trúc phần mềm, chia phần mềm thành những dịch vụ rất nhỏ) và Internet. Điều này đã phá vỡ bức tường silo giữa công nghệ vận hành (OT) và công nghệ thông tin (IT), cho phép phân tích các dữ liệu phi cấu trúc để có được những hiểu biết, cải thiện hiệu quả hơn.
Kevin Ashton, nhà đồng sáng lập và giám đốc điều hành của Auto-ID Center của MIT, là người đầu tiên đề cập đến Internet of Things trong bài thuyết trình cho Procter & Gamble vào năm 1999. Đây là cách Ashton giải thích về tiềm năng của Internet of Things (ở thời điểm năm 1999):
“Ngày nay, các máy tính – và do đó, cả Internet – hầu như hoàn toàn phụ thuộc vào con người để có được thông tin. Gần như tất cả 50 Petabyte (1 Petabyte bằng 1.024 Terabyte) dữ liệu trên Internet được ghi lại và tạo ra bởi con người bằng cách gõ phím, nhấn nút ghi, chụp ảnh kỹ thuật số hoặc quét mã vạch.
Vấn đề là con người chỉ có thời gian, sự tập trung, tính chính xác ở mức độ giới hạn – nghĩa là con người không giỏi để nắm bắt dữ liệu về mọi thứ trong thế giới thực. Nếu chúng ta có máy tính có khả năng biết được mọi thứ – sử dụng dữ liệu chúng tự thu thập được mà không cần sự giúp đỡ của con người – chúng ta có thể theo dõi và đếm mọi thứ, giảm đáng kể sự lãng phí, tổn thất và cả chi phí. Chúng ta cũng biết được khi nào cần thay thế, sửa chữa, thu hồi lại mọi thứ và biết được trạng thái chính xác của chúng.”
Sự gia tăng không gian cho địa chỉ trong IPv6 là một yếu tố quan trọng trong việc phát triển Internet of Things. Theo Steve Leibson, việc mở rộng không gian địa chỉ có nghĩa là chúng ta có thể gán địa chỉ IPv6 đến mọi nguyên tử trên bề mặt trái đất mà vẫn còn đủ để làm như thế 100 lần nữa. Nói cách khác, con người có thể dễ dàng gán địa chỉ IP cho mọi thứ trên hành tinh. Sự gia tăng các nút (node) thông minh cũng như số lượng dữ liệu mà các nút tạo ra, dự kiến sẽ gây ra nhiều vấn đề liên quan đến bảo mật dữ liệu, bản quyền dữ liệu và tính an ninh.
Trên thực tế, các ứng dụng của công nghệ IoT có thể được tìm thấy ở nhiều ngành công nghiệp, bao gồm nông nghiệp công nghệ cao, quản lý xây dựng, chăm sóc sức khỏe, năng lượng và vận tải.
Mặc dù mãi đến năm 1999 khái niệm Internet of Things mới được gọi tên, nhưng công nghệ này đã được phát triển trong nhiều thập kỷ. Ví dụ, thiết bị Internet đầu tiên là máy Coke ở Carnegie Melon University vào đầu những năm 1980. Các lập trình viên có thể kết nối với máy thông qua Internet, kiểm tra trạng thái của máy và xem xem trong máy có đồ uống lạnh hay không. Nếu có đồ uống, họ sẽ đi đến đó để lấy.
Hãy tưởng tượng rằng trong thời đại mà Internet of Things bùng nổ, bạn thậm chí có thể điều khiển mọi đồ đạc trong nhà mình chỉ bằng cử chỉ, ánh mắt, thậm chí suy nghĩ. Xe tự lái, bò nuôi trong chuồng không cần đến tận nơi kiểm tra mà cũng biết sức khỏe của nó, biết khi nào nó sẵn sàng cho sữa, cây cần nước sẽ tự tưới,… Lúc ấy chúng ta sẽ có nhiều thời gian hơn để chăm sóc sức khỏe, nghiên cứu những vấn đề cao siêu hơn như tìm đường đến các hành tinh khác.
Kiến trúc Internet of Things (IoT)
Công nghệ Internet of Things (IoT) có rất nhiều ứng dụng và việc sử dụng Internet of Things đang phát triển nhanh hơn. Tùy thuộc vào các lĩnh vực ứng dụng khác nhau của Internet of Things, nó sẽ hoạt động tương ứng như đã được thiết kế/phát triển. Nhưng IoT không có một kiến trúc làm việc xác định tiêu chuẩn được tuân thủ nghiêm ngặt trên toàn cầu. Kiến trúc của IoT phụ thuộc vào chức năng và việc triển khai của nó trong các lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, có một quy trình cơ bản dựa trên đó IoT được xây dựng.
Vì thế, trong phần này, Quantrimang sẽ thảo luận về kiến trúc nền tảng cơ bản của IoT, tức là kiến trúc IoT 4 giai đoạn.
Như bạn có thể thấy từ hình ảnh trên, kiến trúc IoT có 4 lớp: Lớp cảm biến, lớp mạng, lớp xử lý dữ liệu và lớp ứng dụng.
1. Lớp cảm biến
Cảm biến, thiết bị truyền động, các thiết bị có trong lớp cảm biến này. Các bộ cảm biến hoặc bộ truyền động này nhận dữ liệu (thông số vật lý/môi trường), xử lý dữ liệu và phát dữ liệu qua mạng.
2. Lớp mạng
Các cổng Internet/mạng, hệ thống thu thập dữ liệu (Data Acquisition System – DAS) xuất hiện trong lớp này. DAS thực hiện chức năng tổng hợp và chuyển đổi dữ liệu (Thu thập dữ liệu và tổng hợp dữ liệu sau đó chuyển đổi dữ liệu analog của cảm biến sang dữ liệu digital, v.v…). Các cổng nâng cao chủ yếu mở ra kết nối giữa mạng cảm biến và Internet cũng thực hiện nhiều chức năng cơ bản, như bảo vệ chống phần mềm độc hại và lọc một số lần ra quyết định dựa trên dữ liệu đã nhập và các dịch vụ quản lý dữ liệu, v.v…
3. Lớp xử lý dữ liệu
Đây là đơn vị xử lý của hệ sinh thái IoT. Tại đây, dữ liệu được phân tích và xử lý trước khi gửi đến trung tâm dữ liệu, nơi dữ liệu được truy cập bởi các ứng dụng phần mềm thường được gọi là ứng dụng kinh doanh. Đây là nơi dữ liệu được theo dõi và quản lý, Các hành động khác cũng được chuẩn bị tại đây.
4. Lớp ứng dụng
Đây là lớp cuối cùng trong 4 giai đoạn của kiến trúc IoT. Trung tâm dữ liệu hoặc đám mây là giai đoạn quản lý, nơi dữ liệu được quản lý và sử dụng bởi các ứng dụng người dùng cuối như nông nghiệp, chăm sóc sức khỏe, hàng không vũ trụ, nông nghiệp, quốc phòng, v.v…
