Tìm hiểu về Internet of Things – IoT

Nội dung bài viết này gồm các phần sau:

  1. Khái niệm Internet of Things (IoT)
  2. Cơ sở kỹ thuật của IoT
  3. Wireless Sensor Network (WSN) áp dụng trong IoT
  4. Các ứng dụng của IoT
  5. Các thách thức của IoT

  1. KHÁI NIỆM IoT:

Internet of Things (IoT) là một viễn cảnh trong đó mọi vật, mọi con vật hoặc con người được cung cấp các định danh và khả năng tự động truyền tải dữ liệu qua một mạng lưới mà không cần sự tương tác giữa con người-với-con người hoặc con người-với-máy tính. IoT tiến hoá từ sự hội tụ của các công nghệ không dây, hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) và Internet. Cụm từ này được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999. Ông là một nhà khoa  học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT

Hình 1: “Internet of Things”

“Thing” – sự vật – trong Internet of Things, có thể là một con người với màn hình cấy ghép tim, một động vật trang trại với bộ tiếp sóng chip sinh học, một chiếc xe ô tô tích hợp các cảm biến để cảnh báo lái xe khi lốp quá non, hoặc bất kỳ đồ vật nào do tự nhiên sinh ra hoặc do con người sản xuất ra mà có thể được gán với một địa chỉ IP và được cung cấp khả năng truyền tải dữ liệu qua mạng lưới. Gần như tất cả trong số 50 petabyte dữ liệu đang có trên Internet (vào thời điểm đó) đều được ghi lại hoặc tạo ra bởi con người chúng ta, thông qua các các thức như gõ chữ, nhấn nút, chụp ảnh, quét mã vách…”. Con người chính là nhân tố quyết định trong thế giới Internet hiện nay. Thế nhưng con người lại có nhiều nhược điểm: chúng ta chỉ có thời gian hạn chế, khả năng tập trung và độ chính xác cũng ở mức thấp so với máy móc. Điều đó có nghĩa là chúng ta không giỏi trong việc thu thập thông tin về thế giới xung quanh, và đây là một vấn đề lớn. Ví dụ đơn giản như sau: chiếc tủ lạnh thông thường của bạn không được kết nối với thiết bị nào khác. Nếu chúng ta muốn ghi lại nhiệt độ ở từng thời điểm của tủ, chúng ta chỉ có cách ghi lại thủ công rồi nhập vào một máy tính hay thiết bị lưu trữ nào đó. Hay như bóng đèn neon ở nhà chẳng hạn, chúng ta muốn thu thập, điều chỉnh độ sáng của nó thì phải đo thủ công rồi ghi lại. Còn nếu như máy tính có khả năng giúp con người thu thập tất cả những dữ liệu về mọi thứ xung quanh, chúng ta có thể “theo dõi và đếm mọi thứ, giúp giảm hao phí, chi phí và lỗ. Chúng ta sẽ biết chính xác khi nào các vật dụng cần phải sửa chữa, thay thế, khi nào chúng còn mới và khi nào thì chúng hết hạn sử dụng. Chưa kể đến việc chúng ta có thể kiểm soát chúng mọi lúc mọi nơi. IoT có tiềm năng thay đổi thế giới, giống như cách mà Internet đã thay đổi cuộc sống của chúng ta. Ngôi nhà thông minh với các bóng đèn thông minh, máy giặt thông minh, tủ lạnh thông minh,… có thể xem là bước đầu của IoT bởi chúng đều được liên kết với nhau và/hoặc liên kết vào Internet. Như vậy, IoT phải có 2 thuộc tính: một là đó phải là một ứng dụng internet. Hai là, nó phải lấy được thông tin của vật chủ.

Hình 2: Sự gia tăng nhanh chóng của giao tiếp máy – máy

Một ví dụ điển hình cho IoT là tủ lạnh thông minh, nó có thể là một chiếc tủ lạnh bình thường nhưng có gắn thêm các cảm biến bên trong giúp kiểm tra được số lượng các loại thực phẩm có trong tủ lạnh, cảm biến nhiệt độ, cảm biến phát hiện mở cửa,…và các thông tin này được đưa lên internet. Với một danh mục thực phẩm được thiết lập trước bởi người dùng, khi mà một trong các loại thực phẩm đó sắp hết thì nó sẽ thông báo ngay cho chủ nhân nó biết rằng cần phải bổ sung gấp, thậm chí nếu các loại sản phẩm được gắn mã ID thì nó sẽ tự động trực tiếp gửi thông báo cần nhập hàng đến siêu thị, và nhân viên siêu thị sẽ gửi loại thực phẩm đó đến tận nhà.

Hình 3: Ứng dụng tủ lạnh trong IoT
Hình 4: Tủ lạnh gửi thông tin của nó đến chủ nhân.

2. CƠ SỞ KỸ THUẬT CỦA IoT:

a. Năng lực truyền thông (Communication Capabilities):

Địa chỉ IP được coi là yếu tố quan trọng trong IoT, khi mà mỗi thiết bị được gán một địa chỉ IP riêng biệt. Do đó khả năng cấp phát địa chỉ IP sẽ quyết định đến tương lai của IoT. Trước đây người dùng rất quen thuộc với khái niệm địa chỉ IPv4, hệ thống địa chỉ IPv4 được tạo ra mới mục đích đánh cho mỗi máy tính kết nối vào mạng internet một con số riêng biệt, giúp cho thông tin có thể tìm tới đúng nơi cần đến ngay khi nó được chuyển đi từ bất cứ địa điểm nào trên thế giới. Bản phác thảo đầu tiên được xây dựng vào thập niên 60 của thế kỷ trước và được chuẩn hóa vào năm 1981. Theo thiết kế, Ipv4 có thể cung cấp 2^32 (tương ứng với khoảng 4,2 tỉ) địa chỉ IP, một con số lớn không tưởng cách đây 30 năm. Tuy nhiên, sự bùng nổ mạnh mẽ của Internet đã khiến cho số lượng địa chỉ IP tự do càng ngày càng khan hiếm. Mới đây, RIPE NCC – Hiệp hội các tổ chức quản lý mạng Internet khu vực châu Âu phải đưa ra tuyên bố rằng họ đã sử dụng đến gói địa chỉ IP chưa cấp phát cuối cùng (khoảng 1,8 triệu địa chỉ).

Và sự ra đời của IPv6 như là một giải pháp cứu sống kịp thời cho sự cạn kiệt của IPv4. Nếu nhưu độ dài bit của IPv6 chỉ là 32, thì với IPv6 nó sẽ là 128 bít. Sự gia tăng mạnh mẽ của IPv6 trong không gian địa chỉ là một yếu tố quan trọng trong phát triển Internet of Things. Theo Steve Leibson, người tự nhận là “hướng dẫn viên của Bảo tàng Lịch sử Máy tính”, mở rộng không gian địa chỉ nghĩa là chúng ta có thể “gán một địa chỉ IPv6 đến mỗi một nguyên tử trên trái đất, và vẫn có đủ địa chỉ cho thêm hơn 100 trái đất nữa”.

Hình 5: Năng lực truyền thông.

b. Công suất thiết bị (Device Power):

Các tiêu chí hình thức chính của thiết bị khi triển khai một ứng dụng IoT là phải giá thành thấp, mỏng, nhẹ…và như vậy phần năng lượng nuôi thiết bị cũng sẽ trở nên nhỏ gọn lại, năng lượng tích trữ cũng sẽ trở nên ít đi. Do đó đòi hỏi thiết bị phải tiêu tốn một công suất cực nhỏ (Ultra Low Power) để sử dụng nguồn năng lượng có hạn đó. Bên cạnh đó yêu cầu có những giao thức truyền thông không dây gọn nhẹ hơn, đơn giản hơn, đòi hỏi ít công suất hơn (Low Energy Wireless Technologies) như Zigbee, BLE (Bluetooth low energy), ANT/ANT+, NIKE+,..

Hình 6: Bảng so sánh các chuẩn truyền thông không dây.

c. Công nghệ cảm biến (Sensor Technology):

Trong Internet of Things, cảm biến đóng vai trò then chốt, nó đo đạt cảm nhận giá trị từ môi trường xung quanh rồi gửi đến bộ vi xử lý sau đó được gửi lên mạng. Chúng ta có thể bắt gặp một số loại cảm biến về cảnh báo cháy rừng, cảnh báo động đất, cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm,..Để giúp cho thiết bị kéo dài được thời gian sống hơn thì đòi hỏi cảm biến cũng phải tiêu hao một lượng năng lượng cực kỳ thấp. Bên cạnh đó độ chính xác và thời gian đáp ứng của cảm biến cũng phải nhanh. Để giá thành của thiết bị thấp thì đòi hỏi giá cảm biến cũng phải thấp.

Hình 7: Một số cảm biến hay gặp.

d. Công nghệ RFID (RFID Technology):

RFID viết tắt của chữ Radio Frequency Identification, nghĩa là nhận dạng bằng sóng vô tuyến là một phương pháp nhận dạng tự động dựa trên việc lưu trữ dữ liệu từ xa, sử dụng thiết bị thẻ RFID và một đầu đọc RFID. Thẻ RFID được đưa vào sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như: Quản lý nhân sự, quản lý hàng hóa vào/ra siêu thị, nhà kho, … theo dõi động vật, quản lý xe cộ qua trạm thu phí, làm thẻ hộ chiếu … Điểm nổi bật của RFID là công nghệ không sử dụng tia sáng như mã vạch, không tiếp xúc trực tiếp. Một vài loại thẻ có thể được đọc xuyên qua các môi trường, vật liệu như Bê tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn, và các điều kiện môi trường thách thức khác mà mã vạch và các công nghệ khác không thể phát huy hiệu quả.

Hình 9: Nguyên tắc hoạt động của thẻ RFID

Một ví dụ về ứng dụng RFID có thể kể đến là khi bạn vào trong một siêu thị để mua đồ, mọi hàng hóa đều được gắn với một thẻ RFID, thay vì việc đứng hàng giờ chờ thanh toán bạn có thể nhấc túi hàng vừa chọn và thanh thản đi ra khỏi siêu thị. Một đầu đọc RFID sẽ ghi lại mọi thông tin về giá sản phẩm khi bạn đi qua, một hóa đơn được tự động in ra mà bạn không cần phải quét (mã vạch) của từng món hàng.

Hình 10: Tự động thanh toán hàng hóa có gắn thẻ RFID tại siêu thị.

3. WSN ỨNG DỤNG TRONG IoT:

Mạng cảm biến không dây (WSNs) bao gồm các nốt mạng được kết nối không dây nhau tạo thành một mạng cộng tác. Mỗi nốt là một thiết bị nhỏ có trang bị cảm biến có thể cảm nhận môi trường xung quanh nó với mật độ cao, đươc triển khai ngẫu nhiên hoặc theo cấu trúc. WSNs có ứng dụng trong  quân sự, thương mại, dân sự, công nghiệp và khoa học khác. Ví dụ, phát hiện và cảnh báo lũ lụt, theo dõi động vật hoang dã, môi trường sống, phát hiện đối phương trong chiến trường quân sự. Các ứng dụng khác thu thập các cuộc điều tra… Một mạng cảm biến thường được xem như một mạng không dây ad-hoc, nghĩa là mỗi nốt cảm biến hỗ trợ một giải thuật định tuyến đa bước để có thể thực hiện chức năng như giao vận, chuyển tiếp các gói dữ liệu tới trạm cơ sở.

WSN được mong đợi tích hợp trong IoT, nơi mà những nốt mạng là những phần tử cảm biến của IoT. Dựa vào cơ chế của mạng cảm biến không dây, các nốt mạng mang thông tin của vật thể chủ sẽ cộng tác với nhau và hoàn thành xuất sắc việc gửi những thông tin đó lên internet. Các nốt mạng sẽ kết nối trực tiếp với nhau, và mỗi nỗi nốt mạng đều có khả năng chuyển tiếp dữ liệu đến một nốt đặc biệt gọi là “Sink”.

Hình 11: Sự phân tán các nốt trong mạng
Hình 12: Các phần tử trong một nốt mạng
Hình 13: Một ứng dụng có sử dụng mạng WSN

Mạng WSN có một số đặc điểm sau:

  • Nốt mạng có tài nguyên hạn chế: Năng lực xử lý yếu, bộ nhớ hạn chế, và truyền thông tốc độ thấp. Nguồn nuôi bằng PIN, mạng triển khai bằng cách rắc trên miền địa hình phức tạp, nốt  không giám sát do đó không thể nạp hoặc thay PIN. Vì vậy, vấn đề năng lượng hiệu quả cho nốt  là rất quan trọng cho việc kéo dài tuổi thọ của mạng.
  • Dữ liệu hướng hoạt động: Nốt mạng phục vụ như một công cụ để lấy mẫu dữ liệu từ thế giới xung quanh, việc nốt bị chết hoặc hỏng có thể xảy ra; Một nốt có thể thay thế một cá nhân để lấy mẫu tại một vị trí nguy hiểm. Ví dụ, một trạm có yêu cầu một nốt lấy nhiệt độ trong một khu vực xác định.
  • Mô hình truyền thông mới: Khác mô hình truyền thông không dây truyền thống điển hình ad-hoc là end-to-end, còn mô hình trong WSNs có lưu lượng dữ liệu thông thường được chuyền từ nhiều nguồn tới một đích, hoặc là dữ liệu được thu thập hoặc chuyển tiếp qua các chặng để đáp ứng với các truy vấn, hoặc tổng hợp dữ liệu liên quan.
  • Quy mô lớn: Kích thước của WSNs khác nhau  tùy vào ứng dụng, một số mạng có số lượng  nốt cảm biến rất lớn và có quy mô thay đổi. Điều này làm cho việc tổ chức, lập trình hay gỡ rối gặp nhiều khó khăn.
  • Yêu cầu thời gian thực: Có một số ứng dụng yêu cầu xử lí dữ liệu tức thì, các cảm nhận kịp thời thu dữ liệu và truyền sẽ tăng khó khăn trong việc gửi tín hiệu. Độ trễ trong quá trình cảm nhận dữ liệu lớn có thể là vô ích, và việc truyền dữ liệu như vậy có thể làm giảm hiệu suất.

Tùy thuộc vào tính năng nhiệm vụ, phạm vi hoạt động của một mạng WSN mà có các kiểu truyền thông khác nhau được lựa chọn như RF, Zigbee,.. Trên thị trường cũng đã xuất hiện một số mô đun hỗ trợ các chuẩn giao tiếp trên thích hợp cho việc triển khải một WSN trở nên dễ dàng hơn.

Hình 14: Một thiết bị có hỗ trợ chuẩn Zigbee 802.15.4

4. CÁC ỨNG DỤNG CỦA IoT:

Với những hiệu quả thông minh rất thiết thực mà IoT đem đến cho con người, IoT đã và đang được tích hợp trên khắp mọi thứ, mọi nơi xung quanh thế giới mà con người đang sống. Từ chiếc vòng đeo tay, những đồ gia dụng trong nhà, những mãnh vườn đang ươm hạt giống, cho đến những sinh vật sống như động vật hay con người…đều có sử dụng giải pháp IoT.

Hình 15: Tổng quang về ứng dụng của IoT

a. Theo dõi lộ trình:

Ứng dụng điển hình nhất trong lĩnh vực này là gắn chíp lấy tọa độ GPS lên xe chở hàng, nhằm kiểm soát lộ trình, tốc độ, thời gian đi đến của các xe chở hàng. Ứng dụng này giúp quản lý tốt khâu vận chuyển, có những xử lý kịp thời khi xe đi không đúng lộ trình hoạt bị hỏng hóc trên những lộ trình mà ở đó mạng di động không phủ sóng tới được, kiểm soát được lượng nhiên liệu tiêu hao ứng với lộ trình đã được vạch trước…

Hình 16: Theo dõi lộ trình đi của xe chở hàng.

b. Sản xuất nông nghiệp với IoT:

Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng trải qua nhiều giai đoạn từ hạt nảy mầm đến ra hoa kết trái. Ở mỗi giai đoạn cần có sự chăm sóc khác nhau về chất dinh dưỡng cũng như chế độ tưới tiêu phù hợp. Những yêu cầu này đòi hỏi sự bền bỉ và siêng năng của người nông dân từ ngày này sang ngày khác khiếng cho họ phải vất vả. Nhưng nhờ vào ứng dụng khoa học kỹ thuật, sử dụng cảm biến để lấy thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ pH của đất trồng, cùng với bảng dữ liệu về quy trình sinh trưởng của loại cây đó, hệ thống sẽ tự động tưới tiêu bón lót cho cây trồng phù hợp với từng giai đoạn phát triển của cây trồng. Người nông dân bây giờ chỉ kiểm tra, quan sát sự vận hành của hệ thống chăm sóc cây trồng trên một màn hình máy tính có nối mạng.

Hình 17: Theo dõi tình trạng sinh trưởng của cây trồng.

Sản phẩm của mỗi loại nông sản sẽ được gắn mã ID, nếu tủ lạnh nhà chúng ta sắp hết một loại nông sản nào đó thì ngay lập tức nó sẽ tự động gửi thông báo cần mua đến cơ sở dữ liệu của trang trại có trồng loại nông sản đó, và chỉ sau một thời gian nông sản mà bạn cần sẽ được nhân viên đem đến tận nhà.

Hình 18: “Foot-IoT”

c. Vòng đeo tay thông minh:

Một vòng đeo tay có kết nối internet sẽ giúp bạn khá nhiều việc, ngoài việc cập nhật E-mail, tin nhắn, thời tiết, nó còn nhắc nhở chúng ta đến giờ phải uống thuốc, hay hiển thị những nhắc nhở của bác sỹ điều trị gửi đến. Đặc biệt, nếu vòng đeo tay có cảm biến gia tốc giúp phát hiện té ngã, cảm biến đo nhịp tim và nồng độ oxy trong máu – những thông số sinh tồn của con người, thì vòng đeo tay này còn có chức năng theo dõi và giám sát sức khỏe nữa. Nó sẽ gửi cảnh báo đến người thân cũng như bác sỹ biết người đang mang chiếc vòng này bị sự cố, từ đó có những biện pháp tức thời để cứu giúp bệnh nhân.

Hình 19: Vòng đeo tay nhắc nhở lịch uống thuốc.
Hình 20: Sức khỏe bệnh nhân được theo dõi từ xa.

Vòng đeo tay thể thao Flex của hãng Fitbit đo lượng calo tiêu thụ trong ngày hay các chuyển động của chúng ta, đặc biệt hỗ trợ theo dõi giấc ngủ của người dùng. Vòng đeo tay thể thao của NIKE tuy không có theo dõi giấc ngủ nhưng lại có định vị GPS rất tiện lợi trong những chuyến dã ngoại, hay leo núi ở một vùng đất mà chúng ta không quen thuộc, nếu chẳng may bị lạc thì tính năng này khá là hữu ích.

Hình 21: Vòng đeo tay Flex của hãng Fitbit.
Hình 22: Vòng đeo tay thể thao của NIKE+

d. Nhũ mẫu thông minh:

Bạn đang có con nhỏ, và vì một lý do gì đó phải đi công tác xa nhà, bạn giao con bạn cho ai đó chăm sóc, và bạn có yên tâm tuyệt đối không? Không, với bản năng làm ba làm mẹ của mình, cho dù người chăm sóc giúp bạn có hoàn hảo đến cở nào đi nữa thì sự lo lắng hoài nghi của các bạn vẫn cứ trỗi dậy trong lòng. Vậy bạn phải làm thế nào? Bỏ dở chuyến công tác và trở về ư? Không nhất thiết phải như vậy đâu vì đã có một sản phẩm với tên gọi “the smart nursery” sẽ giúp bạn quan sát trẻ giúp bạn, thông báo cho bạn biết tình trạng con bạn đang diễn ra như thế nào, con bạn đang í ới câu gì, hiện đang ở đâu trong không gian nhà bạn,..

Hình 23: Sản phẩm the “smart nursery”
Hình 24: Các tính năng của sản phẩm.
Hình 25: Mô tả hoạt động của sản phẩm.
Hình 26: Tình trạng của em bé được theo dõi trên điện thoại thông minh.

e. Bộ sản phẩm” khóa” vị trí không dây thông minh:

Bạn muốn một cái gì đó giống như chiếc chìa khóa và khi khóa nó lại bạn có thể kiểm soát được vị trí của nó ngay tức khắc, và sẽ không bao giờ thất lạc chúng. Khi đã khóa đồ dùng đó thì cho dù nó có lẫn lộn trong cả đống hỗn độn hành lý, hay lăn lóc trong các hốc tủ bạn vẫn tìm thấy nó. Tất cả chỉ cần dính thiết bị nhỏ gọn lên đồ vật mà bạn muốn kiểm soát vị trí của nó.

Hình 27: Sản phẩm BiKN
Hình 28: Sản phẩm StickNFind
Hình 29: Sản phẩm Lasso
Hình 30: Sản phẩm Tile

f. “Trứng” chất lượng không khí

Thế giới đang ngày một phát triển, các ngành công nghiệp đang ngày một lớn mạnh hơn, đi kèm với sự phát triển như vũ bảo đó là tình trạng xuống cấp của bầu khí quyển,..Bạn muốn biết mức độ ô nhiễm không khí của nơi bạn hiện là bao nhiêu, hay bạn muốn biết lúc này tại thành phố Bắc Kinh của Trung Quốc đang ô nhiễm như thế nào? Rất đơn giản, chỉ việc gắp thả tại nơi đó một…”quả trứng”! Đúng vậy, đây là một quả trứng thông minh, nó đọc được từng thành phần khí có trong khí quyển, và nó cho bạn biết mức độ ô nhiễm như thế nào.

Hình 31: Hình dạng của quả trứng
Hình 32: Vị trí các quả trứng có mặt trên trái đất.
Hình 33: Chất lượng không khí tại một vị trí.

g. Giám sát môi trường không khí qua lộ trình của những phương tiện công cộng:

Tình hình ô nhiễm hiện nay đang rất đáng lo ngại, khí thải công nghiệp ngày một trở nên nhiều, trong đó khí thải từ công nghiệp giao thông vận tải không hề nhỏ. Để giảm thiểu tình trạng ô nhiểm do khí thải từ các phương tiện cá nhân như ô tô, xe máy,..chính phủ luôn khuyến khích người dân tích cực tham gia các phương tiện giao thông công cộng như như xe buýt,.. Để cho người tham gia phương tiện công cộng chủ động hơn trong việc đón bắt chuyến xe phù hợp với mình nhất, không những thế điều thú vị ở thiết bị này còn ở chỗ nó ghi lại các thông số không khí mà chiếc xe này đi qua giúp ích cho việc thu thập dữ liệu về môi trường nữa.

Hình 34: Các cảm biến có trên thiết bị.
Hình 35: Sản phẩm được gắn trên xe buýt.
Hình 36: Các thông số về không khí được giám sát trên các tuyến xe buýt.
Hình 37: Giám sát lộ trình của xe buýt.

5. CÁC THÁCH THỨC TRONG VIỆC NGHIÊN CỨU, TRIỂN KHAI IoT:

a. Chưa có một ngôn ngữ chung:

Ở mức cơ bản nhất, Internet là một mạng dùng để nối thiết bị này với thiết bị khác. Nếu chỉ riêng có kết nối không thôi thì không có gì đảm bảo rằng các thiết bị biết cách nói chuyện nói nhau. Ví dụ, chúng ta có thể đi từ Việt Nam đến Mỹ, nhưng không đảm bảo rằng chúng ta có thể nói chuyện tới với người Mỹ. Để các thiết bị có thể giao tiếp với nhau, chúng sẽ cần một hoặc nhiều giao thức (protocols), có thể xem là một thứ ngôn ngữ chuyên biệt để giải quyết một tác vụ nào đó. Chắc chắn chúng ta đã ít nhiều sử dụng một trong những giao thức phổ biến nhất thế giới, đó là HyperText Transfer Protocol (HTTP) để tải web. Ngoài ra chúng ta còn có SMTP, POP, IMAP dành cho email, FTP dùng để trao đổi file, …Những giao thức như thế này hoạt động ổn bởi các máy chủ web, mail và FTP thường không phải nói với nhau nhiều, khi cần, một phần mềm phiên dịch đơn giản sẽ đứng ra làm trung gian để hai bên hiểu nhau. Còn với các thiết bị IoT, chúng phải đảm đương rất nhiều thứ, phải nói chuyện với nhiều loại máy móc thiết bị khác nhau. Đáng tiếc rằng hiện người ta chưa có nhiều sự đồng thuận về các giao thức để IoT trao đổi dữ liệu. Nói cách khác, tình huống này gọi là “giao tiếp thất bại”, một bên nói nhưng bên kia không thèm (và không thể) nghe.

b. Hàng rào subnetwork:

Như đã nói ở trên, thay vì giao tiếp trực tiếp với nhau, các thiết bị IoT hiện nay chủ yếu kết nối đến một máy chủ trung tâm do hãng sản xuất một nhà phát triển nào đó quản lí. Cách này cũng vẫn ổn thôi, những thiết bị vẫn hoàn toàn nói được với nhau thông qua chức năng phiên dịch của máy chủ rồi. Thế nhưng mọi chuyện không đơn giản như thế, cứ mỗi một mạng lưới như thế tạo thành một subnetwork riêng, và buồn thay các máy móc nằm trong subnetwork này không thể giao tiếp tốt với subnetwork khác.

Lấy ví dụ như xe ô tô chẳng hạn. Một chiếc Ford Focus có thể giao tiếp cực kì tốt đến các dịch vụ và trung tâm dữ liệu của Ford khi gửi dữ liệu lên mạng. Nếu một bộ phận nào đó cần thay thế, hệ thống trên xe sẽ thông báo về Ford, từ đó hãng tiếp tục thông báo đến người dùng. Nhưng trong trường hợp chúng ta muốn tạo ra một hệ thống cảnh báo kẹt xe thì mọi chuyện rắc rối hơn nhiều bởi xe Ford được thiết lập chỉ để nói chuyện với server của Ford, không phải với server của Honda, Audi, Mercedes hay BMW. Lý do cho việc giao tiếp thất bại? Chúng ta thiếu đi một ngôn ngữ chung. Và để thiết lập cho các hệ thống này nói chuyện được với nhau thì rất tốn kém, đắt tiền.

Một số trong những vấn đề nói trên chỉ đơn giản là vấn đề về kiến trúc mạng, về kết nối mà các thiết bị sẽ liên lạc với nhau (Wifi, Bluetooth, NFC,…). Những thứ này thì tương đối dễ khắc phục với công nghệ không dây ngày nay. Còn với các vấn đề về giao thức thì phức tạp hơn rất nhiều, nó chính là vật vản lớn và trực tiếp trên còn đường phát triển của Internet of Things.

c. Có quá nhiều “ngôn ngữ địa phương”:

Bây giờ giả sử như các nhà sản xuất xe ô tô nhận thấy rằng họ cần một giao thức chung để xe của nhiều hãng có thể trao đổi dữ liệu cho nhau và họ đã phát triển thành công giao thức đó. Thế nhưng vấn đề vẫn chưa được giải quyết. Nếu các trạm thu phí đường bộ, các trạm bơm xăng muốn giao tiếp với xe thì sao? Mỗi một loại thiết bị lại sử dụng một “ngôn ngữ địa phương” riêng thì mục đích của IoT vẫn chưa đạt được đến mức tối đa. Đồng ý rằng chúng ta vẫn có thể có một trạm kiểm soát trung tâm, thế nhưng các thiết bị vẫn chưa thật sự nói được với nhau.

d. Tiền và chi phí:

Cách duy nhất để các thiết bị IoT có thể thật sự giao tiếp đó là khi có một động lực kinh tế đủ mạnh khiến các nhà sản xuất đồng ý chia sẻ quyền điều khiển cũng như dữ liệu mà các thiết bị của họ thu thập được. Hiện tại, các động lực này không nhiều. Có thể xét đến ví dụ sau: một công ty thu gom rác muốn kiểm tra xem các thùng rác có đầy hay chưa. Khi đó, họ phải gặp nhà sản xuất thùng rác, đảm bảo rằng họ có thể truy cập vào hệ thống quản lí của từng thùng một. Điều đó khiến chi phí bị đội lên, và công ty thu gom rác có thể đơn giản chọn giải pháp cho một người chạy xe kiểm tra từng thùng một.

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1] Daniel Minoli, “Building the internet of things with IPv6 and MIPv6”, 2013.

[2] Luigi Atzori, Antonio Iera, Giacomo Morabito, “The internet of things: A survey”,  2010.

[3] Cristina Alcaraz, Pablo Najera, Javier Lopez, “Wireless sensor networks and internet of things: Do we need a complete integration?”.

[4] Delphine Christin, Andreas Reinhardt, “Wireless sensor networks and internet of things: Selected challenges”.

[5] Ian F. Akyildiz, Weilian Su, “A survey on sensor networks”.

[6] Robert Faludi, “Building wireless sensor networks”, 2011.

Người viết bài: Lại Phước Sơn tại Elec2PCB.com

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.