Internet of things là gì? Các đặc tính cơ bản của Internet of things

Trong những năm gần đây, cụm từ Internet of things xuất hiện ngày càng phổ biến. Chúng ta vẫn thường hay được nghe thấy cụm từ này. Bên cạnh đó những ứng dụng của Internet of things vào trong cuộc sống ngày càng nhiều. Vậy Internet of things là gì? Theo dõi bài viết dưới đây để tìm hiểu thêm những điều thú vị về nó nhé!

Tìm hiểu về Internet of things

Internet of things là gì?

Thuật ngữ Internet of things hay còn được viết tắt là IoT là một mạng lưới mà vạn vật được kết nối với nhau thông qua Internet. Chúng bao gồm các đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình. Tất cả có khả năng truyền tải hay trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự can thiệp, tương tác trực tiếp giữa người với người, hay giữa người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử. Đặc biệt quan trọng hơn là sự có mặt của Internet.

Nói đơn giản hơn thì IoT là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối mọi thứ lại với nhau thông qua Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó.

Tìm hiểu về Internet of things

Hiện nay chúng ta đang sử dụng các loại thiết bị có ứng dụng thuật ngữ Internet of things hàng ngày đấy. Đó là kết nối Wifi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth,  cảm biến hồng ngoại… Cisco – Nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu trên thế giới dự báo rằng đến năm 2020, trung bình ở trên thế giới sẽ có hơn 50 tỷ đồ vật, thiết bị, máy móc…được kết nối với nhau thông qua internet. Và dĩ nhiên là trong tương lai con số này còn tăng lên nhiều hơn nữa. Số liệu thống kê cụ thể ở năm 2020 như sau:

• 50 nghìn tỷ Gb dữ liệu đã được sử dụng.
• Hơn 25 tỷ hệ thống nhúng cũng như hệ thống thông minh khác.
• Đem lại nguồn thu nhập khoảng 4 tỷ USD.
• Có hơn 4 tỷ người kết nối với nhau thông qua các hình thức kết nối từ IoT.
• Sản xuất và phát triển hơn 25 triệu ứng dụng khác nhau.

Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống Internet of things

Thực tế thì thuật ngữ Internet of things đã xuất hiện từ nhiều thập kỷ trước. Tuy nhiên mãi đến những năm 1999 thì cụm từ IoT mới được đưa ra bởi Kevin Ashton. Ông là một nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT. Đó là nơi thiết lập các quy chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp không dây và dùng sóng radio) cũng như một số loại cảm biến khác.

• Năm 1982, những ý tưởng đầu tiên về một mạng lưới các thiết bị thông minh được đưa ra và thảo luận rộng rãi. Và đó cũng là mốc thời gian đánh dấu sự ra đời của chiếc máy bán nước Cocacola ở Đại học Carnegie Mellon. Nó đã trở thành thiết bị đầu tiên được kết nối với Internet. Và chúng còn có khả năng báo cáo kiểm kho. Bên cạnh đó còn có thể báo cáo độ lạnh của những chai nước mới đưa vào máy.
• Năm 1999, Kevin Ashton lần đầu tiên đề cập đến thuật ngữ Internet of Things tại buổi thuyết trình của công ty Procter & Gamble.
• Năm 2000 – 2013, Internet of things (IoT) được nghiên cứu và được ứng dụng rộng rãi vào các lĩnh vực đời sống như đồ gia dụng, các thiết bị chăm sóc sức khỏe. Một số sản phẩm tiêu biểu như: Fibit – đồng hồ theo dõi sức khỏe, dịch vụ vận chuyển hàng không, máy tạo nhịp tim không dây…
• Năm 2014, số lượng thiết bị di động và máy móc được kết nối với internet vượt dân số thế giới lúc bấy giờ.
• Năm 2015, các mô hình robot IoT và trang trại IoT được công bố và đưa vào ứng dụng. Và chúng được phát triển cho đến ngày nay.

Cấu trúc của hệ thống Internet of things (IoT)

Một hệ thống IoT sẽ bao gồm 4 thành phần chính là:

• Thiết bị hay còn được gọi là Things;
• Trạm kết nối hay là cổng kết nối (Gateways);
• Hạ tầng mạng hay là các điện toán đám mây (Network and Cloud);
• Bộ phân tích và xử lý dữ liệu (Services-creation and Solution Layers).

Thông thường cảm biến sẽ có nhiệm vụ chính là cảm nhận các tín hiệu từ môi trường vì dụ như nhiệt độ, áp suất, ánh sáng, chuyển động, tia nhiệt…Sau đó chuyển chúng thành các dạng dữ liệu trong môi trường internet. Tiếp theo thì các tín hiệu sẽ được xử lý và đưa ra các thay đổi theo mong muốn của người tiêu dùng. Quá trình này diễn ra khá nhanh chóng. Hiện nay chúng thường được ứng dụng thông qua các app ở trên điện thoại, máy vi tính, laptop…

Các đặc tính của Internet of things (IoT)

• Tính không đồng nhất: Vì các thiết bị trong IoT có phần cứng khác nhau cũng như network khác nhau. Nhờ vào sự liên kết của các network mà các thiết bị giữa các network có thể tương tác với nhau.
• Tính kết nối liên thông (interconnectivity): Với hệ thống IoT thì bất cứ một điều gì, vật gì hay máy móc gì cũng có thể được kết nối với nhau thông qua mạng lưới thông tin và cả cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể.
• Những dịch vụ liên quan đến “Things”: Hệ thống IoT sẽ có khả năng cung cấp các dịch vụ liên quan đến “Things”. Ví dụ như bảo vệ sự riêng tư và nhất quán giữa Physical Thing và Virtual Thing. Để cung cấp được dịch vụ này đòi hỏi cả công nghệ phần cứng và phần mềm sẽ phải thay đổi.
• Có quy mô lớn: Sẽ có một số lượng lớn các máy móc, thiết bị được quản lý và giao tiếp với nhau. Số lượng này lớn hơn rất nhiều so với số lượng máy tính kết nối Internet hiện nay.
• Có thể thay đổi linh hoạt: Trạng thái của các loại máy móc, thiết bị điện tử có thể tự động thay đổi ví dụ như ngủ, thức dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị thay đổi, tốc độ thay đổi…

Các yêu cầu của Internet of things (IoT)

Có kết nối dựa trên sự nhận diện

Điều này có nghĩa là “Things” phải có tên hay địa chỉ ID riêng biệt. Hệ thống IoT cần có sự hỗ trợ các kết nối giữa các “Things”. Và kết nối được thiết lập dựa trên định danh là ID của Things.

Khả năng quản lý

Hệ thống IoT cần phải hỗ trợ tính năng quản lý các “Things” để đảm bảo được network hoạt động bình thường. Ứng dụng IoT thường làm việc tự động mà không cần con người tam gia. Tuy nhiên toàn bộ quá trình hoạt động của họ nên được quản lý bởi các bên có liên quan.

Khả năng bảo mật

Trong hệ thống IoT, rất nhiều “Things” sẽ được kết nối với nhau. Chính vì vậy mà làm tăng mối nguy trong bảo mật. Điển hình những thông tin mật bị tiết lộ, xác thực sai hay dữ liệu bị thay đổi, làm giả. Ngoài ra, tất cả các “Things” đều có chủ sở hữu và người sử dụng của nó. Các dữ liệu thu thập được từ các “Things” có thể chứa thông tin cá nhân liên quan tới chủ sở hữu hoặc người sử dụng nó. Các hệ thống IoT cần phải bảo vệ sự riêng tư trong quá trình truyền dữ liệu, tập hợp, khai thác, lưu trữ và xử lý.

Dịch vụ thỏa thuận

Dịch vụ thỏa thuận được cung cấp bằng cách thu thập, giao tiếp và xử lý tự động các dữ liệu giữa các “Things” dựa trên các quy tắc được thiết lập bởi người vận hành hoặc được tùy chỉnh bởi người dùng.

Khả năng cộng tác

Khả năng này cho phép hệ thống IoT có thể tương tác qua lại giữa các network và Things một cách dễ dàng.

Khả năng tự quản của network

Khả năng tự quản của network bao gồm tự quản lý, tự cấu hình, tự khắc phục lỗi sai, tự tối ưu hóa và tự có cơ chế bảo vệ. Điều này vô cùng cần thiết để network có thể thích ứng với các tên mền, ứng dụng, môi trường truyền thông và nhiều loại thiết bị khác nhau…

Các khả năng dựa vào vị trí (location – based capabilities)

Các thông tin liên lạc hoặc các dịch vụ liên quan đến một cái gì đó sẽ phụ thuộc nhiều vào thông tin vị trí của các thiết  và người sử dụng. Hệ thống IoT có thể biết được và theo dõi vị trí một cách tự động. Các dịch vụ dựa trên vị trí có thể bị hạn chế bởi luật pháp hay các quy định và chúng phải tuân thủ các yêu cầu an ninh.

Plug and play

Hệ thống IoT bắt buộc các “Things” phải được plug – and – play một cách dễ dàng và thuận tiện. Điều này giúp cho việc sử dụng lần đầu được dễ dàng hơn.

Ứng dụng của hệ thống Internet of things (IoT)

Hiện nay IoT có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống của chúng ta từ văn hóa, du lịch, giáo dục, y học, truyền thông… Nếu như trước đây để liên lạc được với nhau thì chúng ta thường hay viết những bức thư tay. Và mất một thời gian dài mới có thể chuyển đến tay người nhận. Còn hiện nay, thông qua các thiết bị thông minh được kết nối với nhau thông qua hệ thống wifi, 3G hay các ứng dụng riêng của từng hãng thì chúng ta đã có thể dễ dàng liên lạc được với nhau. Chưa đầy 5s chúng ta đã có thể gửi tin nhắn đến một người hay rất nhiều người khác. Ngoài ra một số ứng dụng khác của hệ thống Internet of things nữa là:

• Quản lý môi trường.
• Quản lý hệ thống máy móc.
• Hệ thống mua sắm trực tuyến.
• Hệ thống kiểm soát an ninh.
• Nhà thông minh.
• Quản lý toàn bộ những thiết bị cá nhân thông qua việc động bộ.

Các vấn đề của hệ thống Internet of things (IoT)

Chưa có nền tảng và ngôn ngữ chung

Một hệ thống IoT sẽ được kết nối với nhau qua các Things. Có nghĩa là các thiết bị, máy móc, điện tử…Tuy nhiên với mỗi thiết bị IoT thì lại được lập trình trên một nền tảng cũng như một ngôn ngữ riêng.  Điều này gây ra khó khăn lớn trong vấn đề giao tiếp qua lại giữa các thiết bị. Và một giải pháp để hạn chế được nhược điểm này là dùng đến giao thức. Tuy nhiên các giao thức lại chưa hoàn toàn đồng nhất với nhau. Chính vì vậy thường dẫn đến tình trạng thông tin không được xử lý hoặc xử lý sai lệch. Ngoài ra do nền tảng của các thiết bị cũng không đồng nhất nên khá phức tạp khi thực hiện tùy chỉnh hoặc liên kết các thiết bị với nhau.

Hàng rào subnetwork

Các thiết bị IoT chủ yếu kết nối tới máy chủ trung tâm quản lý. Tuy nhiên mỗi hệ thống IoT lại có một subnetwork riêng. Và các thiết bị giữa các subnetwork khác nhau thì chưa hoàn toàn có thể giao tiếp với nhau. Bài toán đặt ra là khi cần thiết thì làm sao để có thể tích hợp và trao đổi thông tin giữa chúng.

Chi phí cao

Khi sản xuất các thiết bị loT thì khâu thiết kế, độ bền, bản quyền dữ liệu…. đòi hỏi khoản chi phí khá cao. Điều này sẽ làm giảm đi độ phủ sóng của công nghệ hiện đại này. Chính vì vậy mà chỉ một bộ phận ít người dùng có thể tiếp cận và thường xuyên sử dụng chúng.

Bên cạnh đó, phần cứng và phần mềm của thiết bị thường được đi chung với nhau. Người dùng chưa thể tự do kết hợp giữa thiết bị của mình với công ty khác hoặc phần mềm khác đã được cải tiến. Các thiết bị thường được đồng bộ với nhau nên khi thay chi tiết lẻ sẽ rất phức tạp.

Tác động đến Xã hội

Theo một nghiên cứu khác thì phần lớn các thiết bị IoT sử dụng các kim loại nặng. Bên cạnh đó còn có kim loại đất hiếm và các hóa chất có độc tính cao. Linh kiện điện tử thường được chôn ở những bãi rác thông thường. Chính vì vậy mà nhu cầu khai thác kim loại đất hiếm tăng. Và dĩ nhiên chi phí cho con người và môi trường cũng không hề nhỏ.

IoT và Quản lý dữ liệu

Với một lượng thiết bị lớn, khổng lồ như vậy thì IoT sẽ chứa các dữ liệu ở đâu? Việc dọn dẹp, xử lý sẽ diễn ra như thế nào? Bạn cần phải tách biệt việc lưu trữ thô và nhu cầu lưu trữ lâu dài so với nhu cầu truy cập nhanh vào thông tin về dữ liệu. Theo nhà phân tích của IDC Natalya Yezhkova, 87 exabyte thì vào năm 2021, dung lượng lưu trữ sẽ được chuyển đến các hệ thống xử lý (workload) IoT. Các trung tâm dữ liệu sẽ được thiết lập để xử lý tất cả các dữ liệu này.

Hướng phát triển tiếp theo của hệ thống Internet of things (IoT)

Công nghệ True Wireless kết nối thiết bị không dây

Hiện nay, các hình thức và giao thức kết nối đa số là thông qua dây. Nhược điểm lớn nhất là chúng rất bất tiện. Bên cạnh đó nguy cơ gây sự cố trong quá trình vận hành là rất lớn. Việc sử dụng công nghệ không dây sẽ giúp chi phí sản xuất thiết bị IoT giảm. Các công nghệ mới điển hình như SIgfox, LoraWAN, 3GPP xuất hiện bên cạnh Wimax, Bluetooth, Wifi, LTE,… được sử dụng dùng để liên kết các phần khác nhau của IoT.

Nhà thông minh (Smart home)

Smart home cũng là một trong các dự định trong tương lai của hệ thống IoT. Chúng không chỉ hiện đại, sang trọng mà phù hợp với xu thế. Tuy nhiên hiện nay các thiết bị Smart home đang có giá thành khá cao. Không phải ai trong chúng ta đều có thể dễ dàng sở hữu chúng. Bởi giá thành của nó còn cao hơn mức thu nhập bình quân của chúng ta. Việc thay thế cũng như tối ưu các linh kiện hiếm và đắt đang là một mục tiêu lớn của các công ty công nghệ IoT để phủ nhanh IoT ra khắp cả thị trường.

Thành phố thông minh (Smart City)

Mô hình thành phố được áp dụng hệ thống công nghệ thông tin – điện tử viễn thông – tự động hóa nhằm nâng cao được năng lực quản lý chính quyền. Từ đó nâng cao được chất lượng của cuộc sống. Để thực hiện được điều này đòi hỏi mạng lưới thiết bị phải đồng nhất. Đây không chỉ trách nhiệm của một công ty mà phải nhiều công ty công nghệ cùng nghiên cứu và thiết lập.

Lĩnh vực y tế – chăm sóc sức khỏe

Chăm sóc sức khỏe là một đối tượng tiềm năng của IoT. Những thiết bị thông minh hỗ trợ rất nhiều cho hoạt động khám chữa bệnh. Chúng có thể điều chỉnh theo chuyển động và kích thước bệnh nhân mà không cần các bác sĩ phải can thiệp tới. Bên cạnh đó các thiết bị giám sát, theo dõi và kiểm tra sức khỏe từ xa cũng sẽ là sản phẩm mà người dùng mong đợi.

Bảo mật thông tin và dữ liệu

Để có thể triển khai được mô hình IoT tới những nơi quan trọng. Thì đỏi hỏi các doanh nghiệp cần tăng cường hệ thống bảo mật cho các thiết bị. Nếu các dữ liệu doanh nghiệp, cá nhân, tổ chức bị mất thì sẽ gây ra các hậu quả nghiêm trọng và không lường trước được.

Trên đây là toàn bộ thông tin về Internet of things là gì? Các đặc tính cơ bản của Internet of things mà thietbikythuat muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng bài viết mang lại cho bạn nhiều thông tin hữu ích về IoT. Chúng tôi cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết. Và hẹn gặp lại bạn đọc trong những bài viết tiếp theo nhé!