Nhận thức chung

Để thực sự hiểu đúng và triển khai IoT hiệu quả thì cần nhìn lại IoT bản chất là gì. Một cách đơn giản nhất, IoT là sự kết nối của các thiết bị với Internet và sự kết nối giữa chúng với nhau thông qua các cảm biến. Tất cả các thiết bị cầm tay đến tủ lạnh, máy giặt, máy pha cà phê đến máy nướng bánh mì và hầu như bất kỳ thiết bị nào khác mà con người chúng ta đang sử dụng hàng ngày có cảm biến và kết nối Internet đều có thể trở thành một mắt xích trong IoT. Theo Business Insider, các dự báo cho rằng đến năm 2027 sẽ có hơn 41 tỷ thiết bị được kết nối. Do đó, IoT thực chất là một mạng lưới thiết bị kết nối khổng lồ và để hiểu được sự phức tạp của IoT cũng như nhu cầu bức thiết trong việc quản lý hệ sinh thái này một cách hợp lý, cần xem xét các thành phần tạo nên mạng lưới thiết bị kết nối khổng lồ này. Chín yếu tố sau đây luôn đòi hỏi yêu cầu quản lý ngày một cao hơn đối với thiết bị IoT là: cổng kết nối; khả năng kết nối của các thiết bị; giao diện sử dụng của người dùng; đám mây IoT; phân tích dữ liệu; tiêu chuẩn, giao thức hóa; cơ sở dữ liệu; tự động hóa trong hệ sinh thái và khả năng tương tác.

Quản lý cổng kết nối là cách dễ dàng nhất đối với quản lý lưu lượng dữ liệu giữa các thiết bị và mạng IoT. Thông qua các giao thức mạng, có thể dễ dàng quản lý đảm bảo rằng các thiết bị và cảm biến được kết nối ổn định. Các cổng cũng có thể hoạt động để xử lý trước dữ liệu từ các cảm biến và gửi chúng đến lớp tiếp theo, cũng như cung cấp mã hóa phù hợp với luồng mạng và truyền dữ liệu.

Thành phần chính hoàn thành lớp kết nối là các cảm biến và thiết bị. Các bộ cảm biến thu thập thông tin và gửi nó đến lớp tiếp theo, nơi nó được xử lý. Với sự tiến bộ của công nghệ, công nghệ bán dẫn cho phép sản xuất các cảm biến vi mô thông minh có thể được sử dụng cho một số ứng dụngnhư: phát hiện khoảng cách gần, cảm biến độ ẩm hoặc mức độ ẩm, cảm biến nhiệt độ và bộ điều nhiệt, cảm biến áp suất, triển khai thẻ  RFID (Radio Frequency Identification), ... Các cảm biến và thiết bị thông minh hiện đại sử dụng nhiều cách khác nhau để kết nối. Các mạng không dây như LoRAWAN, Wi-Fi và Bluetooth giúp chúng dễ dàng duy trì kết nối. Việc quản lý khả năng kết nối cho phép xử lý kịp thời các lỗi, hỏng hóc cũng như giảm thiểu gián đoạn của một hệ thống IoT. Việc quản lý hiệu quả cũng giúp xác định sự xâm phạm, thay thế các thiết bị gián điệp vào một hệ thống thiết bị.

Hình 1: 9 yếu tố cần sự quản lý từ nền tảng IoT

Giao diện người dùng cung cấp một phần vật lý và hữu hình mà người dùng có thể dễ dàng truy cập vào hệ sinh thái IoT. Mặt khác mạng lưới thiết bị IoT phụ thuộc rất nhiều vào các giao diện người dùng. Việc quản trị giao diện người dùng giúp cải thiện chất lượng sử dụng cũng như quản lý được các vấn đề đang tồn tại của mạng lưới IoT.

Có nhiều công cụ khác nhau được sử dụng cho mục đích thu thập dữ liệu có thể thu thập, xử lý, xử lý và lưu trữ dữ liệu một cách hiệu quả và theo thời gian thực; điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đám mây IoT. Việc quản lý đám mây IoT giúp quản lý tốt giá trị phân tích dữ liệu, dữ liệu không bị thất thoát, thay đổi hay có lỗi.

Thuộc tính quan trọng của hệ sinh thái IoT là hỗ trợ phân tích thời gian thực để phát hiện các bất thường và ngăn chặn việc mất dữ liệu hoặc lừa đảo dữ liệu để ngăn chặn các cuộc tấn công độc hại. Việc quản lý quá trình phân tích dữ liệu sẽ bảo đảm dữ liệu được xử lý đúng, đủ và phù hợp với công nghệ được lựa chọn, từ đó có thể sinh ra nhiều giá trị khác.

Để các thiết bị IoT và hệ thống kết nối chuẩn xác thì cần xác định ngay từ đầu các tiêu chuẩn, giao thức hóa để đồng nhất tương tác tổng thể cả hệ thống. Việc quản lý các tiêu chuẩn, giao thức đảm bảo sự đồng đều về mặt tiêu chuẩn hóa không để một thiết bị hay một phần của cả hệ thống thiết bị IoT lạc hậu.

Quản lý cơ sở dữ liệu là một điều cơ bản đối với bất cứ hệ thống nào không chỉ riêng với hệ thống IoT, việc quản lý tập trung hay phân tán cơ sở dữ liệu sẽ là yêu cầu bắt buộc về mặt an ninh ao toàn cũng như phối hợp xử lý các trao đổi dữ liệu của thiết bị IoT.

Quản lý về sự tự động hóa của mạng lưới thiết bị IoT là yêu cầu bắt buộc về mặt an ninh. Cũng tương tự việc quản lý cổng kết nối và khả năng kết nối, quản lý về sự tự động giúp người dùng dễ dàng nắm bắt khả năng chạy trơn tru hiệu quả không bị gián đoạn, mất an toàn an ninh của cả hệ thống thiết bị IoT.

Tương tự, quản lý khả năng tương tác IoT cũng có vai trò giống với quản lý tự động hóa, cổng kết nối và khả năng kết nối. Khả năng tương tác IoT là tiến bộ bắt buộc theo nhu cầu phát triển ngày càng lớn và tăng theo thời gian của công nghệ IoT. Các công nghệ và thiết bị liên quan đến IoT vẫn đang trong quá trình phát triển và nâng cao nhanh chóng mà chưa có các tiêu chuẩn công nghiệp chung. Vì IoT hoạt động với nhiều thiết bị và hệ thống, điều quan trọng là phải đảm bảo khả năng tương tác và quản lý được trên toàn bộ hệ sinh thái IoT.

Từ 9 yếu tố này thì có thể người thấy đối với các thiết bị và hệ sinh thái IoT có rất nhiều vấn đề cần quản lý. Tuy nhiên hiện nay trên thị trường thế giới thì mới có các giao diện quản lý cơ bản cho người dùng. Một số nền tảng khác chỉ chuyên biệt quản lý về một vấn đề, một yếu tố. Một vấn đề khác là nhiều nền tảng lại không thể đảm bảo tuyệt đối an ninh bảo mật do tính mở của mã nguồn và phương thức triển khai. Trong xu hướng phát triển chung thì cần thiết xây dựng một nền tảng có thể quản lý chung cho mọi vấn đề này.

Thực tiễn thế giới

Hiện nay trên thế giới, nền tảng IoT khá phổ biến với sản phẩm tư nhân mang tính phi thương mại hoặc thương mại hóa. Nền tảng IoT chính phủ thì không phổ biến bằng bởi sự phát triển không ngừng của các thiết bị IoT sẽ đòi hỏi một nguồn chi không nhỏ, chưa có những khung phát triển quản lý phù hợp hay những lo lắng về rào cản về sự phát triển hệ sinh thái IoT nói chung. Nổi bật nhất có thể là nền tảng IoT chính phủ của Hy Lạp phát triển và gợi mở các công bố từ năm 2015. Quay trở lại mới phần phổ biến hơn trong hệ sinh thái, thị trường có 4 loại nền tảng IoT phổ biến: Nền tảng Cloud, Nền tảng kết nối IoT, Nền tảng thiết bị IoT (end to end), Nền tảng phân tích (hoặc nền tảng dữ liệu). Cụ thể, sau đây là 3 nền tảng IoT tốt nhất và phổ biến nhất năm 2022.

Đầu tiên là Nền tảng đám mây của Google (Google Cloud IoT). Nền tảng này cung cấp cơ sở hạ tầng bảo mật nhiều lớp. Với sự đa dạng của hệ sinh thái các ứng dụng, công nghệ, nền tảng có hệ sinh thái đối tác rộng lớn và có tiện ích đa dạng. Lợi ích của Google Cloud IoT là khả năng học máy cho bất kỳ nhu cầu IoT nào, thông tin chi tiết về doanh nghiệp theo thời gian thực cho các thiết bị phân tán trên toàn cầu, khả năng ứng dụng trí tuệ nhân tạo, cung cấp hỗ trợ cho một loạt các hệ điều hành nhúng, vị trí thông minh. Nền tảng được đánh giá là có khả năng tổ chức, quản lý và chia sẻ tài liệu rất dễ dàng. Nó hoạt động với tất cả các hệ điều hành. Nhìn chung, nền tảng cung cấp các tính năng và chức năng tốt và dễ sử dụng. Tuy nhiên về tính ưu việt, hữu dụng và tiện lợi nên giá thành của nền tảng cũng không hề rẻ, ngoài bản miễn phí ít tính năng mang tính trải nghiệm thì bản trả phí bắt đầu từ 300 USD đến 1.758 USD cho bản đầy đủ hàng tháng.

Thứ hai là nền tảng OpenRemote. OpenRemote là một nền tảng IoT 100% mã nguồn mở để tạo ra một loạt các ứng dụng. Chúng được áp dụng trong các ứng dụng IoT chuyên nghiệp lớn hơn như: quản lý năng lượng, quản lý đám đông. Đặc trưng các tiện ích chính của nền tảng là cung cấp các giao thức dựa trên IoT như HTTP, TCP, UDP, Websocket hoặc MQTT, để kết nối các thiết bị IoT, cổng hoặc dịch vụ dữ liệu của bạn hoặc xây dựng một API dành riêng cho nhà cung cấp bị thiếu; cung cấp cả các giao thức khác như KNX hoặc Modbus; cung cấp công cụ có quy tắc với “trình chỉnh sửa luồng”, WHEN-THEN và giao diện người dùng Groovy; cung cấp trang tổng quan để cung cấp, tự động hóa, kiểm soát và giám sát ứng dụng của người dùng cũng như các thành phần giao diện người dùng Web để xây dựng các ứng dụng dành riêng cho dự án; ứng dụng dành cho thiết bị di động dành cho Android và iOS, bao gồm tùy chọn sử dụng tính năng định vị địa lý và thông báo đẩy; giải pháp Edge Gateway để kết nối nhiều phiên bản với một phiên bản quản lý trung tâm; khả năng tạo đa lĩnh vực kết hợp với quản lý tài khoản và dịch vụ nhận dạng. Dương nhiên đi kèm với việc là nền tảng mã nguồn mở thì chi phí cũng hoàn toàn miễn phí. Mặc dù nền tảng được đánh giá là rất ấn tượng bởi chứa tất cả những gì người dùng cần cơ bản, miễn phí và dường như được một lượng lớn người dùng tin tưởng nhưng nền tảng cũng có một số mặt hạn chế là không giàu tính năng như chi phí được chi trả cho các dịch vụ lớn mà nền tảng cung cấp.

Thứ ba là nền tảng Voracity. Voracity là một nền tảng nhanh chóng, giá cả phải chăng để khám phá, tích hợp, di chuyển, quản trị và phân tích những dữ liệu có thể chuyển đổi, báo cáo và ẩn danh truyền dữ liệu thiết bị thông qua Kafka hoặc MQTT. Voracity có một công cụ thao tác với dữ liệu “dấu chân” (footprint data) nhỏ để tổng hợp nhanh chóng, cộng với một IDE Eclipse đầy đủ cho siêu dữ liệu, tích hợp dữ liệu đồ họa và phân tích. Đặc trưng của nền tảng là kết nối và tích hợp cảm biến, nhật ký và nhiều nguồn dữ liệu khác; lọc, chuyển đổi, làm sạch, tạo mặt nạ và báo cáo dữ liệu hợp nhất (cùng một I/O); chạy trên nhiều nền tảng Linux, Unix và Windows, từ Rasberry Pi đến máy tính lớn az/Linux; di chuyển, sao chép, tập hợp con và sử dụng dữ liệu IoT để lưu trữ, hồ dữ liệu, ;nút bao bọc dữ liệu phù hợp với mục đích để tổng hợp và ẩn danh dữ liệu IoT và cung cấp nguồn cấp dữ liệu cho các nút khai thác IOT và học máy; các tùy chọn ứng dụng, tiện ích bổ sung và Universal Forwarder để chuẩn bị nhanh chóng và lập chỉ mục trực tiếp Splunk để phân tích đám mây và hành động trên dữ liệu IoT. Chi phí rơi vào khoảng từ khoảng 100$ đến 99999$ cho mỗi tên máy chủ mỗi năm; tùy thuộc vào các thành phần và khối lượng cần thiết. Đây không phải nền tảng quản lý thiết bị mà nền tảng phân tích. Đây là công cụ và nền tảng thao tác dữ liệu tốc độ cao, rất linh hoạt để tích hợp, chi phối và phân tích dữ liệu IoT.

Các thứ hạng tiếp theo có thể kể đến nền tảng Particle, nền tảng ThingWorx, IBM Watson IoT, Amazon AWS IoT Core, Microsoft Azure IoT Suite, Oracle IoT, Cisco IoT Cloud Connect.

Tiếp đó, có thể kể đến 10 nền tảng IoT mã nguồn mở phổ biến như Eclipse IoT, Kaa IoT, SiteWhere (nền tảng mở cho Internet of Things), ThingSpeak (nền tảng IoT mở với phân tích MATLAB), DeviceHive, Mainflux, … Điều đó nói lên sự đa dạng của thị trường dịch vụ nền tảng IoT cũng như sự đa dạng của các nền tảng IoT trong hệ sinh thái.

Khuyến nghị cho Việt Nam

Tại quyết định số 186/QĐ-BTTTT, Phê duyệt Chương trình phát triển nền tảng số đã mô tả ngắn gọn nền tảng thiết bị IoT cung cấp dưới dạng dịch vụ cho phép các cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp, người dân dịch vụ quản lý thiết bị IoT, thiết lập kết nối các thiết bị IoT từ xa, thu thập và quản lý dữ liệu từ các thiết bị IoT, xử lý dữ liệu theo nhu cầu, kết nối, tích hợp chia sẻ dữ liệu với các ứng dụng bên ngoài mạng IoT... một cách hiệu quả, không phải đầu tư hạ tầng chuyên dùng để xây dựng, phát triển các ứng dụng IoT. Một cách tổng thể chương trình hướng đến việc các doanh nghiệp tư nhân xây dựng một nền tảng quản trị IoT tổng thể.

Đối với nền tảng IoT hiện nay, mã nguồn mở nhiều, phát triển đối tác cũng phổ biến nên chắc chắn việc phát triển nền tảng IoT tại Việt Nam không hề gặp khó khăn về tối ưu các tiện ích, chức năng, khả năng xử lý. Việc xây dựng nền tảng IoT tại Việt Nam cần xử lý một số các vấn đề trở ngại sau:

- Quản trị dữ liệu: Hầu như các nền tảng phổ biến hiện nay đều đặt cơ sở dữ liệu tại nước ngoài, ngay cả cloud và cơ sở dữ liệu tập trung, điều này làm mất đi một khối lượng lớn dữ liệu được coi là vàng số trong kỉ nguyên 4.0. Việc xây dựng nền tảng IoT tại Việt Nam sẽ hướng tới việc chứa đựng, bảo vệ lưu trữ dữ liệu của người Việt, sinh ra giá trị cho Việt Nam.

- Quyền riêng tư: Nhiều thiết bị IoT hiện nay được sản xuất tại nước ngoài, hoặc sử dụng chủ yếu theo tiêu chuẩn, giao thức quốc tế. Điều này đặt ra vấn đề việc cung cấp dữ liệu cá nhân người dùng cần có một nền tảng IoT Việt Nam quản lý theo cơ chế bảo vệ quyền riêng tư cho người dùng Việt.

- Vi phạm bảo mật: Vấn đề an toàn an ninh mạng là một vấn đề được Việt Nam đề cao nhiều năm gần đây, đối với tính mở do kết nối diện rộng của nhiều thiết bị IoT khi khả năng bảo mật có nguy cơ bị tấn công cao. Điều này đòi hỏi nền tảng IoT Việt Nam cần đề cao tính bảo mật giữa kết nối thiết bị, trao đổi giữa các thiết bị, kết nối ban đầu … Tất cả điều đó được xây dựng theo những căn cứ an toàn an ninh mạng của Việt Nam.

Kết luận

Qua bài giới thiệu về thực tiễn thế giới với nền tảng IoT và khuyến nghị cho Việt Nam, có thể thấy sự cần thiết phát triển nền tảng IoT riêng tại Việt Nam. Đây là một trong 35 nền tảng đã được Bộ Thông tin và Truyền thông thúc đẩy nhằm tạo ra nền tảng do doanh nghiệp Việt Nam làm chủ không chỉ mang lại giá trị cho người Việt, tổ chức, cơ quan nhà nước tại Việt Nam mà còn hướng ra thế giới.

Hi vọng thông qua bài viết này, nền tảng IoT được tạo bởi Việt Nam sẽ có thể xử lý các trở ngại chủ yếu và làm chủ IoT tại Việt Nam.

Trần Quốc Tuấn

Tài liệu tham khảo

- AshwinKarale (2021); The Challenges of IoT Addressing Security, Ethics, Privacy, and Laws; Department of Computer Engineering, University of Mumbai, Maharashtra 400098, India.