Nghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho Internet of things (IOT) ở Việt Nam (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho Internet of things (IOT) ở Việt NamNghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho Internet of things (IOT) ở Việt NamNghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho Internet of things (IOT) ở Việt NamNghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho Internet of things (IOT) ở Việt NamNghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho Internet of things (IOT) ở Việt NamNghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho Internet of things (IOT) ở Việt NamNghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho Internet of things (IOT) ở Việt NamNghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho Internet of things (IOT) ở Việt Nam

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc và chân thành nhất đến thầy giáo hướng dẫn của tôi, PGS.TS Hà Hải Nam – Phó Viện trưởng Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Bên cạnh đó, tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo Khoa Công nghệ Thông tin 1, Khoa Quốc tế và Đào tạo Sau Đại học của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, những người đã trực tiếp giảng dạy cũng như giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Hà nội, ngày tháng năm

Học viên

Nguyễn Quý Thành Trung

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT ii

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIÊU CHUẨN KIẾN TRÚC THAM CHIẾU IOT 3

1.1 Internet of things (IoT) là gì? 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Các đặc tính 3

1.2 Kiến trúc tham chiếu IoT 6

1.2.1 Tổng quan 6

1.2.2 Đối tượng và mục tiêu 7

1.3 Xu thế tiêu chuẩn hóa trên thế giới liên quan đến kiến trúc tham chiếu cho IoT 9

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CHUẨN KIẾN TRÚC THAM CHIẾU IOT HIỆN NAY 12

2.1 Nghiên cứu đánh giá, so sánh một số kiến trúc tham chiếu IoT trên thế giới 12

2.1.1 Kiến trúc tham chiếu IoT của Microsoft Azure Services 12

2.1.2 Kiến trúc tham chiếu IoT của WSO2 16

2.2 Đánh giá hiện trạng và nhu cầu chuẩn hóa về kiến trúc tham chiếu cho IoT ở Việt Nam 19

2.2.1 Hiện trạng phát triển IoT tại Việt Nam 19

2.2.2 Nhu cầu chuẩn hóa về kiến trúc tham chiếu cho IoT 20

2.2.3 Khả năng áp dụng các tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu IoT quốc tế tại Việt Nam 21

CHƯƠNG 3: KHUYẾN NGHỊ TIÊU CHUẨN KIẾN TRÚC THAM CHIẾU CHO IOT Ở VIỆT NAM 22

3.1 Nguyên lý xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho IoT 22

3.1.1 Các vấn đề chung 22

3.1.2 Nguyên lý xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu IoT 29

3.1.3 Các kiến trúc tham chiếu IoT 42

3.2 Khuyến nghị tiêu chuẩn về kiến trúc tham chiếu cho IoT ở Việt Nam 43

3.2.1 Mô hình khái niệm 43

3.2.2 Mô hình tham chiếu (RM) và kiến trúc tham chiếu (RA) của IoT 50

KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT

Variability, and Variety

Dung lượng, Tốc độ, Độ chính xác, Sự linh hoạt, và Sự đa dạng

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

Architecture

Kiến trúc tham chiếu truyền thông

IRA Information Reference Architecture Kiến trúc tham chiếu thông tin

OMD Operation & Management Domain Miền vận hành và quản trị

RID Resource Interchange Domain Miền trao đổi tài nguyên

TCP/IP Transmission Control Protocol /

Internet Protocol

Giao thức internet / giao thức điều khiển truyền dẫn

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Cấu trúc của iot ra 8

Hình 2.1: Kiến trúc tham chiếu iot của microsoft azure…… 12

Hình 2.2: Các lựa chọn kết nối thiết bị khác nhau của microsoft azure iot 13

Hình 2.3: Quản lý cung cấp, nhận dạng và trạng thái thiết bị 14

Hình 2.4: Bộ xử lý luồng 15

Hình 2.5: Kiến trúc tham chiếu cho iot của wso2 16

Hình 3.1: Mô hình khái niệm iot biểu diễn các miền và mối liên kết giữa các miền…… 30

Hình 3.2: Mô tả kiến trúc tham chiếu được sử dụng trong tiêu chuẩn iot ra 35

Hình 3.3: Tiếp cận về mặt ngữ nghĩa đối với kiến trúc tham chiếu và kiến trúc mục tiêu 36

Hình 3.4: Mô hình tổng quát của các khái niệm iot trong cm 44

Hình 3.5: Các khái niệm về thực thể và miền trong cm 45

Hình 3.6: Tương tác giữa các miền trong cm 45

Hình 3.7: Phân chia miền trong cm 46

Hình 3.8: Khái niệm nhận dạng trong cm 47

Hình 3.9: Các khái niệm về dịch vụ, mạng, thiết bị iot, và cổng iot trong cm 48

Hình 3.10: Các khái niệm về người dùng iot trong cm 49

Hình 3.11: Khái niệm về thực thể ảo, thực thể vật lý và thiết bị iot trong cm 50

Hình 3.12: Mối quan hệ giữa cm, rm, và ra iot 51

Hình 3.13: Mô hình tham chiếu iot dựa trên thực thể 52

Hình 3.14: Mô hình tham chiếu dựa trên miền của iot 55

Hình 3.15: Mối quan hệ giữa rm dựa trên thực thể và rm dựa trên miền 57

Hình 3.16: Góc nhìn chức năng của iot ra – phân chia các thành phần chức năng của iot ra 58

Hình 3.17: Góc nhìn hệ thống của kiến trúc tham chiếu iot 61

Hình 3.18: Góc nhìn truyền thông của ra iot 64

Hình 3.19: Các loại thông tin liên quan đến các miền 66

Hình 3.20: Mối liên hệ giữa người dùng, các nhà cung cấp dịch vụ và các nhà phát triển dịch vụ iot 68

Hình 3.21: Vai trò và các hoạt động trong suốt vòng đời của một sản phẩm iot 68

PHẦN MỞ ĐẦU

Những năm trở lại đây, thế giới đã không còn xa lạ với một xu hướng công nghệ được gọi là Internet of Things (IoT) Có rất nhiều định nghĩa, khái niệm về IoT, tuy nhiên vẫn chưa có một khái niệm được chấp nhận rộng rãi nào về IoT Có thể nói một cách đơn giản, IoT là khái niệm để chỉ các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, kết nối với Internet và tạo nên một mạng lưới các thiết bị phục vụ cho cuộc sống của con người

Kể từ khi xuất hiện đến nay, IoT đã được sử dụng trong khá nhiều các sản phẩm, công nghệ ứng dụng thông minh phục vụ cho cuộc sống của con người hiện tại và trong tương lai, có thể kể đến như: ngồi nhà thông minh, điện thoại thông minh, phương tiện thông minh, thành phố thông minh, bệnh viện thông minh…

Tuy nhiên, một vấn đề mà tất cả các nhà phát triển, cung cấp sản phẩm IoT đang gặp phải là khả năng giao tiếp, tương thích và tích hợp giữa các sản phẩm, thiết bị IoT Chính bởi vấn đề này mà việc phát triển IoT hiện nay đang mang tính cục bộ rất cao do các đơn vị phát triển, cung cấp sản phẩm, dịch vụ đều sử dụng một tiêu chuẩn của riêng mình Điều này dẫn đến việc mở rộng phạm vi của các sản phẩm, ứng dụng IoT là rất khó khăn và cũng là yếu tố ngăn cản sự phát triển của IoT trong tình hình hiện nay

Đã có rất nhiều những buổi hội thảo, tọa đàm, những diễn đàn đề xuất việc cần thiết phải đưa ra một tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu thống nhất về IoT trên toàn thế giới Qua đó nêu bật tầm quan trọng của việc các thiết bị IoT khác nhau phải có khả năng giao tiếp và cung cấp những thông tin đáng tin cậy một cách thống nhất và chuẩn mực Đây là tiền đề và là yếu tố tối cần thiết nếu muốn phát triển IoT lên những tầm cao mới, những khái niệm mới như: bệnh viện thông minh, trường học thông minh, thành phố thông minh…

Vì vậy, một tiêu chuẩn chung của IoT là điều mà các tổ chức, nhà sản xuất, cung cấp sản phẩm IoT trên thế giới rất quan tâm vào lúc này

Từ những vẫn đề thực tiễn nêu trên, tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu IoT ở Việt Nam”

Đề tài tập trung nghiên cứu các tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu IoT, đưa ra nguyên lý xây dựng và khuyến nghị tiêu chuẩn về kiến trúc tham chiếu cho IoT tại Việt Nam

Nội dung nghiên cứu và bố cục của đề tài:

- Phần Mở Đầu

- Chương 1: Tổng quan về tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu IoT

Tìm hiểu các định nghĩa, khái niệm về IoT của các tổ chức, đơn vị phát triển công nghệ lớn trên thế giới Các đặc điểm đặc trưng của các hệ thống IoT Nghiên cứu tổng quan về kiến trúc tham chiếu IoT, những yêu cầu chung, các vấn đề và khía cạnh cần có của một kiến trúc tham chiếu IoT

- Chương 2: Nghiên cứu tình hình xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu IoT hiện nay

Nghiên cứu, so sánh, đánh giá kiến trúc tham chiếu IoT của một số tổ chức, đơn vị phát triển công nghệ trên thế giới: Microsoft Azure IoT RA, WSO2 IoT RA Nghiên cứu tình hình phát triển IoT của các tổ chức, đơn vị và doanh nghiệp ICT trong nước, đánh giá hiện trạng và nhu cầu chuẩn hóa về kiến trúc tham chiếu cho IoT ở Việt Nam

- Chương 3: Khuyến nghị tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho IoT tại Việt Nam

Nghiên cứu, phân tích các yêu cầu chung, các khía cạnh của một kiến trúc tham chiếu IoT, các tiêu chuẩn, quy chuẩn cần có đối với một kiến trúc tham chiếu IoT, từ đó đề xuất nguyên lý xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho IoT Xây dựng và khuyến nghị tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho IoT tại Việt Nam

- Kết luận

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIÊU CHUẨN KIẾN TRÚC

THAM CHIẾU IOT 1.1 Internet of things (IoT) là gì?

1.1.1 Khái niệm

Hiện nay, có rất nhiều định nghĩa về IoT được đưa ra bởi các tổ chức phát triển tiêu chuẩn, các liên minh và các tập đoàn công nghệ lớn trên thế giới Dưới đây là định nghĩa về IoT từ một vài tổ chức tiêu biểu

International Telecommunication Union (ITU-T): IoT là một cơ sở hạ tầng toàn cầu

cho xã hội thông tin, cho phép triển khai các dịch vụ tiên tiến bằng cách kết nối những vật thể (vật lý và ảo) dựa trên các thông tin hợp tác và công nghệ truyền thông sẵn có cũng như đang được phát triển

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): IoT là sự thực hiện việc

trao đổi thông tin giữa một trạm thuê bao với một máy chủ trong mạng lõi (thông qua một trạm cơ sở) mà không có sự tương tác của con người

The European Telecommunications Standards Institute (ETSI): IoT là sự truyền

thông giữa hai hay nhiều thực thể mà không nhất thiết cần đến sự can thiệp trực tiếp của con người

Internet Engineering Task Force (IETF): IoT là một mạng toàn cầu kết nối các đối

tượng với các địa chỉ riêng, dựa trên các giao thức truyền thông tiêu chuẩn

International Organisation for Standardisation (ISO): IoT là một cơ sở hạ tầng

dành cho các vật thể, con người, hệ thống và các nguồn thông tin được kết nối với nhau, cùng với các dịch vụ thông minh để cho phép chúng xử lý thông tin cũng như phản ứng về thế giới vật lý và thế giới ảo

1.1.2 Các đặc tính

a Các đặc tính hệ thống của IoT

Tự cấu hình: là tính năng tự động đặt cấu hình của các thiết bị dựa trên sự tương tác

của các quy tắc được xác định trước Tự động cấu hình rất hữu ích cho các hệ thống IoT, một hệ thống có nhiều thành phần khác nhau có thể thay đổi theo thời gian

Tính phân tán: Các hệ thống IoT có thể bao phủ toàn bộ các tòa nhà, bao phủ khắp

các thành phố, và thậm chí bao phủ toàn cầu Hiện nay, số lượng các thiết bị di động đã chính thức vượt quá số người trên thế giới Các thiết bị di động và mạng di động là những ví dụ điển hình nhất cho tính phân tán của hệ thống IoT

Mạng truyền thông đa dạng: Các hệ thống IoT hoạt động dựa vào khả năng trao đổi

các đơn vị thông tin trên nền tảng có cấu trúc từ các loại mạng khác nhau nhưng có thể tương tác với nhau Các Thiết bị truyền và nhận dữ liệu cũng như cần liên lạc với các dịch vụ phần mềm có thể được đặt gần hoặc nhau Các cổng giao tiếp được

sử dụng để kết nối các loại mạng khác nhau, thông thường là giữa các mạng liền kề với mạng diện rộng

Thời gian thực: Các hệ thống IoT thường hoạt động theo thời gian thực; dữ liệu

được truyền liên tục trong quá trình các sự kiện đang diễn ra và hệ thống cần phải

có phản hồi kịp thời đối với các sự kiện đó

Tự mô tả: là đặc tính cần thiết cho khả năng kết hợp và tương tác giữa các hệ thống

IoT cũng như các thiết bị IoT Tự mô tả đặc biệt rất có lợi trong những trường hợp

mà một hệ thống IoT cần phải kết nối với các hệ thống IoT khác, hoặc những trường hợp mà một hệ thống IoT cần được mở rộng bằng cách bổ sung các thiết bị IoT mới

b Các đặc tính dịch vụ của IoT

Các tính năng nhận diện nội dung: tính năng này tạo điều kiện thuận lợi cho việc

vận hành các chức năng phù hợp với hệ thống, chẳng hạn như định tuyến dữ liệu, tốc độ phân phối dữ liệu, các tính năng bảo mật như mã hóa, dựa trên các yếu tố như vị trí, chất lượng yêu cầu dịch vụ và độ nhạy cảm của dữ liệu

Các tính năng nhận diện bối cảnh: là thuộc tính của một thiết bị, dịch vụ, hoặc hệ

thống IoT cho phép nó có thể giám sát môi trường hoạt động của mình cùng các sự kiện trong môi trường đó để xác định các thông tin như khi nào, ở đâu hoặc theo trình tự nào mà một hoặc nhiều hiện tượng xảy ra trong thế giới thực

Tính kịp thời: Tính kịp thời là thuộc tính thể hiện việc thực hiện một hành động,

chức năng hoặc dịch vụ nào đó trong vòng một khoảng thời gian nhất định

c Các đặc tính thành phần của IoT

Kết hợp: Đây là khả năng liên kết các thành phần IoT rời rạc vào thành một hệ

thống với nhau, nó thể hiện khả năng lắp ráp các thành phần chức năng để tạo thành một hệ thống IoT hoàn chỉnh, và làm cho các thành phần chức năng kết nối lẫn nhau cũng như kết nối với các cơ chế ràng buộc trong hệ thống

Tìm kiếm: Tính năng tìm kiếm không chỉ cho phép người dùng, dịch vụ, và các thiết

bị tìm thấy các thiết bị trên mạng mà còn giúp chúng biết được những năng lực và dịch vụ mà các thiết bị đó cung cấp vào bất kỳ thời điểm cụ thể nào

Modul: Đây là tính năng của một thành phần riêng lẻ cho phép nó có thể kết hợp

với các thành phần khác để tạo thành các hệ thống khi cần thiết

Kết nối mạng: Trong các hệ thống IoT, các thành phần trao đổi thông tin với nhau

thông qua các đường kết nối mạng Những kết nối này có thể dưới hình thức vô tuyến hoặc hữu tuyến Những thiết bị phục vụ quá trình thiết lập, định tuyến, hoặc kết thúc các kết nối giữa các thành phần IoT được gọi là những nút mạng

Chia sẻ: Đây là một tính năng của IoT cho phép nhiều hệ thống kết nối với nhau có

thể sử dụng chung một thiết bị nào đó

Nhận dạng: Đây là đặc tính của một hệ thống IoT cho phép các thực thể mạng được

nhận dạng và có thể theo dõi được Các thực thể này bao gồm các thành phần của hệ thống IoT, chẳng hạn như các cảm biến, các thiết bị truyền động…

d Các đặc tính khác

Dữ liệu, dung lượng, tốc độ, tin cậy, biến đổi, đa dạng: Năm đặc điểm (5V) của dữ

liệu là khối lượng, vận tốc, tin cậy, biến đổi, và đa dạng đôi khi áp dụng đúng cho các hệ thống IoT Các đặc điểm này của dữ liệu được đúc rút từ các hệ thống Big Data Các hệ thống IoT có thể tạo ra một lượng lớn dữ liệu từ nhiều vị trí địa lý khác nhau Dữ liệu có thể được tổng hợp tại các điểm tập trung hoặc có thể được lưu trữ phân tán tại nhiều nơi

Không đồng nhất: Một hệ thống IoT thường bao gồm tập hợp rất nhiều thành phần

cũng như các thực thể vật lý khác nhau, và chúng tương tác với nhau theo nhiều cách khác nhau Để có thể tận dụng đầy đủ tiềm năng của IoT thì đòi hỏi phải có sự

tương hợp giữa tất cả các thành phần cũng như hệ thống không đồng nhất bên trong

nó

Mở rộng: Các hệ thống IoT bao gồm rất nhiều thành phần khác nhau như thiết bị,

mạng, dịch vụ, ứng dụng, người dùng, dữ liệu lưu trữ, dữ liệu truyền tải, các báo cáo sự kiện Khả năng mở rộng là đặc tính của một hệ thống cho phép nó tiếp tục hoạt động hiệu quả khi quy mô của hệ thống, sự phức tạp của nó, hoặc khối lượng công việc mà hệ thống thực hiện được tăng lên

Tin cậy: Độ tin cậy của thiết bị, dữ liệu và dịch vụ là điều cực kỳ quan trọng đối với

các hệ thống IoT, đặc tính này nói về mức độ mà người sử dụng hoặc người đầu tư tin tưởng rằng một sản phẩm hoặc hệ thống sẽ hoạt động đúng theo thiết kế

1.2 Kiến trúc tham chiếu IoT

1.2.1 Tổng quan

Kiến trúc tham chiếu IoT (IoT RA) là kiến trúc ở mức hệ thống mang tinh khái quát chung, tổng quát cho các hệ thống IoT có sử dụng chung các miền Do đó, một kiến trúc hệ thống IoT đang được phát triển cho một ứng dụng hoặc dịch vụ nhất định có thể tái sử dụng một số, hầu hết, hoặc tất cả các miền và thực thể trong kiến trúc tham chiếu Kiến trúc sư có thể chọn một vài miền và thực thể IoT RA nào

đó cho việc phát triển một kiến trúc ứng dụng hoặc dịch vụ IoT để tái sử dụng mà không cần quan tâm đến các miền và các thực thể khác trong IoT RA Mặt khác, kiến trúc sư cũng có thể bổ sung các miền và các thực thể nào đó trong kiến trúc ứng dụng hoặc dịch vụ IoT nếu như các miền và thực thể này chưa tồn tại trong IoT

RA Những miền và thực thể nói trên cần được xem xét kỹ lưỡng để bổ sung vào danh mục tiêu chuẩn quốc tế về IoT RA khi quá trình cập nhật tiêu chuẩn được tiến hành Ngoài ra, IoT có thể cung cấp các tiêu chuẩn kỹ thuật và chính sách để xây dựng một kiến trúc hệ thống IoT cụ thể

IoT RA cung cấp một điểm khởi đầu nhất quán để phát triển và triển khai các giải pháp kiến trúc cho các hệ thống IoT sao cho tất cả các hệ thống được tạo ra đều

có các điểm chung như sau:

- Nhất quán về sự tổ hợp thành phần cũng như các mảng thiết kế hệ thống;

- Giảm chi phí bằng cách tận dụng tối đa việc tái sử dụng các dịch vụ, sản phẩm,

dữ liệu, các định nghĩa, vv;

- Giảm thời gian bằng cách bắt đầu với IoT RA hiện tại và có thể điều chỉnh cho kiến trúc của một hệ thống IoT mục tiêu;

- Giảm nguy cơ bằng cách:

 Kết hợp các khả năng toàn cầu cần thiết;

 Tận dụng các bài học kinh nghiệm và chuyên môn liên quan được nhúng trong IoT RA

IoT RA không chỉ liệt kê những gì cần thiết phải có trong cấu trúc tổng thể nhằm thúc đẩy khả năng cộng tác giữa các hệ thống IoT với nhau bằng việc mô tả cấu trúc kiến trúc, mà còn chỉ rõ cách thức hoạt động của kiến trúc đó cùng với các miền/thực thể của nó bằng việc phát triển các định nghĩa giao diện một cách tường minh Tóm lại, IoT RA cung cấp các quy tắc và hướng dẫn để phát triển một kiến trúc hệ thống IoT cùng với các giao diện bên trong kiến trúc đó

Mỗi một nhà phát triển cũng như kiến trúc sư sẽ có các yêu cầu về thống một cách cụ thể đối với các năng lực ứng dụng và dịch vụ mà một hệ thống IoT mục tiêu cần đáp ứng Cho dù các yêu cầu hệ thống có thể thay đổi từ một hệ thống IoT này tới một hệ thống IoT khác nhưng IoT RA vẫn đảm bảo cung cấp nền tảng kiến trúc chung cùng với các quy tắc và hướng dẫn giống nhau để IoT RA có thể được tái sử dụng Việc tuân theo các quy tắc và hướng dẫn chung do IoT RA đặt ra sẽ đảm bảo việc phát triển nên các hệ thống IoT có thể hợp tác và tương tác với nhau

1.2.2 Đối tượng và mục tiêu

Tiêu chuẩn về kiến trúc tham chiếu IoT cung cấp mô hình khái niệm (CM),

mô hình tham chiếu (RM) và kiến trúc tham chiếu (RA) từ các góc nhìn kiến trúc khác nhau IoT RA không chỉ phác thảo những điều cần thực hiện trong quá trình xây dựng các hệ thống IoT dưới dạng mô tả kiến trúc tổng quan, mà còn chỉ ra cách thức vận hành của các thành phần cũng như toàn bộ kiến trúc sẽ được xây dựng Tóm lại, IoT RA cung cấp các quy tắc và chỉ dẫn để phát triển kiến trúc hệ thống IoT Hình 1.1 cho chúng ta thấy cấu trúc của một IoT RA

Hình 1.1: Cấu trúc của IoT RA

Kiến trúc tham chiếu IoT phục vụ các mục tiêu sau:

- Mô tả các đặc tính của các hệ thống IoT;

- Xác định các miền của hệ thống IoT;

- Mô tả CM, RM và các góc nhìn kiến trúc IoT;

- Mô tả khả năng tương tác của các thực thể của hệ thống IoT

Mỗi hệ thống IoT đều có các yêu cầu hệ thống cụ thể cần được đáp ứng, và các yêu cầu hệ thống cụ thể có thể khác nhau từ hệ thống IoT này sang hệ thống IoT khác tùy thuộc vào mỗi nhóm người và(hoặc) miền sử dụng IoT RA cung cấp các phần chung làm tiền đề để tạo ra một kiến trúc hệ thống cụ thể

IoT RA hỗ trợ các mục tiêu chuẩn hóa quan trọng sau đây:

- Tạo ra một bộ tiêu chuẩn mang tính quốc tế chặt chẽ cho IoT;

- Cung cấp thông tin tham chiếu độc lập về công nghệ để xác định tiêu chuẩn cho IoT;

- Khuyến khích sự cởi mở và minh bạch trong quá trình phát triển kiến trúc hệ thống IoT và trong việc xây dựng hệ thống IoT

IoT RA cũng hướng đến các mục đích sau:

- Tạo thuận lợi cho sự hiểu biết về cấu trúc tổng thể của các hệ thống IoT;

- Minh hoạ và cung cấp các kiến thức về IoT RA với các quan điểm kiến trúc khác nhau;

- Cung cấp một tài liệu tham khảo kỹ thuật để cho phép cộng đồng quốc tế hiểu, thảo luận, phân loại và so sánh các hệ thống IoT;

- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích các kịch bản hoạt động/ứng dụng bao gồm cả các luồng dữ liệu/thông tin cụ thể

1.3 Xu thế tiêu chuẩn hóa trên thế giới liên quan đến kiến trúc tham chiếu cho IoT

Một số tổ chức đã đưa ra các tài liệu khác nhau có nội dung về kiến trúc tham chiếu IoT Đó là: bản nháp về tiêu chuẩn IoT RA của ISO [1], tài liệu về kiến trúc tham chiếu cho internet công nghiệp (IIRA) [2], mô hình kiến trúc tham chiếu cho công nghiệp 4.0 (RAMI 4.0) [3], và bản nháp về kiến trúc của web cho vạn vật (WoT Architecture) [4]

Dự thảo tiêu chuẩn của ISO về IoT RA bao gồm các thông tin IoT tổng quát Tài liệu này trình bày về các đặc trưng của hệ thống, mô hình khái niệm, mô hình tham chiếu, và các góc nhìn kiến trúc của IoT Tài liệu được xây dựng tại buổi làm việc nhóm số 10 của Uỷ ban liên kết kỹ thuật của Tổ chức Tiêu chuẩn hoá Quốc tế

và Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (ISO/IEC JTC1 WG10) Sau này, nếu tài liệu này trở thành một tiêu chuẩn quốc tế, nó sẽ là một tài liệu tham khảo chính thống cho các thuật ngữ và các khái niệm về IoT Các đặc tính của IoT được phân tích bao gồm 33 điểm, và được gom thành chín nhóm Mô hình khái niệm bao gồm một mô hình tổng thể cho các khái niệm IoT (bức tranh tổng thể) cộng với 5 khái niệm quan trọng của IoT: khái niệm về các miền, khái niệm về nhận dạng, khái niệm về dịch

vụ và truyền thông, khái niệm về người dùng IoT, và khái niệm về thiết bị IoT Có hai loại mô hình tham chiếu bao gồm: mô hình tham chiếu dựa trên thực tể và mô hình tham chiếu dựa trên miền

IIRA định nghĩa Internet công nghiệp là "internet của sự vật, máy móc, máy tính và con người, cho phép thực hiện các hoạt động công nghiệp thông minh trong

đó có sử dụng các phân tích dữ liệu tiên tiến nhằm tạo ra các kết quả kinh doanh

chuyển đổi", và chỉ ra rằng "internet công nghiệp là sự hội tụ của hệ sinh thái công nghiệp toàn cầu, quá trình tính toán và sản xuất tiên tiến, hệ thống cảm rộng khắp,

và kết nối mạng mọi lúc mọi nơi" Tài liệu này thừa nhận định nghĩa về "vạn vật kết nối" của ISO, và chủ yếu tập trung vào các ứng dụng công nghiệp của IoT IIRA đã được xuất bản vào tháng 6 năm 2015 Nó bao gồm một sự mô tả ngắn gọn và toàn diện về kiến trúc IoT từ đầu cuối tới đầu cuối cho nền công nghiệp Internet công nghiệp Tài liệu này cung cấp một định nghĩa về các thành phần cấu thành nền cùng các giao diện IoT, với các yêu cầu chức năng và các công nghệ thực hiện Nó được xây dựng và được chứng thực dựa trên các kịch bản vận hành cốt lõi, và đã được triển khai và thử nghiệm trong môi trường thí nghiệm của IIC Mục tiêu trọng tâm của IIRA là cung cấp và đảm bảo các đặc tính hệ thống đầu cuối then chốt là an toàn, an ninh, tin cậy, riêng tư và khả năng phục hồi Báo cáo kỹ thuật IIRA có hai phần Phần đầu tiên mô tả một số quan điểm và các miền chức năng cần thiết để đánh giá hệ thống Internet công nghiệp Phần thứ hai bao gồm sự phân tích về các vấn đề trọng tâm của hệ thống, bao gồm cả sự phổ biến và đảm bảo các đặc điểm hệ thống then chốt

RAMI 4.0 tập trung vào mô tả IoT và các hệ thống mạng vật lý trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp RAMI 4.0 nhận định rằng chúng ta đang trải qua cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, và cuộc cách mạng này dựa trên các hệ thống IoT và mạng vật lý Trọng tâm của tài liệu là về các ứng dụng công nghiệp, về việc

sử dụng các công cụ vi tính, cùng các vấn đề liên quan đến những khái niệm này RAMI 4.0 là một mô hình kiến trúc tham khảo cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư này Đây là ma trận ba chiều có thể được sử dụng để định vị các tiêu chuẩn

và mô tả các kịch bản sử dụng Nó đề cập tới sự hội nhập giữa các nhà máy, kỹ thuật kết nối đầu cuối tới đầu cuối, cùng sự kết hợp với giá trị con người Học viện Khoa học và Kỹ thuật Quốc gia Đức (ACATEC) đã tiến hành nghiên cứu về nền tảng công nghiệp 4.0 từ tháng 4 năm 2013 Một tổ chức chuyên trách về nền tảng công nghiệp 4.0 sau đó được hình thành để quản lý quá trình triển khai ý tưởng này

W3C diễn giải các hoạt động về web của vạn vật theo cách sau: "vạn vật kết nối (IoT) chịu ảnh hưởng của việc thiếu khả năng tương tác giữa các nền tảng công nghệ Hệ quả là các nhà phát triển đang phải đối mặt với các kho dữ liệu khổng lồ, chi phí cao, và tiềm năng thị trường hạn chế Điều này có thể được so sánh với tình cảnh trước khi có Internet, khi đó tồn tại những công nghệ mạng không có khả năng tương thích lẫn nhau Internet ra đời đã tạo điều kiện cho việc phát triển các ứng dụng của những công nghệ độc lập đó được kết nối với nhau một cách dễ dàng W3C đang tìm cách làm tương tự đối với IoT" Ở đây, Internet được xem như là một mô hình chứ không phải là một thành phần thiết yếu (cho dù trên thực tế nó thường đóng vai trò là một thành phần thiết yếu) Trọng tâm của tài liệu là về khả năng tương tác nói chung, chứ không tập trung vào bất kỳ lĩnh vực ứng dụng cụ thể nào Web của vạn vật đưa ra khái niệm về một lớp tương hợp dành cho IoT, theo đó

nó có thể được sử dụng trên nhiều nền tảng và tiêu chuẩn khác nhau Web vạn vật cũng làm đơn giản hóa việc phát triển ứng dụng và chuyển gánh nặng về khả năng tương tác giữa các nền tảng cho các nhà phát triển nền tảng dựa trên việc sử dụng siêu dữ liệu Web vạn vật sử dụng khung mô tả tài nguyên (RDF) như là một ngôn ngữ chuyển đổi cho siêu dữ liệu, đồng thời hỗ trợ phát hiện, tích hợp dịch vụ, và đánh giá dựa trên các mô hình dịch vụ có tính ngữ nghĩa Web vạn vật cung cấp một khuôn khổ cho sự tương hợp giữa các hệ thống IoT, dựa trên các tiêu chuẩn liên nền tảng, và sử dụng các khái niệm của World-Wide-Web Hiện nay đã tồn tại một kiến trúc nháp không chính thức, tính đến tháng 9 năm 2016, nhưng nó chưa được chính thức hóa thành tài liệu về kiến trúc tham chiếu

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CHUẨN KIẾN TRÚC THAM CHIẾU IOT HIỆN NAY 2.1 Nghiên cứu đánh giá, so sánh một số kiến trúc tham chiếu IoT trên thế giới

2.1.1 Kiến trúc tham chiếu IoT của Microsoft Azure Services

a) Kiến trúc tham chiếu của Microsoft Azure IoT

Hình 2.1 là một kiến trúc khái niệm ở mức cao của Microsoft Azure IoT Kiến trúc này gồm các dịch vụ nền tảng cốt lõi và các thành phần ở mức ứng dụng,

nó cung cấp các giải pháp xử lý cho một hệ thống IoT điển hình:

- Kết nối thiết bị

- Xử lý dữ liệu, phân tích và quản lý

- Biểu diễn và kết nối nghiệp vụ

Hình 2.1: Kiến trúc tham chiếu IoT của Microsoft Azure

Các thành phần kiến trúc:

Kết nối thiết bị: Cách thức kết nối thiết bị của Microsoft Azure IoT được thể hiện

bởi hình 2.2

Hình 2.2: Các lựa chọn kết nối thiết bị khác nhau của Microsoft Azure IoT

Các lựa chọn kết nối thiết bị của Microsoft Azure IoT gồm:

 (1): Kết nối trực tiếp thiết bị với cổng của đám mây

 (2): Kết nối qua cổng trường

 (3): Kết nối qua một cổng tùy chỉnh của đám mây

 (4): Kết nối qua cổng trường và cổng tùy chỉnh của đám mây

Nhận dạng thiết bị: Bộ nhận dạng thiết bị là nơi quản lý tất cả thông tin về thiết bị

của hệ thống Phương thức quản lý nhận dạng thiết bị của Microsoft Azure IoT được thể hiện qua hình 2.3

Hình 2.3: Quản lý cung cấp, nhận dạng và trạng thái thiết bị

Bộ nhận dạng lưu trữ thông tin và chứa các mã xác thực phục vụ việc xác thực các thiết bị từ máy khách Cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin đăng ký thiết bị được tách riêng để đảm bảo yếu tố bảo mật

Đăng ký thiết bị: đây là một cơ sở dữ liệu chỉ mục bên cạnh bộ nhận dạng, chứa các

dữ liệu phục vụ mục đích khai phá và tham chiếu đến các thiết bị đã được cấp phép, xác thực Các thay đổi trên các thiết bị đã đăng ký phải được cho phép và thực hiện qua một giao diện API

Cấp phép thiết bị: việc cấp phép cho thiết bị giúp hệ thống thực hiện các bước nhận

diện và xử lý thông tin trong suốt vòng đời của thiết bị Nó cho phép xử lý các tác

vụ như kích hoạt, khóa hoặc đình chỉ các thao tác truy cập từ thiết bị

Trạng thái thiết bị: dữ liệu hoạt động của thiết bị được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu

về trạng thái của thiết bị Cơ sở dữ liệu trạng thái này tách biệt với cơ sở dữ liệu đăng ký thiết bị và các thông tin đăng ký của thiết bị sẽ được trỏ tới cơ sở dữ liệu trạng thái của thiết bị

Luồng dữ liệu và xử lý luồng: dữ liệu sau khi đi qua cổng kết nối sẽ vào đến đám

mây, luồng dữ liệu qua hệ thống được xử lý bởi các bộ chuyển dữ liệu và tác vụ phân tích Bộ chuyển dữ liệu có chức năng định tuyến dữ liệu mà không chuyển đổi

bất kỳ trạng thái nào của dữ liệu, trong khi các tác vụ phân tích thực hiện nhiệm vụ

xử lý các sự kiện phức tạp

Luồng và các tác vụ điều khiển luồng của kiến trúc Microsoft Azure IoT được thể hiện bởi hình 2.4:

Hình 2.4: Bộ xử lý luồng

Giải pháp UX: là một phần của giải pháp thực hiện truy câp và quản lý dữ liệu, lưu

trữ và phân tích thiết bị, phát hiện thiết bị thông qua các chức năng đăng ký và kiểm soát các luồng công việc Giải pháp UX có thể là một trang web nhưng cũng có thể

là một giao diện API với đồ họa dạng lưới trên thiết bị di động hoặc máy tính Giải pháp UX cho các hệ thống IoT thường bao gồm các dịch vụ định vị vật lý và trên giao diện người dùng được cung cấp các tính năng kiếm soát và tích hợp

Tích hợp hệ thống nghiệp vụ: là lớp có nhiệm vụ tích hợp môi trường IoT vào các

hệ thống nghiệp vụ cơ sở như CRM, ERP và các ứng dụng LOB Điển hình là các

hệ thống nghiệp vụ về dịch vụ thanh toán, hỗ trợ khách hàng…

b) Đánh giá

Kiến trúc tham chiếu của Microsoft Azure IoT đưa ra một mô hình kiến trúc cho các giải pháp IoT dựa trên nền tảng của Microsoft Azure (hệ thống đám mây cung cấp các dịch vụ công nghệ thông tin của Microsoft) Mục đích của kiến trúc này là cung cấp một tầm nhìn và hướng dẫn cho các khách hàng, đối tác của

Microsoft, những người đang sử dụng cũng như cung cấp các dịch vụ IoT trên nền tảng của Microsoft Azure

Do vậy, kiến trúc tham chiếu này chỉ có thể được sử dụng như một tài liệu tham khảo và chưa đủ các yếu tố để trở thành một tiêu chuẩn chung cho các hệ thống IoT

2.1.2 Kiến trúc tham chiếu IoT của WSO2

a) Kiến trúc tham chiếu cho IoT của WSO2

WSO2 đưa ra mô hình kiến trúc tham chiếu IoT với các lớp và kết cấu như 2.5:

Hình 2.5: Kiến trúc tham chiếu cho IoT của WSO2

Lớp thiết bị: là lớp cuối cùng của kiến trúc, chúng là những thiết bị phải có kết nối

trực tiếp hoặc gián tiếp với internet Ví dụ:

- Arduino với kết nối Arduino ethernet;

- Arduino với kết nối wifi;

- Raspberry kết nối qua ethernet hoặc wifi;

- Intel Galileo kết nối qua ethernet hoặc wifi;

- Zigbee được kết nối qua Zigbee Gateway;

- Bluetooth hoặc các thiết bị Bluetooth Low Energy kết nối qua điện thoại di động

Lớp truyền thông: là lớp hỗ trợ kết nối của các thiết bị Có nhiều giao thức để thực

hiện giao tiếp giữa các thiết bị và cloud Có thể kể tới các giao thức như:

- HTTP/HTTPS: đây là một giao thức phổ biến và có nhiều thư viện hỗ trợ

- MQTT 3.1/3.1.1: là một giao thức được thiết kế để truyền qua TCP

- CoAP: là một giao thức từ IETF được thiết kế để truyền qua UDP

WSO2 lựa chọn sử dụng MQTT làm giao thức truyền thông mạng và giao thức HTTP là lựa chọn thay thế

Lớp tổ hợp/kênh: là lớp kiến trúc quan trọng trong việc tổng hợp và truyền thông

tin Vai trò của chúng là:

- Hỗ trợ máy chủ HTTP và/hoặc truyền giao thức MQTT giữa các thiết bị;

- Có khả năng kết hợp và gộp thông tin được truyền từ các thiết bị khác nhau và định tuyến tới một thiết bị cụ thể (có thể phải sử dụng Gateway);

- Có khả năng kết nối và chuyển đổi giữa các giao thức khác nhau

Lớp xử lý và phân tích sự kiện: lớp này lấy các sự kiện từ các kênh và có khả năng

xử lý dữ liệu theo các sự kiện này Điểm mấu chốt của lớp này là yêu cầu lưu trữ dữ liệu và cơ sở dữ liệu WSO2 khuyến cáo một số phương thức xử lý của lớp này như sau:

- Dữ liệu được lưu ngay tại địa phương, sau đó xử lý các sự kiện tính toán theo dạng map-reduce cho hàng loạt dữ liệu cùng lúc

- Các sự kiện phức tạp được xử lý nhanh tại bộ nhớ trong để đảm bảo hiệu năng trong thời gian thực và tự động và tự động xử lý trên dữ liệu của các thiết bị và

hệ thống khác nhau

- Lớp này còn hỗ trợ nèn tảng xử lý các ứng dụng truyền thống như JavaBeans, logic JAX-RS, PHP, Ruby hoặc Python

Lớp truyền thông nội/ngoại: kiến trúc tham chiếu cần cung cấp một cách thức cho

các thiết bị để có thể giao tiếp ra bên ngoài hệ thống điều hướng thiết bị Có ba cách tiếp cận chính:

- Tạo các giao diện người dùng trên web và cổng có khả năng tương tác với các thiết bị và lớp xử lý sự kiện

- Cung cấp một giao diện có tầm nhìn tổng quan để phân tích và xử lý sự kiện

- Tương tác với các hệ thống bên ngoài bằng cách sử dụng giao tiếp máy-máy (APIs)

Lớp quản lý thiết bị: được xử lý bởi hai thành phần Một hệ thống phía máy chủ,

một phần mềm ứng dụng từ xa được cài đặt trên thiết bị Có ba cấp độ quản lý thiết bị: không quản lý, bán quản lý và quản lý đầy đủ Đối với một hệ quản lý thiết bị đầy đủ, cần đáp ứng những đặc điểm sau:

- Quản lý bằng phần mềm trên thiết bị;

- Bật/tắt các tính năng của thiết bị (trực tiếp hoặc từ xa);

- Kiểm soát an ninh và nhận dạng;

- Theo dõi tình trạng của thiết bị;

- Định vị thiết bị;

- Khóa hoặc xóa thiết bị từ xa nếu phát sinh vấn đề về an ninh, bảo mật…

Lớp quản lý nhận dạng và truy nhập: là lớp cuối cùng trong kiến trúc tham chiếu,

lớp này cung cấp những dịch vụ sau:

- Phát hành và xác thực mã OAuth2

- Các dịch vụ nhận dạng khác như: SAMO 2 SSO và Open ID Connect để xác định các yêu cầu từ lớp Web

- PDAC XACML

- Thư mục của người dùng

- Các chính sách kiểm soát truy nhập

c) Đánh giá

Kiến trúc tham chiếu cho IoT của WSO2 được WSO2 khuyến cáo sử dụng trên nền tảng WSO2 (WSO2 Platform), đây là một nền tảng mã nguồn mở dạng mô-

đun được phát triển hoàn toàn bởi WSO2 theo mô hình đám mây Nền tảng này cung cấp một kiến trúc tổng quan phía máy chủ, bao gồm cổng kết nối và một số thành phần tham chiếu cho lớp thiết bị Nền tảng WSO2 hỗ trợ triển khai dựa trên các nội dung:

- Sử dụng trên các máy chủ truyền thống như: Linux, Windows, Solaris và AIX

- Triển khai các dịch vụ đám mây công cộng như: Amazon EC2, Microsoft Azure

và Google Compute Engine

- Phát triển điện toán đám mây trên các nền tảng gồm: OpenStack, Suse Cloud, Eucalyptus, Amazon Virtual Private Cloud và Apache Stratos

Kiến trúc tham chiếu cho IoT của WSO2 được mô tả khá đầy đủ, tuy nhiên vẫn còn ở mức tổng quát và thiếu những quy chuẩn cụ thể để có thể sử dụng làm một tiêu chuẩn về kiến trúc tham chiếu chung cho các hệ thống IoT

2.2 Đánh giá hiện trạng và nhu cầu chuẩn hóa về kiến trúc tham chiếu cho IoT ở Việt Nam

2.2.1 Hiện trạng phát triển IoT tại Việt Nam

Tình hình phát triển IoT của các tổ chức, doanh nghiệp ICT Việt Nam

IoT đã tạo ra cuộc cách mạng công nghệ 4.0 trên thế giới và Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó Đã có một số ứng dụng IoT tạo ra sự ảnh hưởng và thay đổi lớn trong xã hội Việt Nam, điển hình như Grap và Uber trong lĩnh vực giao thông Tuy nhiên vẫn còn rất nhiều lĩnh vực tiềm năng mà các ứng dụng IoT chưa thể tiếp cận và tạo ra sự đột phá như nông nghiệp, y tế, nhà ở…

Rất nhiều các tổ chức, doanh nghiệp, đơn vị nghiên cứu và phát triển của Việt Nam đã bước đầu hình thành nên những sản phẩm IoT của mình, nổi bật trong

số đó có thể kể đến như: nền tảng IoT Smart Connected Platform (SCP) của VNPT trong phát triển thành phố thông minh (Smart City), Rogo Alfa của FPT trong phát triển nhà ở thông minh (Smart House)…

IoT tại Việt Nam đang có một tiềm lực phát triển rất lớn, do vậy nó đã trở thành xu hướng khởi nghiệp trong giới trẻ và cộng đồng đam mê công nghệ trong một vài năm trở lại đây Đã có rất nhiều hoạt động hỗ trợ và đẩy mạnh hoạt động

khởi nghiệp trong lĩnh vực IoT của các đơn vị quản lý nhà nước và các hiệp hội thúc đẩy IoT của Việt Nam Năm 2016, cuộc thi “IoT Startup” do Vườn ươm doanh nghiệp khu công nghệ cao (SHTP-IC) tổ chức đã đạt được thành công ngoài mong đợi khi có tới 80 dự án chất lượng đăng ký tham gia và những dự án đoạt giải thu hút sự quan tâm rất lớn của giới đầu tư và các ông lớn trong lĩnh vực ICT

Cơ chế, chính sách và chiến lược phát triển

Trước sự phát triển rất nóng đó, IoT cần có sự quan tâm, hỗ trợ từ phía các

cơ quan quản lý nhà nước về cơ chế, chính sách để có thể tạo ra những bước phát triển đột phá Bộ Thông tin Truyền thông, đơn vị quản lý nhà nước về lĩnh vực ICT

đã có những hành động cụ thể và tích cực trong việc xây dựng chiến lược, định hướng nhằm tạo điều kiện cho các doanh nghiệp, đơn vị có thể tiếp cận xu hướng công nghệ IoT trên thế giới Cùng với đó, Bộ Thông tin Truyền thông đã ban hành thông tư 01/2017/TT-BTTTT về danh mục các sản phẩm công nghệ thông tin trọng điểm trong đó có các sản phẩm IoT Đây là một bước đi quan trọng, tạo tiền đề trong việc xây dựng hành lang pháp lý cũng như môi trường phát triển IoT của Việt Nam trong tương lai

2.2.2 Nhu cầu chuẩn hóa về kiến trúc tham chiếu cho IoT

Bên cạnh những tiềm năng và thuận lợi, vẫn còn đó những khó khăn, thách thức lớn mà IoT Việt Nam cần vượt qua để có bước đột phá trong cuộc cách mạng công nghệ 4.0, một trong số đó là nhu cầu có một tiêu chuẩn chung thống nhất về hệ thống IoT

Đã có rất nhiều những buổi hội thảo, tọa đàm, diễn đàn đề xuất việc cần thiết phải đưa ra một tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu thống nhất về IoT trên toàn thế giới Qua đó nêu bật tầm quan trọng của việc các thiết bị IoT khác nhau phải có khả năng giao tiếp và cung cấp những thông tin đáng tin cậy một cách thống nhất và chuẩn mực Đây là tiền đề và là yếu tố tối cần thiết nếu muốn phát triển IoT lên những tầm cao mới

Hiện nay đang tồn tại rất nhiều tiêu chuẩn mang tính quốc tế, khu vực, và địa phương có liên quan đến hoặc tương ứng với các hệ thống IoT (ví dụ: các mạng

cảm biến, mạng điều khiển, cảm biến/đầu dò thông minh, RFID, các giao thức, hệ thống thông tin di động, các loại mạng vô tuyến và hữu tuyến, phần mềm, hệ thống trung gian, v.v.) Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có các tiêu chuẩn mang tính chuyên dụng và thực tiễn nhằm hướng dẫn việc thiết kế, phát triển và triển khai các hệ thống IoT

Trong khi đó, các nhà phát triển ứng dụng/dịch vụ miền trong nước đang liên tục phát triển và triển khai các hệ thống IoT mà không cần các tiêu chuẩn định hướng về IoT Nếu thiếu các tiêu chuẩn định hướng cho các hệ thống IoT từ giai đoạn đầu của quá trình phát triển công nghệ IoT, thì một trong những mục tiêu cơ bản của IoT về việc xây dựng được một kiến trúc chung/mở cùng khả năng tương tác giữa các loại hệ thống IoT khác nhau sẽ trở nên cực kỳ khó khăn để có thể đạt được Đây chính là lý do tại sao phải xây dựng và phát triển một kiến trúc tham chiếu cho IoT Kiến trúc tham chiếu này không chỉ cung cấp những hướng dẫn và kiến trúc hệ thống tổng quát cùng với các yêu cầu chung, mà nó còn phải được các nhà phát triển IoT trên toàn cầu chấp nhận và hỗ trợ

2.2.3 Khả năng áp dụng các tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu IoT quốc tế tại Việt Nam

Hiện nay, đã có một số tổ chức, hiệp hội và các doanh nghiệp lớn trong lĩnh vực ICT đưa ra các tiêu chuẩn kiến trúc chung về IoT của riêng mình Như đã đề cập ở mục 1.3, chúng ta thấy rằng mỗi tiêu chuẩn được đưa ra đều mang những tính chất, đặc thù riêng dựa trên các quan điểm, nhận định và nền tảng công nghệ, thiết

bị của tổ chức, đơn vị đó

Chính vì vậy, nếu áp dụng trực tiếp các tiêu chuẩn đó cho các hệ thống IoT tại Việt Nam sẽ gặp những khó khăn, vướng mắc nhất định do sự khác biệt về hiện trạng và nền tảng ICT của Việt Nam

CHƯƠNG 3: KHUYẾN NGHỊ TIÊU CHUẨN KIẾN TRÚC

THAM CHIẾU CHO IOT Ở VIỆT NAM 3.1 Nguyên lý xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu cho IoT

3.1.1 Các vấn đề chung

a Các yêu cầu của kiến trúc tham chiếu IoT

Các yêu cầu đối với các hệ thống IoT đã được xác định bởi các nhân tố như SDOs, các liên doanh và các nhà sản xuất khác nhau Một số trong các yêu cầu này

có vai trò trực tiếp trong việc hình thành một kiến trúc tham chiếu, một số khác trực tiếp hoặc gián tiếp tác động đến thiết kế và kiến trúc của một hệ thống cụ thể Các yêu cầu có thể mang tính chung chung và áp dụng cho tất cả các hệ thống, hoặc mang tính cụ thể cho một miền hoặc lĩnh vực ứng dụng nào đó

Kiến trúc tham chiếu không cần quy định bất kỳ phương thức cụ thể nào cho việc triển khai, trừ các yêu cầu cho một miền ứng dụng cụ thể Kiến trúc cần mô tả được hệ thống hoặc các hệ thống cho IoT, các thành phần chính có liên quan, mối quan hệ giữa chúng, cùng các thuộc tính biểu hiện ra bên ngoài của chúng

Mức hiệu năng của từng yêu cầu có thể rất quan trọng, và nó có thể bao gồm không chỉ hiệu năng của một thành phần nào đó cụ thể mà còn về hiệu năng tổng thể của hệ thống Đối với một số ứng dụng, các yêu cầu cụ thể rất quan trọng cho việc triển khai thành công:

Tuân thủ quy định: IoT RA cần hỗ trợ việc tuân thủ bất kỳ quy định nào có liên

quan đến hệ thống cùng với các yêu cầu mang tính cục bộ, địa phương

Chức năng tự chủ: IoT RA cần hỗ trợ các năng lực về tự cấu hình, tự phục hồi, tự

tối ưu hóa và tự bảo vệ ở cấp độ mạng, nhằm thích ứng với các miền ứng dụng khác nhau, môi trường truyền thông khác nhau, số lượng lớn người dùng và các loại thiết

bị khác nhau

Tự động cấu hình: IoT RA cần phải hỗ trợ chức năng tự động cấu hình để hệ thống

IoT có thể làm việc với sự bổ sung hay loại bỏ các thành phần, như các thiết bị và các mạng

Khả năng mở rộng: IoT RA cần hỗ trợ một lượng lớn các ứng dụng khác nhau về

quy mô, độ phức tạp và dung lượng IoT RA cũng cần hỗ trợ các hệ thống có bao gồm một số lượng lớn các thiết bị, ứng dụng, người sử dụng, lưu lượng lớn về dữ liệu truyền tải, tần suất báo cáo sự kiện Về mặt lý tưởng, các thành phần được sử dụng trong một ứng dụng đơn giản cũng có thể được sử dụng trong một hệ thống phân tán phức tạp và lớn

Khả năng phát hiện: IoT RA cần hỗ trợ các dịch vụ tìm kiếm để những người dùng,

dịch vụ, tính năng, thiết bị và dữ liệu của IoT có thể được phát hiện dựa theo các tiêu chí khác nhau, chẳng hạn như thông tin vị trí địa lý, loại thiết bị, vv Các dịch

vụ tìm kiếm cần được hỗ trợ bởi nhiều miền khác nhau trong các hệ thống IoT phức tạp

Tính không đồng nhất: IoT RA cần hỗ trợ các thiết bị và mạng không đồng nhất với

các loại thiết bị khác nhau về công nghệ truyền thông, năng lực tính toán, khả năng lưu trữ và tính lưu động, các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau và các người dùng khác nhau, đồng thời hỗ trợ khả năng tương tác giữa các mạng và hệ điều hành khác nhau IoT RA cần hỗ trợ kết nối toàn cầu với việc liên kết các hệ thống kế thừa

Sự nhật dạng duy nhất: IoT RA cần hỗ trợ nhận dạng duy nhất có chuẩn hóa cho

mỗi thành phần của IoT (ví dụ: thiết bị và dịch vụ) nhằm cung cấp các dịch vụ cộng tác và hỗ trợ, như khám phá và xác thực qua các mạng không đồng nhất

Sự hữu dụng : IoT RA cần hỗ trợ tính năng “cắm là chạy” để cho phép tạo ra, tổng

hợp hoặc thu nhận các cấu hình dựa trên ngữ nghĩa nhằm hỗ trợ quá trình tích hợp

và hợp tác một cách liên tục giữa các thành phần kết nối với các ứng dụng, và đáp ứng các yêu cầu về ứng dụng

Các giao diện đã chuẩn hóa: IoT RA cần hỗ trợ giao diện chuẩn cho các thành phần

IoT RA dựa trên các tiêu chuẩn được xác định rõ ràng, có thể chuyển hóa được, và tường minh Các thiết bị cung cấp khả năng hợp tác bên ngoài thông qua các giao diện chuẩn hóa có thể hỗ trợ tính linh hoạt của các thành phần nội bộ và tùy chỉnh cho các ứng dụng Các dịch vụ web đã chuẩn hóa cần phải có để cho phép truy cập các thông tin cảm biến cùng dữ liệu quan sát từ các cảm biến

Các thành phần đã được xác định: IoT RA cần hỗ trợ sự kết nối của rất nhiều thành

phần không đồng nhất và đa dạng nhằm thực hiện các chức năng khác nhau tùy theo nhu cầu của các nhà đầu tư hệ thống Kiến trúc cũng cần hỗ trợ phát hiện và sử dụng các thành phần có các đặc điểm mang tính phổ biến và được mô tả bằng cách

sử dụng ngữ nghĩa và cú pháp đã được chuẩn hóa

Tính kết nối mạng: IoT RA cần hỗ trợ các tính năng kết nối độc lập với các miền

ứng dụng cụ thể, đồng thời cũng cần hỗ trợ sự tích hợp của các công nghệ truyền thông không đồng nhất nhằm cho phép sự tương tác giữa các thiết bị và các dịch vụ IoT khác nhau Các hệ thống được kết nối qua mạng có thể cần cung cấp một chất lượng dịch vụ (QoS) cụ thể, và hỗ trợ các tính năng như nhận thức về thời gian, nhận thức về vị trí, nhận thức về bối cảnh, và nhận thức về nội dung

Tính kịp thời: IoT RA cần hỗ trợ sự kịp thời, bởi vì việc cung cấp dịch vụ trong một

khoảng thời gian nhất định là rất cần thiết để xử lý một loạt các chức năng ở các cấp khác nhau bên trong hệ thống IoT

Nhận thức về thời gian: IoT RA cần hỗ trợ sự đồng bộ về mặt thời gian giữa các tác

vụ của các thành phần kết nối với nhau khi sử dụng các năng lực truyền thông và dịch vụ Sự chính xác về mặt đo thời gian trong hệ thống so với việc đo thời gian trong thế giới vật lý là một vấn đề quan trọng đối với các thành phần IoT Lý do là đôi khi cần phải kết hợp hoặc liên kết một cách chính xác các dữ liệu từ nhiều bộ cảm biến và nguồn dữ liệu khác nhau Cả giá trị thời gian lẫn sự dao động về giá trị của nó đều cần thiết để đánh giá đúng liệu một thành phần cụ thể nào đó có thực hiện được công việc cần thiết hay không

Nhận thức về vị trí: IoT RA cần hỗ trợ các thành phần IoT trong việc tương tác với

các vật thể vật lý và có thể nhận thức về vị trí vật lý của chúng Tùy các ứng dụng khác nhau sẽ có các yêu cầu riêng về độ chính xác của vị trí Do đó, sẽ là rất quan trọng nếu như các thành phần có thể cung cấp thông tin về không chỉ vị trí của chúng, mà còn là độ sai lệch của các vị trí đó

Nhận thức về ngữ cảnh: IoT RA cần hỗ trợ khả năng nhận thức ngữ cảnh để các hệ

thống IoT có thể cho phép triển khai các dịch vụ linh hoạt, tùy theo nhu cầu người

dùng, và tự động, dựa trên ngữ cảnh có liên quan của các thành phần và/hoặc người dùng IoT Thông tin về ngữ cảnh được sử dụng làm cơ sở để thực hiện các tác vụ tương ứng với tình hình hiện tại, có thể thông qua việc sử dụng thông tin về cảm biến và các thiết bị truyền động

Nhận thức về nội dung: IoT RA cần hỗ trợ sự nhận thức về nội dung để thúc đẩy

triển khai các dịch vụ như lựa chọn đường dẫn và định tuyến truyền thông dựa trên nội dung

Tính mô đun: IoT RA cần hỗ trợ các thành phần mà có thể được kết hợp trong các

cấu hình khác nhau để tạo ra các hệ thống theo yêu cầu Bằng cách tập trung vào việc chuẩn hóa các giao diện thay vì xác định chi tiết hoạt động cho mỗi thành phần, nhờ vậy người triển khai có sự linh hoạt trong việc thiết kế các thành phần cũng như các hệ thống IoT

Tính tin cậy: IoT RA cần hỗ trợ tính tin cậy ở một mức độ thích hợp nhằm đảm bảo

các tính năng như truyền thông, dịch vụ và khả năng quản lý dữ liệu có thể đáp ứng yêu cầu của hệ thống IoT RA cần có khả năng chịu đựng và hỗ trợ việc đáp ứng các yêu cầu thay đổi do các ảnh hưởng bên ngoài, quá trình xảy ra lỗi và tự hồi phục

Tính bảo mật: IoT RA cần hỗ trợ tính bảo mật cho các thành phần, truyền thông,

kiểm soát truy cập vào hệ thống, cùng các dịch vụ quản lý và bảo mật dữ liệu IoT

RA cần phải hỗ trợ cả các vấn đề về an ninh vật lý lẫn an ninh không gian mạng

Tính riêng tư và bí mật: IoT RA cần hỗ trợ các yêu cầu bí mật và riêng tư của việc

triển khai IoT

Các thành phần kế thừa: IoT RA cần hỗ trợ việc tích hợp và di chuyển các thành

phần kế thừa Các thành phần và hệ thống mới nên được thiết kế sao cho các thành phần hiện tại hoặc kế thừa không làm hạn chế sự phát triển của hệ thống trong tương lai Phải xây dựng một kế hoạch cho việc thích ứng và di chuyển các hệ thống kế thừa để đảm bảo các khoản đầu tư cũ không bị loại bỏ sớm Các thành phần kế thừa phải được tích hợp sao cho vẫn đảm bảo rằng tính an toàn bảo mật và các yêu cầu về chức năng và hiệu năng khác đều được đáp ứng

Khả năng quản trị: IoT RA cần hỗ trợ các khả năng quản trị để giải quyết các vấn

đề như quản lý dữ liệu, quản lý thiết bị, quản lý mạng, bảo trì giao diện và cảnh báo

Quản trị rủi ro: IoT RA cần hỗ trợ khả năng phục hồi hoạt động trong các điều kiện

bình thường và bất thường

b Các khía cạnh chính cần có đối với kiến trúc tham chiếu IoT

Tiêu chuẩn về IoT RA cần phải đề cập đến ít nhất là các khía cạnh chính sau đây:

Khả năng tương tác của các thực thể IoT - ví dụ như các hệ thống, các hệ thống

con, các thành phần, bao gồm phần cứng, phần mềm, máy móc, phi máy móc, dữ liệu, thông tin, v.v

Lớp dịch vụ - làm thế nào để tích hợp các dịch vụ hiện có với các dịch vụ mới tại

lớp dịch vụ

Giao tiếp không giới hạn - các giao thức mở

Cơ sở hạ tầng tài nguyên - độ chi tiết của nguồn tài nguyên, sự khám phá ra các

thực thể mới trong thế giới thực Quá trình liên kết giữa các thực thể như thế nào? Các thực thể ảo được xử lý ra sao?

Làm thế nào để xây dựng nên các thiết bị và các thành phần? Những tiêu chuẩn IoT

nào mà các nhà sản xuất phải tuân theo? Khả năng tận dụng các tiêu chuẩn sẵn có như thế nào?

Cấn phải phát triển các kịch bản sử dụng, các lược tả hệ thống nào? Xác định được

các phạm vi ứng dụng và nghiệp vụ của các sản phẩm / hệ thống hiện có dựa trên việc triển khai IoT sẽ thay đổi ra sao

Những khía cạnh phi kỹ thuật của IoT, ví dụ như quy trình kinh doanh, hành vi của

con người, các yếu tố văn hoá, các yếu tố kinh tế xã hội, v.v sẽ thay đổi thế nào? IoT RA cần phải làm rõ các khía cạnh đa chiều của IoT, và một vài trong số các khía cạnh đó không được mô tả trong tiêu chuẩn này; Tuy nhiên, những khía cạnh

đa chiều này cần được xem xét bởi các nhà phát triển và triển khai các hệ thống IoT

Các khía cạnh về kiến trúc:

- Khung kiến trúc IoT cần cho phép sự tích hợp một cách liền mạch các công nghệ IoT không đồng nhất, bao gồm các mạng, cảm biến, các bộ truyền động, kết cấu trung gian, phần mềm nhằm tạo ra sự hợp tác giữa chúng

- Khung kiến trúc cần cung cấp những chỉ dẫn cho việc phát triển kiến trúc IoT theo định hướng thị trường, ví dụ: kiến trúc riêng cho hệ thống/ứng dụng hoặc kiến trúc mục tiêu

Các khía cạnh nghiệp vụ:

- Mô hình về quy trình nghiệp vụ IoT;

- Quy trình triển khai các ứng dụng và dịch vụ IoT;

- Giải quyết các vấn đề về sự riêng tư và an ninh

Các khía cạnh truyền thông:

- Các giao thức chuyển đổi cho các cổng giao tiếp cho đến khi có một hoặc nhiều giao thức thống nhất về IoT được phát triển và trở nên sẵn có;

- Truyền thông giữa các thực thể IoT, chẳng hạn như các thiết bị, ứng dụng, dịch vụ…;

- Tính năng sẵn sàng sử dụng của các thiết bị;

- Các chỉ dẫn về các kế hoạch và giao thức truyền thông

Các khía cạnh về vật thể:

- Khả năng tìm kiếm các thiết bị cần tìm trên hệ thống;

- Tìm kiếm linh hoạt đối với các vật thể;

- Chức năng tìm kiếm riêng tư và bí mật (ẩn danh);

- Điều khiển truy nhập và quản trị nhận dạng

Tiêu chuẩn quốc tế về IoT RA cần giữ được các đặc tính của kiến trúc tham chiếu đã được xây dựng tốt từ trước đến nay IoT RA cần có các đặc tính:

- Là một kiến trúc rộng nhất, bao hàm tất cả - có khả năng kết hợp các kiến trúc khác;

- Thích ứng với các cách tiếp cận về kỹ thuật hệ thống;

- Xác định các thực thể chính (miền, các hệ thống con, vv) và các giao diện quan trọng;

- Các quy trình được trình bày rõ ràng và có phương pháp luận tốt;

- Phương pháp tiếp cận từ trên xuống (bắt đầu từ hệ thống tổng thể tới các hệ thống con) - mô hình tham chiếu hai cấp (từ cách tiếp cận tổng quát đến các tiếp cận chi tiết hơn);

- Bảo mật, hỗ trợ các đặc tính liên quan đến tính bảo mật, toàn vẹn và tính sẵn sàng;

- Tính mô đun, khả năng mở rộng và khả năng hợp tác - xác định các điểm phân định rõ ràng giữa các "thực thể" - điểm giao tiếp chung;

- Sử dụng phương pháp tiếp cận công nghệ mang tính trung lập – sự thích ứng công nghệ chỉ được dùng làm ví dụ để đánh giá và minh hoạ mô hình;

- Kiến trúc có tính linh hoạt và có thể cải tiến;

- Bao trùm toàn bộ các hệ thống IoT, truyền thông, thông tin hiện có và tương lai;

- Có ích cho các đối tác có liên quan trong hệ thống (chủ sở hữu, nhà cung cấp, SDO, vv) - công cụ về triển khai thực tế đo điểm công nghiệp tốt;

- Hướng tới khả năng áp dụng trên toàn thế giới

Một nhà thiết kế sẽ sử dụng IoT RA để phát triển kiến trúc hệ thống cho các dịch vụ và ứng dụng cụ thể, bắt đầu bằng cách tích hợp các thành phần sau:

- Các hệ thống IoT hiện tại và tương lai, truyền thông và kiến trúc thông tin;

- Các lược đồ người dùng/ứng dụng bao gồm luồng dữ liệu/thông tin;

- Các tham số giao tiếp, ví dụ: các yêu cầu về hiệu suất và chức năng, bảo mật/mức độ đảm bảo, chất lượng dịch vụ (QoS)

3.1.2 Nguyên lý xây dựng tiêu chuẩn kiến trúc tham chiếu IoT

a Mô hình khái niệm IoT

Mô hình khái niệm IoT là điểm khởi đầu cho quá trình thiết kế và phát triển kiến trúc tham chiếu IoT Mô hình khái niệm IoT bao gồm:

Hình 3.1: Mô hình khái niệm IoT biểu diễn các miền và mối liên kết giữa các

miền

Các miền của hệ thống IoT

Miền người dùng: Miền người dùng bao gồm một tập hợp rất nhiều loại thực thể

trong hệ thống người dùng IoT Các người dùng có thể truy cập các dịch vụ của các thực thể cảm biến và truyền động trong miền vật thể thông qua các hệ thống người dùng và/hoặc các thực thể trong các miền IoT khác Các người dùng được nhắc đến bao gồm người dùng các nhân (các cá nhân, cư dân, ), các người dùng công cộng (thư viện công, ), người dùng doanh nghiệp (các công ty hoặc doanh nghiệp), và người dùng chính phủ (văn phòng nhà nước, cơ quan cảnh sát, đơn vị cấp cứu, ) Các người dùng khác nhau sẽ có các nhu cầu khác nhau về loại ứng dụng và dịch

vụ

Miền vật thể: Miền vật thể bao gồm tập hợp các vật thể mà được những người dùng

và ứng dụng IoT truy cập và sử dụng để đáp ứng các yêu cầu của họ, ví dụ như lấy thông tin/dữ liệu Các vật thể trong miền vật thể thông thường là các thiết bị điểm cuối, ví dụ như các bộ cảm biến và bộ truyền động, và chúng là các tập con của

“vật” Trong một vài ứng dụng, các vật thể trong miền vật thể có thể là những vật không liên quan đến cảm biến cũng như truyền động, chẳng hạn như căn phòng, không khí, cây cối, hồ nước, một giai đoạn của quá trình phản ứng hóa học, Trong một vài ứng dụng khác, con người cũng là một thành phần của miền vật thể Các vật thể trong miền vật thể được tiếp cận chủ yếu bằng nhiều loại ứng dụng khác nhau thỏa mãn các yêu cầu hệ thống, ví dụ như các lệnh điều khiển cảm biến, truyền động, dịch vụ xác định vị trí tài sản, Các loại ứng dụng khác nhau chủ yếu nằm trong miền cảm biến và truyền động Do vậy, trong tiêu chuẩn IoT RA, miền vật thể bao gồm tất cả các loại vật thể vật lý; tuy nhiên, khi kiến trúc tham chiếu được xây dựng cho một kiến trúc hệ thống ứng dụng và dịch vụ cụ thể thì người phát triển cần cân nhắc sử dụng các vật thể cần thiết có trong miền vật thể dựa trên các yêu cầu hệ thống và người dùng

Trong khi miền vật thể chỉ bao gồm các vật thể vật lý, thì toàn bộ các vật thể

ảo gắn liền hoặc có liên quan tới các vật thể vật lý của miền vật thể đều nằm trong miền cảm biến và truyền động Cách tiếp cận về mặt kiến trúc này tạo ra sự linh hoạt trong quá trình kết hợp các loại vật thể vật lý khác nhau trong miền vật thể với các vật thể ảo trong miền cảm biến và truyền động, hoặc ngược lại, và sự kết hợp này có thể là một-một, hay một-nhiều

Để mô tả sự phân chia về mặt kiến trúc giữa các vật thể vật lý và vật thể ảo, trong lược đồ kiến trúc tham khảo cần sử dụng các quy ước sau:

- Một đường kẻ đậm được dùng trong các lược đồ kiến trúc kết nối giữa một thực thể trong miền vật thể với một thực thể trong miền cảm biến và truyền động để biểu thị (các) giao diện truyền thông dữ liệu, ví dụ, nối tiếp, song song, USB, Ethernet, vv.;

- Một đường chấm chấm biểu diễn một liên kết giữa các thực thể Một thực thể liên kết thông thường được dùng để nói về các trường hợp mà (các) vật thể ảo trong miền cảm biến và truyền động là phần mềm hoặc phần sụn được nhúng trong một vật thể vật lý trong miền vật thể, trong đó, trên thực tế, cả vật thể vật lý lẫn các vật thể ảo đều tạo nên một đơn vị vật lý; vì vậy, thực thể kết hợp không cần đến các mô tả giao diện vật lý

- Ngoài ra, một đối tượng trong miền vật thể cùng vật thể khác trong miền đó cũng

có thể có một mối quan hệ liên kết, cũng được biểu diễn bởi một đường chấm chấm

- Trong một số trường hợp đặc biệt, các đối tượng trong miền vật thể có thể liên kết với các ứng dụng cụ thể và phức tạp để tạo thành một loại hệ thống nào đó, ví

dụ như các mạng cảm biến, mạng điều khiển, v.v Các loại ràng buộc này bao gồm cả giao diện truyền dữ liệu (đường liền nét) và các liên kết (đường chấm) Khi IoT RA được thiết kế riêng cho một hệ thống ứng dụng và dịch vụ IoT

cụ thể nào đó, đối tượng vật lý trong miền vật thể và các đối tượng ảo trong miền cảm biến và truyền động có thể được tích hợp với nhau Sau đó, tất cả các sự kết hợp (đường chấm trong kiến trúc) có thể được loại bỏ khỏi kiến trúc hệ thống IoT

Các đối tượng bên trong miền vật thể là các tài sản, và tài sản thì có chủ sở hữu, là những người có trách nhiệm duy trì hoạt động và tình trạng tồn tại của các tài sản

đó Các chủ sở hữu bao gồm các cá nhân, nhà đầu tư, các tổ chức công nghiệp và doanh nghiệp, các tổ chức công, và chính phủ

Miền cảm biến và truyền động: Như được mô tả trong miền vật thể (ObD) ở trên,

miền cảm biến và truyền động (SAD) chứa toàn bộ các vật thể ảo (ví dụ: phần mềm nhúng, phần sụn, phần mềm chức năng, phần mềm ứng dụng, v.v.) về các vật thể vật lý có trong (ObD) Ngoài ra, SAD cũng bao gồm các ứng dụng và phần mềm chức năng, ví dụ như phần mềm ứng dụng cho mạng cảm biến, phần mềm ứng dụng cho mạng điều khiển, vv., và chúng cũng tương ứng với các đối tượng vật lý trong ObD

SAD cũng bao gồm không chỉ các vật thể vật lý (ví dụ, các thiết bị giao tiếp, thiết bị mạng, cổng, các thiết bị lưu trữ, vv) liên quan đến sự giao tiếp và liên kết với các miền khác, mà còn gồm các đối tượng mạng ảo (ví dụ: phần mềm mạng, các giao thức, vv.) mà hỗ trợ cho các thiết bị truyền thông và thiết bị mạng

SAD cũng có các phần mềm chức năng khác (ví dụ, định vị, điều hướng, khám phá,

xử lý dữ liệu cảm biến, xử lý hình ảnh, theo dõi, vv.), phần mềm trung gian cho các thiết bị điểm cuối để đáp ứng tính năng "cắm là chạy", đó là một trong những yêu cầu của hệ thống IoT

Miền nhà cung cấp dịch vụ (SPD): gồm có một tập hợp các thực thể mà thực hiện

và đáp ứng rất nhiều loại dịch vụ cơ bản và các dịch vụ kinh doanh khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu và yêu cầu của người dùng Các thực thể này nằm trong các nhà cung cấp dịch vụ, và các nhà cung cấp dịch vụ có các tập hợp chung bao gồm nhiều loại thực thể cùng với các tập hợp riêng của các thực thể dành cho mỗi dịch vụ được cung cấp Các nhà cung cấp dịch vụ triển khai cả các thực thể vật lý lẫn thực thể ảo trong SPD để đạt được các dịch vụ của họ thông qua phần cứng và phần mềm ứng

dụng

SPD kết nối trực tiếp với tất cả các miền khác ngoại trừ ObD SPD kết nối gián tiếp với ObD thông qua SAD; do đó, trong hầu hết các trường hợp, SDP cung