Nghiên cứu phát triển thiết bị cổng kết nối IoT (IoT gateway)

Trên thế giới, xu hướng ở mức độ vĩ mô IoT (Internet of Things - Internet vạn vật) và thành phố thông minh (Smart City) đang là hai lĩnh vực thu hút sự quan tâm của các chính phủ và giới khoa học công nghệ. Trong xã hội tương lai, với sự phát triển nhanh của mạng Internet với phương thức kết nối đa dạng, tốc độ cao, độ bao phủ rộng thì các thiết bị, vật dụng sử dụng hàng ngày sẽ được kết nối nhằm cung cấp, chia sẻ dữ liệu phục vụ các ứng dụng, mục đích đa dạng trong các lĩnh vực khác nhau như môi trường, giao thông, chăm sóc sức khỏe, v.v... Mạng các thiết bị, vật dụng được kết nối hình thành mạng vạn vật kết nối (IoT). Cổng kết nối IoT đóng vai trò cầu nối giữa mạng cảm biến cục bộ với mạng truyền thông truyền thống hoặc internet. Cổng kết nối IoT đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng IoT. Chúng tích hợp các giao thức cho kết nối mạng, giúp quản lý lưu trữ và phân tích dữ liệu tại biên của hệ thống đồng thời hỗ trợ truyền dữ liệu một cách an toàn giữa các thiết bị biên và đám mây.

Do vai trò quan trọng của cổng kết nối IoT, nhiều nhà sản xuất đã cho ra các sản phẩm ở nhiều dạng khác nhau như: thiết bị cổng kết nối chuyên dùng, thiết bị mạng với tính năng kết hợp cổng kết nối IoT. Mỗi nhà sản xuất tập trung vào các khu vực khác nhau như chuyên về phần cứng thiết bị cổng kết nối IoT, chuyên về phần mềm cổng kết nối IoT hoặc cả hai. Có thể kể đến các nhà sản xuất phần cứng cổng kết nối IoT tiêu biểu: Advantech, Dell, Cisco, Huawei, Hewlett Packard, Adlink, Kontron, Lantronix, Nexcom. Các nhà sản xuất và cộng đồng phần mềm cổng kết nối IoT tiêu biểu: Cisco, Intel, Prosyst, Kura, Ubiworx, Agile, Foghorn, Bitstew. Có thể thấy ngoài các nhà sản xuất các sản phẩm thương mại thì các cộng động nguồn mở cũng đã được hình thành và phát triển các phần cứng và phần mềm nguồn mở cho cổng kết nối IoT. Một số nhà sản xuất như Cisco, Huawei mở rộng các thiết bị mạng với các chức năng của cổng kết nối IoT.

Để theo kịp được xu hướng phát triển của thế giới, tại Việt Nam, Bộ Thông tin Truyền thông đã có các định hướng phát triển cho lĩnh vực IoT, cụ thể được thể hiện tại Thông tư số 01/2017/TT-BTTTT về Ban hành danh mục sản phẩm công nghệ thông tin trọng điểm với mục sản phẩm về Phần mềm nền tảng mở kết nối IoT và mục sản phẩm về Sản phẩm gateway IoT an toàn. Ngoài ra, các chương trình quốc gia về công nghệ cao nhận được nhiều đề xuất ở lĩnh vực IoT. Hiện trong nước đã hình thành các nhóm nghiên cứu về IoT tại các viện nghiên cứu, trường đại học và các công ty công nghệ. Các nhiệm vụ KHCN cấp quốc gia về IoT ở các lĩnh vực khác nhau đã được đề xuất. Cổng kết nối IoT đảm bảo tính chuẩn hóa trong trao đổi dữ liệu từ hệ thống cục bộ đến đám mây IoT, tính linh hoạt và khả năng dễ bảo trì nâng cấp hệ thống cục bộ. Đây là thành phần cốt lõi phân biệt ứng dụng triển khai theo mô hình IoT với ứng dụng truyền thống. Việc làm chủ công nghệ phát triển cổng kết nối IoT sẽ nâng cao tính cạnh tranh trong cung cấp giải pháp tùy biến cho các ứng dụng IoT do khả năng làm chủ công nghệ trong tùy biến hệ thống.

Trên cơ sở đó, nhóm nghiên cứu do PGS.TS. Hà Hải Nam, Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu phát triển cổng kết nối IoT” đặt ra mục tiêu làm chủ công nghệ phát triển cổng kết nối IoT” nhằm làm chủ công nghệ sản xuất, chế tạo cổng kết nối IoT.

Nhóm thực hiện đề tài đã thực hiện thiết kế, chế thử và thử nghiệm cổng kết nối IoT với các tính năng tiệm cận với các sản phẩm thương mại hiện có trên thị trường. Hướng mở rộng của đề tài là tiếp tục nghiên cứu mở rộng chức năng của cổng kết nối IoT nhằm đáp ứng được các yêu cầu chức năng sử dụng và sự thay đổi nhanh chóng về công nghệ, Cụ thể là:

- Mở rộng các thiết kế về phần cứng và phần mềm để hỗ trợ các công nghệ kết nối nút IoT mới tại hiện trường cũng như kết nối diện rộng lên đám mây tính toán như Zigbee, 3G/4G-LTE, LoRa…

- Tăng cường khả năng lưu trữ dữ liệu cục bộ của cổng kết nối IoT

- Trang bị các công cụ phân tích dữ liệu thông minh

- Phát triển các tính năng chuyển giao dữ liệu theo ngữ cảnh kết nối.

Khả năng chuyển giao công nghệ

Nhóm nghiên cứu cho biết, chất lượng của công nghệ, các thành phần phần cứng và phần mềm đảm bảo các yêu cầu về kiến trúc tổng thể và yêu cầu về chức năng của cổng kết nối IoT. Các kết quả thử nghiệm cho thấy cổng kết nối IoT đáp ứng được mục tiêu đặt ra và có thể sẵn sàng chuyển giao.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 15751/2019) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)