C.1.3. Kiến trúc tham chiếu IoT - IoT Architecture (p1)
Mô hình kiến trúc tham chiếu IoT được đề xuất bao gồm nhiều lớp. Mỗi lớp được xác định với thuật ngữ có thể được tiêu chuẩn hóa để tạo ra một khung được chấp nhận trên toàn cầu như một mô hình tham chiếu.
1.3.1 Kiến trúc phân lớp
Trong một hệ thống IoT, dữ liệu được tạo ra bởi nhiều loại thiết bị, được xử lý theo những cách khác nhau, được truyền tới các vị trí khác nhau và được các ứng dụng tác động. Mô hình tham chiếu IoT được đề xuất bao gồm nhiều lớp. Mỗi lớp được xác định với thuật ngữ có thể được tiêu chuẩn hóa để tạo ra một khung được chấp nhận trên toàn cầu như một mô hình tham chiếu.
Mô hình tham chiếu IoT không hạn chế phạm vi hoặc vị trí của các thành phần của nó. Mô hình tham chiếu IoT cũng cho phép quá trình xử lý xảy ra ở mỗi mực độ từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào thực tiễn hệ thống. Mô hình mô tả cách xử lý các nhiệm vụ ở mỗi lớp để duy trì sự đơn giản, cho phép khả năng mở rộng cao và đảm bảo khả năng hỗ trợ. Cuối cùng, mô hình xác định các chức năng cần thiết cho một hệ thống IoT để được hoàn chỉnh.
Mô hình kiến trúc IoT đóng vai trò quan trọng để có tư duy thiết kế một ứng dụng IoT trong thực tiễn. Các bài báo [15]–[17] đã giới thiệu mô hình kiến trúc IoT được chia thành nhiều lớp khác nhau. Chẳng hạn như, mô hình kiến trúc năm lớp bao gồm: lớp cảm biến, lớp truy nhập dữ liệu, lớp mạng, lớp middleware và lớp ứng dụng. Một số ứng dụng tiếp cận kiến trúc IoT 4 lớp bao gồm lớp cảm biến và thiết bị chấp hành, lớp thu thập dữ liệu và Internet Gateway, lớp thực hiện điện toán biên, lớp trung tâm dữ liệu điện toán. Tùy vào quy mô hệ thống mà mô hình kiến trúc có thể từ 3 lớp đến nhiều lớp.
1.3.2 Mô hình tham chiếu 3 lớp
Trong phần này, mô hình kiến trúc IoT được chúng tôi đề xuất bao gồm 3 lớp cơ bản đó là lớp thiết bị, lớp mạng và lớp ứng dụng. Mô hình kiến trúc này được mô tả như hình.
Lớp thiết bị
- Lớp này bao gồm các cảm biến, thiết bị chấp hành và các bộ điều khiển như vi xử lý/vi điều khiển, PLC, FPGA đến các máy tính nhúng.
- Lớp thiết bị thực hiện đo lường và thu thập dữ liệu các đại lượng vật lý thông qua các cảm biến, điều khiển các thiết bị chấp hành và có thể truyền và nhận dữ liệu từ các thiết bị khác qua mạng.
Lớp mạng
- Chức năng lớp mạng xác định các giao thức truyền thông khác nhau được sử dụng cho việc kết nối mạng và thực hiện điện toán biên.
- Lớp mạng bao gồm các thiết bị liên kết mạng như Hub, Switch, Router; các thiết bị chuyển đổi giao thức mạng như Gateways; đến các thiết bị có khả năng lưu trữ, xử lý cục bộ trước khi gửi dữ liệu lên Server trung tâm.
- Các “Things” ở lớp thiết bị được kết nối với thiết bị Gateway ở lớp mạng thông qua các mạng cục bộ như Wifi, Zigbee, Bluetooth, LoRaWAN … đến các mạng có dây như CAN, Modbus, Profibus, RS485, Ethernet,…. Sau đó, thiết bị ở lớp mạng thực hiện xử lý và gửi lên trung tâm dữ liệu qua mạng toàn cầu như Internet, 3G/4G/LTE, GSM.
Lớp ứng dụng
- Đây là trung tâm lưu trữ dữ liệu hay đám mây điện tử.
- Lớp này thực hiện thu nhận dữ liệu từ lớp mạng, lưu trữ, xử lý dữ liệu và ra quyết định dựa trên các thuật toán AI/ML hoặc các công cụ phân tích dữ liệu hiện đại.
Design by Dr.S