Trong bài viết này, mình chia sẻ một số kinh nghiệm trong việc phân loại gói tin cho các hệ thống sử dụng Điện toán đám mây IoT dựa trên định nghĩa khung phân loại gói tin chung cho hệ thống IoT.
Các bạn có thể thấy, một hệ thống IoT điển hình thường gồm 3 thành phần đối tượng chính tương tác với nhau như sau
Hình 1: Các đối tượng chính trong hệ thống IoT
Device (Thiết bị): thành phần gồm các thiết bị của hệ thống, thông thường tích hợp vi điều khiển kết nối các cảm biến, ngoại vi,… đảm nhiệm chức năng thu thập các thông số về môi trường xung quanh hoặc thông số của chính thiết bị và điều khiển các thiết bị ngoại vi.
Server (Máy chủ hoặc đám mây): thành phần trung tâm của hệ thống, có vai trò quản lý, lưu trữ, phân phát gói tin.
Application (ứng dụng): thành phần ứng dụng người dùng, giúp người dùng tương tác với hệ thống từ xa qua website hoặc ứng dụng điện thoại.
Định nghĩa khung phân loại gói tin chung cho hệ thống IoT
- Các hệ thống IoT được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đa dạng, mỗi hệ thống khác nhau sẽ có các đặc điểm riêng và loại gói tin cũng khác nhau. Ví dụ gói tin thu thập giá trị cảm biến định kỳ, gói tin điều khiển thiết bị từ xa từ ứng dụng người dùng, gói tin cập nhật firmware, gói tin cấu hình ngưỡng cảnh báo, ….
- Mỗi loại gói tin sẽ có một số tính chất đặc thù như: mục đích sử dụng, dung lượng gói, tần suất gửi tin, yêu cầu về độ tin cậy gói,… Vì vậy việc định nghĩa và chuẩn hóa một khung phân loại các gói tin cơ bản rất cần thiết để làm cơ sở trước khi xây dựng mô hình kiến trúc dữ liệu cho các gói tin cụ thể.
- Mình và nhóm nghiên cứu xây dựng khung phân loại gói tin cơ sở bằng cách lấy đối tượng thiết bị làm gốc để xét phân loại, vì hầu hết dữ liệu truyền nhận trong hệ thống IoT đều có yếu tố “Thing” nghĩa là sẽ xuất phát từ thiết bị hoặc đích đến dữ liệu là thiết bị. Gồm 4 loại gói tin cơ sở: STATE, TELEMETRY, CONFIGURATION, COMMAND cho một hệ thống IoT bất kỳ được mô tả như trong Hình 2:
Hình 2: Khung phân loại gói tin chung cho hệ thống IoT
Xác định và phân loại gói tin theo khung đề xuất
Các gói tin trong hệ thống nhà thông minh được đề xuất phân loại theo loại dữ liệu bao gồm:
- Dữ liệu cấu hình: Dữ liệu cấu hình các thông số hoạt động của thiết bị từ xa qua website như cấu hình ngưỡng, chế độ hoạt động, phiên bản firmware, cập nhật firmware từ xa… .
- Dữ liệu yêu cầu điều khiển (gọi tắt là dữ liệu điều khiển): dữ liệu chứa lệnh yêu cầu điều khiển các thiết bị trong nhà từ xa qua ứng dụng website.
- Dữ liệu cảm biến: dữ liệu giám sát thông số môi trường xung quanh như nhiệt độ, độ ẩm, khí ga,… được gửi từ thiết bị đến đám mây để thực hiện lưu trữ, phân tích, hiển thị.
- Dữ liệu cập nhật trạng thái (gọi tắt là dữ liệu trạng thái): dữ liệu cập nhật trạng thái hiện tại của các thiết bị trong nhà, được gửi từ thiết bị đến đám mây.
- Dữ liệu cảnh báo: dữ liệu sự kiện hoặc vượt ngưỡng cảnh báo cần thực hiện gửi thông báo đến người dùng qua email hoặc website.
- Dữ liệu phân tích: dữ liệu cảm biến, trạng thái, hoặc bất kỳ dữ liệu nào của hệ thống được gửi từ thiết bị đến đám mây với mục đích lưu trữ, phân tích chuyên sâu giúp cải thiện hệ thống bằng cách ứng dụng công nghệ dữ liệu lớn (Big data), trí tuệ nhân tạo (AI) trên nền tảng đám mây.
Vậy các loại gói tin trên sẽ được sắp xếp theo khung phân loại gói tin 4 loại cơ sở ở Hình 3:
Hình 3: Các loại gói tin của hệ thống theo phân loại khung
Chuỗi bài viết được thực hiện và chia sẻ bởi LCV.Khải và Các nhóm nghiên cứu tại Cộng đồng Kỹ thuật TAPIT
Chúc các bạn thành công!