Các yêu cầu đối với tiêu chuẩn về IoT RA

Các vấn đề chung

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 thế nào?
• 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 kinh doanh 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.

a.        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.

b.       Các khía cạnh kinh doanh

-                Mô hình về quy trình kinh doanh IoT

-                Quy trình triển khai các ứng dụng và dịch vụ

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

c.        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, v.v.

-                Tính năng sẵn sàng sử dụng của các thiết bị

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

d.       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

e.        Các khía cạnh mạng

-                Những mạng nào là cần thiết trong IoT – Kiến trúc hệ thống cần bao gồm tất cả các loại mạng hiện nay đang kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp tới internet tại mọi thời điểm.

f.        Các khía cạnh khác

-                Các loại dữ liệu cùng định dạng của chúng, thông tin, các vấn đề về con người / kinh tế xã hội,...

Các đặc tính cơ bản của IoT RA

Tiêu chuẩn quốc tế về IoT RA này 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 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, và 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 (LOA), chất lượng dịch vụ (QoA) ...

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 khảo, 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.

a.        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 địa phương.

b.       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.

c.        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.

d.       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.

e.        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.

f.        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.

g.       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.

h.       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.

i.        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.

j.        Các thành phần đã được xác định rõ

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.

k.       Tính kết nối mạng

IoT RA cần hỗ trợ các tính năng kết nối mà 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.

l.        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.

m.      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.

n.       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.

o.       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.

p.       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.

q.       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.

r.        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.

s.        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.

t.        Tính riêng tư và bí mật

IoT RA cần hỗ trợ các yêu cầu bí mật và riêng tư của việc triển khai IoT.

u.       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.

v.       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.

w.       Quản trị rủi ro

IoT RA cần hỗ trợ khả năng phục hồi hoạt động trong các điều kiện bình thường và bất thường.

Tài liệu dựa trên dự thảo Kiến trúc tham chiếu cho Internet vạn vật, Viện KHKT Bưu điện