Internet of Things là gì? Tất tần tật về IoT mà bạn cần biết

Công nghệ Internet of Thing (IoT) đang dần trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại, tác động mạnh mẽ đến mọi khía cạnh từ sinh hoạt hàng ngày đến công việc. Nhưng bạn có thực sự hiểu công nghệ Internet of Thing là gì và tại sao nó lại quan trọng đến vậy?

1. Internet of thing là gì?

IoT (Internet of Things) là mạng lưới các thiết bị thông minh được kết nối Internet, cho phép chúng thu thập, trao đổi dữ liệu và thực hiện các tác vụ tự động mà không cần sự can thiệp của con người. Các thiết bị này có thể là điện thoại thông minh, cảm biến, máy móc công nghiệp hay thậm chí là đồ gia dụng như tủ lạnh, đèn điện.

Xuất phát từ ý tưởng kết nối mọi thứ với nhau qua Internet, thuật ngữ "Internet of Things" lần đầu tiên được sử dụng bởi Kevin Ashton vào năm 1999 khi làm việc tại Procter & Gamble. Kể từ đó, IoT đã phát triển mạnh mẽ và trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại, từ nhà thông minh đến thành phố thông minh, từ công nghiệp sản xuất đến y tế thông minh.

2. Cách thức hoạt động của Internet of Thing là gì?

Để hiểu cách IoT hoạt động, chúng ta cần hình dung nó như một “thành phố số” khổng lồ, nơi mọi thiết bị đều có thể “giao tiếp” với nhau. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, mô hình IoT được xây dựng theo nhiều cách khác nhau, trong đó phổ biến nhất là:

• Mô hình xử lý dữ liệu:
• Fog Computing: Dữ liệu được xử lý ở gần nguồn phát sinh (ví dụ: cảm biến hoặc thiết bị đầu cuối), giúp giảm độ trễ và cải thiện tốc độ phản hồi.
• Edge Computing: Tương tự như Fog, nhưng quá trình xử lý diễn ra ngay tại thiết bị hoặc gateway, thích hợp cho các ứng dụng thời gian thực như xe tự lái hay camera an ninh thông minh.
• Hybrid Computing: Kết hợp giữa Cloud, Fog và Edge để tận dụng ưu điểm của từng loại, đảm bảo hiệu quả và linh hoạt trong quản lý dữ liệu.
• Mô hình cấu trúc (4 lớp):
• Lớp cảm biến (Perception Layer): Thu thập dữ liệu từ môi trường bên ngoài thông qua các cảm biến và thiết bị đầu vào.
• Lớp kết nối (Network Layer): Truyền dữ liệu từ cảm biến đến các máy chủ và thiết bị khác thông qua các giao thức mạng như Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee.
• Lớp xử lý (Processing Layer): Xử lý, lưu trữ và phân tích dữ liệu bằng các nền tảng Cloud hoặc Edge.
• Lớp ứng dụng (Application Layer): Hiển thị và quản lý thông tin thông qua các ứng dụng hoặc hệ thống điều khiển, giúp người dùng ra quyết định thông minh hơn.

Mô hình IoT đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo các thiết bị hoạt động đồng bộ, hiệu quả và bảo mật dữ liệu.

3. Cấu trúc & thành phần cốt lõi của internet of thing là gì?

Một hệ thống IoT hoàn chỉnh bao gồm cả phần cứng và phần mềm, cùng phối hợp để thu thập, xử lý và truyền tải dữ liệu một cách thông minh và tự động.

• Phần cứng:
• Cảm biến (Sensors): Thu thập dữ liệu từ môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chuyển động,… Ví dụ: cảm biến nhiệt trong máy điều hòa thông minh.
• Thiết bị điều khiển (Actuators): Nhận lệnh từ hệ thống và thực hiện các tác vụ như bật/tắt đèn, điều chỉnh nhiệt độ.
• Thiết bị trung gian (Gateways): Kết nối các cảm biến và thiết bị điều khiển với Internet, đồng thời đảm bảo an ninh dữ liệu.
• Network Switch: Giúp kết nối và quản lý lưu lượng dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng IoT.
• Phần mềm:
• IoT Edge Platform: Xử lý dữ liệu tại biên (Edge), giúp giảm tải cho Cloud và cải thiện tốc độ phản hồi.
• AI & Machine Learning: Phân tích dữ liệu và đưa ra dự đoán thông minh dựa trên các thuật toán học máy.
• Cloud Computing: Lưu trữ và xử lý dữ liệu trên đám mây, cho phép truy cập từ xa và quản lý linh hoạt.
• Giao thức truyền thông: Đảm bảo việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị, ví dụ: MQTT, CoAP, HTTP.

Hệ thống IoT không chỉ đơn thuần là kết nối các thiết bị, mà còn tạo ra một môi trường thông minh giúp tự động hóa quy trình và ra quyết định hiệu quả hơn.

4. Điểm khác biệt giữa hệ thống thường và hệ thống nhúng Internet of thing là gì?

Hệ thống nhúng IoT là một phần quan trọng trong kiến trúc IoT, chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu và thực hiện các tác vụ thông minh trên các thiết bị. Khác với hệ thống máy tính thông thường, hệ thống nhúng IoT được thiết kế đặc biệt để thực hiện các chức năng cụ thể với tài nguyên hạn chế, giúp tiết kiệm năng lượng và chi phí.

Hệ thống nhúng IoT là một hệ thống máy tính nhỏ gọn được tích hợp trực tiếp vào các thiết bị thông minh như cảm biến, thiết bị điều khiển, máy móc công nghiệp,… Chúng hoạt động độc lập hoặc kết nối với các hệ thống lớn hơn để thu thập và xử lý dữ liệu.

Sự khác biệt với hệ thống thông thường

• Tích hợp sâu vào phần cứng: Hệ thống nhúng thường được thiết kế gắn liền với phần cứng để thực hiện các tác vụ chuyên biệt.
• Tiêu thụ năng lượng thấp: Do được tối ưu hóa cho các tác vụ đơn giản, chúng tiêu thụ rất ít năng lượng, phù hợp cho các thiết bị IoT chạy pin lâu dài.
• Khả năng tự động hóa cao: Hệ thống nhúng IoT có thể tự động thu thập dữ liệu, xử lý và gửi kết quả lên Cloud mà không cần sự can thiệp của con người.

Hệ thống nhúng IoT chính là "bộ não" giúp các thiết bị trở nên thông minh hơn, tự động hóa các quy trình và mang lại trải nghiệm tiện ích cho người dùng.

5. Những thành phần cốt lõi của Internet of thing là gì?

Công nghệ IoT bao gồm nhiều thành phần và giao thức kỹ thuật giúp các thiết bị kết nối, truyền tải dữ liệu và hoạt động một cách thông minh. Những tiến bộ trong công nghệ IoT không chỉ giúp tăng hiệu suất mà còn mở ra nhiều ứng dụng mới trong mọi lĩnh vực của cuộc sống.

Giao thức truyền thông (Communication Protocols):

Để các thiết bị IoT có thể giao tiếp với nhau, chúng cần sử dụng các giao thức truyền thông đặc biệt:

• MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): Nhẹ và hiệu quả, phù hợp cho các thiết bị có tài nguyên hạn chế như cảm biến.
• CoAP (Constrained Application Protocol): Tương tự như HTTP nhưng tối ưu hóa cho các thiết bị IoT với băng thông thấp.
• Zigbee và Z-Wave: Giao thức không dây dùng cho nhà thông minh, tiêu thụ ít năng lượng và có tầm phủ sóng rộng.
• NB-IoT (Narrowband IoT): Sử dụng mạng di động để kết nối các thiết bị IoT trên phạm vi rộng với độ ổn định cao.

Thiết bị cảm biến và Gateway:

• Cảm biến (Sensors): Thu thập dữ liệu từ môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, tiếng ồn,…
• Gateway: Kết nối các cảm biến với mạng Internet, đảm bảo dữ liệu được truyền tải một cách an toàn và nhanh chóng.

Nền tảng đám mây:

• AWS IoT, Google Cloud IoT, Microsoft Azure IoT: Cung cấp hạ tầng lưu trữ và xử lý dữ liệu lớn, đồng thời tích hợp AI và Machine Learning để phân tích dữ liệu thông minh hơn.
• Edge Cloud: Xử lý dữ liệu ngay tại biên (Edge) thay vì gửi lên Cloud, giúp giảm độ trễ và cải thiện tốc độ phản hồi.

Công cụ phát triển phần mềm (Software Development Kits – SDKs):

Các SDK cung cấp môi trường phát triển và các công cụ hỗ trợ lập trình viên xây dựng ứng dụng IoT một cách nhanh chóng và hiệu quả.

• Arduino, Raspberry Pi: Phổ biến trong phát triển và thử nghiệm các ứng dụng IoT nhúng.
• TensorFlow Lite: Sử dụng trong các ứng dụng AI và Machine Learning trên thiết bị IoT có tài nguyên hạn chế.

Công nghệ IoT không ngừng phát triển và cải tiến, tạo nền tảng cho một thế giới thông minh và kết nối hơn.

Kết luận

Internet of Things (IoT) đang dần khẳng định vị thế là một trong những công nghệ thay đổi cuộc chơi lớn nhất trong thời đại số. Trong tương lai, IoT sẽ không chỉ dừng lại ở kết nối các thiết bị thông minh mà còn kết hợp chặt chẽ với các công nghệ tiên tiến như 5G, AIoT (Artificial Intelligence of Things), Web3 và Blockchain.

Để hiểu rõ hơn về Internet of thing là gì? Tham khảo thêm các bài viết dưới đây:

• Công nghệ Internet vạn vật là gì? Thách thức của Internet vạn vật
• Thiết bị IoT là gì? Ưu nhược điểm & Ứng dụng thực tế 2025