Giới thiệu
Internet of Things đang thay đổi nhiều về thế giới chúng ta đang sống, từ cách chúng ta lái xe đến cách chúng ta mua hàng và thậm chí cách chúng ta có được năng lượng cho ngôi nhà của mình. Những con chip tinh vi được nhúng vào những thiết bị vật lý xung quanh chúng ta mỗi khi truyền dữ liệu có giá trị. Dữ liệu cho phép chúng tôi hiểu rõ hơn cách những thiết bị này hoạt động và làm việc cùng nhau nhưng chính xác làm thế nào để tất cả các thiết bị này chia sẻ số lượng lớn dữ liệu như vậy và làm cách nào để chúng ta đưa thông tin đó vào hoạt động?
AWS IoT là gì?
AWS IoT đang giúp rất nhiều khách hàng giải quyết các vấn đề kinh doanh của họ. AWS IoT giúp khách hàng bằng cách cung cấp phần mềm theo điểm biên bao gồm Amazon FreeRTOS và Amazon Greengrass. Những phần mềm này cho phép khách hàng kết nối tài sản của họ một cách an toàn, thu thập dữ liệu và thực hiện các hành động thông minh ngay cả khi kết nối internet bị gián đoạn.
AWS IoT cũng cung cấp cho khách hàng các dịch vụ dựa trên đám mây bao gồm AWS IoT core, IoT Device Management và IoT Device Defender sẽ cho phép khách hàng đăng ký các thiết bị và quản lý khả năng bảo mật của nhóm thiết bị.
Sử dụng AWS IoT khách hàng cũng có thể phân tích dựa trên dữ liệu IoT của họ với các dịch vụ như AWS IoT Analytics cho phép khách hàng dễ dàng phân tích dữ liệu IoT và nắm được thông tin chi tiết nhằm đưa ra các quyết định tốt hơn cho các ứng dụng IoT và những trường hợp sử dụng machine learning.
Ngoài ra, tất cả các dịch vụ AWS IoT đều được xây dựng AWS Serverless, nghĩa là tất cả khách hàng AWS đều có được lợi ích đầy đủ về độ đàn hồi của đám mây AWS để xây dựng các ứng dụng cho doanh nghiệp của họ và họ không phải lo lắng về khả năng mở rộng hoặc sử dụng. Khách hàng chỉ trả tiền cho những gì họ sử dụng. Điều này có nghĩa là không có vấn đề gì bạn đang kinh doanh, AWS IoT có thể giúp bạn trích xuất giá trị từ các thiết bị kết nối của bạn.
Để hiểu điều này tốt hơn, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn tất cả các dịch vụ IoT từng cái một.
1. Amazon FreeRTOS
Amazon FreeRTOS (a:FreeRTOS) là hệ điều hành dành cho các bộ vi điều khiển, cho phép dễ dàng lập trình, triển khai, bảo mật, kết nối và quản lý các thiết bị ngoại biên nhỏ, công suất thấp. Amazon FreeRTOS dựa trên nhân FreeRTOS, một hệ điều hành mã nguồn mở phổ biến dành cho các bộ vi điều khiển và mở rộng với các thư viện phần mềm giúp dễ dàng kết nối các thiết bị nhỏ, công suất thấp của bạn một cách bảo mật đến các dịch vụ đám mây AWS như AWS IoT Core hoặc với các thiết bị ngoại biên mạnh mẽ hơn đang chạy AWS Greengrass.
Bộ vi điều khiển (MCU) là một vi mạch đơn lẻ chứa một bộ xử lý đơn giản có thể tìm thấy trên nhiều thiết bị, bao gồm đồ gia dụng, cảm biến, thiết bị theo dõi sức khỏe, tự động hóa công nghiệp và ô tô. Nhiều thiết bị nhỏ này có thể nhận được lợi ích từ việc kết nối với đám mây hoặc kết nối cục bộ với các thiết bị khác. Ví dụ: đồng hồ điện thông minh cần kết nối với đám mây để báo cáo mức sử dụng và các hệ thống an ninh của tòa nhà cần giao tiếp cục bộ để cửa sẽ mở khóa khi bạn quẹt thẻ. Các bộ vi điều khiển có sức mạnh tính toán và dung lượng bộ nhớ hạn chế và thường thực hiện các tác vụ chức năng đơn giản. Các bộ vi điều khiển thường chạy các hệ điều hành không được tích hợp sẵn tính năng kết nối với các mạng cục bộ hoặc đám mây, khiến các ứng dụng IoT trở thành một thách thức. Amazon FreeRTOS giúp giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp cả hệ điều hành lõi (để chạy thiết bị ngoại biên) và các thư viện phần mềm giúp dễ dàng kết nối với đám mây (hoặc các thiết bị ngoại biên khác) một cách bảo mật để bạn có thể thu thập dữ liệu từ các cấu phần này cho các ứng dụng IoT và thực hiện hành động.
2. AWS GreenGrass
A
WS Greengrass là phần mềm cho phép bạn chạy các chức năng điện toán, nhắn tin, lưu đệm dữ liệu, đồng bộ hóa và ML inference cục bộ một cách bảo mật cho các thiết bị được kết nối. Với AWS Greengrass, các thiết bị được kết nối có thể chạy các chức năng AWS Lambda, duy trì đồng bộ dữ liệu thiết bị và giao tiếp với các thiết bị khác một cách bảo mật – ngay cả khi không có kết nối với Internet. Sử dụng AWS Lambda, Greengrass đảm bảo các thiết bị IoT của bạn có thể phản hồi nhanh chóng với các sự kiện cục bộ, sử dụng các chức năng của Lambda chạy trên Greengrass Core để tương tác với các tài nguyên cục bộ, vận hành với các kết nối ngắt quãng, duy trì cập nhật thông qua các bản cập nhật over the air và giảm thiểu chi phí truyền dữ liệu IoT lên đám mây.
ML Inference là một tính năng của AWS Greengrass giúp dễ dàng thực hiện nội suy machine learning cục bộ trên các thiết bị Greengrass Core sử dụng các mô hình được xây dựng và huấn luyện trên đám mây.
AWS Greengrass mở rộng liền mạch AWS đến các thiệt bị để các thiết bị có thể hoạt động cục bộ dựa trên dữ liệu mà chúng tạo ra, đồng thời vẫn sử dụng đám mây để quản lý, phân tích và lưu trữ lâu dài. Với Greengrass, bạn có thể sử dụng các ngôn ngữ và mô hình lập trình quen thuộc để tạo và kiểm thử phần mềm cho thiết bị trên đám mây, sau đó triển khai phần mềm lên thiết bị của bạn. Có thể lập trình AWS Greengrass để lọc dữ liệu thiết bị và chỉ truyền thông tin cần thiết quay trở lại đám mây. AWS Greengrass xác thực và mã hóa dữ liệu thiết bị tại tất cả các điểm kết nối bằng các chức năng quản lý truy cập và bảo mật của AWS IoT Core. Theo cách này, dữ liệu sẽ không bao giờ bị trao đổi giữa các thiết bị khi các thiết bị giao tiếp với nhau và với đám mây mà không kiểm chứng định danh.
3. AWS IoT Core
AWS IoT Core là một nền tảng đám mây được quản lý cho phép các thiết bị kết nối có thể dễ dàng tương tác một cách bảo mật với các ứng dụng đám mây và các thiết bị khác. Các nền tảng IoT cung cấp khả năng giao tiếp, xử lý và định tuyến dữ liệu bảo mật cũng như quản lý thiết bị trên nhiều loại thiết bị và địa điểm được kết nối để bạn có thể dễ dàng dựng ứng dụng IoT của mình.
AWS IoT Core có thể hỗ trợ hàng tỷ thiết bị và hàng nghìn tỷ tin nhắn, đồng thời có thể xử lý và định hướng những tin nhắn đó một cách tin cậy và bảo mật tới các điểm cuối của AWS và tới các thiết bị khác. Với AWS IoT Core, ứng dụng sẽ có khả năng theo dõi và giao tiếp với tất cả thiết bị của bạn, vào mọi thời điểm, ngay cả khi chúng không được kết nối.
AWS IoT Core được tích hợp với phần mềm AWS IoT theo điểm biên và dịch vụ trên nền tảng đám mây. Phần mềm theo điểm biên như Amazon FreeRTOS và AWS Greengrass sẽ giúp bạn kết nối các thiết bị và xử lý dữ liệu tại điểm biên. Các dịch vụ trên nền tảng đám mây như AWS IoT Device Management và AWS IoT Device Defender sẽ cho phép bạn đăng ký các thiết bị và quản lý khả năng bảo mật của nhóm thiết bị. Với AWS IoT Analytics, bạn sẽ có thể thực hiện phân tích dữ liệu IoT và nắm được thông tin chi tiết nhằm đưa ra các quyết định tốt hơn cho các ứng dụng IoT và những trường hợp sử dụng machine learning.
AWS IoT Core cũng giúp bạn dễ dàng sử dụng các dịch vụ AWS như AWS Lambda, Amazon Kinesis, Amazon S3, Amazon SageMaker, Amazon DynamoDB, Amazon CloudWatch, AWS CloudTrail và Amazon QuickSight, để dựng các ứng dụng IoT thu thập, xử lý, phân tích và thao tác trên dữ liệu do các thiết bị được kết nối tạo ra mà không phải quản lý bất kỳ cơ sở hạ tầng nào.
4. AWS IoT Device Management:
AWS IoT Device Management giúp bạn trong việc tích hợp các loại thiết bị mới và cung cấp chúng hàng loạt. Nó duy trì một danh mục các thông tin thiết bị và cấu hình như số serial và các chính sách. Nó cũng lập chỉ mục thông tin trạng thái động như nhiệt độ hoặc RPM. Nó cho phép bạn truy vấn các thiết bị dựa trên cả hai thuộc tính tĩnh bao gồm các phiên bản phần mềm cũng như trạng thái động như nhiệt độ trong thời gian thực. AWS IoT Device management theo dõi thiết bị của bạn để chẩn đoán và gỡ rối các sự cố và sau đó cho phép bạn thực hiện cập nhật qua mạng không dây cho toàn bộ nhóm thiết bị của mình hoặc thậm chí đến các thiết bị riêng lẻ.
5. AWS IoT Device Defender
AWS IoT Device Defender liên tục kiểm tra các chính sách liên quan đến thiết bị của bạn. Nó cũng giám sát hạm đội thiết bị của bạn về hành vi bất thường mà có thể cho thấy sự cố bảo mật tiềm ẩn và cảnh báo cho bạn nếu có gì đó không ổn chẳng hạn như lưu lượng truy cập từ thiết bị đến địa chỉ IP trái phép hoặc tăng lưu lượng truy cập ra ngoài mà có thể cho thấy thiết bị đang tham gia vào cuộc tấn công DDoS. Và, cuối cùng thông qua tích hợp với IoT Device Management IoT Device Defender cho phép bạn thực hiện các hành động khắc phục để giữ an toàn cho thiết bị của mình.
6. AWS IoT Analytics
AWS IoT Analytics là một dịch vụ được quản lý toàn phần cho phép chạy và vận hành các phân tích phức tạp trên một lượng dữ liệu IoT khổng lồ một cách dễ dàng mà không cần phải lo nghĩ tới chi phí và sự phức tạp nếu phải xây dựng nền tảng phân tích IoT. Đây là cách dễ dàng nhất để thực hiện phân tích dữ liệu IoT và có được sự hiểu biết sâu, nhằm đưa ra các quyết định tốt hơn và chính xác hơn cho các ứng dụng IoT và những trường hợp sử dụng mô hình machine learning.
Dữ liệu IoT là dữ liệu phi cấu trúc mức độ cao khiến việc phân tích chúng trở nên khó khăn với những công cụ phân tích và kinh doanh thông minh truyền thống được thiết kế để xử lý dữ liệu có cấu trúc. Dữ liệu IoT thu được từ các thiết bị thường ghi lại các quá trình có độ nhiễu cao (như nhiệt độ, chuyển động hoặc âm thanh). Dữ liệu từ các thiết bị này thường có những khoảng gián đoạn rõ rệt, nhiều thông điệp bị sai lệch và các số liệu sai cần phải được làm sạch trước khi tiến hành phân tích. Vì thế, dữ liệu IoT thường chỉ có ý nghĩa trong ngữ cảnh của dữ liệu đầu vào bổ sung của bên thứ ba. Ví dụ: để giúp nông dân xác định thời điểm tưới nước cho cây trồng, các hệ thống tưới tiêu vườn nho thường bổ sung dữ liệu cảm biến độ ẩm với dữ liệu về lượng mưa tại vườn, cho phép sử dụng nước hiệu quả hơn mà vẫn tối đa hóa năng suất thu hoạch.
AWS IoT Analytics tự động hóa tuần tự cho các bước khó khăn cần thiết để phân tích dữ liệu từ các thiết bị IoT. AWS IoT Analytics lọc, biến đổi và bổ sung dữ liệu IoT trước khi lưu trữ chúng vào một kho dữ liệu chuỗi thời gian dành cho phân tích. Bạn có thể cài đặt dịch vụ để chỉ thu thập dữ liệu bạn cần từ các thiết bị của bạn, áp dụng các biến đổi toán học vào xử lý dữ liệu và bổ sung dữ liệu bằng siêu dữ liệu theo thiết bị cụ thể như loại thiết bị và vị trí trước khi lưu trữ dữ liệu đã được xử lý. Sau đó bạn có thể phân tích dữ liệu bằng cách chạy các truy vấn tùy biến hoặc được lập lịch bằng việc sử dụng công cụ truy vấn SQL được tích hợp hoặc thực hiện nhiều phân tích phức tạp và suy luận machine learning. IoT Analytics giúp việc bắt đầu machine learning trở nên dễ dàng bằng cách cung cấp các mô hình được dựng sẵn dành cho các trường hợp sử dụng IoT thông dụng.
Bạn cũng có thể sử dụng phân tích tùy chỉnh của mình được đóng gói trong bộ chứa để thực thi trên AWS IoT Analytics. AWS IoT Analytics tự động hóa việc thực thi phân tích tùy chỉnh của bạn được tạo trên Jupyter Notebook hoặc công cụ riêng của bạn (ví du: Matlab, Octave, v.v.) sẽ được thực thi theo lịch của bạn.
AWS IoT Analytics là dịch vụ được quản lý toàn phần thực hiện việc phân tích và tự động thay đổi quy mô để hỗ trợ đến hàng petabyte dữ liệu IoT. Với AWS IoT Analytics, bạn có thể phân tích dữ liệu từ hàng triệu thiết bị và xây dựng các ứng dụng IoT xử lý nhanh, chạy trên nhiều thiết bị mà không cần đến quản lý phần cứng hoặc cơ sở hạ tầng.
7. AWS IoT 1-Click:
AWS IoT 1-Click cho phép tạo một cú nhấp chuột kích hoạt chức năng AWS Lambda cho các thiết bị đơn giản được cấu hình sẵn như cảm biến hoặc nút nhấn. Với AWS IoT, bạn có thể chọn và ra lệnh các thiết bị gửi hoàn toàn được cấp phép để kết nối an toàn với AWS IoT. Bạn có thể tạo hành động bằng cách sử dụng các hàm lambda với 1 cú nhấp chuột và triển khai các thiết bị đó chỉ với một cú nhấp chuột thông qua một ứng dụng di động đơn giản để thực hiện các hành động chuyên dụng. Bạn có thể dễ dàng xác định thuộc tính và trích xuất báo cáo trên thiết bị của mình từ cùng một ứng dụng dành cho thiết bị di động.
Với sự giúp đỡ của AWS IoT, bạn có thể biết được trạng thái của mọi thứ và bạn có thể lphân tích dựa trên dữ liệu.
Tổng kết
AWS IoT là nền tảng Internet Of Things mang đến cho chúng ta thông tin đa dạng cùng một lúc và cung cấp ngôn ngữ chung cho các thiết bị và ứng dụng giao tiếp với nhau. Với sự giúp đỡ của AWS IoT, bạn có thể biết được trạng thái của mọi thứ và bạn có thể phân tích dựa trên dữ liệu. Nền tảng AWS IoT tích hợp dữ liệu từ nhiều thiết bị và áp dụng phân tích để chia sẻ dữ liệu có giá trị nhất với các ứng dụng đáp ứng nhu cầu cụ thể của ngành.
