M2M trong thời đại Internet kết nối vạn vật

Chủ đề về giao tiếp giữa máy-với-máy (M2M: machine-to-machine) trong thời đại Internet of things - Internet kết nối vạn vật, đang được các doanh nghiệp trên thế giới chú trọng trong thời gian qua.
Thiết bị công nghệ cao có tốc độ phát triển mạnh và được ứng dụng rộng rãi từ các doanh nghiệp cho đến người dùng cá nhân, kéo theo đó là những nhu cầu giám sát, đo đạc và quản lý, điều khiển từ xa, tạo ra một hệ thống yêu cầu xử lý thông tin trên quy mô rộng lớn.

M2M và Internet of things – Internet kết nối vạn vật
Về cơ bản, M2M kết nối tất cả các loại thiết bị và máy móc trên hệ thống mạng, từ đó chúng có thể giao tiếp với nhau thông qua máy chủ trung tâm hoặc dựa trên đám mây doanh nghiệp sử hữu. Kết cấu của giao tiếp này là các hệ thống hoặc trạng thái môi trường xung quanh có khả năng trao đổi, truyền tải dữ liệu đến cơ sở hạ tầng kết nối Internet, tạo ra hiệu quả về thu thập dữ liệu, thay đổi phương thức làm việc, từ đó có thể tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.

Bất cứ vật thể nào bạn cũng có thể tích hợp hay gắn cảm biến kết nối, từ xe hơi, đèn đường cho đến tivi, tủ lạnh và biến tất cả trở thành một “sự vật” trong Internet of Things. Tất cả thông tin dữ liệu mà cảm biến kết nối có thể thu thập/truyền là vị trí, độ cao, tốc độ, nhiệt độ, ánh sáng, chuyển động, độ ẩm, lượng đường trong máu cho đến chất lượng không khí, độ ẩm của đất…

Giao tiếp
Trong dòng chảy của Internet of Things thì M2M được xem là hệ thống đường ống dẫn thông tin đi khắp mọi nơi. Trong mạng lưới M2M thì không có một tiêu chuẩn công nghệ kết nối cụ thể nào, tất cả thiết bị có thể sử dụng bất cứ công nghệ kết nối nào mà nó có. Các thiết bị trên M2M hoạt động và làm việc trong cùng một phương thức kết nối. Một số thiết bị M2M kết nối thông qua mạng di động, một số thông qua Wi–Fi hoặc thông qua công nghệ kết nối  khác.

Phương thức này đơn giản chỉ là các thiết bị điện tử giao tiếp với nhau thông qua một phương tiện không giây để nắm bắt các hoạt động, sự kiện nhờ hệ thống mạng. Phương thức truyền thông này không cần có sự can thiệp của con người và có thể thông qua bất kỳ công nghệ kết nối không dây nào đang được phát triển. Có nhiều phương thức truyền dữ liệu tầm ngắn như: công nghệ không dây có sẵn, bao gồm: RFID, NFC , Wi-Fi, Bluetooth, XBee , Zigbee, Z-Wave và  hệ thống không dây M-Bus. Ngoài ra còn có các mạng cố định như Ethernet, HomePlug, HomePNA , HomeGrid / G.hn và LonWorks .

Đối với khả năng truyền dữ liệu tầm xa, hoặc diện rộng thì có mạng lưới di động sử dụng các công nghê vệ tinh và GSM, GPRS, 3G, LTE hay WiMAX. Ngoài ra các kết nối không dây khác như  SIGFOX-ultra-narrowband và NeulNET - TV white-space cũng đang nổi lên để thiết kế đặc biệt dành riêng cho M2M. Một số nền tảng như WaspMote Libelium, có thể được cấu hình để phù hợp với nhiều lựa chọn kết nối tầm ngắn và diện rộng cũng dần phát triển nhờ vào ứng dụng cho M2M.

Lưu trữ và phân tích
Tính di động trong hệ thống M2M là rất quan trọng bởi nó cho khả năng thu thập dữ liệu, lưu trữ và truyền tải một cách nhanh chóng. Wi-Fi và các công nghệ khác cũng thường được sử dụng bên trong các tòa nhà công nghệ, mạng sử dụng dây cũng có thể hữu ích với  thiết bị cố định khi cho phép truyền dữ liệu liên tục. Dữ liệu này tăng nhanh khiến câu hỏi đặt ra là sử dụng nó làm sao để hỗ trợ quá trình hoạt động của hệ thống, giúp kết nối thông minh hơn và tạo ra nhiều lợi ích cho doanh nghiệp.

Như một giai đoạn tiếp theo của quá trình tiến hóa Internet mà trong đó tất cả cách xử lý của thiết bị (từ công tơ điện, công tắc đèn, tủ lạnh, xe hơi, …) đều thông qua kết nối Internet, Internet of Things không chỉ là đề cập đến việc thu thập dữ liệu mà còn về khả năng phân tích và sử dụng dữ liệu.

Hệ thống thu thập và phân tích dữ liệu Internet of Things đầu tiên vào năm 1982 là máy bán Coke tại khoa máy tính của Đại học Carnegie-Mellon, hay còn được gọi là máy Internet Coke. Nhóm sinh viên đã  có ý tưởng ban đầu về việc kiểm soát máy bán nước này để tránh lãng phí thời gian khi đến nơi mà không có nước giải khát để mua. Từ phòng thí nghiệm, họ có thể kiểm tra tình trạng của nước ngọt trong các máy bán hàng tự động. Nhóm này đã tạo nền tảng cho hệ thống máy bán hàng thông minh và hiện nay đã được ứng dụng trong nhiều ngành trên toàn thế giới.

Trong doanh nghiệp, các phương thức kết nối có thể tạo ra cơ hội kinh doanh với nhiều mô hình mới và ở đây Internet of Things là nền tảng quan trọng nhất.. Những gì IoT có? Đó chính là dữ liệu lớn (Big Data), nguồn dữ liệu được lưu trữ và phân tích thông qua M2M.

Báo cáo vào hồi tháng 2 năm 2013 được thu thập bởi Carbon War Room cho biết, trong thập kỷ tới ngành công nghiệp M2M sẽ duy trì 23% tốc độ tăng trưởng hàng năm, giá trị lợi nhuân sẽ tăng hiện từ 121 tỷ USD lên đến gần 950 tỷ USD vào năm 2020. Tại sao lại có tốc độ tăng trưởng cao và nhanh như vậy?  Carbon War Room- tổ chức được sáng lập ra để ủng hộ các giải pháp nhằm giảm khí thải hiệu ứng nhà kính thông qua các doanh nghiệp tư nhân vừa và nhỏ.

Waspmote có phạm vi phát tới 40 km, dòng điện 0,7 µA ở chế độ hibernate, hoạt động được trong thời gian lên đến 3 năm mà không cần sạc pin, và chuẩn 802.15.4/ZigBee, vận hành ở 858 MHz hoặc 900 MHz, mà còn kết hợp với phần mềm mã nguồn mở cũng như các board cảm biến chuyên biệt để dùng cho các ứng dụng đặc biệt.

 

Khai thác và ứng dụng
Một trong những ví dụ điển hình chính là sản phẩm “Nhà thông minh”. Các thiết bị, ứng dụng bao gồm thiết bị an ninh, chiếu sáng, sưởi ấm, thông gió và giải trí được kết nối với một máy chủ nội bộ hoặc gateway cho phép các nhà dịch vụ hoặc chủ nhà truy cập điều khiển và quản lý dữ liệu.

Ngoài ra, các thiết bị giám sát, ứng dụng quản lý thông minh dành cho điện, khí đốt và nước sẽ là hệ thống mạng lưới thông minh tương lai đầy hứa hẹn của M2M. Dữ liệu thời gian thực về mức tiêu thụ tài nguyên trong gia đình sẽ cho phép các ứng dụng tiện ích quản lý nhu cầu và phát hiện các vấn đề có sự cố xảy ra và giúp tiết kiệm chi phí bằng cách tối ưu hóa mô hình sử dụng.

Xu hướng chăm sóc sức khỏe bằng kĩ thuật số là một trong những ứng dụng M2M và IoT phát triển mạnh mẽ nhất trong năm 2014 này (Tham khảo bài “Thiết bị mang theo người và y tế điện tử”, mục Chủ điểm)

Tại thời điểm hiện tại, xe hơi thường được gắn các cảm biến và trang bị hệ thống máy tính, ứng dụng riêng, bao gồm tất cả mọi thứ từ quản lý động cơ đến thông tin giải trí. Ví dụ như trong ngành công nghiệp xe hơi - đây là ngành dẫn đầu khi nói đến các kết nối không dây, General Motors đã trang bị dịch vụ hỗ trợ và gọi điện không dây từ những năm 1990 và hiện nay thì dịch vụ này được mở rộng hơn để có thể chuẩn đoán động cơ từ xa hay nâng cấp ứng dụng quản lý. Hay từ các thiết bị tích hợp trên xe hơi giúp các công ty bảo hiểm xác định được thời gian sử dụng, từ đó tính ra giá trị thực của chiếc xe. Thiết bị này cũng đánh giá được thói quen lái xe và từ đó đưa ra các tư vấn về tính an toàn trong nhiều tính huống. Đơn giản hơn là một minh họa tại Việt Nam, khi hàng loạt xe gắn máy được thử nghiệm gắn thiết bị định vị và cảnh báo trộm cắp thông qua điện thoại di động. Ngoài ra Nhà nước cũng đã ban hành nghị định yêu cầu các đơn vị kinh doanh vận phải lắp đặt và duy trì tình trạng kỹ thuật tốt của thiết bị giám sát hành trình (Tham khảo bài “Công nghệ cao xâm nhập xe hơi” về xu hướng xe hơi 2014, mục Chủ điểm).

Công nghệ M2M có tiềm năng lớn khi khi nhắc tới tính hiệu quả trong việc giám sát môi trường tự nhiên hoặc nhân tạo. Cảm biến có thể cung cấp cảnh báo sớm về ô nhiễm, cháy rừng, động đất... Thành phố Groningen ở Hà Lan đang sử dụng các cảm biến tại những bãi rác công cộng,  thông báo cho cơ quan môi trường về vấn đề ô nhiễm không khí, cảnh báo hay nhắc nhở về thời gian bốc dỡ. Hệ thống này đã giúp thành phố tiết kiệm được khoảng 18% nhiên liệu trong quá trình hoạt động.

Nông nghiệp thông minh là một lĩnh vực đang phát triển, với công nghệ M2M có sẵn giúp theo dõi vị trí và tình trạng của vật nuôi, giám sát các điều kiện phát triển các loại cây trồng, và tối ưu hóa hiệu suất của thiết bị nông nghiệp… Các loại cây trồng có giá trị cao có thể được theo dõi bởi các cảm biến không dây nhằm giúp ghi nhận các thông số (nhiệt độ không khí, độ ẩm, nhiệt độ đất, độ ẩm của đất, áp suất khí quyển, bức xạ mặt trời, đường kính thân cây/ gốc/ quả, tốc độ và hướng gió, lượng mưa…), với các dữ liệu thời gian thực được thu thập đường lưu trữ và xử lý thông qua điện toán đám mây cho phép truy cập thông qua máy tính kết nối internet hoặc smartphone. Thông tin này tiện lợi trong việc đồng bộ hệ thống tưới tiêu và sử dụng các biện pháp can thiệp khác để phù hợp với điều kiện trồng tại từng địa phương.

M2M – tương lai phát triển còn xa!
Giao tiếp giữa máy và máy được coi là thế hệ công nghệ kết nối trong tương lai. Các nhà phân tích và các công ty lớn trên khắp thế giới xem M2M như một công cụ thế hệ kế tiếp tạo nên cuộc cách mạng kinh doanh. Tuy nhiên tại thời điệm hiện tại thì M2M chỉ đang phát triển về bề rộng và còn nhiều hạn chế.

Bất kỳ công nghệ tiên tiến nào cũng dễ bị nhìn nhận một cách quá cường điệu và có thể đi sai đường. Dự đoán cực kỳ lạc quan dành cho xe Segway, nhưng không thể tạo nên sự hứng khởi của người dùng thị trường. Tương tự như vậy, với công nghệ điện nhiệt hạch, tính toán lượng tử, trí tuệ nhân tạo, robot hay xe điện, dường như mọi thứ đang lâm vào ngõ cụt và chưa biết bao giờ có thể đột phá.

Dự tính trên toàn thế giới sẽ có khoảng 25-50 tỷ thiết bị như vậy vào cuối thập kỷ này. Mặc dù công nghệ M2M không quá mới (xuất hiện cách đây khoảng 15 năm) nhưng khi kết hợp với IoT, nó đã cho thấy tầm quan trọng trong thời đại bùng nổ nền tảng dữ liệu lớn và phương thức kinh doanh Business intelligence của doanh nghiệp.

Xe cá nhân Segway - Segway Personal Transporter, thường được gọi là Segway là được gọi là xe giao thông cá nhân có hai bánh, hoạt động trên cơ chế tự cân bằng do Dean Kamen phát minh. Điều khiển hoạt động bằng máy tính, động cơ và con quay hồi chuyển đặt bên trong xe, nó giúp cho xe ở trạng thái cân bằng, người sử dụng chỉ việc ngả về đằng trước hoặc đằng sau để điều khiển xe đi tiến hoặc đi lùi. Theo Wikipedia

PC World VN, 02/2014