Những câu hỏi cần giải đáp trước khi áp dụng 5G cho IoT

Trong tương lai, sức mạnh của mạng 5G sẽ giúp mở ra những thế hệ ứng dụng IoT mới, nhưng việc áp dụng trên diện rộng có thể vẫn còn rất xa. Một điều nữa là không có nhà cung cấp mạng nào gần đạt được mức triển khai 5G đầy đủ.

Ví dụ, tại Hoa Kỳ, ba nhà nhà mạng lớn nhất đang đi đầu, nhưng vẫn còn nhiều việc phải làm. Theo WhistleOut, công ty so sánh các nhà cung cấp Internet và dịch vụ điện thoại di động (ĐTDĐ), tính đến tháng 6/2024, T-Mobile đang phủ sóng 5G tại 53,79% diện tích nước Mỹ, AT&T là 29,52% và Verizon là 12,77%.

Các công ty công nghệ có tùy chọn sử dụng mạng 5G riêng, nơi các giao thức 5G được sử dụng với thiết bị giống như những gì được triển khai trong mạng Internet công cộng, nhưng được nhà cung cấp bên thứ ba vận hành, thay vì các nhà cung cấp dịch vụ 5G. Cho dù là mạng công cộng hay mạng riêng, một mối quan tâm lớn khác là 5G có thể quá thừa đối với hầu hết các thiết bị IoT. Hơn nữa, việc doanh nghiệp (DN) sử dụng 5G cho IoT còn quá mới nên bất kỳ ai sử dụng ngay bây giờ đều sẽ phải đối mặt với tất cả những thách thức.

Vì vậy, nếu muốn sử dụng 5G cho IoT trong thời gian tới, trước tiên các DN nên đặt ra 3 câu hỏi quan trọng như sau:

Có giao thức mạng nào khác phù hợp hơn với nhu cầu không?

Ba trường hợp sử dụng chính của công nghệ di động 5G ban đầu được chỉ định bởi 3GPP (Dự án đối tác thế hệ thứ 3 là một sự hợp tác các nhóm hiệp hội viễn thông, nhằm tạo ra một tiêu chuẩn kỹ thuật hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ 3 áp dụng toàn cầu nằm trong dự án "Viễn thông di động quốc tế - 2000" của Liên minh Viễn thông Quốc tế - ITU).

Đầu tiên là băng thông rộng di động nâng cao cho người dùng ĐTDĐ. Thứ hai là truyền dữ liệu độ trễ thấp, tin cậy cho các ứng dụng như chẩn đoán y tế từ xa và ô tô tự lái, nơi độ trễ và độ tin cậy là ngang nhau. Và thứ ba là truyền thông máy - với - máy hàng loạt, nơi 1 triệu thiết bị có thể kết nối trên mỗi km².

“Trong ba trường hợp sử dụng này, IoT phù hợp với hai trường hợp cuối”, Raj Radjassamy, Giám đốc mảng 5G và không dây tại OmniOn Power cho biết. “Với mạng có độ trễ thấp, tin cậy, các nhà phát triển các thiết bị IoT thực sự cần độ trễ dưới một mili giây, bạn không phải lo lắng về thời lượng pin. Bạn cần có thông lượng tốt để dữ liệu được truyền đi thực sự nhanh trong một nhà máy điện, ví dụ, nơi bạn có thể có các tua-bin và máy phát điện áp suất cao trị giá hàng triệu USD đang hoạt động”.

Tốc độ và hiệu quả của dữ liệu là rất quan trọng, đặc biệt là trong môi trường áp lực cao - và cần có cơ sở hạ tầng đặc biệt để đảm bảo độ tin cậy, đó là nơi OmniOn Power tham gia vào 5G. Họ thiết kế, phát triển và sản xuất các sản phẩm và giải pháp để cung cấp cho các tháp di động mới, một môi trường quan trọng mà tốc độ và thời gian hoạt động quyết định sự thành công của dịch vụ.

“Nếu có báo động và muốn thực hiện hành động đối phó, có thể thực hiện trong vòng vài mili giây để tránh gây hư hại tiềm ẩn cho một tài sản đắt tiền”, ông nói thêm. “Đó là một ví dụ về IoT cực kỳ quan trọng, tin cậy mà 5G có thể hỗ trợ. Sau đó là mật độ IoT khổng lồ, chẳng hạn như một thành phố thông minh hoặc nhà máy thông minh, với tối đa hàng triệu thiết bị. Ở đây, độ trễ và băng thông không quan trọng bằng khả năng kết nối với một số lượng lớn thiết bị trong một khu vực tương đối nhỏ”.

Đây là hai loại trường hợp sử dụng rộng rãi mà 5G ban đầu được chỉ định để phục vụ IoT. Nhưng theo thời gian, khi xem xét kỹ hơn các trường hợp sử dụng IoT phổ biến nhất, rõ ràng là hai loại đặc biệt này sẽ không đủ. Cần phải cung cấp thứ gì đó khác cho các ứng dụng cấp thấp hơn.

Để giải quyết vấn đề này, năm 2023, 3GPP đã giới thiệu Reduced Capability, còn gọi là RedCap hoặc NR-Light, trong phiên bản 17. Reduced Capacity chỉ định thông lượng lần lượt là 150 và 50 Mbps ở chiều xuống và chiều lên, cao hơn nhiều so với nhu cầu của thế hệ ứng dụng IoT hiện tại.

Các giao thức khác đã phục vụ các ứng dụng IoT trong khoảng 2 thập kỷ qua vẫn có thể là giải pháp tốt nhất. Các công nghệ này được thiết kế riêng để phục vụ các thiết bị chạy bằng pin đơn giản với công suất xử lý hạn chế, không kết nối trực tiếp với Internet, nên không tốn nhiều năng lượng.

Một bộ xử lý quá bận giao tiếp không thể làm được nhiều việc khác trừ khi tăng cường nó và xử lý các giao thức phức tạp sẽ làm pin hết quá nhanh. Hơn nữa, các thiết bị đôi khi hoạt động ở những vị trí xa, nằm ngoài phạm vi của mạng Internet không dây. Các giao thức không dây chuyên dụng, như LoRa và Sigfox, được phát triển để hỗ trợ IoT với khả năng giao tiếp ở khoảng cách xa hơn, sử dụng các trạm gốc giá rẻ, dễ triển khai và vận hành.

“LoRa, Sigfox và các mạng IoT hiện có khác vẫn là lựa chọn tốt nhất cho nhiều nhu cầu của DN - và với chi phí thấp hơn đáng kể”, Jeremy Prince, cố vấn IoT và là cựu Chủ tịch của Sigfox có trụ sở tại Pháp cho biết.

“Một trong những tính năng của các giao thức chuyên biệt này là các thiết bị không kết nối với mạng giúp giảm lượng xử lý trên thiết bị và số lần trao đổi qua mạng. Trong các giao thức hiện có, rất ít dữ liệu được gửi từ máy chủ đến thiết bị”.

Sigfox đã được thành lập từ lâu, với hơn 70 nhà cung cấp độc lập trên toàn cầu và các thiết bị được xây dựng cho một mạng có thể chạy trên bất kỳ mạng nào khác. Hiện tại, Sigfox có hơn 13 triệu cảm biến được kết nối cho 1.500 khách hàng.

Năm 2022, Sigfox đã được UnaBiz, một nhà cung cấp dịch vụ IoT toàn cầu và là đơn vị tích hợp có trụ sở chính tại Singapore, mua lại. Ngay cả sau khi mua Sigfox, công ty vẫn không phụ thuộc vào mạng, họ làm việc với nhiều giao thức khác bao gồm LoRaWAN, LTE-M, NB-IoT và Satellite.

Alexis Susset, Giám đốc công nghệ của UnaBiz, cho biết: "Đôi khi, chúng tôi sử dụng Sigfox hoặc LoRaWAN thuần túy, và đôi khi chúng tôi xây dựng một giải pháp kết hợp, như Nicigas, công ty khí LPG hàng đầu Nhật Bản đã triển khai 1,4 triệu cảm biến tại Nhật Bản dựa trên sự kết hợp giữa Sigfox và LTE-M".

Một trong những điều thú vị về các mạng chuyên dụng, theo Susset, là vì chúng sử dụng các băng tần không được cấp phép nên chúng không có chi phí trả trước cao. Ngược lại, các mạng công cộng chi tới hàng tỷ USD cho các giấy phép 3G, 4G và 5G và phải thu hồi khoản đầu tư đó bằng cách khai thác càng nhiều tần số càng tốt. Hơn nữa, vì chipset và modem 5G hiện vẫn rất đắt đỏ nên các thiết bị kết nối với mạng 5G cũng rất đắt.

Susset cho biết: "Bạn cần có quy mô để làm cho nó rẻ hơn. Nhưng bạn không thể thực sự mở rộng quy mô vì 5G không có sẵn ở mọi nơi".

Rủi ro an ninh mạng đối với mạng tôi đã chọn là gì?

“Với 5G, dữ liệu được trao đổi nhiều hơn theo cả hai hướng cho phép mở rộng phạm vi bị tấn công”, Dan Lohrmann, Giám đốc an ninh thông tin tại công ty tư vấn CNTT Presidio cho biết. “Những kẻ xấu có thể dễ dàng tìm thấy một thiết bị và quét để tìm lỗ hổng đã biết và các bản vá còn thiếu. Lượng dữ liệu lớn do các thiết bị IoT tạo ra cũng gây ra những lo ngại về quyền riêng tư khi chúng được truyền và lưu trữ trên các mạng.

Nhưng các mạng IoT truyền thống hơn đi kèm với các mối đe dọa bảo mật riêng, chẳng hạn như mật khẩu mặc định không được thay đổi và mật khẩu dễ bị phát hiện và xâm phạm bằng cách tấn công. Bảo mật đa yếu tố không thể được triển khai bằng các giao thức truyền thống, nơi luồng dữ liệu chủ yếu là một chiều từ thiết bị đến máy chủ. Hơn nữa, các bản vá bảo mật không dễ dàng được áp dụng và các bản cập nhật chương trình cơ sở hoặc các thay đổi phần cứng khác rất khó triển khai.

Lohrmann cho biết: “Một số lỗ hổng bảo mật đáng kể đã được ghi nhận đối với các giải pháp IoT chi phí thấp hơn này khi sử dụng các giao thức này. Những mối đe dọa này bao gồm: DDoS, bit-flip khi kẻ tấn công thay đổi thông điệp được mã hóa dẫn đến những thay đổi có thể dự đoán được đối với văn bản thuần túy, giả mạo xác nhận và các cuộc tấn công quản lý khóa gốc, có thể làm suy yếu các lợi ích của mã hóa. Mặc dù có nhiều cách để bảo vệ để chống lại các mối đe dọa mạng này, nhưng các phiên bản hiện tại vẫn không an toàn”.

Theo Lohrmann, các phiên bản mới của các giao thức mạng IoT truyền thống đang được phát triển và thử nghiệm, nhưng phần lớn những gì đang hoạt động ngày nay đã chứng minh được các vấn đề về bảo mật. Lohrmann cho biết: “Nếu quan tâm đến việc triển khai bằng LoRa, Sigfox và các giao thức truyền thống khác, điều quan trọng là phải xác định xem các phiên bản hiện tại có đáp ứng các yêu cầu về bảo mật mạng hay không. Bạn có thể cần phải đợi các bản nâng cấp mới, an toàn hơn”.

Có thể tự xây dựng giải pháp hay thuê ngoài?

Bất kể mạng lưới nào, IoT vẫn chưa chưa hoàn chỉnh để cung cấp nhiều giải pháp có sẵn. Các DN thường cần phải xây dựng giải pháp của riêng mình hoặc thuê ngoài một đơn vị tích hợp. Prince của Sigfox cho biết: "Trừ khi có các trường hợp sử dụng rất đơn giản, thì tốt nhất là nên sử dụng một đơn vị tích hợp".

Susset cho biết thêm, khi bạn bắt đầu làm việc với một đơn vị tích hợp, hãy cố gắng hiểu họ có đáng tin hay không. Hầu hết các nhà cung cấp giải pháp đều ưu tiên các giao thức, và họ có chuyên môn về một số loại an ninh mạng nhất định.

Susset khuyên, nên yêu cầu các nhà tích hợp giải thích lý do tại sao họ nghĩ rằng công nghệ mà họ đang sử dụng phù hợp với trường hợp sử dụng hiện tại. Ông nói rằng: "Họ thường cởi mở và cho bạn biết ưu và nhược điểm, đồng thời giúp bạn đưa ra lựa chọn đúng đắn cho dự án của mình"./.