فناوری های شبکه اینترنت اشیا. اینترنت اشیا - چیست؟ توسعه اینترنت اشیا در روسیه

"اینترنت اشیا"، اینترنت اشیا (IoT) - این عبارت مد روز امروزه یکی از پر استنادترین اصطلاحات در انتشارات فناوری اطلاعات است. تحلیلگران از رشد سریع بازار اینترنت اشیا، تأثیر فناوری های اجتماعی، ابری و البته تلفن همراه بر روی آن صحبت می کنند، اما کاملاً مشخص نیست که این بازار اینترنت اشیا شامل چه مواردی می شود. تفسیر خود این اصطلاح نیز کاملاً روشن نیست. از فروشنده ای به فروشنده دیگر، از نویسنده ای به نویسنده دیگر، تعاریف کاملاً متفاوت است. علاوه بر این، بسته به تفسیر، به نظر می‌رسد که خود پدیده یا چشم‌انداز آینده باشد یا یک واقعیت انجام‌شده. نویسنده این مقاله تلاش کرده است تا با تجزیه و تحلیل تطبیقی ​​نشریات در این زمینه، بفهمد که چه چیزی به مفهوم "بازار اینترنت اشیا" اشاره دارد و چرا اخیراً توجه بیشتری به آن شده است.

مفهوم و فناوری اینترنت اشیا

قبل از صحبت در مورد بازار، لازم است بدانیم اینترنت اشیا چیست و بفهمیم که آیا تعریفی از این اصطلاح وجود دارد یا خیر. اما مشکل کمبود تعاریف نیست، بلکه برعکس، زیاده روی در آنهاست. پس از بررسی چندین ده مقاله و گزارش در مورد موضوع اینترنت اشیا، نویسنده متقاعد شد که در تفسیر این اصطلاح اختلافات جدی وجود دارد. در واقع، ما تعاریفی را از معتبرترین منابع ارائه می کنیم. شرکت تحلیلگر گارتنر مفهوم "اینترنت اشیاء" را به عنوان شبکه ای از اشیاء فیزیکی حاوی فناوری داخلی تعبیر می کند که به این اشیاء اجازه می دهد پارامترهای وضعیت خود یا وضعیت محیط را اندازه گیری کنند، از این اطلاعات استفاده و انتقال دهند. توجه داشته باشید که در این تعریف که اتفاقاً بیشترین استناد است، کلمه اینترنت به طور کامل وجود ندارد. یعنی وقتی صحبت از شبکه اینترنت اشیا می شود، عنوان نمی شود که بخشی از اینترنت است. علاوه بر این، همانطور که مت تورک، کارشناس اینترنت اشیا، مدیر عامل FirstMark Capital، می گوید: «از قضا، علی رغم نام اینترنت اشیا، خود اشیا اغلب با استفاده از پروتکل های M2M به جای خود اینترنت متصل می شوند. با این حال، وجود یا عدم وجود اتصال به اینترنت تنها اختلاف در تعاریف نیست. طبق تعبیر متخصصان گروه راه حل های تجاری سیسکو (CBSG)، اینترنت اشیا وضعیت اینترنت است که از زمانی شروع می شود که تعداد «اشیا یا اشیاء» متصل به شبکه جهانی وب از جمعیت سیاره بیشتر شود. CBSG از یافته های خود با محاسبات پشتیبانی می کند. به گفته این شرکت، رشد انفجاری تلفن‌های هوشمند و رایانه‌های لوحی، تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت را در سال 2010 به 12.5 میلیارد رساند، در حالی که تعداد افراد ساکن روی زمین به 6.8 میلیارد افزایش یافت. بدین ترتیب تعداد دستگاه های متصل به ازای هر نفر 1.84 واحد بوده است. بر اساس این حساب ساده، Cisco Business Solutions Group در واقع نقطه ورود عصر اینترنت اشیا را تعیین کرده است (شکل 1). بین سال‌های 2003 تا 2010، تعداد دستگاه‌های متصل از جمعیت جهان فراتر رفت که نشان‌دهنده گذار به اینترنت اشیا بود. در عین حال، نویسندگان این مطالعه معتقدند که تعداد دستگاه های متصل به ازای هر کاربر اینترنت در سال 2010، 6.25 بوده است.

برنج. 1. افزایش تعداد دستگاه های متصل به ازای هر نفر
(منبع: Cisco Business Solutions Group)

اگر سیسکو به رشد انفجاری گوشی‌های هوشمند متصل به اینترنت در ارتباط با اصطلاح اینترنت اشیا اشاره می‌کند، برای مثال IDC به وضوح می‌گوید که دستگاه‌ها در مفهوم اینترنت اشیا باید به طور مستقل به اینترنت متصل شوند و سیگنال‌ها را بدون دخالت انسان ارسال کنند. بنابراین، یک گوشی هوشمند کنترل شده توسط کاربر را نمی توان به عنوان یک دستگاه اینترنت اشیا طبقه بندی کرد.

به گفته IDC، اینترنت اشیاء (IoT) یک شبکه سیمی یا بی سیم است که دستگاه های متصل کننده شبکه ای است که توسط سیستم های هوشمند مجهز به سیستم عامل سطح بالا کنترل می شود و به طور مستقل به اینترنت متصل است، می تواند بومی یا ابری اجرا شود. برنامه های کاربردی مبتنی بر، و تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده است. علاوه بر این، آنها توانایی ضبط، تجزیه و تحلیل و انتقال (دریافت داده ها) از سیستم های دیگر را دارند.

بدیهی است که اگر تحلیلگران با مفهوم «حجم بازار اینترنت اشیا» کار کنند، نمی‌توان به چنین تعریف مبهمی مانند «وضعیت جدیدی از اینترنت» تکیه کرد. در عین حال، نه تنها متخصصان CBSG در مورد اینترنت اشیا به عنوان نوعی انتقال اینترنت به کیفیت جدید صحبت می کنند. بیایید به شکل توجه کنیم. 2 برگرفته از گزارش اینترنت اشیا (IoT) و بازار ارتباطات ماشین به ماشین بر اساس فناوری‌ها و پلتفرم‌ها (marketsandmarkets.com). او همچنین اینترنت اشیا را مرحله‌ای در توسعه اینترنت توصیف می‌کند، «زمانی که نه تنها افراد، بلکه چیزها نیز شروع به تعامل با یکدیگر، شروع تراکنش‌ها، تأثیرگذاری بر یکدیگر می‌کنند».

برنج. 2. مراحل توسعه Web 1.0، Web 2.0، Web 3.0
(منبع: اینترنت اشیا (IoT) و بازار ارتباطات ماشین به ماشین (M2M)
توسط فناوری‌ها و پلتفرم‌ها (marketsandmarkets.com))

در این رابطه، نمودار دیگری نشان دهنده است: تصویری از مقاله نویسنده کره ای سانسیگ کیم، که در سال 2012 در وب سایت i-bada.blogspot.ru/ منتشر شده است. در اینجا، وضعیت اینترنت اشیا به عنوان یک نقطه گذار ارائه می شود - این مرحله بعدی در مقایسه با فناوری M2M است (شکل 3). برعکس، در انتشارات تعدادی از نویسندگان، از جمله IDC، می توان خواند که M2M یک فناوری است که به عنوان سلف فناوری IoT، در حال حاضر بخشی جدایی ناپذیر از آن است.

برنج. 3. انتقال از فناوری‌های M2M به فناوری‌های IoT (منبع: Sunsig Kim 8 آگوست 2012 i-bada.blogspot.ru/)

اگر تعاریفی که ما توضیح دادیم به پدیده در دست صحبت می کند، برای مثال، در فرمول بندی کیوان کریمی، مدیر اجرایی استراتژی جهانی و توسعه کسب و کار در Freescale Semiconductor، اینترنت اشیا بیشتر یک چشم انداز است: میلیاردها هوشمند و متصل "چیزهایی" که نوعی شبکه عصبی جهانی جهانی را تشکیل می دهند که تمام جنبه های زندگی ما را در بر می گیرد. اینترنت اشیا شامل ماشین‌های هوشمندی است که با ماشین‌ها، اشیاء، محیط و زیرساخت‌های دیگر تعامل و ارتباط دارند. چنین سیستمی حجم عظیمی از داده ها را تولید می کند که پردازش آنها می تواند برای مدیریت و کنترل چیزها استفاده شود تا زندگی ما راحت تر و ایمن تر شود و تأثیر ما بر محیط زیست کاهش یابد.

چرا تعاریف زیادی وجود دارد و همه آنها متفاوت هستند؟

اولاً ، فناوری ها به سرعت در حال توسعه هستند که معانی جدیدی از این اصطلاح دائماً ظاهر می شود ، که همیشه با تفاسیر قبلی مطابقت ندارد. این امر به خوبی در شکل 1 نشان داده شده است. 4، که در آن تکامل اینترنت اشیا با چندین مرحله و در واقع با فناوری های مختلف شناسایی می شود.

برنج. 4. تکامل فناوری اینترنت اشیا

ثانیاً، اغلب یک فناوری جدید به عنوان مجموعه ای از عواملی که آن را از قبلی متمایز می کند، تعریف می شود و سپس این فناوری قبلی در مفهوم جدید گنجانده می شود. با انگیزه های بازاریابی، فروشندگان می خواهند فناوری های قدیمی را با نام های جدید صدا کنند. تحلیلگران نیز با پیروی از مد و تلاش برای نشان دادن اهمیت بازار مورد توصیف، از یک اصطلاح به اصطلاح چتر استفاده می کنند که چندین مفهوم را در آن ترکیب می کند.

وضعیت مشابهی در رابطه با سایر اصطلاحات جدید مشاهده می شود. به عنوان مثال، اصطلاح SaaS را در نظر بگیرید، که برای اشاره به مرحله بعدی در توسعه فناوری ASP به وجود آمد. امروزه، تعدادی از نشریات شروع به گنجاندن پروژه های ASP در بازار SaaS کرده اند، که به بیان دقیق، نادرست است.

تقریباً همین اتفاق در مورد اصطلاح اینترنت اشیا می افتد: از یک طرف، این مرحله بعدی در توسعه فناوری های M2M است، از طرف دیگر، بسیاری از منابع می گویند که بازار راه حل های M2M زیر مجموعه ای از اینترنت اشیا است و برخی منابع از مخفف IoT/M2M استفاده کنید.

یکی دیگر از دلایل ابهام این اصطلاح این است که طبقات مختلف مشکلات بر اساس اینترنت اشیا حل می شوند. به طور خاص، کیوان کریمی در مورد حضور حداقل دو دسته از وظایف صحبت می کند که با اصطلاح اینترنت اشیا متحد شده اند. اولین وظیفه نظارت و مدیریت از راه دور مجموعه ای از دستگاه های شبکه به هم پیوسته است که هر کدام می توانند با اشیاء زیرساخت و محیط فیزیکی تعامل داشته باشند. به عنوان مثال، یک سنسور دما و رطوبت شبکه ای از دستگاه ها را کنترل می کند که سیستم آب و هوای یک ساختمان هوشمند را کنترل می کند (پنجره، کرکره، تهویه مطبوع و غیره). مثال عجیب‌تر این است که یک حسگر روی دست صاحب خانه هوشمند، سیگنالی در مورد وضعیت روانی مالک به همه دستگاه‌های هوشمند موجود در شبکه ارسال می‌کند. هر یک از آنها به روش خاصی واکنش نشان می دهند که در نتیجه نور، موسیقی پس زمینه و تهویه مطبوع تغییر می کند. در اینجا تابع اصلی تحلیلی نیست، بلکه کنترل است. چالش دوم استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از گره‌های انتهایی (دستگاه‌های هوشمند با قابلیت اتصال و سنجش) برای تجزیه و تحلیل هوشمندانه برای شناسایی روندها و روابطی است که می‌توانند اطلاعات عملی برای ارائه ارزش تجاری اضافی ایجاد کنند. به عنوان مثال، ردیابی رفتار بازدیدکنندگان در یک فروشگاه با استفاده از برچسب‌های روی کالا: بازدیدکنندگان چه مدت و نزدیک چه کالاهایی را متوقف می‌کنند، چه کالاهایی را تحویل می‌گیرند و غیره. بر اساس این اطلاعات می توانید چیدمان اجناس را در تالار تغییر دهید و فروش را افزایش دهید. مثال دیگر مربوط به صنعت بیمه خودرو است. قرار دادن دستگاه‌های مجهز به شتاب‌سنج در خودروها به شرکت بیمه اجازه می‌دهد تا اطلاعات مربوط به میزان رانندگی دقیق مشتری را جمع‌آوری کند. نه تنها برخوردها را می توان ثبت کرد، بلکه مثلاً یک برخورد شدید با یک جسم یا حاشیه را نیز می توان ثبت کرد. هرچه مشتری با دقت بیشتری رانندگی کند، بیمه ارزان‌تر است و راننده بی‌احتیاط هزینه بیشتری می‌پردازد. در آخرین نمونه ها، هیچ وظیفه مدیریتی وجود ندارد - در اینجا داده ها با استفاده از روش های تحلیلی مدرن جمع آوری و پردازش می شوند. اطلاعات آماری در مورد همه مشتریان به شرکت اجازه می دهد تا ریسک های خود را به درستی پیش بینی کند.

کیوان کریمی در کتاب «آنچه اینترنت اشیا (IoT) برای تبدیل شدن به یک واقعیت نیاز دارد» سعی دارد طرح کلی راه حل اینترنت اشیا را ارائه دهد (شکل 5). طبق این طرح، این پشته ای است که شامل شش لایه است: دستگاه های سنجش و/یا دستگاه های هوشمند، گره های اتصال، لایه ای از گره های پردازش داخلی، لایه ای از پردازش داده های ابری راه دور. لایه ششم می تواند دو عملکرد را انجام دهد. اولین مورد، که به عنوان "کاربرد/عمل" تعیین می شود، به این معنی است که راه حل برای کنترل از راه دور یک دستگاه یا کنترل خودکار یک فرآیند بر اساس دستگاه های سنجش استفاده می شود. گزینه دوم، تجزیه و تحلیل/داده های بزرگ، به این معنی است که هدف ماموریت استفاده از داده های جمع آوری شده از دستگاه های سنجش برای تجزیه و تحلیل و شناسایی روندها و روابطی است که می تواند اطلاعات تجاری مفیدی تولید کند.

برنج. 5. معماری معمولی یک راه حل IoT (منبع: Freescale Semiconductor)

مایکروسافت یک معماری معمولی مشابه را برای راه حل IoT ارائه می دهد (شکل 6).

برنج. 6. معماری معمولی برنامه های کاربردی اینترنت اشیا (منبع: مایکروسافت)

کیوان کریمی در آثار خود نه تنها تصویری از یک معماری معمولی، بلکه تفسیری گرافیکی از کل اکوسیستم اینترنت اشیا ارائه می دهد (شکل 7).

برنج. 7. اکوسیستم اینترنت اشیا

برنج. 8. اینترنت اشیا به عنوان «شبکه شبکه‌ها» (منبع: CBSG)

بازار اینترنت اشیا و شرکت کنندگان آن

بازار اینترنت اشیا چیست؟ چگونه آن را محاسبه کنیم؟ چه کسانی باید در بین شرکت کنندگان آن قرار گیرند؟ اگر تمام پروژه هایی را که تحت طرح ارائه شده در شکل 2 قرار می گیرند بشماریم. 5، سپس بازار بسیار کوچک خواهد بود. اگر گردش مالی شرکت هایی را که در ایجاد عناصری که به طور بالقوه می توانند در این طرح پیاده سازی شوند را محاسبه کنیم، رقم کاملاً متفاوتی به دست خواهیم آورد. بر اساس انتشارات، واضح است که تحلیلگران رویکرد دوم را انتخاب می کنند: آنها بازار را به عنوان کل تجارت همه بازیگرانی که دستگاه ها و حسگرهای هوشمند متصل ایجاد می کنند، پلتفرم هایی برای ساخت راه حل های اینترنت اشیا آماده می کنند، فناوری هایی را برای اتصال به اینترنت ارائه می کنند. چیزهایی به شبکه و ارائه خدمات کمکی. به این معنی که تحلیلگران نه چندان بازار راه حل های اینترنت اشیا (به معنای محدود)، بلکه تجارت همه شرکت کنندگان در اکوسیستم ارائه دهندگان خدمات و فناوری را در مورد ساخت راه حل های اینترنت اشیا در نظر می گیرند.

به نظر می رسد که این مسیری است که توسط شرکت هایی طی شده است که از اصطلاح "بازار اینترنت اشیا" استفاده می کنند. به طور خاص، IDC پنج بخش از بازار اینترنت اشیا و بازیگران مربوطه را شناسایی می کند.

اولین («دستگاه‌ها/سیستم‌های هوشمند») شامل سازندگان دستگاه‌های هوشمند و حسگرهایی است که توانایی اتصال به شبکه‌های سیمی/بی‌سیم را دارند، قادر به ضبط و انتقال داده‌ها، اجرای برنامه‌های کاربردی خود یا ابری و تعامل خودکار با یک سیستم هوشمند هستند. .

بخش دوم «ابزار اتصال و پشتیبانی از خدمات اینترنت اشیا» نام دارد. این یک تجارت بالقوه برای ارائه دهندگان مخابراتی است که می توانند خدمات ارتباطی را بر اساس فناوری های مختلف ارائه دهند، از جمله سیمی، تلفن همراه (2G، 3G، 4G)، Wi-Fi و خدمات اضافی مانند مدیریت صورتحساب.

در بخش سوم که «پلتفرم‌ها» نام دارد، IDC پلتفرم‌هایی را برای فعال کردن دستگاه‌ها، شبکه‌ها و برنامه‌ها شناسایی می‌کند.

پلتفرم‌های فعال‌سازی دستگاه، نرم‌افزاری را نشان می‌دهند که مسئول اطمینان از جریان داده‌ها به و از دستگاه‌های نهایی، از جمله فعال‌سازی، مدیریت و عملکردهای تشخیصی است.

پلتفرم های شبکه نرم افزاری را برای اتصال دستگاه های IoT/M2M برای جمع آوری و تجزیه و تحلیل اطلاعات به مشتریان ارائه می دهند. این پلتفرم امکان مدیریت اشتراک، کنترل و مدیریت طرح های تعرفه را فراهم می کند. این لایه یک قرارداد سطح خدمات را به مشتریان ارائه می دهد و هدف آن بهبود کیفیت و امنیت راه حل ها است.

پلتفرم های تحویل برنامه راه حل های افقی جهت ادغام برنامه های کاربردی سازمانی و برنامه های خاص اینترنت اشیا هستند.

بخش چهارم، «تحلیل»، راه‌حل‌هایی را ارائه می‌کند که به شما امکان می‌دهد با اتخاذ تصمیم‌های مؤثرتر بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده با استفاده از فناوری اینترنت اشیا، از جمله استفاده از فناوری Big Data، کارایی کسب‌وکار را افزایش دهید. این بخش همچنین شامل راه حل های تحلیلی در حال ظهور است که امکان یکپارچه سازی داده های به دست آمده از اینترنت اشیا و نظارت بر رسانه های اجتماعی را فراهم می کند.

و در نهایت، بخش پنجم برنامه های کاربردی برای پشتیبانی از راه حل های عمودی است که عملکردهای خاص صنایع مختلف را اجرا می کند.

نویسنده نقشه «اکوسیستم اینترنت اشیا»، مت تورک، مدیر عامل FirstMark Capital، نه تنها بخش‌بندی بازار را ارائه می‌کند، بلکه اسامی خاص مهم‌ترین بازیگران در هر بخش را نیز ارائه می‌کند (شکل 9). این کار مکالمه در مورد فعالان بازار اینترنت اشیا را به سطح عملی تری می برد.

برنج. 9. «اکوسیستم اینترنت اشیا» (منبع: مت تورک، سوتین دانگ و فرست مارک کپیتال)

مت تراک همچنین به این سوال پاسخ می دهد که چرا بازار اینترنت اشیا در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. او خاطرنشان می کند که رشد علاقه به بازار و توسعه آن به خودی خود به دلیل تلاقی چندین عامل کلیدی است. اولاً، تولید دستگاه‌های هوشمند آسان‌تر و ارزان‌تر شده است؛ توزیع‌کنندگان و شرکت‌هایی ظاهر می‌شوند که علاقه‌مند به تأمین مالی چنین پروژه‌هایی هستند. ثانیاً، در چند سال گذشته، فناوری های ارتباطی بی سیم پیشرفت چشمگیری در توسعه خود داشته اند. امروزه هر کاربر یک تلفن همراه یا تبلت دارد که می تواند به عنوان یک کنترل از راه دور جهانی برای اینترنت اشیا استفاده شود. اتصال همه جا به واقعیت تبدیل می شود (Wi-Fi، بلوتوث، 4G). سوم، اینترنت اشیا قادر است از تمام زیرساخت هایی که در حوزه های مرتبط به وجود آمده است استفاده کند. رایانش ابری به نقاط پایانی ساده و کم‌هزینه اجازه می‌دهد زیرا هوشمندی را می‌توان از نقطه پایانی به ابر منتقل کرد. ابزارهای Big Data، از جمله برنامه های منبع باز مانند Hadoop، تجزیه و تحلیل حجم عظیمی از داده های گرفته شده توسط دستگاه های IoT را ممکن می کند.

در اکوسیستم (نگاه کنید به شکل 9)، نویسنده تقریباً عناصر بازار مشابه IDC را شناسایی می کند، اما آنها به بخش های متفاوتی تقسیم می شوند. Mat Truck سه بخش اصلی را شناسایی می کند: پلت فرم های افقی، برنامه های کاربردی عمودی و بلوک های ساختمانی. نویسنده اکوسیستم تاکید می کند که علیرغم فعالیت فعال در زمینه ایجاد راه حل های عمودی، بازیگران بلندپرواز بازار به دنبال تبدیل شدن به یک پلت فرم افقی هستند که بر اساس آن تمام راه حل های عمودی از حوزه اینترنت اشیا ساخته می شود. بنابراین، چندین بازیکن از بخش اتوماسیون خانگی (SmartThings، Ninja Blocks و غیره) توسعه دهندگان پلتفرم های نرم افزاری افقی هستند. شرکت های بزرگ مانند جنرال الکتریک و آی بی ام به طور فعال در حال توسعه پلتفرم های خود هستند. شرکت های مخابراتی مانند AT&T و Verizon نیز موقعیت خوبی برای شرکت در این مسابقه دارند. این سوال همچنان باز باقی می ماند که چگونه یک پلت فرم افقی ساخته شده برای یک کلاس از راه حل های عمودی می تواند برای راه حل های عمودی یک کلاس دیگر سازگار شود. همچنین هنوز مشخص نیست که کدام پلتفرم ها - بسته یا باز - چشم انداز گرفتن موقعیت های پیشرو در این زمینه را دارند.

راه حل های عمودی در شکل. 9 تعداد زیادی علامت گذاری شده است، آنها به بلوک های کوچکتر گروه بندی می شوند. در چارچوب یک مقاله مروری نمی توان در مورد همه آنها اظهار نظر کرد، بنابراین فقط به چند مورد می پردازیم.

به عنوان مثال، بخش «محاسبات پوشیدنی» دستگاه جدید عینک گوگل را که برای اولین بار در فوریه 2012 معرفی شد، برجسته می کند. دستگاه مبتنی بر اندروید (شکل 10) مجهز به نمایشگر شفافی است که در بالای چشم راست قرار دارد و قادر به ضبط ویدیویی با کیفیت بالا، انجام عملکردهای واقعیت افزوده، ارتباطات تلفن همراه، دسترسی به اینترنت و ثبت خاطرات ویدیویی است.

برنج. 10. عینک گوگل

اخیراً دستگاه‌های تناسب اندام پوشیدنی مانند Fitbit، Nike + Fuelband، Jawbone محبوب شده‌اند که با استفاده از آن‌ها کاربران می‌توانند سطح فعالیت بدنی خود را کنترل کنند و کالری‌های سوزانده شده را بشمارند (در شکل 9 آنها در یک دسته جداگانه قرار داده شده‌اند).

نماینده معمولی این گروه دستگاه UP Jawbone (شکل 11) است که یک دستبند ورزشی است که می تواند با پلتفرم آیفون و اندروید کار کند. این دستگاه به شما امکان می دهد خواب، رژیم غذایی، مراحل انجام شده و کالری سوزانده شده را ردیابی کنید. این دستبند دارای یک موتور لرزشی است که می تواند به عنوان زنگ هشدار عمل کند یا به کاربر یادآوری کند که کاربر برای مدت طولانی نشسته است. این دستبند قادر است مراحل خواب را ردیابی کند و مالک را دقیقاً در مرحله خواب سبک، زمانی که بیدار شدن بسیار راحت تر است، بیدار کند.

برنج. 11. UP Jawbone به شما اجازه رهبری می دهد
نظارت بر ورزش

این دستگاه شامل یک برنامه اجتماعی است که به اضافه کردن یک لایه انگیزه اضافی به ورزش کمک می کند. کاربران می توانند داده های دوستان خود را مشاهده کنند، نتایج ورزشی را به اشتراک بگذارند و به رقابت بپردازند.

چنین دستگاه های پوشیدنی را می توان برای مقاصد پزشکی استفاده کرد، به عنوان مثال، برای نظارت از راه دور وضعیت بیمار (فشار خون، ضربان قلب، و غیره) تا در صورت افزایش شاخص ها، به عزیزان یا پرسنل پزشکی اطلاع رسانی شود. فن‌آوری‌های اینترنت اشیا عموماً به طور گسترده در پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند - از ساده‌ترین سیستم‌های یادآور برای مصرف دارو گرفته تا پروب‌هایی که برای نظارت بر عملکرد اندام‌ها برای تشخیص پیچیده وارد بدن می‌شوند.

اینترنت اشیا به طور فعال در فن آوری های خانه های هوشمند استفاده می شود: کنترل از راه دور دستگاه های خانگی از طریق اینترنت، نظارت و کنترل از راه دور سیستم های گرمایش، روشنایی، دستگاه های رسانه ای، سیستم های امنیتی الکترونیکی، هشدارهای نفوذ، سیستم های حفاظت در برابر آتش و غیره.

از بازیکنان مشخص شده در بخش اتوماسیون خانگی در شکل. 9، نکته جالب توجه شرکت Nest Labs است که ترموستات های قابل برنامه ریزی و آشکارسازهای دود را با پشتیبانی از Wi-Fi و عملکردهای خودآموز طراحی و تولید می کند. این استارت آپ که در سال 2010 توسط دو فارغ التحصیل اپل تأسیس شد، طی چند سال به شرکتی با بیش از 130 کارمند تبدیل شد.

این شرکت اولین محصول خود را با نام ترموستات (شکل 12) در سال 2011 معرفی کرد. در اکتبر 2013، Nest Labs از انتشار یک دستگاه نظارت بر دود و مونوکسید کربن خبر داد. ترموستات Nest امکان تعامل با دستگاه را نه تنها از طریق رابط صفحه نمایش لمسی، بلکه از راه دور نیز می دهد، زیرا ترموستات به اینترنت متصل است. این شرکت ممکن است به‌روزرسانی‌هایی را برای رفع اشکالات، بهبود عملکرد و افزودن ویژگی‌های اضافی توزیع کند. برای به‌روزرسانی، ترموستات باید به Wi-Fi و باتری 3.7 ولتی متصل باشد تا به‌روزرسانی‌ها بارگیری و نصب شوند.

برنج. 12. ترموستات Nest Labs

فناوری اینترنت اشیاء به طور گسترده در بخش انرژی (کنتورهای هوشمند، سیستم‌های تشخیص تلفات یا سرقت در شبکه الکتریکی) استفاده می‌شود. به عنوان مثال، بخش نفت و گاز از نظارت از راه دور خطوط لوله استفاده می کند.

راه حل های زیادی برای عملکرد ایمن تر خودرو در حال توسعه است. فناوری خودروهای متصل به شما امکان می دهد از سیستم های تماس آمبولانس اضطراری از سیم کارت داخلی استفاده کنید. در بیمه خودرو، محاسبات بیمه بر اساس نظارت از راه دور رانندگی کاربران شروع به تمرین می کند. سیستم های ردیابی مسیر خودرو، نظارت بر حمل و نقل بار و کنترل حمل و نقل و انبارداری به طور گسترده در حمل و نقل استفاده می شود. یک سیستم کنترل ترافیک هوایی خودکار در حال استفاده است. دولت‌های شهری می‌توانند از راه‌حل‌های اینترنت اشیا برای اجرا، بهره‌برداری و نظارت بر سیستم‌های حمل‌ونقل عمومی برای بهینه‌سازی مصرف سوخت، کنترل و مدیریت حرکت قطار استفاده کنند. در خرده فروشی، اتوماسیون وظایف لجستیک، نظارت از راه دور و حسابداری کالاهای مجهز به برچسب RFID، موجودی بلادرنگ و راه حل های پرداخت بی سیم در حال توسعه است. در سیستم های ایمنی عمومی - نظارت و کنترل وضعیت تاسیسات صنعتی، پل ها، تونل ها و غیره. در تولید صنعتی - کنترل فرآیند تولید، تشخیص از راه دور، کنترل مجتمع های رباتیک. در کشاورزی - کنترل از راه دور سیستم های آبیاری، نظارت بر وضعیت و رفتار حیوانات، نظارت بر سطح آب در مخازن و غیره.

بنابراین، "اینترنت اشیا" چیست - واقعیت یا چشم انداز؟ با در نظر گرفتن تحلیل های انجام شده، می توان ادعا کرد که این چشم اندازی است که به تدریج در حال تبدیل شدن به واقعیت است.

ظهر بخیر، ساکنان عزیز خبر! امروز می‌خواهیم روی توصیف فناوری‌های شبکه‌ای مختلف که برای اینترنت اشیا توسعه می‌یابند تمرکز کنیم.

اینترنت اشیا (IoT، اینترنت اشیا) در حال تبدیل شدن به جهش انقلابی بعدی در توسعه است که با اختراع موتور بخار یا صنعتی شدن برق قابل مقایسه است. امروزه، تحول دیجیتال در حال متحول کردن بخش های مختلف اقتصاد و تغییر محیط آشنای ما است. در عین حال، همانطور که اغلب در چنین مواردی اتفاق می افتد، پیش بینی تأثیر نهایی این دگرگونی ها در ابتدای سفر دشوار است.

روندی که آغاز شده بدیهی است که نمی تواند یکنواخت باشد و امروزه برخی از صنایع نسبت به سایرین آمادگی بیشتری برای تغییر دارند. اولی شامل لوازم الکترونیکی مصرفی، حمل و نقل، لجستیک و بخش مالی است؛ دومی، برای مثال، کشاورزی. اگرچه در اینجا نیز پروژه های آزمایشی موفقی وجود دارد که نتایج جالبی را نوید می دهد.

پروژه TracoVino، یکی از اولین تلاش‌ها برای استفاده از اینترنت اشیا در دره معروف موزل، قدیمی‌ترین منطقه تولید شراب در آلمان مدرن است. این راه حل مبتنی بر یک پلت فرم ابری است که تمام فرآیندهای تاکستان، از رشد مواد خام گرفته تا بطری سازی را به طور خودکار انجام می دهد. داده های مورد نیاز برای تصمیم گیری از چندین نوع حسگر وارد سیستم می شود. آنها علاوه بر تعیین دما، رطوبت خاک و نظارت بر محیط، می توانند میزان تابش خورشید، اسیدیته خاک و محتوای عناصر غذایی موجود در آن را تعیین کنند. این چه می دهد؟ TracoVino نه تنها به شراب‌سازان اجازه می‌دهد تا یک ایده کلی از سلامت تاکستان خود به دست آورند، بلکه به تجزیه و تحلیل مناطق خاص تاکستان برای شناسایی مشکلات، دریافت اطلاعات اولیه در مورد آلودگی احتمالی و حتی پیش‌بینی در مورد کیفیت و کمیت شراب نیز می‌پردازند. ، به شراب سازان اجازه می دهد تا قراردادهای آتی منعقد کنند.

چه چیز دیگری می توانید به شبکه ها وصل کنید؟ توسعه یافته ترین سناریوها برای استفاده از اینترنت اشیا شامل «شهرهای هوشمند» است. بر اساس تحقیقات Beecham Research، Pike Research، iSupply Telematics و وزارت حمل و نقل ایالات متحده، امروزه به عنوان بخشی از این پروژه ها در سراسر جهان، بیش از یک میلیارد دستگاه مسئول عملکردهای مختلف در تامین آب، مدیریت حمل و نقل شهری، عمومی هستند. سیستم های ایمنی و بهداشت اینها پارکینگ های هوشمندی هستند که استفاده از فضاهای پارکینگ را بهینه می کنند، یک سیستم تامین آب هوشمند که کیفیت آب مصرفی ساکنان شهر را نظارت می کند، ایستگاه های اتوبوس هوشمند که به شما امکان می دهد اطلاعات دقیقی در مورد زمان انتظار برای حمل و نقل لازم به دست آورید، و بسیاری موارد دیگر. بیشتر.

صنعت در حال حاضر صدها میلیون دستگاه در حال کار دارد که آماده اتصال هستند. اینها شامل سیستم های نگهداری و تعمیرات هوشمند، حسابداری لجستیک و امنیت، و همچنین پمپ های هوشمند، کمپرسورها و شیرها می شود. تعداد زیادی از دستگاه ها در بخش انرژی و مسکن و خدمات عمومی درگیر هستند: تعداد زیادی متر، عناصر اتوماسیون شبکه های توزیع، تجهیزات مصرف کننده، زیرساخت های شارژ الکتریکی و زیرساخت برای منابع انرژی تجدید پذیر و توزیع شده. در حوزه بهداشت و درمان، ابزارهای تشخیصی، آزمایشگاه‌های سیار، ایمپلنت‌های مختلف و دستگاه‌های پزشکی از راه دور به اینترنت اشیا متصل می‌شوند و خواهند بود.

انتظار می رود تعداد اتصالات ماشینی در سال های آینده 25 درصد در سال افزایش یابد و تا سال 2021، 28 میلیارد دستگاه متصل در این سیاره وجود خواهد داشت. از این تعداد، تنها 13 میلیارد از ابزارهای مصرف کننده آشنا: گوشی های هوشمند، تبلت ها، لپ تاپ ها و رایانه های شخصی خواهد بود، در حالی که 15 میلیارد آن از دستگاه های مصرف کننده و صنعتی: انواع سنسورها، پایانه های فروش، خودروها، نمایشگرها، نشانگرها و غیره خواهد بود.

با وجود ارقام به ظاهر شگفت انگیز از آینده نزدیک، آنها نهایی نیستند. اینترنت اشیا در همه جا پیاده سازی خواهد شد و هر چه جلوتر می رود، دستگاه های ساده و پیچیده بیشتری باید متصل شوند. با توسعه فناوری و به ویژه تحت تأثیر راه‌اندازی شبکه‌های 5G پس از سال 2020، تعداد دستگاه‌های متصل به سرعت رشد می‌کند و خیلی زود به 50 میلیارد خواهد رسید.

ماهیت عظیم اتصالات و موارد استفاده مختلف، الزامات فناوری های شبکه اینترنت اشیا را در طیف گسترده ای دیکته می کند. نرخ انتقال داده، تأخیر و قابلیت اطمینان (ضمانت) انتقال با ویژگی های یک برنامه خاص تعیین می شود. با این وجود، تعدادی هدف کلی وجود دارد که ما را ملزم می کند تا به طور جداگانه فناوری های شبکه را برای اینترنت اشیا و تفاوت آنها با شبکه های تلفن همراه سنتی در نظر بگیریم.

اول از همه، هزینه پیاده‌سازی فناوری شبکه در دستگاه نهایی باید چندین برابر کمتر از ماژول‌های GSM/WCDMA/LTE موجود در تولید گوشی‌های هوشمند و مودم‌های امروزی حتی در مقرون‌به‌صرفه‌ترین کلاس‌ها باشد. یکی از دلایلی که مانع پذیرش انبوه دستگاه‌های متصل می‌شود، هزینه بالای چیپست است که پشته کامل فناوری‌های شبکه، از جمله انتقال صدا و بسیاری از عملکردهای دیگر را که در اکثر سناریوهای اینترنت اشیا ضروری نیستند، پیاده‌سازی می‌کند.

یک نیاز مرتبط اما جداگانه مصرف انرژی کم و عمر باتری طولانی است. بسیاری از سناریوها و برنامه های کاربردی اینترنت اشیا نیازمند این هستند که دستگاه های متصل به طور مستقل از باتری های داخلی تغذیه شوند. ساده سازی ماژول های شبکه و طراحی کم مصرف، امکان دستیابی به عمر باتری تا 10 سال با ظرفیت باتری 5 وات ساعت را فراهم می کند. به طور خاص، چنین شاخص هایی را می توان با کاهش حجم داده های ارسالی و استفاده از دوره های طولانی "سکوت" به دست آورد، که طی آن دستگاه اطلاعات را دریافت یا انتقال نمی دهد و عملاً برق مصرف نمی کند. با این حال، اجرای مکانیسم های خاص از تکنولوژی به تکنولوژی دیگر متفاوت است.

پوشش شبکه یکی دیگر از ویژگی هایی است که باید بررسی شود. امروزه، پوشش شبکه تلفن همراه، انتقال اطلاعات نسبتاً پایداری را در مناطق پرجمعیت، از جمله داخل خانه، فراهم می‌کند. با این حال، دستگاه‌های متصل را می‌توان در جایی قرار داد که بیشتر اوقات مردم وجود نداشته باشند: مناطق دورافتاده، بخش‌های طولانی راه‌آهن، سطح آب‌های وسیع، زیرزمین‌ها، جعبه‌های بتنی و فلزی عایق‌شده، چاه آسانسور، ظروف و غیره. به گفته اکثر فعالان بازار اینترنت اشیا، هدف برای حل این مشکل، بهبود بودجه خط به میزان 20 دسی بل نسبت به شبکه های GSM سنتی است که امروزه پیشرو در پوشش در بین فناوری های تلفن همراه هستند.

موارد مختلف استفاده از اینترنت اشیا در صنایع مختلف نیازمند الزامات ارتباطی کاملا متفاوت است. و ما فقط در مورد توانایی مقیاس سریع شبکه از نظر تعداد دستگاه های نیاز به اتصال صحبت نمی کنیم. اگر در مثالی از یک "تاکستان هوشمند" که توضیح دادیم، بسیاری از سنسورهای نسبتاً ساده درگیر بودند، در شرکت های صنعتی ربات های بسیار پیچیده به هم متصل می شوند، اقداماتی را انجام می دهند و فقط پارامترهای محیطی خاصی را ثبت نمی کنند. همچنین می‌توانیم حوزه مراقبت‌های بهداشتی، به‌ویژه در مورد تجهیزات پزشکی از راه دور را به یاد بیاوریم. استفاده از این مجتمع‌ها که برای تشخیص از راه دور، نظارت بر روش‌های پیچیده پزشکی و آموزش از راه دور با استفاده از ارتباطات ویدیویی بلادرنگ طراحی شده‌اند، بدون شک الزامات کاملاً متفاوتی از نظر تاخیر سیگنال، انتقال داده، قابلیت اطمینان و امنیت را تحمیل خواهند کرد.

فناوری‌های اینترنت اشیا باید به اندازه کافی انعطاف‌پذیر باشند تا مجموعه‌ای از ویژگی‌های شبکه را بسته به مورد استفاده ارائه دهند، ده‌ها یا صدها نوع مختلف ترافیک شبکه را اولویت‌بندی کنند، و منابع شبکه را به‌طور بهینه برای حفظ مقرون‌به‌صرفه تخصیص دهند. میلیون‌ها دستگاه متصل، ده‌ها مورد استفاده، مدیریت و کنترل انعطاف‌پذیر - همه اینها باید در یک شبکه پیاده‌سازی شوند.

پیشرفت‌های متعددی در سال‌های اخیر در زمینه انتقال داده‌های بی‌سیم به حل این مشکلات اختصاص یافته است، هم به تمایل به تطبیق معماری‌ها و پروتکل‌های شبکه موجود و هم به ایجاد راه‌حل‌های جدید سیستمی از ابتدا. از یک طرف، ما به اصطلاح "راه حل های مویرگی" را می بینیم که با موفقیت مشکلات ارتباطات اینترنت اشیا را در یک اتاق یا منطقه محدود حل می کند. چنین راه حل هایی عبارتند از وای فای محبوب امروزی، بلوتوث، Z-Wave، Zigbee و آنالوگ های متعدد آنها.

از سوی دیگر، فناوری‌های مدرن تلفن همراه وجود دارد که بدیهی است از نظر ارائه پوشش و مقیاس‌پذیری زیرساختی با مدیریت خوب، بی‌رقیب هستند. طبق گزارش اریکسون موبیلیتی، پوشش GSM 90 درصد از مساحت سیاره را تشکیل می دهد، شبکه های WCDMA و LTE به ترتیب 65 درصد و 40 درصد هستند و ساخت شبکه فعال همچنان ادامه دارد. گام های برداشته شده در توسعه استانداردهای ارتباطات سیار، به ویژه مشخصات 3GPP Release 13، دقیقاً با هدف دستیابی به اهداف اینترنت اشیا و در عین حال حفظ مزایای استفاده از اکوسیستم جهانی است. تکامل این فناوری‌ها مبنایی برای اصلاحات آتی استانداردهای ارتباطات سیار، از جمله استانداردهای شبکه نسل پنجم (5G) خواهد بود.

فن‌آوری‌های کم مصرف جایگزین برای طیف‌های بدون مجوز عموماً در برنامه‌های کاربردی محدودتر هستند. نیاز به ایجاد زیرساخت های جدید و ماهیت بسته بودن فناوری به طور قابل توجهی مانع از گسترش چنین سیستم هایی می شود.

بیایید در نظر بگیریم که کدام افزونه‌های استانداردهای ارتباطات سیار برای گنجاندن در آخرین نسخه توصیه‌های 3GPP Release 13 تعریف شده‌اند.

EC-GSM

در اینجا ویژگی های اصلی وجود دارد:

در واقع از یک حامل استاندارد GSM/GPRS با تغییراتی برای افزایش بودجه خط، افزایش تعداد دستگاه‌ها و کاهش هزینه‌های پیاده‌سازی فناوری در دستگاه نهایی استفاده می‌شود.

تغییرات اصلی معرفی شده:

1) DRX گسترده (eDRX، دریافت ناپیوسته طولانی) برای GSM و حالت ذخیره انرژی (PSM)) - کاهش فرکانس پیام های سیگنالینگ اجباری، بهینه سازی فواصل دریافت و دریافت اطلاعات، پشتیبانی از دوره های طولانی "سکوت" تا 52 دقیقه که در طی آن دستگاه بدون ارسال یا دریافت اطلاعات به شبکه متصل می ماند.

2) پوشش گسترده- تطبیق سطح پیوند شبکه، که از جمله موارد دیگر، از تکرارهای متعدد اطلاعات ارسالی برای بهبود پوشش 20 دسی بل در مقایسه با سیستم های سنتی استفاده می کند.

3) سایر پیشرفت ها: ساده سازی سیگنالینگ شبکه (امتناع از پشتیبانی از بخشی از سیگنالینگ که عملکرد مشترک با شبکه های WCDMA/LTE را تضمین می کند). گسترش مکانیسم های احراز هویت و امنیت اتصال و غیره

مزیت کلیدی EC-GSM، آماده بودن زیرساخت شبکه (در بیشتر موارد، فقط به روز رسانی نرم افزار در گره های شبکه مورد نیاز است)، و همچنین رواج شبکه های GSM و پوشش آنهاست.

eMTC

EMTC برای کاهش هزینه دستگاه نهایی اینترنت اشیاء با حذف عملکرد LTE طراحی شده است، که مورد تقاضا است و به طور گسترده در شبکه های دسترسی پهن باند سیار (MBAD) استفاده می شود، اما زمانی که دستگاه های IoT به طور انبوه متصل می شوند، زائد می شود. این کار به کار آغاز شده توسط 3GPP در نسخه قبلی (نسخه 12) ادامه می دهد که LTE Cat.0 را برای اینترنت اشیا تعریف می کرد. eMTC همچنین مکانیسم‌های Extended DRX و PSM را برای LTE اضافه می‌کند که مشکل کاهش مصرف انرژی را به همان روشی که در بالا برای EC-GSM نشان داده شد، حل می‌کند.

همانند EC-GSM، eMTC دارای زیرساخت شبکه بسیار بالغ است و می تواند از طریق ارتقاء نرم افزار در شبکه های LTE موجود مستقر شود. علاوه بر این، شبکه‌های MSB و IoT می‌توانند همزیستی داشته باشند و به صورت پویا منابع مورد استفاده (طیف فرکانس، توان محاسباتی ایستگاه پایه و غیره) را بسته به نوع و تعداد دستگاه‌های متصل و ترافیکی که ایجاد می‌کنند، توزیع کنند.

NB-IoT

انتظار می رود که طراحی مجدد قابل توجه پروتکل های لایه پیوند هزینه دستگاه NB-IoT را در مقایسه با LTE Cat.M1 تا 90 درصد کاهش دهد. بسیاری از تولیدکنندگان تجهیزات شبکه و ماژول های مشترک قبلاً پشتیبانی از فناوری NB-IoT را در محصولات خود اعلام کرده اند: اریکسون، هوآوی، نوکیا، اینتل، کوالکام، و همچنین اپراتورهای مخابراتی پیشرو، از جمله، به عنوان مثال، Vodafone، Deutsche Telekom و China Unicom. .

بدین ترتیب، با تصویب نسخه نهایی مشخصات EC-GSM، eMTC و NB-IoT که برای خرداد ماه سال جاری برنامه ریزی شده است، فعالان بازار سه ابزار موثر برای توسعه شبکه های اینترنت اشیا را در اختیار خواهند داشت. هر یک از آنها بسته به مورد استفاده خاص و ویژگی های شبکه تلفن همراهی که در آن مستقر خواهند شد، ویژگی ها و مزایای خاص خود را دارند. با این حال، در هر صورت، مزایای اکوسیستم جهانی، در دسترس بودن و آماده بودن شبکه مستقر و زیرساخت فناوری اطلاعات، و استفاده از طیف فرکانس محافظت شده (مجوز) در کاهش هزینه های اجرا و بهره برداری موثر خواهد بود. این بدان معناست که در آینده نزدیک شاهد رشد انفجاری در پروژه های استفاده از آنها خواهیم بود.

بیایید داستان خود را در اینجا تمام کنیم و از توجه ساکنان خبرا تشکر کنیم! در پست بعدی به جنبه های تکنولوژیکی فناوری NB-IoT خواهیم پرداخت.

وقتی از آنها خواسته شد که مایحتاج اولیه را نام ببرند، خیلی ها پاسخ می دهند: غذا، سقفی بالای سر، لباس... با یک اخطار: در قرن گذشته چنین بود.

از آن زمان به بعد، گونه Homo Sapiens نیازهای خود را انباشته کرده است. ما به نور نیاز داریم که توسط حسگرهای خودکار کنترل شود، نه فقط سوئیچ ها، و سیستم های هوشمند برای نظارت بر سلامت و ترافیک. لیست ادامه دارد... به طور کلی، ما می دانیم که چگونه زندگی را آسان تر و بهتر کنیم.

بیایید سعی کنیم قبل از اینکه به سراغ آزمایش برویم، بفهمیم کل این اینترنت اشیا چگونه کار می کند.

اینترنت اشیا (یا IoT) شبکه ای است که بسیاری از اشیاء را به هم متصل می کند: وسایل نقلیه، اتوماسیون خانگی، تجهیزات پزشکی، ریزتراشه ها و غیره. همه این اجزاء داده ها را جمع آوری و انتقال می دهند. با استفاده از این فناوری، کاربر دستگاه ها را از راه دور کنترل می کند.

نمونه هایی از دستگاه های اینترنت اشیا

شماره 1) فناوری پوشیدنی:

دستبندهای تناسب اندام Fitbit و ساعت های هوشمند اپل واچ به راحتی با سایر دستگاه های تلفن همراه همگام می شوند.

این کار جمع آوری اطلاعات سلامتی را آسان تر می کند: ضربان قلب، فعالیت بدن در طول خواب و غیره.

#2) زیرساخت و توسعه

برنامه CitySense داده های روشنایی را به صورت آنلاین تجزیه و تحلیل می کند و به طور خودکار چراغ ها را روشن یا خاموش می کند. برنامه هایی وجود دارند که چراغ های راهنمایی را کنترل می کنند یا در دسترس بودن پارکینگ را گزارش می دهند.

شماره 3) سلامتی

برخی از سیستم هایی که وضعیت سلامت را ردیابی می کنند در بیمارستان ها استفاده می شوند. کار آنها بر اساس داده های شاخص است. این خدمات دوز دارو را در ساعات مختلف روز کنترل می کنند. به عنوان مثال، اپلیکیشن UroSense سطح مایعات را در بدن کنترل می کند و در صورت لزوم این سطوح را افزایش می دهد. و پزشکان از طریق ارتباط بی سیم اطلاعاتی در مورد بیماران یاد می گیرند.

فناوری هایی که در اینترنت اشیا وجود دارند

• RFID(شناسایی فرکانس رادیویی)، EPC (کد الکترونیکی محصول)
• NFC("ارتباطات میدان نزدیک") تعاملات دو طرفه بین دستگاه ها را امکان پذیر می کند. این فناوری در گوشی های هوشمند وجود دارد و برای تراکنش های بدون تماس استفاده می شود.
• بلوتوث.به طور گسترده در شرایطی که ارتباطات کوتاه برد کافی است استفاده می شود. اغلب در دستگاه های پوشیدنی یافت می شود.
• Z-Wave.فناوری های RF فرکانس پایین اغلب برای اتوماسیون خانگی، کنترل روشنایی و غیره استفاده می شود.
• وای فای.محبوب ترین شبکه اینترنت اشیا (انتقال فایل ها، داده ها و پیام ها).

تست اینترنت اشیا

بیایید به یک مثال نگاه کنیم: یک سیستم پزشکی که وضعیت سلامت، ضربان قلب، سطح مایعات را کنترل می کند و گزارش هایی را برای متخصصان مراقبت های بهداشتی ارسال می کند. داده ها در سیستم نمایش داده می شوند. آرشیوهای موجود و پزشکان در حال تصمیم گیری هستند که آیا داروها را برای بیمار از راه دور مصرف کنند یا خیر.

چندین رویکرد برای آزمایش معماری اینترنت اشیا وجود دارد.

شماره 1) قابلیت استفاده:

• تهیه هر یک از دستگاه ها ضروری است.
• دستگاه پزشکی که بر سلامت نظارت دارد باید قابل حمل باشد.
• شما به تجهیزات نسبتاً پیچیده ای نیاز دارید که نه تنها اعلان ها، بلکه پیام های خطا، هشدارها و غیره را نیز ارسال کنند.
• سیستم باید گزینه ای داشته باشد که رویدادها را ثبت کند تا برای کاربر نهایی واضح تر شود. اگر این گزینه ارائه نشده باشد، اطلاعات رویداد در پایگاه داده ذخیره می شود.
• توانایی پردازش داده ها و تبادل وظایف بین دستگاه ها به دقت بررسی می شود.

شماره 2) امنیت اینترنت اشیا:

• داده ها زیربنای عملکرد همه دستگاه های متصل هستند. بنابراین دسترسی غیرمجاز در حین انتقال داده را نمی توان رد کرد. از نقطه نظر، لازم است بررسی شود که داده ها چقدر امن/رمزگذاری شده اند.
• اگر رابط کاربری وجود دارد، باید بررسی کنید که آیا با رمز عبور محافظت می شود یا خیر.

شماره 3) قابلیت های شبکه:

• اتصال به شبکه و عملکرد اینترنت اشیا ضروری است. پس از همه، ما در مورد سیستمی صحبت می کنیم که برای اهداف مراقبت های بهداشتی استفاده می شود.
• دو جنبه اصلی بررسی می شود:
• در دسترس بودن شبکه، قابلیت انتقال داده (این که آیا کارها از یک دستگاه به دستگاه دیگر بدون هیچ مشکلی منتقل می شوند).
• سناریو زمانی که هیچ ارتباطی وجود ندارد. صرف نظر از سطح قابلیت اطمینان سیستم، این احتمال وجود دارد که وضعیت سیستم "آفلاین" باشد. اگر شبکه در دسترس نباشد، کارمندان بیمارستان یا سازمان های دیگر باید بدانند (اعلان ها). به این ترتیب، آنها می توانند به جای اینکه منتظر بمانند تا سیستم کار کند، وضعیت بیمار را خودشان نظارت کنند. از طرف دیگر، چنین سیستم هایی معمولا دارای مکانیزمی هستند که در صورت آفلاین بودن سیستم، داده ها را ذخیره می کند. یعنی از دست دادن اطلاعات مستثنی است.

4) کارایی:

• باید در نظر گرفت که یک راه حل مراقبت های بهداشتی در یک محیط خاص چقدر کاربردی است.
• از 2 تا 10 بیمار درگیر آزمایش هستند، داده ها به 10-20 دستگاه منتقل می شود.
• اگر کل بیمارستان به شبکه وصل باشد، این در حال حاضر 180-200 بیمار است. یعنی داده های واقعی بیشتر از داده های آزمایشی خواهد بود.
• علاوه بر این، آزمایش ابزار برای نظارت بر سیستم ضروری است: بار فعلی، مصرف برق، دما و غیره.

5) تست سازگاری:

• این مورد همیشه در طرح تست سیستم اینترنت اشیا وجود دارد.
• سازگاری بین نسخه های مختلف سیستم عامل ها، انواع مرورگرها و نسخه های مربوط به آنها، دستگاه های نسل های مختلف، حالت های ارتباطی [به عنوان مثال، بلوتوث 2.0، 3.0] برای اینترنت اشیا بسیار مهم است.

شماره 6) آزمایش خلبانی:

• آزمایش آزمایشی بخشی اجباری از برنامه آزمایشی است.
• فقط تست های آزمایشگاهی به ما امکان می دهد نتیجه بگیریم که سیستم عملکردی دارد.
• در طول آزمایش آزمایشی، تعداد کاربران محدود است. آنها برنامه را دستکاری می کنند و نظرات خود را بیان می کنند.
• این نظرات بسیار مفید هستند و به شما امکان می دهند یک برنامه قابل اعتماد ایجاد کنید.

شماره 7) بررسی انطباق:

• سیستمی که سلامت را ردیابی می کند از طریق بسیاری از بررسی های انطباق انجام می شود.
• همچنین اتفاق می‌افتد که یک محصول نرم‌افزاری تمام مراحل آزمایش را پشت سر بگذارد، اما در تست انطباق نهایی [تست انجام شده توسط نهاد نظارتی] مردود شود.
• بهتر است قبل از شروع چرخه توسعه، رعایت هنجارها و استانداردها را بررسی کنید.

8) به‌روزرسانی‌های آزمایشی:

• اینترنت اشیا ترکیبی از بسیاری از پروتکل ها، دستگاه ها، سیستم عامل ها، سیستم عامل ها، سخت افزارها، لایه های شبکه و غیره است.
• هنگامی که یک به روز رسانی رخ می دهد - چه برای سیستم یا هر چیز دیگری که در بالا ذکر شده است - آزمایش رگرسیون کامل مورد نیاز است. استراتژی کلی برای جلوگیری از عوارض مرتبط با به روز رسانی اصلاح شده است.

چالش های تست اینترنت اشیا

#1) سخت/نرم

اینترنت اشیا معماری است که در آن اجزای نرم افزاری و سخت افزاری از نزدیک در هم تنیده شده اند. نه تنها نرم افزار مهم است، بلکه سخت افزار نیز مهم است: سنسورها، دروازه ها و غیره.

این به تنهایی برای تایید سیستم کافی نخواهد بود. همه اجزا به یکدیگر وابسته هستند. اینترنت اشیا بسیار پیچیده تر از سیستم های ساده تر [فقط نرم افزار یا فقط سخت] است.

#2) مدل تعامل دستگاه

اجزای شبکه باید در زمان واقعی یا نزدیک به زمان واقعی تعامل داشته باشند. همه چیز یکی می شود - از این رو پیچیدگی های اضافی مرتبط با اینترنت اشیا (امنیت، سازگاری با عقب و به روز رسانی).

#3) آزمایش داده های بلادرنگ

به دست آوردن این داده ها بسیار دشوار است. موضوع به دلیل این واقعیت پیچیده است که سیستم، همانطور که در مورد توضیح داده شد، ممکن است به بخش مراقبت های بهداشتی مرتبط باشد.

شماره 4) UI

یک شبکه اینترنت اشیا معمولا از دستگاه های مختلفی تشکیل شده است که توسط پلتفرم های مختلف مدیریت می شوند. آزمایش فقط در برخی از دستگاه ها امکان پذیر است، زیرا آزمایش بر روی همه دستگاه های ممکن تقریبا غیرممکن است.

5) در دسترس بودن شبکه

اتصال شبکه نقش مهمی در اینترنت اشیا ایفا می کند. سرعت انتقال داده افزایش می یابد. معماری اینترنت اشیا باید تحت شرایط مختلف اتصال، با سرعت های مختلف آزمایش شود. شبیه سازهای شبکه مجازی در بیشتر موارد برای تنوع بخشیدن به بار شبکه، اتصال، پایداری و سایر عناصر استفاده می شوند. اما داده‌های واقعی همیشه سناریوهای جدیدی هستند و تیم آزمایش نمی‌داند که در آینده مشکلات کجا پیش خواهد آمد.

ابزارهای تست اینترنت اشیا

ابزارهای زیادی وجود دارد که در تست سیستم های اینترنت اشیا استفاده می شود.

اینترنت اشیا یک بازار نوظهور با فرصت های فراوان است. در آینده قابل پیش‌بینی، اینترنت اشیا به یکی از حوزه‌های اصلی کار تیم‌های آزمایشی تبدیل خواهد شد. دستگاه های شبکه، برنامه های ابزار هوشمند، ماژول های ارتباطی - همه نقش مهمی در مطالعه و ارزیابی خدمات مختلف دارند.

خط پایین

رویکرد تست اینترنت اشیا بسته به سیستم/معماری خاص ممکن است متفاوت باشد.

آزمایش اینترنت اشیا دشوار است، اما در عین حال کار جالبی است، خوشبختانه آزمایش‌کنندگان فضایی برای گسترش محدودیت‌های خود دارند - بالاخره دستگاه‌ها، پروتکل‌ها و سیستم‌عامل‌های زیادی وجود دارد.

P.S. ارزش آن را دارد که فرمت TAAS (تست از دیدگاه کاربر) را امتحان کنید نه اینکه فقط از الزامات رسمی پیروی کنید.

اینترنت اشیا - اینترنت اشیا

اینترنت اشیا (IoT) - فن آوری های مدرن مخابراتی
(اینترنت اشیا - فناوری های نوین مخابراتی)

اینترنت اشیا چیست؟ اینترنت اشیا، اینترنت اشیا چیست؟ اینترنت اشیا (IoT) یک پارادایم جدید اینترنت است. منظور از اصطلاح "اشیا" در اینترنت اشیا چیست. اصطلاح "چیز" در اینترنت اشیا (IoT) به معنای هوشمند است، یعنی. اقلام یا اشیاء "هوشمند" (اشیاء هوشمند یا SmartThings یا Smart Devices).

اینترنت اشیا (IoT) چه تفاوتی با اینترنت سنتی دارد؟ اینترنت اشیا (IoT) یک شبکه اینترنتی سنتی یا موجود است که توسط شبکه‌های کامپیوتری دستگاه‌های فیزیکی یا چیزهای متصل به آن گسترش می‌یابد که می‌تواند به طور مستقل الگوهای ارتباطی یا مدل‌های ارتباطی مختلف (چیز - چیز، چیز - کاربر و شی - شی وب سایت) را سازماندهی کند. ).

لازم به ذکر است که اشیاء هوشمند حسگرها یا محرک‌هایی هستند که مجهز به میکروکنترلر با سیستم‌عامل بلادرنگ با پشته پروتکل، حافظه و دستگاه ارتباطی هستند که در اشیاء مختلف مانند کنتور برق یا گاز، سنسور فشار، ارتعاش یا دما، سوئیچ ها و غیره اشیاء "هوشمند" یا اشیاء هوشمند را می توان در یک شبکه کامپیوتری از اشیاء فیزیکی سازماندهی کرد که می توانند از طریق دروازه ها (هاب ها یا پلتفرم های تخصصی اینترنت اشیا) به اینترنت سنتی متصل شوند.

در حال حاضر تعاریف زیادی از مفهوم اینترنت اشیا (IoT) وجود دارد. اما، متأسفانه، آنها متناقض هستند؛ هیچ تعریف روشن و واضحی از مفهوم اینترنت اشیا (IoT) وجود ندارد.

برای درک ماهیت اینترنت اشیا (IoT)، ابتدا توصیه می شود زیرساخت اینترنت و WWW (وب جهانی) یا سرویس وب را در نظر بگیرید. اینترنت شبکه ای از شبکه هاست، یعنی. شبکه ای که شبکه های مختلف و گره های جداگانه کاربران راه دور را با استفاده از روترها و IP پروتکل شبکه (اینترنت) به هم متصل می کند. به عبارت دیگر، اصطلاح اینترنت به یک زیرساخت شبکه جهانی متشکل از بسیاری از شبکه های کامپیوتری و گره های مجزا که توسط کانال های ارتباطی متصل شده اند، اشاره دارد.

اینترنت جهانی اساس فیزیکی وب سرویس است. وب شبکه جهانی وب یا یک سیستم توزیع شده از منابع اطلاعاتی است که دسترسی به اسناد فرامتن (اسناد وب) ارسال شده در وب سایت های اینترنتی را فراهم می کند. دسترسی و انتقال اسناد وب در قالب HTML از طریق اینترنت با استفاده از پروتکل برنامه کاربردی HTTP/HTTPS سرویس وب بر اساس پشته پروتکل TCP/IP اینترنت انجام می شود.

با در نظر گرفتن موارد فوق، می توان نتیجه گرفت که IoT با تغییرات گسترده در زیرساخت اینترنت جهانی و مدل های جدید ارتباط یا اتصال مشخص می شود: "چیز - چیز" ، "چیز - کاربر (کاربر)" و "چیز". - شی وب (Web Object)”.

توصیه می شود اینترنت اشیا (IoT) را در سطوح فنی، اقتصادی و اجتماعی در نظر بگیرید.

در سطح فناوری، اینترنت اشیا مفهومی برای توسعه زیرساخت شبکه (مبنای فیزیکی) اینترنت است که در آن چیزهای "هوشمند" بدون دخالت انسان قادر به اتصال به شبکه برای تعامل از راه دور با سایر دستگاه ها هستند. (Thing - Thing) یا تعامل با مراکز داده مستقل یا ابری یا مراکز داده (Thing - Web Objects) برای انتقال داده ها برای ذخیره سازی، پردازش، تجزیه و تحلیل و اتخاذ تصمیمات مدیریتی با هدف تغییر محیط یا برای تعامل با پایانه های کاربر (Thing - کاربر) برای نظارت و مدیریت این دستگاه ها.

اینترنت اشیا (IoT) به تغییراتی در مدل های توسعه اقتصادی و اجتماعی جامعه منجر خواهد شد. طبقه بندی های مختلفی از اینترنت اشیا (IoT) (به عنوان مثال، اینترنت اشیاء صنعتی - IIoT، اینترنت خدمات - IoS و غیره) و زمینه های استفاده از آن (در انرژی، حمل و نقل، پزشکی، کشاورزی، مسکن و جمعی) وجود دارد. خدمات، شهر هوشمند، خانه هوشمند و غیره).

سیسکو مفهوم جدیدی را معرفی کرد - اینترنت همه چیز، IoE ("اینترنت همه چیز" یا "اینترنت فراگیر")، و اینترنت اشیا مرحله اولیه توسعه "اینترنت فراگیر" است.

توسعه اینترنت اشیا یا اینترنت اشیا (IoT) به موارد زیر بستگی دارد:

• فناوری های شبکه بی سیم کم مصرف (LPWAN، WLAN، WPAN)؛
• سرعت اجرای شبکه های سلولی برای اینترنت اشیا (IoT): EC-GSM، LTE-M، NB-IoT و شبکه های جهانی 5G؛
• سرعت انتقال اینترنت به نسخه پروتکل IPv6؛
• فن آوری های اشیاء هوشمند (حسگرها و محرک های مجهز به میکروکنترلر، حافظه و دستگاه ارتباطی)؛
• سیستم عامل های تخصصی با پشته پروتکل برای میکروکنترلرها، حسگرها و محرک ها؛
• استفاده گسترده از پشته پروتکل 6LoWPAN/IPv6 در سیستم عامل های میکروکنترلرهای سنسورها و محرک ها.
• استفاده موثر از رایانش ابری برای پلتفرم های اینترنت اشیا (IoT)؛
• توسعه فن آوری های M2M (ماشین به ماشین)؛
• استفاده از فناوری های مدرن شبکه های تعریف شده با نرم افزار که بار کانال های ارتباطی را کاهش می دهد.

معماری شبکه جهانی اینترنت اشیا (IoT).

به عنوان بخشی از معماری اینترنت اشیا (IoT)، یک شبکه (شکل 1) متشکل از چندین شبکه کامپیوتری از اشیاء فیزیکی متصل به اینترنت با استفاده از یکی از دستگاه ها در نظر بگیرید: دروازه، روتر مرزی، روتر.

همانطور که از معماری اینترنت اشیا بر می آید، شبکه اینترنت اشیا شامل: شبکه های کامپیوتری اشیاء فیزیکی، شبکه سنتی IP اینترنت و دستگاه های مختلف (دروازه، روتر مرزی و غیره) است که این شبکه ها را به هم متصل می کنند.

شبکه‌های محاسباتی اشیاء فیزیکی شامل حسگرها و محرک‌های هوشمند (عملگر) است که در یک شبکه محاسباتی (شخصی، محلی و جهانی) ادغام شده‌اند و توسط یک کنترل‌کننده مرکزی (دروازه یا IoT Habs یا پلتفرم IoT) کنترل می‌شوند.

اینترنت اشیا (IoT) از فناوری‌هایی برای شبکه‌های محاسباتی بی‌سیم اشیاء فیزیکی با مصرف انرژی کم استفاده می‌کند که شامل شبکه‌های کوتاه، متوسط ​​و دوربرد (WPAN، WLAN، LPWAN) می‌شود.

فناوری‌های بی‌سیم شبکه‌های LPWAN (شبکه وسیع کم مصرف) اینترنت اشیا اینترنت اشیا

فناوری های متداول شبکه های LPWAN دوربرد که در شکل 1 ارائه شده است. 1 شامل: LoRaWAN، SIGFOX، "Swift" و اینترنت اشیاء سلولی یا به اختصار CIoT (EC-GSM، LTE-M، NB-IoT). شبکه های LPWAN شامل فناوری های دیگری نیز می شود، به عنوان مثال، ISA-100.11.a، Wireless، DASH7، Symphony Link، RPMA و غیره که در شکل 1 نشان داده نشده اند. لیست گسترده ای از فناوری ها در وب سایت لینک-آزمایشگاه ها ارائه شده است.

یکی از فناوری های گسترده LoRa است که برای شبکه های دوربرد طراحی شده است و هدف آن انتقال داده های تله متری از دستگاه های اندازه گیری مختلف (سنسورهای آب، گاز و ...) در فواصل طولانی است.

LoRa یک روش مدولاسیون است که پروتکل لایه فیزیکی مدل OSI را تعریف می کند. فناوری مدولاسیون LoRa را می توان در شبکه هایی با توپولوژی های مختلف و پروتکل های لایه پیوند مختلف استفاده کرد. شبکه های موثر LPWAN شبکه های LoRaWAN هستند که از پروتکل لایه پیوند LoRaWAN (پروتکل لایه پیوند MAC) و مدولاسیون LoRa به عنوان پروتکل لایه فیزیکی استفاده می کنند.

شبکه LoRaWAN (شکل 2.) شامل گره های پایانی (فرستنده گیرنده یا ماژول های LoRa) است که از طریق شبکه های بی سیم به هاب/دروازه ها یا ایستگاه های پایه، سرور شبکه (سرور شبکه اپراتور) و سرور برنامه (سرور برنامه ارائه دهنده خدمات) متصل شده اند. معماری شبکه LoRaWAN "مشتری-سرور" است. LoRaWAN در لایه 2 مدل OSI عمل می کند.

ارتباط دو طرفه بین گره های انتهایی و اجزای شبکه سرور استفاده می شود. تعامل بین گره های انتهایی شبکه محلی LoRaWAN و سرور بر اساس پروتکل های لایه پیوند رخ می دهد. این آدرس از شناسه‌های منحصربه‌فرد دستگاه (گره‌های پایانی) و شناسه‌های منحصربه‌فرد برنامه در سرور برنامه استفاده می‌کند.

لایه فیزیکی پشته پروتکل LoRaMAC از بخش شبکه انتهای گره دروازه، که در لایه دوم مدل OSI عمل می کند، مدولاسیون بی سیم LoRa است و پروتکل MAC لایه پیوند LoRaWAN است. دروازه های LoRa با استفاده از فناوری های استاندارد Wi-Fi/Ethernet/3G به سرور شبکه ارائه دهنده یا اپراتور متصل می شوند که به سطح رابط شبکه IP تعلق دارند (سطوح فیزیکی و پیوند پشته TCP/IP).

LoRa Gateway کار اینترنتی بین شبکه‌های مبتنی بر فناوری‌های ناهمگن LoRa/LoRaWAN و Wi-Fi، Ethernet یا 3G را فراهم می‌کند. در شکل شکل 1 یک شبکه LoRa با یک دروازه را نشان می دهد که در توپولوژی ستاره ای پیاده سازی شده است، اما یک شبکه LoRa همچنین می تواند چندین دروازه (ساختار شبکه سلولی) داشته باشد. در یک شبکه LoRa با چندین دروازه، "گره های پایانی - دروازه" با استفاده از توپولوژی "ستاره" ساخته می شوند، و "دروازه ها - سرور" نیز با استفاده از توپولوژی "ستاره" متصل می شوند.

داده های دریافتی از گره های پایانی در سرور برنامه (در یک وب سایت مستقل یا در فضای ابری) ذخیره، نمایش داده و پردازش می شوند. برای تجزیه و تحلیل داده های اینترنت اشیا می توان از روش های کلان داده استفاده کرد. کاربران با استفاده از برنامه های مشتری نصب شده بر روی گوشی هوشمند یا رایانه شخصی، می توانند به اطلاعات روی سرور برنامه دسترسی داشته باشند.

فناوری‌های SIGFOX (sigfox.com) و «Strij» (strij.net) مشابه فناوری‌های LoRaWAN (www.semtech.com) هستند، اما تفاوت‌هایی با هم دارند. تفاوت اصلی در روش‌های مدولاسیونی است که پروتکل‌های لایه فیزیکی این شبکه‌ها را تعریف می‌کنند. فن آوری های SIGFOX، LoRaWAN و Strizh رقبا در بازار شبکه LPWAN هستند.

رقبا در بازار شبکه LPWAN شامل فناوری‌های CIoT (EC-GSM، LTE-M، NB-IoT) و همچنین G5 هستند. آنها برای ساخت شبکه های سلولی بی سیم LPWAN بر اساس زیرساخت موجود اپراتورهای سلولی طراحی شده اند. استفاده از شبکه‌های سلولی سنتی در اینترنت اشیا بی‌سود است، بنابراین در حال حاضر جایگاه شبکه‌های LPWAN توسط LoRaWAN، SIGFOX و غیره اشغال شده است. اما اگر اپراتورهای تلفن همراه به سرعت فناوری‌های EC-GSM (گستره پوشش GCM)، LTE-M (LTE برای ارتباطات M2M) را بر اساس تکامل GSM و توسعه LTE پیاده‌سازی کنند، LoRaWAN، SIGFOX و سایر فناوری‌ها را از بازار LPWAN جابجا خواهند کرد. .

نویدبخش ترین مناطق برای ساخت شبکه های LPWAN بی سیم شامل اینترنت اشیاء باریک NB-IoT (IoT باند باریک) مبتنی بر LTE است که می تواند در بالای شبکه های LTE موجود اپراتورهای سلولی مستقر شود. اما جهت استراتژیک در CIoT نسل جدید شبکه های سلولی 5G است که از اینترنت اشیا پشتیبانی خواهد کرد.

فناوری 5G که برای کار با ترافیک ناهمگن طراحی شده است، اتصال به اینترنت را برای دستگاه‌های مختلف با پارامترهای مختلف (مصرف برق، نرخ انتقال داده و غیره) هم دستگاه‌های تلفن همراه (تلفن‌های هوشمند، تلفن، تبلت و غیره) و هم هوشمند فراهم می‌کند. اشیاء (حسگرها یا محرک ها).

شبکه های LPWAN کجا استفاده می شوند؟ به عنوان مثال، یک شبکه سراسری LoRa قبلاً برای اینترنت اشیا در هلند و کره جنوبی مستقر شده است. شبکه های SigFox برای IoT در اسپانیا و فرانسه مستقر هستند. در روسیه، یک شبکه ملی "Strizh" برای اینترنت اشیا (IoT) و غیره در حال ایجاد است. در حال حاضر استانداردهای LoRaWAN و NB-IoT به عنوان استانداردی برای شبکه های محاسباتی اشیاء فیزیکی LPWAN Internet of Things IoT در نظر گرفته می شوند.

لازم به ذکر است که در اینترنت اشیا (IoT) در کنار استفاده از فناوری های ابری، از فناوری های محاسباتی مه استفاده می شود. این به دلیل این واقعیت است که در مدل ابری مورد استفاده در اینترنت اشیا، نقطه ضعف پهنای باند کانال های اپراتورهای مخابراتی است که از طریق آن داده ها بین دستگاه های "ابر" و "هوشمند" شبکه های محاسباتی اشیاء فیزیکی رد و بدل می شود.

مفهوم "محاسبات مه" شامل تمرکززدایی پردازش داده ها با انتقال بخشی از کار روی پردازش داده ها و تصمیم گیری های مدیریتی از "ابر" به طور مستقیم به دستگاه های شبکه های کامپیوتری اشیاء فیزیکی است.

افزایش ظرفیت کانال های ارتباطی رایانش ابری می تواند رویکرد جدیدی را برای ساخت آنها بر اساس فناوری شبکه های تعریف شده نرم افزاری (SDN) ارائه دهد. بنابراین، معرفی SDN کارایی رایانش ابری و کانال های ارتباطی اینترنت اشیا (IoT) را بهبود می بخشد.

شبکه های شخصی بی سیم کم مصرف و برد کوتاه (WPAN) - مؤلفه های اینترنت اشیا (IoT)

شبکه‌های WPAN (شکل 1) شامل شبکه‌های حسگر بی‌سیم مبتنی بر فناوری‌ها هستند: 6LoWPAN، Thread، ZigBee IP، Z-Wave، ZigBee، BLE 4.2 (Bluetooth Mesh). این شبکه‌ها متعلق به شبکه‌های مش (شبکه‌های خودسازماندهی و خودترمیمی با مسیریابی) هستند که دارای توپولوژی مش هستند و جزء (اجزای) شبکه اینترنت اشیا (IoT) هستند.

شبکه های رایانه شخصی مبتنی بر فناوری های IP 6LoWPAN، Thread، ZigBee به شبکه های IP با پشته پروتکل 6LoWPAN یا پشته IPv6 برای شبکه های 802.15.4 اشاره می کنند (شکل 3). آنها از پروتکل شبکه 6LoWPAN (IPv6 بر روی شبکه های شخصی بی سیم کم توان) استفاده می کنند که نسخه ای از پروتکل IPv6 برای شبکه های حسگر شخصی بی سیم کم مصرف استاندارد IEEE 802.15.4 است. پروتکل مسیریابی مورد استفاده RPL (پروتکل مسیریابی برای شبکه های کم مصرف و با اتلاف) است.

برنج. 3. پشته پروتکل 6LoWPAN برای اینترنت اشیا

IEEE 802.15.4 (standards.ieee.org)استانداردی است که لایه های فیزیکی IEEE 802.15.4 PHY و پیوند داده مدل شبکه OSI را توصیف می کند. لایه پیوند داده از زیرلایه IEEE 802.15.4 MAC (کنترل دسترسی رسانه) و زیرلایه LLC (کنترل پیوند منطقی) تشکیل شده است. چندین فناوری بر اساس استاندارد IEEE 802.15.4 ساخته شده اند، به عنوان مثال، ZigBee IP، Thread، 6LoWPAN.

پشته پروتکل 6LoWPAN.ماهیت عملکرد شبکه های کامپیوتری اشیاء فیزیکی در اینترنت اشیا بر اساس پشته پروتکل 6LoWPAN به شرح زیر است. به عنوان مثال، داده های یک سنسور به یک میکروکنترلر (MCU) وارد می شود. MK داده های دریافت شده از حسگر را بر اساس یک برنامه کاربردی (End Nodes Applications) پردازش می کند که توسط توسعه دهنده شبکه بر اساس API یک سیستم عامل میکروکنترلر تخصصی ایجاد شده است.

برای انتقال داده های پردازش شده به شبکه، اپلیکیشن End Nodes Applications به پروتکل لایه کاربردی (پروتکل های برنامه - IoT) پشته پروتکل سیستم عامل میکروکنترلر دسترسی پیدا کرده و داده ها را از طریق پشته به لایه فیزیکی حسگر منتقل می کند. سپس داده های باینری به ورودی روترهای Border (روترهای Edge) ارسال می شود. برای انتقال داده ها از End Node از طریق مسیریاب های Border به وب سرور (برنامه وب) از طریق پروتکل برنامه CoAP، لازم است شبکه ها در سطح برنامه پشته پروتکل CoAP-to-HTTP مذاکره شوند؛ برای این کار، یک سرور پراکسی استفاده می شود.

پشته پروتکل 6LoWPAN تضمین می کند که دستگاه های هوشمند کم مصرف به جای دروازه های IP تخصصی، از طریق روترها به اینترنت متصل می شوند. از آنجایی که شبکه‌های کم‌سرعت با پشته پروتکل 6LoWPAN برای دستگاه‌های با قابلیت‌های محدود، شبکه‌های ترانزیت برای ترافیک شبکه IP اینترنت سنتی نیستند، آنها شبکه‌های پایانی در اینترنت اشیا (IoT) هستند و از طریق روترهای مرزی یا به اینترنت متصل می‌شوند. روترهای لبه. روتر لبه شبکه 6LoWPAN را قادر می سازد تا با ترجمه سرصفحه های IPv6 و تکه تکه کردن پیام ها در لایه Adaption پشته پروتکل (Adaption of 6LoWPAN) با شبکه IPv6 ارتباط برقرار کند.

Z-Wave (z-wave.me)- یکی از محبوب ترین فناوری های شبکه بی سیم اینترنت اشیا (IoT) (استاندارد: Z-Wave و Z-Wave Plus). شبکه Z-Wave (شکل 1) با توپولوژی مش (شبکه مش) و مصرف برق کم، طراحی شده برای سازمان خانه هوشمند. پروتکل شبکه Z-Wave پشته پروتکل های ارتباطی Z-Wave توسط Sigma Designs به عنوان کد بسته پیاده سازی شده و به ثبت رسیده است. لایه های زیرین MAC و PHY در استاندارد ITU-T G.9959 گنجانده شده است.

Z-Wave دارای بسیاری از دستگاه های سازگار (حسگرها و محرک ها) برای ایجاد یک شبکه خانه هوشمند است. می توانید شبکه Z-Wave خانگی خود را از راه دور با استفاده از کنترل پنل از طریق Home Controller کنترل کنید؛ می توانید عملکرد شبکه را از رایانه شخصی و اینترنت از طریق تلفن هوشمند کنترل کنید. شبکه Z-Wave از طریق یک دروازه تخصصی IP Gateway "Z-Wave for IP" به اینترنت متصل می شود.

ZigBee (zigbee.org)یکی از رایج ترین فناوری ها برای ساخت شبکه های بی سیم اینترنت اشیا (IoT) (استاندارد باز ZigBee) است. یک شبکه ZigBee با توپولوژی مش (شبکه مش) دارای پشته پروتکل ارتباطی IEEE 802.15.4/Zigbee خود است که از پروتکل اینترنت IP پشتیبانی نمی کند. شبکه محاسباتی اشیاء مبتنی بر پشته ZigBee، برای تعامل با دستگاه های خارجی واقع در شبکه IP، از طریق یک دروازه تخصصی IP Gateway ZigBee به اینترنت متصل می شود. در حال حاضر استاندارد جدیدی به نام ZigBee IPv6 ایجاد شده است.

شبکه های مبتنی بر استاندارد جدید Zigbee IPv6 را می توان از طریق یک روتر به جای یک دروازه تخصصی به یک شبکه IP متصل کرد. دروازه ZigBee داده ها را از یک فرمت به فرمت دیگر بسته بندی می کند و کار اینترنتی بین شبکه ها را بر اساس فناوری های ناهمگن MQTT/ZigBee - HTTP/TCP/IP فراهم می کند. فناوری ZigBee به عنوان استانداردی برای جمع‌آوری خودکار قرائت‌های کنتور برق مشترکین و انتقال آنها به سرورهای اپراتور مخابراتی (سایت‌های آفلاین) یا به اینترنت اشیا (IoT) Habs Cloud استفاده می‌شود.

وای فای (www.wi-fi.org)مجموعه ای از استانداردهای ارتباط بی سیم IEEE 802.11 است که می تواند برای ایجاد یک شبکه محلی بی سیم (WLAN) بر اساس پشته TCP/IP استفاده شود. پشته پروتکل IEEE 802.11 از یک لایه فیزیکی PHY و یک لایه پیوند داده با زیرلایه های انتقال داده منطقی MAC و LLC تشکیل شده است. پروتکل های IEEE 802.11 (WiFi) به لایه رابط شبکه در پشته TCP/IP تعلق دارند.

یک شبکه محلی بی سیم از اشیاء WiFi با استفاده از یک روتر به اینترنت متصل می شود (شکل 1). لازم به ذکر است که برای ساخت شبکه های محلی بی سیم، Wi-Fi Alliance مشخصات جدیدی به نام IEEE 802.11s ایجاد کرده است که فناوری ساخت شبکه های مش را ارائه می دهد. علاوه بر این، استاندارد جدید Wi-Fi HaLow (مشخصات IEEE 802.11ah) با مصرف انرژی کم برای اینترنت اشیا (IoT) ایجاد شده است.

BLE 4.2 (bluetooth.com)نسخه جدیدی از استاندارد کم مصرف بلوتوث (Bluetooth LE) است که برای ساخت شبکه های بی سیم مانند خانه هوشمند در نظر گرفته شده است. استاندارد مش بلوتوث جدید تا پایان سال 2016 اجرا خواهد شد. پشته پروتکل ارتباطی BLE 4.2 از پروتکل های لایه پروتکل IPv6 روی BLUETOOTH(R) Low Energy یا 6LoWPAN شبکه، انتقال (UDP، TCP) و پروتکل های کاربردی (COAP و MQTT) پشتیبانی می کند.

نسخه BLE 4.2 حداقل مصرف برق تجهیزات و دسترسی به شبکه IP را تضمین می کند. لایه های پایین MAC و PHY بلوتوث LE Stack عبارتند از: Bluetooth LE Link Layer و Bluetooth LE Physical. برای اطمینان از تعامل شبکه ها (BLE 4.2 و اینترنت) در سطح شبکه (6LoWPAN با IPv6) و لایه کاربردی پشته پروتکل (CoAP با HTTP)، شبکه BLE 4.2 را می توان به اینترنت متصل کرد (شکل 1). بر این اساس از طریق روترهای Border و CoAP-to -HTTP Proxy.

پروتکل های لایه کاربردی اینترنت اشیا (IoT).

برای انتقال داده ها در اینترنت اشیا (IoT) از پروتکل های سطح کاربرد زیادی استفاده می شود که رایج ترین آنها عبارتند از: DDS، MQTT، XMPP، AMQP، JMS، CoAP، REST/HTTP. DDS یک سرویس توزیع داده برای سیستم‌های بلادرنگ است و یک استاندارد OMG برای میان‌افزار است. DDS فناوری اصلی برای پیاده سازی اینترنت اشیا است که بر اساس مدل ارتباطی پیام DCPS بدون کارگزار (سرور) واسطه است.

MQTT، XMPP، AMQP، JMS پروتکل‌های پیام‌رسانی هستند که بر اساس یک کارگزار بر اساس طرح انتشار/اشتراک است. کارگزار (سرور) می تواند بر روی یک پلت فرم ابری یا روی یک سرور محلی مستقر شود. برنامه های کلاینت باید روی برنامه های دستگاه هوشمند نصب شوند.

CoAP (پروتکل برنامه محدود) یک پروتکل انتقال داده محدود اینترنت اشیا است، مشابه HTTP، اما برای کار با دستگاه های هوشمند با کارایی پایین سازگار است. CoAP بر اساس سبک معماری REST است. سرورها از طریق URL برنامه کاربردی دستگاه هوشمند قابل دسترسی هستند. برنامه های مشتری از روش هایی مانند GET، PUT، POST و DELETE برای دسترسی به منابع استفاده می کنند.

REST/HTTP – از دو فناوری REST و HTTP تشکیل شده است. REST سبکی از معماری نرم افزار برای سیستم های توزیع شده است. REST اصول تعامل بین برنامه های کاربردی دستگاه های هوشمند و رابط های برنامه نویسی REST API (وب سرویس) را شرح می دهد. از طریق REST API، برنامه ها با استفاده از چهار روش HTTP با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند: GET، POST، PUT، DELETE. پروتکل HTTP - Hypertext Transfer Protocol یک پروتکل لایه کاربردی برای انتقال داده است. HTTP برای تعامل دستگاه با کاربر استفاده می شود. REST/HTTP بر اساس مدل ارتباطی پیام رسانی req/res است.

برای دسترسی از شبکه‌های اشیاء فیزیکی که از پروتکل IP پشتیبانی نمی‌کنند به شبکه‌های IP و بالعکس، از هاب‌ها یا دروازه‌ها یا پلتفرم‌های اینترنت اشیا استفاده می‌شود که هماهنگی پروتکل را در سطوح مختلف پشته پروتکل ارتباطی تضمین می‌کند. برای دسترسی از شبکه‌های اشیاء فیزیکی که از پروتکل IP پشتیبانی می‌کنند به شبکه‌های IP و بالعکس، از پروکسی‌ها برای مذاکره با پروتکل‌های سطح برنامه (مثلاً برای مذاکره با پروتکل‌های CoAP و HTTP) استفاده می‌شود.

اینترنت اشیا - امروزه این اصطلاح تقریباً در هر مرحله شنیده می شود. بسیاری از شرکت‌ها به برنامه ایجاد می‌پیوندند؛ توسعه‌دهندگان پردازنده‌ها و GPUهای ویژه‌ای را برای نسل‌های جدید دستگاه‌ها منتشر می‌کنند. با این حال، همه نمی دانند که اینترنت اشیا دقیقاً چیست و ایجاد آن چقدر می تواند ما را به آینده برساند.

اینترنت اشیا چیست؟

امروزه می توانید تعاریف متعددی از این اصطلاح بیابید، از مبهم ترین تا ساده و قابل فهم. به طور کلی اینترنت اشیا(اینترنت اشیا، اینترنت اشیا) یک شبکه یکپارچه از اشیاء فیزیکی است که قادر به تغییر پارامترهای محیط خارجی یا خود، جمع آوری اطلاعات و انتقال آن به دستگاه های دیگر است. گجت‌های «هوشمند» که اخیراً به طور فزاینده‌ای درباره آن‌ها می‌شنویم، در اینترنت اشیا شرکت می‌کنند.

کمی تاریخچه

برای اولین بار اصطلاح اینترنت اشیا توسط یک آینده پژوه معروف استفاده شد کوین اشتون در سال 1999، پیش‌بینی آغاز عصری که لوازم خانگی دیگر دستگاه‌های غیرفعال نخواهند بود، بلکه به ابزارهایی بسیار هوشمند تبدیل می‌شوند که بدون دخالت انسان به اینترنت متصل می‌شوند. البته در آن زمان همه اینها فانتزی بیش نبود. اما با پیشرفت تکنولوژی، این مفهوم به تدریج در حال پیاده سازی است.

اولین چیزی که می‌توانست به تنهایی (بدون تعامل کاربر) به اینترنت متصل شود، اصلاً تلفن یا تلفن هوشمند نبود، بلکه یک توستر معمولی بود که در سال 1990 توسط جان رامکی، فارغ‌التحصیل موسسه فناوری ماساچوست ساخته شد. 20 سال بعد، تعداد دستگاه های متصل به شبکه جهانی از جمعیت جهان فراتر رفت.

از سال 2009، کنفرانس های سالانه مختص به مفهوم اینترنت اشیا در بروکسل برگزار می شود. امروزه این ایده مرحله بعدی بلوغ فناوری های جدید محسوب می شود. برنامه ریزی شده است که این مفهوم طی 10 سال آینده به طور کامل معرفی شود.

برنامه های کاربردی واقعی

فانتزی می تواند زمینه های بسیاری از کاربرد مفهوم اینترنت اشیا را به ما نشان دهد. درست است، در بیشتر موارد آنها، اگرچه خیلی دور نیستند، اما هنوز هم به آینده مربوط می شوند. شبکه جهانی شبکه ها فردا چه چیزی می تواند به ما ارائه دهد؟

اول از همه، اینها متنوع ترین هستند خانه های "هوشمند".، که هنگام نزدیک شدن درها را به روی صاحبان باز می کند ، شام را گرم می کند ، میکروکلیمای مطلوب را حفظ می کند ، به طور مستقل یخچال را دوباره پر می کند و غیره. "صاحب خانه آینده" به دیدار دیگری می رود، خود ملک در مورد سلیقه و ترجیحات صاحبان اطلاع می دهد.

در صنعت خودرو، اینترنت اشیا در درجه اول منجر به کنترل دقیق تر ترافیک می شود. این خودروها به ابزارهای موقعیت یابی مجهز خواهند شد که به آنها امکان می دهد حرکات خود را در زمان واقعی ردیابی کنند، از قبل پیش بینی کنند و ترافیک و ازدحام های مختلف در جاده ها را از بین ببرند.

بعلاوه، ماشین هوشمنداگر مجرمان به طور ناگهانی تصمیم به ربودن او بگیرند، می تواند خودش به پلیس بگوید. در برنامه های دورتر، ماشین حتی نیازی به راننده نخواهد داشت، بلکه توسط کامپیوتر هدایت می شود.

فن آوری های لازم برای توسعه اینترنت اشیا

البته اجرای چنین ایده بزرگی بدون توسعه فناوری های مناسب غیرممکن است. در این مورد سه مانع وجود دارد: ابزار شناسایی، اندازه گیری و انتقال داده.

شناسایی

در لحظه اتصال به اینترنت اشیا، هر دستگاه باید خود را شناسایی کند. به عنوان وسیله ای برای شناسایی، هم از شناسه های مختلف قابل تشخیص بصری (بارکدها و کدهای QR) و هم ابزاری برای تعیین مکان یک آیتم در زمان واقعی می توان استفاده کرد.

اطمینان از منحصر به فرد بودن هر شناسه بسیار مهم است که مستقیماً منجر به ایجاد استانداردهایی در این زمینه می شود. امروزه به طور سنتی برای این مورد استفاده می شود آدرس مک آداپتور شبکه.

اندازه گیری

حتی اگر هر دستگاهی اطلاعات لازم را در مورد وضعیت محیط خارجی دریافت کند، باید اطلاعات را به قالبی تبدیل کند که دستگاه های دیگر نیز بتوانند درک کنند.. امروزه از دسته وسیعی از سنسورها برای اندازه گیری استفاده می شود که از ساده ترین کنتورهای مصرفی (دما، فشار و غیره) تا پیچیده ترین سیستم های محاسباتی را شامل می شود.

رسیدن به آن بسیار مهم است استقلال بالای سنسورها، که سوال کاهش مصرف انرژی و افزایش ظرفیت و کارایی باتری ها را مطرح می کند. در حالت ایده آل، سنسورها باید کاملاً مستقل تغذیه شوند، که بلافاصله بسیاری از مشکلات را حل می کند.

انتقال اطلاعات

در این مورد، ما در درجه اول در مورد شبکه های بی سیم مختلف صحبت می کنیم. امروزه بیشترین علاقه در این زمینه استاندارد است IEEE 802.15.4،اطمینان از حداکثر سهولت نصب و نگهداری بعدی. در حال حاضر پروتکل های زیادی بر اساس آن ساخته شده اند که هر کدام می توانند آینده اینترنت اشیا باشند.

مشکلات توسعه

توسعه اینترنت اشیا همچنان با چالش های زیادی در این راه مواجه خواهد بود. دو مورد از آنها باید در آینده نزدیک حل شود. ما در مورد توسعه یک زبان واحد صحبت می کنیم که در آن حسگرها، حسگرها و دستگاه های متصل می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. بدون چنین «اسپرتو رایانه ای»، شبکه ها به سادگی قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر نخواهند بود، که همین امر باعث می شود ایجاد یک شهر هوشمندغیر ممکن

مشکل دوم - توسعه استانداردهای یکنواختدر این منطقه. بدون ایجاد اینها، یکسان سازی شبکه ها غیرممکن می شود. خوشبختانه امروزه فناوری به سرعت در حال توسعه است و بسیاری از تولیدکنندگان قبلاً به اینترنت اشیا علاقه مند شده اند، بنابراین بعید است که همه اینها مدت زیادی طول بکشد.

مشکل امنیتی

یکی از مسائل مهم در این مورد، حفظ اطلاعات است. اگر شبکه جدید کاملاً ایمن نباشد، هیچ کس به سادگی از آن استفاده نخواهد کرد.یک فرد نمی خواهد که دمپایی "هوشمند" او به مزاحمان بگوید وقتی صاحبش به رختخواب می رود یا برای کار می رود.

علاوه بر این، استفاده از فناوری بی سیم برای ارتباط بین دستگاه های فردی می تواند فرصت های واقعاً بی پایانی را برای مهاجمان باز کند. البته، توسعه روش های مناسب حفاظت از اطلاعات در حال حاضر در حال انجام است، اما اخیراً این حوزه نمی تواند از مزایای برجسته ای برخوردار باشد.

آینده فناوری

مردم از این مفهوم جالب چه انتظاری می توانند داشته باشند؟ اول از همه، توسعه سریع اینترنت در سال های آینده. بتدریج اشیا و اشیاء در ارتباط با یکدیگر و با مردم قادر خواهند بود تا عمیق تر و عمیق تر در تمام عرصه های زندگی از جمله حوزه های تجاری و اجتماعی نفوذ کنند.

راب ون کراننبورگ، نظریه پرداز مشهور طراحی، معتقد است که اینترنت اشیا به نوعی پای متشکل از 4 لایه تبدیل می شود:

1. شناسایی هر شیء از محیط ما.
2. ارائه خدمات برای رفع نیازهای کاربران (به عنوان مثال سیستم خانه هوشمند).
3. جمع آوری و پردازش اطلاعات، سازماندهی فرآیندها و مدیریت جامعه بر اساس اطلاعات دریافتی. به عنوان مثال می توان به کنترل خودکار ترافیک بر اساس تجزیه و تحلیل ترافیک اشاره کرد. نوعی "شهر هوشمند".
4. مرحله نهایی توسعه. تمام فرآیندهای توصیف شده از شهر به مقیاس سیاره ای در حال حرکت هستند. چندین شبکه که مناطق شهری منفرد را به هم متصل می کنند در یک "شبکه شبکه ها" جهانی ترکیب می شوند.

مرحله بعدی در توسعه این مفهوم، "اینترنت همه چیز"، "اینترنت جامع" خواهد بود که به معنای واقعی کلمه امکان اتصال هر چیزی که ممکن است به شبکه جهانی وب را می دهد.

شبکه سیاره ای به طور مستقل توسعه می یابد و بر اساس الگوریتم های توسعه یافته توسط برنامه نویسان تصمیم گیری می کند.

پس این چه شکلی خواهد بود؟

شکی نیست که اینترنت اشیا زندگی بسیاری از مردم را کاملا متحول خواهد کرد. 5 سال دیگر چگونه خواهد بود؟ خودروها در جاده ها تحت کنترل سیستم کنترل ترافیک تردد خواهند کرد. خانه به فردی که صبح زود از خواب بیدار می شود آخرین اخبار را می گوید، یک صبحانه خوشمزه آماده می کند و فعالیت های برنامه ریزی شده را به او یادآوری می کند. سیستم پزشکی خانگی شاخص های بیمار را جمع آوری می کند و به طور خودکار با پزشک معالج مشورت می کند و سپس داروهای لازم را از نزدیکترین داروخانه سفارش می دهد. هنگام ورود به فروشگاه، سیستم به شما می‌گوید که محصولات مورد نیاز در فهرست در کجا قرار دارند که مجدداً یک خانه هوشمند یا برنامه پس از مشورت با متخصص تغذیه آن را به شما اطلاع می‌دهد.

با این حال، اکنون می توانید «به آینده نگاه کنید»:

در نگاه اول، بسیاری از اینها ممکن است کاملاً فانتزی به نظر برسد، اما اگر دقیق‌تر نگاه کنید، مشخص می‌شود: فناوری به آرامی و مطمئناً وارد زندگی روزمره ما می‌شود. تنها کاری که باید انجام دهید این است که همه آنها را در یک اینترنت اشیاء واقعی ترکیب کنید.