بخشی از مقاله
مقاله اینترنت اشیا(IOT) و کاربرد هاي آن
چکیده
تا پیش از این تصور اغلب ما این بود که تنها این انسان ها هستند که قرار است با ابزارهایی که در اختیار دارند توسط شبکه اینترنت به هم متصل باشند، و شخصا از قابلیت هاي آن بهره ببرند. اما بیش از یک دهه است که مفاهیم جدیدي شکل گرفته و در چند سال اخیر در قالب یک سري محصولات هوشمند به بازار راه پیدا کرده. اکنون در مورد ایده اي صحبت می کنیم که بر اساس آن هر شیء فیزیکی قادر خواهد بود با اتصال به اینترنت یا به کمک سایر ابزارهاي ارتباطی، با سایر اشیا تعامل داشته باشد. اینترنت اشیا به این معنا است که بسیاري از وسایل روزمره مورد استفاده ما با اتصال به اینترنت، وظایف و اطلاعات خود را با هم و یا با انسان ها به اشتراك بگذارند.مهمترین عامل اینترنت اشیا، یکپارچگی چندین تکنولوژي و راهکار ارتباطی است. تکنولوژیهاي شناسایی و ردیابی، حسگرهاي سیمی و بی سیم و شبکه هاي فعال، پروتکلهاي افزایش ارتباط (قسمتی از نسل بعدي ارتباطات است) و هوشمندي اشیا مهمترین قسمتهاي اینترنت اشیا هستند. در این بررسی دیدگاههاي مختلف اینترنت اشیا بیان شده است.
کلمات کلیدي: اینترنت اشیا، شبکه هاي کامپیوتري، Internet of things
-1 مقدمه
امروزه حدود دو میلیارداز مردم از اینترنت براي وب گردي، فرستادن و دریافت ایمیل، دسترسی به خدمات مالتی مـدیا، شـبکه هـاي اجتماعی و خیلی کارهاي دیگر استفاده میکنند. درحالی که روزبه روز به تعداد استفاده کنندگان از این زیربناي اطلاعـاتی و ارتبـاطی افزوده میشود، یک جهش بزرگ در استفاده از اینترنت در قالب یک نرم افزار جهانی در راه است که اجازه ارتباط بین اشیا هوشـمند و ماشینها را میدهد.
اصطلاح اینترنت اشیاء (1IOT) اولین بار توسط کوین اشتون در سال 1999 مطرح گردید. او جهانی را توصیف کـرد کـه در آن هـر چیزي، براي خود هویت دیجیتال داشته باشند و به کامپیوترها اجازه دهند آن ها را سازماندهی و مدیریت کنند .از دید او اینترنت اشیا وسیله اي است براي غلبه بر سلطه زمان و مکان.این دیدگاه براي نخستین بار توسط مرکز شناسایی خودکـار و نشریات تحلیل بازار مرتبط با آن مشهور گردید. RFID .به عنوان یک پیش-شرط در این فناوري در نظر گرفته می-شود.گرچه RFID هنوز با توجه به قابلیت هاي منحصر به فردش، به طور گسترده در جاهـاي مختلفـی، نظیـر درب هـاي کنتـرل ورود و خروج و سیستم ترانزیت استفاده می شود، ولی فناوري هاي دیگري هم براي تحقق اینترنت اشیا وارد صحنه شده اند. برخی از آن هـا مانند بارکد ها از تکنیک هاي ساده تري استفاده می کنند و برخی از این فناوري هـم ماننـد کـدهاي کیـو آر، واي-فـاي و بلوتـوث از تکنیک هاي جدید تري بهره می برند.مهمترین دلیل IOT تاثیر زیاد آن بر روي جنبه هاي مختلف زندگی روزمره و عملکرد کاربران بالقوه اسـت. زنـدگی مرفـه، سـلامت الکترونیکی و یادگیري بیشتر نمونه هاي کوچکی از کاربردهایی است که این طرح بهمراه دارد. از نقطه نظر کاربران تجاري پیامدهاي جدي این طرح در زمینه هایی از قبیل اتوماسیون و تولید صنعتی، ساماندهی، تجارت(مدیریت فرایند)، انتقال هوشمند افراد و کالاهـا به طور یکسانی مشهود است.
NIC پیش بینی میکند که در سال 2025 نود هاي اینترنت ممکن است در همه اشیا وجود داشته باشند مثل پاکت هاي غذا، لوازم خانه، مستندات و غیره. مشخص است فرصت هایی که در آینده پیش می آید در کنار درخواست مردم و پیشرفت تکنولـوژي میتوانـد نقش موثري رادر گسترش IOT داشته باشد،که ایـن گسـترش نیازمنـد وجـود اینترنـت در پیشـرفت هـاي اقتصـادي اسـت. بـراي پذیرش IOT باید پیش زمینه آن مانند فرهنگسازي فراهم شود. پیامد هاي اصلی ارتباط درونی دستگاه ها هسـتند، کـه آن هـا را بـا سازگاري و امنیت مجهز به هوشمندي بالایی میکند. بنابراین طرح IOT نیاز به شبکه ارتباطی دارد. مشخصه اصـلی اجـزاي IOT داشتن منابع کم براي محاسبات و انرژي زیاد است. باید به راه حل هاي مطرح شده توجه خاصی شود تا بتـوان بهـره وري بهتـري در کنار مشکلات داشت.چندین صنعت بدنبال استاندارد سازي و چندین محقق بدنبال گسترش راهکارهایی براي تامین نیاز هاي مهم تکنولوژي هستند. ایـن بررسی تاثیرات هنر بر روي IOT را نشان میدهد که مهمترین آنها شامل :
• توصیفی از جنبه هاي مختلف IOT براساس چندین هیئت علمی.
• نشان دادن تکنولوژي هاي فعال که از مهمترین فواید گسترش این طرح در زندگی روزمره است.
• تحلیلی از موضوعات تحقیقاتی مهم که هیئت علمی باید بر روي آن ها تمرکز کنند.
هیئت محققان زمینه هاي تحقیقاتی آن را تقسیم بندي کرده است. این تقسیم بندي سرعت پیشرفت و سازگاري تکنولوژیهـاي IOT (باهم ) را کاهش میدهد. امیدواریم که این بررسی بتواند به ما کمک کند که نتیجه تحقیقات، یک اختراع موفقیت آمیز باشد تا بتوانیم از آن در صنعت بهره برداري کنیم. مهمترین هدف، دادن این شانس به خوانندگان است که بدانند چه کارهایی انجـام شـده اسـت (از قبیل پروتکل ها، الگوریتم ها، راهکارهاي پیشنهادي)، چه کارهایی براي آدرس دهی باید انجـام شـود، شـناختن عامـل هـاي کـارا در فرایندهاي مطرح، نقاط ضعف و عامل هاي امنیتی.
-2 بررسی دیدگاه ها
هیئت محققان مفهوم هاي مختلفی از IOT ارائه داده است که ارائه این مفاهیم نشانگر اهمیت پیامد هاي IOT و تحقیق حول این موضوع است. با خواندن مقالات IOT ممکن است به سختی بتوان متوجه مفهوم آن شد. زیرا مفاهیم اساسی اي در وراي این موضوع است که رویکرد هاي اجتماعی, اقتصادي و تکنولوژي بیانگر گسترش کاملی که IOT خواهد داشت هستند.IOT بعنوان یکی از تکنولوژیهاي حوزه ICT در حال ظهور است. تغییر اینترنتی که براي دستگاههاي end-user است به اینترنتـی که براي اتصال اشیا فیزیکی براي ارتباط با یکدیگر و با انسان است، نیازمند تغییراتی در شبکه بندي، محاسبه، ارائه و مدیریت سرویس است.
از دید ادراکی، ساخت IOT بر 3اصل (که مرتبط به هوشمندي اشیا است) استوار است: -1 قابل شناسایی بودن هرچیز.
-2 قابلیت ارتباط هرچیز.
-3 قابلیت تعامل بین همه چیز.
مهمترین چالش ما، پیشرفت تکنولوژیها و راهکارها براي فعال کردن این دیدگاه است.
IOT برپایه اشیا هوشمند و یا به عبارت ساده تر "اشیا" است که دامنه اشیا موجود در اینترنت را کامل میکنند host)هـا، ترمینالهـا، روترها، ...). اشیا هوشمند اشیایی هستند که :
• اشیایی که وجود خارجی دارند و داراي ویژگیهاي فیزیکی مثل: سایز، شکل و ... هستند.
• قابلیتهاي ارتباطی کم مثل: توانایی تشخیص و دریافت و فرستادن پیغام داشته باشند.
• داشتن ID منحصر بفرد.
• تعلق به یک نام و آدرس. نام، یک تعریف از شی است که توسط انسان میتواند خوانده شود. آدرس براي ارتباط با شی است.
• داشتن قابلیت محاسباتی کم. از قابلیت گذاشتن یک اثر بروي پیغام ورودي گرفته، (مثل RFID1هاي غیرفعال) تا قابلیـت انجام محاسبات پیچیده (شامل کشف و مدیریت شبکه)
• اثرات فیزیکی اشیا (مثل: دما، روشنایی، میزان اشعه الکتومغناطیسی) یا اثرگذاري بر وجود فیزیکی (عاملان).
• یک گزارش از سازمان ملل متحد اظهار دارد که عصر جدیدي از حضور همزمان در مکان هـاي مختلـف در راه اسـت, ایـن اتفاق در جایی میفتد که انسانها هم مانند تولید کنندگان و دریافت کنندگان اینترنت کم باشند و تغییراتـی کـه بـه خـاطر وجود اینترنت بوجود آمده است در مقابل تغییرات شبکه بندي روزانه اشیا کوچک جلوه میکند.
• با توجه به آنچه که گفته شد بهتر میتوان دیدگاه ITU که از اجزاي IOT است را درك کرد که بر طبق آن در هر زمـان و هر جا تعدادي ارتباط براي هر کسی ممکن خواهد بود و اتصال بین همه چیز برقرار خواهد شد. تعریف هیئت اروپـایی از " :IOT اشیایی که داراي هویت و شخصیت مجازي هستند و در یـک فضـاي هوشـمند فعـال هسـتند و از واسـط هـایی هوشمند براي اتصال و برقراري ارتباط با جامعه و محیط استفاده میکنند. "
• یک دید IOT که فراتر از نزدیکی به RFID است توسط شرکت CASAGRAS مطـرح شـده اسـت. اعضـاي ایـن شرکت تمرکز بر جهانی دارند که در آن اشیاء به طور اتوماتیک میتوانند با کـامپیوتر و بـا یکـدیگر ارتبـاط برقـرار کننـد و سرویس هایی را فراهم کنند. شرکت CASAGRAS دیدگاهی از IOT را به عنوان زیر بناي عمومی مطرح میکنـد کـه اشیاي فیزیکی و مجازي را بهم متصل میکند و اهمیت وجود و تکامل اینترنت و شبکه را مورد بررسی قرار میدهـد. IOT یک معماري طبیعی تواناست براي توسعه سرویسهاي مستقل و کاربرد هاي خود مختار در بدست آوردن داده، انتقـال داده, اتصال به شبکه و قابلیت همکاري.
• در رده دوم چشم انداز ,IOT متعلق به انجمن IP ) IPSO براي اشیاء هوشمند است),گردهمایی در سپتامبر 2008 توس براي ترویج پروتکل اینترنت بعنوان تکنولوژي شبکه براي اتصال اشیاء هوشمند در سراسر جهان تشکیل شـد. بـا توجـه بـه چشم انداز ,IPSO داشتن IP زیاد یک پروتکل کوچک است که در حال حاضر دستگاه هاي ارتباطی زیادي را به یکـدیگر متصل میکند و بر روي دستگاه هاي کوچک که با باطري کار میکنند, فعال است. این تضمین میکنـد کـه IP داراي تمـام ویزگی هاي لازم براي ساختن IOT است. با خواندن گزارش رسمی دولتی IPSO میتوان فهمید که از طریق یک انطباق درست IP و با ترکیب IEEE.802.15.4 به
• معماري , IP در نظر,6LOWPAN2 استقرار طرح IOT به طور خودکار فعال میشود.
• اینترنت بدنبال کاهش پیچیدگی IP هاست تا بتواند پروتکلی براي تخصیص IP به همـه چیـز بـه دسـت آورد. در بعضـی نظریات این بهترین راه براي تبدیل اینترنت دستگاه ها به اینترنت اشیا است. IOT به وسیله ساده سازي آدرس هاي IP میتواند با هر شیء اي سازگار شود و قابلیت آدرس دهی را به این اشیاء بدهد و امکان دستیابی به این اشیا را از هـر جـایی ممکن سازد.
-3کاربردها
خدمات IOT باعث افزایش کاربرد هاي آن شد که در حال حاضر تنها تعداد کمی از این کاربرد ها مورد استفاده واقع شده اند. بیشتر این کاربرد ها براي افزایش کیفیت زندگی در زمینه هاي زیر است : در خانه, هنگام سفر کردن, موقع بیماري, سر کار, موقع دویـدن و ورزش کردن. که مجهز به هوشمندي ساده اي هستند واغلب توانایی ارتباط با یکدیگر را ندارند. بر قراري ارتباط بین اشـیا, آگـاهی از جزئیات محیط را براي آن ها ممکن میسازد که در 4 زمینه زیر فعالیت میکنند :
• انتقال و سامان دهی
• سلامتی
• محیط هوشمند (خانه , اداره , مزرعه)
• زمینه هاي خصوصی و عمومی
کاربرد ها به دو دسته تقسیم میشوند, دسته اول آن هایی هستند که به زندگی فعلی ما نزدیکترند و دسته دوم آن هایی هستند که در آینده توسعه خواهند یافت و هنوز براي توسعه به دانش هایی نیاز دارند(شکل (1 در بخش هاي زیر کـارکرد هـاي کـوچکی از کـاربرد هاي آینده آورده شده است.
شکل .1 دامنه ي کاربردها و طرحهاي مرتبط
1-3 انتقال و سامان دهی
با استفاده از حسگر ها , عاملان و قدرت پردازش میتوان ماشین ها , قطار ها , اتوبوس ها و دوچرخه هاي مجهز تري را بر روي جاده ها و ریل ها داشت. جاده ها و کالا ها هم مجهز به تگ ها و سنسور هایی براي فرستادن اطلاعات راجع به مکان هـاي کنتـرل ترافیـک و وسایل انتقال هستند تا بتوانند مسیر ترافیک را هموار تر و به مدیریت منابع کمک کنند. نتیجه این کار این است کـه اطلاعـات کـافی راجع به کالا هاي منتقل شده به شی اي که تازه وارد این محیط شده است داده میشود. مهمترین کاربرد ها در زمینه انتقال و سـامان دهی در زیر توضیح داده شده است.
1-1-3سامان دهی
تکنولوژي پردازش اطلاعات حاضر بر پایه RFID وNFC است و قادر به نمایش تمام لینک هاي تشکیل دهنـده زنجیـره (طراحـی کالا, خرید مواد خام, تولید, انتقال , ذخیره, توزیع و فروش محصولات کوچک و بزرگ, پردازش و خدمات پس از فروش) است. امکـان دسترسی به اینگونه محصولات, اما در مدت زمان کوتاه تر و با دقت بالا تر باعث میشود که بازار بتواند خیلی سریع در مقابل تغییـرات پاسخگو باشد. نتیجه این کاربرد این است که مدت زمان تقاضا تا عرضه یک کالا در روش هاي سنتی 120 روز طول میکشد در حـالی که در شرکت هایی که از این تکنولوژي استفاده میکنند این مدت زمان فقط چند روز است. دسترسی به برنامهERP به فروشندگان کمک
