بخشی از مقاله
چکیده
رایانش ابری و اینترنت اشیاء دو تکنولوژیکاملاً متفاوت از همدیگر میباشند که زندگی امروز ما را تحت تأثیر قرار می-دهند. انتظار میرود که استفاده از آنها روز به روز فراگیرتر شده و آنها را به مؤلفههای مهمی در اینترنت آینده تبدیل کند. یکی از نمونههایی که رایانش ابری و اینترنت اشیاء با یکدیگر ادغام شدهاند پیشبینی در هم گسیختگی و فعالساز تعداد زیادی از سناریوهای کاربردی میباشد. در این مقاله، تمرکز بر روی ترکیب اینترنت اشیاء و رایانش ابری است که نمونه رایانش-اینترنت اشیاء نامیده میشود.
بیشتر مقالات استفاده شده در این کار، رایانش ابری و اینترنت اشیاء را به صورت دقیقتر، با ویژگیهای اصلی آنها، ویژگیهای پایهای مبتنی بر تکنولوژی و دیگر جنبهها مورد بررسی قرار دادهاند. این در حالی است که این پژوهشها دارای خلأ بررسی دقیق حوزه رایانش ابری-اینترنت اشیاء هستند که خود، چالشها، کاربردها و جنبههای تحیققاتی فراوانی را شامل میشود. برای پر کردن خلأ موجود، در این مقاله سعی بر آن است که ترکیب دو حوزه رایانش ابری و اینترنت اشیاء مورد بررسی دقیقتر قرار بگیرد.
برای این منظور، کار را با تحلیل مفاهیم بنیادین رایانش ابری و اینترنت اشیاء آغاز کرده و مکملهای این بحث و نیازهای ترکیب آنها را بررسی قرار خواهد گرفت. سپس چالشهای موجود با جزئیات کامل مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته تا بدنه اصلی تحقیق کنونی را بهتر نمایان سازند. در پایان، جنبههای باز و جهتگیریهای آینده در این حوزه کاری را شناسایی کرده که انتظار میرود در آیندهی اینترنت بتواند نقشی کتمان ناپذیر را ایفا نماید.
-1 مقدمه
حوزه اینترنت اشیاء بر مبنای هوشمندی و گرههای خود آراسته که در داخل یک زیر بنای شبکه جهانی و پویا به یکدیگر متصل شدهاند، قرار میگیرد. این شبکه تار عنکبوتی هر روز گستردگی و پیشرفت بیشتری پیدا کرده و انقلابی وسیع را در فناوری شکل میدهد. این موضوع یکی از تکنولوژیهای در هم گسیخته را نمایش میدهد و سناریوهای محاسباتی فراگیر و حاضر را فعال میسازد. اینترنت اشیاء در حالت کلی با اشیاء کوچک دنیای واقعی مشخص میگردد که توزیع گسترده داشته و دارای حافظه و ظرفیت پردازش محدودی بوده که این امر نگرانیهایی را در زمینه کارایی، امنیت، قابلیت اطمینان و حریم شخصی ایجاد میکند. اینترنت اشیاء اگرچه بسیار نوپا به نظر میرسد، اما پشتوانهی تاریخی و صنعتی آن تا حدی است که میتوان آیندهای درخشان را برای آن متصور شد.
از سوی دیگر، رایانش ابری به صورت مجازی دارای قدرت پردازش و حافظه نامحدود بوده و در نتیجه تکنولوژی کاملتری به حساب میآید و در نتیجه جنبههای زیادی از چالشهای موجود در بحث اینترنت اشیاء در آن قابل حل میباشد . بنابراین حوزه جدید فناوری اطلاعات که در آن رایانش ابری و اینترنت اشیاء به عنوان دو تکنولوژی مکمل یکدیگر با هم ادغام میشوند میتواند انتظار در هم گسیختگی اینترنت کنونی و اینترنت آینده را برآورده سازد. این حوزه جدید رایانش ابری-اینترنت اشیاء نامیده میشود.
با بررسی آخرین و جدیدترین مطالعات انجام گرفته در این حوزه، مشخص میگردد که هر دو حوزه در سالهای اخیر محبوبیت زیادی را کسب کردهاند و تعداد مقالاتی که از سال 2008 تاکنون به صورت جداگانه به بررسی هریک از این موضوعات پرداختهاند روز به روز در حال افزایش است. در این مقاله به مرور موضوع ترکیب اینترنت اشیاء و رایانش ابری پرداخته میشود که یک موضوع کاربردی در هر دو حوزه تحقیقاتی و صنعتی به حساب میآید که منصفانه توسط بسیاری از تحقیقات انجام شده در این حوزهها به آن اشاره شده است.
اساس کار این مقاله بر این است که ابتدا به معرفی دقیقتر اینترنت اشیاء پرداخته شود، سپس مفهوم رایانش ابری مورد بررسی قرار گرفته تا خواننده بتواند بهتر با مفهوم ادغام آنها و نیازهای آن ارتباط برقرار کند. سپس ادغام این دو مبحث به صورت جامع مورد ارزیابی قرار گرفته و ویژگیهای آنها، چالشهای پیش رو و غیره بیان میگردد. در ادامه، دشواریهای تحقیقاتی در این حوزه و همچنین مسیرهای مطالعاتی آینده تشریح خواهد شد.
-2 پیش زمینه و مفاهیم پایهای
در این قسمت سعی بر آن داریم که مفاهیم اولیه و اساسی اینترنت اشیاء و رایانش ابری را مورد بررسی قرار داده و مرور کنیم.
اینترنت اشیاء :
پیشبینی میشود که موج بعدی در عصر محاسبات خارج از قلمروهای سنتی باشد .[1] بر اساس همین مشاهدات، حوزه جدیدی به نام اینترنت اشیاء به سرعت در طول سالیان اخیر شکل گرفته است. اینترنت اشیاء به شبکهای جهانی از اشیاء به هم متصل اشاره دارد که هریک به صورت خاص قابل آدرسدهی بوده و از پروتکل خاصی نیز پیروی می کنند
امروزه اینترنت اشیاء توسط تکنولوژیهای ارتباطات و همچنین دستگاه های مختلفی مورد استفاده قرار میگیرد، اما اشیاء بکار رفته در آن تنها به دستگاههای پیچیده مانند تلفنهای همراه محدود نمیشود و شامل اشیاء روزانه مختلفی مانند غذا، لباس، کاغذ، اسباب منزل، بناهای تاریخی، آثار هنری و غیره میشود. این اشیاء به عنوان یک حسگر و یا محرک قادر هستند با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و هدف به خصوصی را محقق سازند.
ویژگی کلیدی اینترنت اشیاء، تاثیر شگرف آن بر زندگی روزمره کاربران میباشد .[6] این تکنولوژی نقشی اساسی را در سناریوهای مختلف داخل منزل و محل کار ایفا کرده و نقش یک راهنما و هدایتگر را در زندگی آینده بازی میکند. بر اساس موارد ذکر شده، در سال 2008 میلادی، توسط انجمن هوش ملی امریکا، اینترنت اشیاء به عنوان یکی از 6 تکنولوژی تاثیرگذار بر علاقهمندیهای امریکا تا سال 2025 معرفی شد .
در ادامه به توصیف پارهای از جنبههای مهم در ارتباط با اینترنت اشیاء خواهیم پرداخت.
:RFID در حوزه اینترنت اشیاء، نقش اساسی توسط سیستم بازشناسی با امواج رادیویی اجرا میگردد که شامل یک یا تعداد بیشتری خواننده و تگهای متعدد میباشد. این تکنولوژیها در شناسایی هرچیزی که به هم متصل شده باشند کمک کرده و باعث میشود هر شیء دارای یک هویت دیجیتالی منحصر به فرد گردد
شبکههای حسگر بیسیم: مولفهی اساسی ذیگر در بحث اینترنت اشیاء توسط مفهوم شبکههای حسگر بیان میگردد. این شبکهها میتوانند با سیستم بازشناسایی با امواج رادیویی همکاری کرده و وضعیت اشیاء مختلف نظیر موقعیت، سرعت، دما و غیره را به صورت کاملتر و دقیقتر ردیابی نمایند. به صورت خاص، شبکههای حسگر از تعداد زیادی گره حسی تشکیل می-شود و گره های خاصی در این شبکه وظیفه جمعآوری اطلاعات مختلف را بر عهده دارند. شبکه های حسگر میتوانند در زمینههای مختلف اطلاعات مفیدی را جمعآوری کرده و در حوزههایی چون سلامت، حکومت، نظامی و سرویسهای مختلف محیطی و غیره مورد استفاده قرار گیرند
آدرس دهی: توانایی آدرسدهی منحصر به فرد اشیاء مختلف یکی از لازمههای اساسی در موفقیت اینترنت اشیاء محسوب میشود، علت آن است که این امر به شناسایی شمار عظیم اشیاء و ابزارهای بکار گرفته شده کمک کرده و باعث کنترل آنها از طریق اینترنت میگردد. یکتایی، قابلیت اطمینان، سازگاری از جمله ویژگیهای حیاتی میباشند که آدرسدهی یکتا میتواند آنها را محقق سازد .این آدرس دهی ممکن است توسط IP نسخه 4 و یا نسخه 6 به صورت منحصر به فرد صورت گیرد.
ابر: رایانش ابری مدلی برای دستیابی به شبکهای فراگیر، راحت و بر حسب تقاضا میباشد که میتواند به سرعت و با کمترین دردسر و یا تعامل ، تدارک دیده شود . دسترس پذیری ذخیره سازی نامحدود مجازی و قدرت پردازش در هزینه-های بسیار پایین، باعث تحقق مدل محاسباتی جدیدی شد که در آن منابع مجازی قادر بودند در یک سبک بر حسب تقاضا، کارایی مورد نظر را از خود به نمایش بگذارند
انواع ابرها: در منابع مختلف، انواع متفاوتی از ابرها معرفی گشته اند . ابر خصوصی برای استفاده های انحصاری ارگانها تعبیه شده است. ابر ارتباطی برای ارتباط مشتریان با دغدغههای مشابه بکار گرفته میشود. ابر عمومی برای استفاده آزاد توسط عموم میباشد و ابر هیبریدی که متشکل از دو یا تعداد بیش تری از انواع مختلف ابری است که دارای امکاناتی ترکیبی از آنها میباشد.
صرفههای اقتصادی: رایانش ابری از آن جهت که بی نیاز از سرمایهگذاریهای زیر ساختی است بیسار مورد توجه قرار گرفته است، بدین معنا که میتوان منابع مختلف را بر حسب نیاز اجاره کرده و تنها هزینه مصرف و کاربرد را پردخت. همچنین باعث کاهش هزینههای عملیاتی میگردد و منابع مختلف سیستم را در هنگامی که تقاضا پایین است آزاد میسازد.
صرفههای تکنیکی: علاوه بر محاسن اقتصادی ذکر شده در بالا، رایانش ابری باعث تضمین محاسن تکنیکی گوناگونی نظیر بازدهی انرژی، بهینهسازی مصرف منابع نرم افزاری و سخت افزاری، قابلیت ارتجاعی و قابلیت انعطاف میباشد.
-3 ترکیب اینترنت اشیاء و رایانش ابری
دو موضوع ابر و اینترنت اشیاء سیر تکاملی سریع و مستقلی از یکدیگر دارند. این دو بسیار متفاوت از یکدیگر هستند وبهتر است اینگونه بیان شود که ویزگیهایشان اغلب مکمل یکدیگر میباشند. جدول 1 به صورت مقایسهای ویژگی های اصلی رایانش ابری و اینترنت اشیاء را بیان کرده است. همانطور که در این جدول مشاهده میشود، تفاوتهای این دو حوزه در مولفههای مختلف حاکی از آن است که این دو را میتوان به نوعی در نقش مکمل یکدیگر در نظر گرفته و مورد استفاده قرار داد. چنین مکملی دلیل اصلی آن است که چرا بسیاری از محققان پیشنهاد کردهاند که از ترکیب آنها برای بدست آوردن امکانات اضافهتر بهره گرفته شود. در حالت کلی، اینترنت اشیاء قادر خواهد بود از قابلیت مجازی نامحدود و منابع مربوط به ابر استفاده کرده و بدین صورت محدودیتهای تکنیکی خود نظیر ذخیرهسازی، پردازش، ارتباطات و غیره را برطرف نماید.
در حقیقت، ابر می تواند یک راه حل مناسب برای مدیریت خدمات اینترنت اشیاء و همچنین برای اجرای برنامهها و خدمات بهرهبرداری و یا داده های تولید شده توسط آنها باشد. از سوی دیگر، ابر میتواند بهواسطه ی اینترنت اشیاء با گسترش دامنه آن، به مقابله با همه اشیاء در دنیای واقعی در صورت توزیع شدهتر و پویاتر بپردازد و ارائه خدمات جدید درحالات زیادی از زندگی واقعی را فراهم سازد. در بسیاری از موارد، ابر می تواند لایهای میانی بین اشیاء و برنامه های کاربردی ایجاد کرده و با پنهان کردن تمام پیچیدگی و ویژگیهای لازم، اجرای بهتر برنامهها را فراهم سازد. تاثیر این توسعه به وضوح در برنامههای آینده، جمعآوری اطلاعات، پردازش و انتقال، قابل مشاهده بوده و چالشهای جدیدی را در این زمینه به وجود خواهد آورد.
