بخشی از مقاله
چکیده
اینترنت اشیاء به عنوان بخشی از اینترنت مربوط به آینده شامل میلیاردها شی هوشمند برای برقراری ارتباط میباشد و در سالهای اخیرتوجه تحقیقات قابل توجهی را به خود جلب کرده است . اینترنت اشیاء به عنوان یک عامل اصلی از نمونههای مورد تأیید برای یکپارچه سازی و اجتماع چندین تکنولوژی و راهحلهای ارتباطی استفاده میشود. این شناسایی و یکپارچه سازی برای پیدا کردن تکنولوژی سنسورهای بیسیم و راه انداز مورد استفاده قرار میگیرد و از طریق این سنسورها میتواند مقدار زیادی از دادهها را که نیاز به تجزیه تحلیل و تفسیر دارند را تولید کند در نتیجه اینترنت آینده از دستگاههای ناهمگن متصل که بیشترین گسترش مرزهای جهان با اشیاء فیزیکی و مجازی را دارد تشکیل میشود.
اینترنت اشیاء دارای قابلیتهای جدید برای قدرت دادن به اشیاء است که در این تکنولوژی به هر چیز یک شناسه منحصر به فرد تعلق میگیرد که بتواند دادهها را برای پایگاه داده مشخص شده ارسال کند. اینترنت اشیاء شامل آخرین تحولات فعال فناوری شناسایی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی، حسگرهای هوشمند، فناوری ارتباطات و پروتکلهای اینترنت میباشد که انقلاب کنونی در اینترنت فناوری تلفن همراه و ماشین با ماشین میتواند به عنوان فاز اول اینترنت اشیاء دیده شود. در این مقاله فناوریهای ارتباطی و شبکه ای از جمله تکنولوژی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی، تکنولوژی شبکههای حسگر بیسیم و مفهوم ماشین با ماشین که به عنوان سه فناوری پایه در اینترنت اشیاء برای ارتباط اشیاء با یکدیگر استفاده میشود مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
اینترنت اشیاء یک نمونه جدیدی از اینترنت است که از تکنولوژی ارتباطات بیسیم برای اتصال دستگاههای فیزیکی به دنیای مجازی استفاده میکند و نشان دهنده یک چشم انداز گسترده از اینترنت بر روی اشیاء روزمره میباشد .[Giusto et al, 2010] مفهوم اینترنت اشیاء ابتدا توسط کویناشتون که اینترنت اشیاء را به عنوان اشیاء منحصر به فردی که به اینترنت متصل میشوند و توسط فناوری فرکانسهای رادیویی کار میکند بیانکرد
این سیستم دارای قابلیت خود پیکربندی بر اساس استانداردها و پروتکلهای ارتباطی سازگار، فیزیکی و مجازی میباشدکه اشیاء میتوانند به دنیای مجازی متصل شده و از راه دورکنترل شوند. اینترنت اشیاء دارای هویت، ویژگی و تواناییهایی استکه از رابطهای هوشمند برای یکپارچهسازی اطلاعات شبکه استفاده میکند
کلمه اینترنت و اشیاء به معنی اتصال به شبکه جهانی با استفاده از ارتباطات، شبکه، فناوری پردازش اطلاعات میباشد. آغاز اینترنت اشیاء را با استفاده از فناوری فرکانسهایی که به طور عمده درتدارکات، داروسازی، خرده فروشی و صنایع مختلف استفاده میشود میتوان بیان کرد. فناوری حسگرهای بیسیم به طور قابل توجهی در حال ظهور و گسترش یافتن استکه با استفاده از این تکنولوژی اشیاء میتوانند توسط سنسورها با یکدیگر ارتباط برقرارکنند و بر قابلیتهای شی دیجیتال بیافزایند. فناوریهای درگیر در اینترنت اشیاء شامل: شبکههای حسگر بیسیم، بارکد، سنجش هوشمند، فناوری فرکانسهای رادیویی، NFC، ارتباطات بیسیم، محاسبات ابری میباشد
در توصیف نسل بعدی اینترنت اشیاء، اشیاء فیزیکی از طریق اینترنت میتوانند دیده و شناسایی شوند و بسته به فناوریهای مختلف برای اجرا، تعریف اینترنت اشیاء متفاوت است ولی با این حال اینترنت اشیاء نشان میدهد که اشیاء میتوانند بهصورت منحصر به فرد شناسایی شوند و قادر به تبادل داده ها با یکدیگر میباشند و در صورت نیاز با توجه به طرحهای از پیش تعریف شده میتوانند دادهها را پردازش کنند.
فناوری های شناسایی و ردیابی
مفهوم اینترنت اشیاء براساس فناوریهای شناسایی و ردیابی فرکانسهای رادیویی فعال شده است. یک سیستم شناسایی و ردیابی فرکانسهای رادیویی بومی از یک بازخوان و شناسه تشکیل شده استکه با توجه به قابلیت شناسایی، ردیابی و پیگیری، سیستمهای شناسایی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی به طور گسترده در ردیابی بستهها اعمال میشود، همچنین در مدیریت زنجیره تأمین، بهداشت و درمان و غیره کاربرد دارد
سیستم شناسایی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی میتواند اطلاعاتی را در زمان واقعی در رابطه با اشیاء ارائه دهد، که این اطلاعات برای تولیدکنندگان، توزیعکنندگان و خرده فروشان بسیار مهم است. به عنوان مثال کاربرد سیستم شناسایی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی در مدیریت زنجیره تأمین میتواند مدیریت موجودی را بهبود دهد و برخی از مزایایی که شامل آن میشود کاهش نیروی کار و هزینه، فرایندکسب وکار ساده و بهبود بهرهوری میباشد. نسل بعدی فناوری شناسایی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی تمرکز بر روی استفاده از فرکانسهای رادیویی در مسائل مربوط به مدیریت فرکانسهای رادیویی است و با توجه به این، تکنولوژی فرکانسهای رادیویی با موفقیتهای بسیار در مناطق مختلف مورد استفاده قرارگرفته است.
ساختار اینترنت اشیاء
همان طورکه از نام این فناوری مشخص است، اینترنت اشیاء به هر شی اطلاق میشود که به طریقی با اینترنت یا هر راه ارتباطی دیگر در تعامل است، اشیایی که با این فناوری به وجود آمده است، دارای ساختاری است، در ابتدا باید گفت کلمه «thing» در اینترنت اشیاء به تمامی دستگاههایی که قادر به مانیتورکردن هستند و مجهز به سنسور برای برقرار ارتباط میباشند، گفته میشود.
چنین دستگاههایی این اطلاعات را به دستگاههای پیشرفتهتری نظیرگجتهای هوشمند، واحدکنترل که برای این دستگاهها حکم دروازه اینترنت را دارند، ارسال میکنند که یکی از مهمترین بخشهای این فناوری، همین دستگاههای پیشرفته محسوب میشود، چرا که ممکن است برخی از اشیاء دارای اتصال مستقیم به اینترنت نباشند، که در اینصورت از راههای ارتباطیکممصرفتری نظیر بلوتوث و ZigBee - نمونهای از یک شبکه هوشمند که بین کمپانیهای معتبر ارائهکننده خدمات بردکوتاه با هزینه کم و با مشخصه دستهای، از پروتکلهای ارتباط سطح بالا و فرستنده گیرندههای دیجیتال کم مصرف مبتنی براستاندارد IEEE802 برای شبکههای شخصی بیسیم با نرخ ارسال داده پایین استفاده میشود - برای برقراری ارتباط با یک دروازه اینترنت، استفاده میکنند.
زمانیکه یک دستگاه اینترنت اشیاء اطلاعاتی را از سنسور دریافت میکند آن را به سرویس ابری خواهد فرستاد. حال این شرایط را تصورکنید که میخواهید دمای خانه خود را اندازهگیری کنید، واحد تهویه مطبوع، بر درجه نظارت دارد، ممکن است به این صورت برنامه ریزی شده باشد که دما را تا درجه خاصی نگه دارد یا اینکه درساعات مشخصی برای شروع کار روشن شود. تمامی این اطلاعات جمعآوری شده و به سرویس ابری فرستاده میشود تا از طریق گوشی هوشمند بتوانیم دما و دیگر اطلاعات را چککنیم. پس در واقع میتوان گفت ساختارکلی اینترنت اشیاء به این صورت است: .1 شی مجهز به سنسور ارتباطی با قابلیت مانیتورکردن اطلاعات .2 دستگاهی پیشرفته نظیر گجتهای هوشمند برای کنترل شی و یا به عنوان یک دروازه اینترنت میباشد.
فناوریهای ارتباطی و شبکهای
با توجه به تعاریفی که در ارتباط با اینترنت اشیاء بیان شد این فناوری برای پیاده سازی و بهکارگیری آن در کاربردهای مختلف نیازمند تکنولوژیهای متفاوتی است که در ادامه به شرح هر یک از آنها پرداخته میشود.
تکنولوژی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی
برای اینکه اشیاء با یکدیگر و یا با شبکه اینترنت تعامل داشته باشند، لازم است از طریقی به یکدیگر متصل شوند. شاید از همان ابتدا که کوین اشتون عبارت اینترنت اشیاء را بنا نهاد، استفاده از چیپهای شناسایی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی موسوم به RFID را در ذهن داشت.
در این فناوری از چیپهایکوچک و ارزان قیمتی استفاده میشود، که به کمک آنها اطلاعات از طریق امواج رادیویی برای چیپهای گیرنده ارسال میگردد. چیپهای گیرنده، اطلاعات را تفسیر و با اتصال به اینترنت امکان استفاده از آن اطلاعات را درگسترهای عظیم برای کاربردهای مختلف فراهم میکند. اگرچه از فرکانسهای رادیویی بهدلیل قابلیتهای منحصربهفردش، به طورگسترده استفاده میشود، ولی فناوریهای دیگری هم برای تحقق اینترنت اشیاء وارد صحنه شدهاند. برخی از آنها مانند بارکدها از تکنیکهای سادهتر و برخی از این فناوریها مانندکدهای WiFi، QR و بلوتوث از تکنیکهای جدیدتری بهره میبرند. فناوری شناسایی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی نسبت به سایر فناوریهای شناسایی موجود مانند بارکد برتریهای زیادی دارد.
میتوان اینگونه بیان کرد که از فرکانسهای رادیویی میتوان بهصورت فقط خواندنی یا خواندنی/نوشتنی استفاده کرد به بدون نیاز به وجود اتصال فیزیکی یا خط دید مستقیم جهت برقراری ارتباط و تحت شرایط محیطی متنوع، اطلاعات را با دقت بالایی جابجا نمود. این فناوری با توجه به انعطافپذیری فراوان و استفاده آسان، برای مقاصد خودکارسازی یا اتوماسیون شناسایی اشیاء بسیار مناسب است. فناوری شناسایی مبتنی بر فرکانسهای رادیویی به سرعت توانسته جانشین بارکدها گردد. در حقیقت فرکانسهای رادیویی چیزی فراتر از بارکد میباشد زیرا دارای یک سیستم اتوماتیک پویشگر است. تفاوت اصلی این فناوری با بارکد، قابلیت حمل حجم زیادی از اطلاعات بدون نیاز به وجود خط دید جهت جمعآوری داده میباشد.
آشنایی با تکنولوژی فرکانسهای رادیویی
تصورکنید که وارد یک فروشگاه زنجیرهای شدهاید و اقلام مورد نیاز خود را داخل چرخ دستی قرار دادهاید. صندوقدار با استفاده از بارکد باید تکتک اقلام داخل سبد را برداشته و اطلاعات آن را توسط بارکدخوان یکی یکی به داخل کامپیوتر واردکند
