بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه اینترنت اشیاء - IOT - در حال تبدیل شدن به موضوع جالب توجه در بین غول های تکنولوژی و جوامع تجاری است. هدف از ارائه این مطالب بطور کلی مروری بر تکنولوژی اینترنت اشیاء، اهمیت آن، اجزای تشکیل دهنده این تکنولوژی و کاربرد آن برای کنترل کردن اشیاء است. پس از تشریحتعاریف، اجزای تشکیل دهنده در دو بخش سخت افزار و پلتفرم های ابری شرح داده شده است که در بخش سخت افزار تکنولوژی های ارتباطی، تراشه ها، ماژول ها و بردها به تفصیل مورد بررسی قرارگرفته اند و در بخش پلتفرم های ابری به معرفی پلتفرم ابری پرداخته شده است.
.1مقدمه
اینترنت اشیاء مفهومی جدید در دنیای فناوری و ارتباطات به شمار میآید اما عبارت اینترنت اشیاء، برای نخستین بار در سال 1999 توسط کوین اشتون مورد استفاده قرار گرفت و جهانی را توصیف کرد که در آن هر چیزی، از جمله اشیاء بیجان، برای خود هویت دیجیتال داشته باشند و به کامپیوترها اجازه دهند آنها را سازماندهی و مدیریت کنند.
اینترنت درحال حاضر همه مردم را به هم متصل میکند ولی با اینترنت اشیاء تمام چیزها به هم متصل میشوند. البته پیش از آن کوین کلی در کتاب قوانین نوین اقتصادی در عصر شبکهها - 1998 - موضوع نودهای کوچک هوشمند - مانند سنسور باز و بسته بودن درب - که به شبکه جهانی اینترنت وصل میباشند را مطرح نمود.بر طبق گزارش های شرکت های پژوهشی و مشاوره ای در سال های آتی شاهد پیوستن میلیاردها وسیله به عرصه اینترنت اشیاء خواهیم بود. در این گزارش به ارایه مطالعاتی در مورد تشریح این تکنولوژی و اجزای تشکیل دهنده آن و مشخصه های آنها با هدف بکارگیری آن در جهت کنترل کردن و پایش اشیاء پرداخته شده است.
مطالبی که در ادامه این پژوهش ارائه خواهد شدبه شرح زیر است.در بخش دوم به ارایه آمار، بررسی اهمیت موضوع، تعاریف وچالش ها اختصاص دارد. بخش سوم به بررسی سخت افزاری موضوع، اجزای اصلی و نکات کلیدی که در توسعه این تکنولوژی باید مدنظر قرار داد و معرفی سخت افزار ها،معماری آنها، مشخصات وجزییات آنها و ارایهراه حلهایی، هم برای طراحان و شرکت های سازنده و هم برای استفاده افراد عادیمی پردازد. در بخش چهارم نیز پلتفرم های ابری مورد بررسی قرار گرفته اند.
.2اینترنت اشیاء
همگی به اتفاق بزرگی که پس از انفجار .com به وقوع خواهد پیوست برای تولید ثروت چشم دوخته اند. از ظهور اینترنت تاکنون جهان هرگز این چنین نبوده استیقیناً. حرکت بزرگ بعدی که جهان را دگرگون خواهد ساخت به اینترنت و تکنولوژی مبتنی بر آن وابسته خواهد بود. به عبارتی دیگر این همان تعریف اینترنت اشیاء است که هم اکنون بازیگران اصلی را به خود علاقه مند ساخته است. اینترنت اشیاء - IOT - اکنون در حال تبدیل شدن به موضوع جالب توجه در بین غول های تکنولوژی و جوامع تجاری است.
این بازاریابی بی پایه و اساس نیست و اسناد و مدارک کافی برای تأیید موفقیت های اینترنت اشیاء در سال های آتی وجود دارد.برطبق گزارش گارتنر تعداد وسایلی که پیش بینی می شود تا سال 2020 وارد حوزه اینترنت اشیاء شوند به 26 میلیارد وسیله خواهد رسید.سوال ساده ای که ممکن است در اینجا مطرح شود این است که اینترنت اشیاء چیست و چگونه زندگی ما را تحت تأثیر قرار می دهد و چه فرصت هایی را ایجاد می کند.
فناوری ها و اصطلاحات فنی بسیاری در تعامل با جهان IOTوجوددارند که در اینجا به سادگی به بیان مفهوم اینترنت اشیاءمی پردازیم.IOTبه سادگی شبکه ای است بهم پیوسته از اشیاء و وسایلی که درون آنها سنسورها، نرم افزار و اتصال به شبکه و تجهیزات الکترونیکی قرار دارند که آنها را قادر به جمع آوری و تبادل داده و پاسخگویی می کند. فراتر از یک تعریف اینترنت اشیاء اساساً یک چهارچوب معماری است که برای سیستم های کامپیوتری و جهان فیزیکی امکان تبادل داده از طریق زیرساخت های شبکه موجود را فراهم می کند.
در حالیکه بخش مخابرات وسیع تر و کارآمدتر خواهد شد پهنای باند اینترنت بطور وسیعی در دسترس خواهد بود. هم اکنون با پیشرفت تکنولوژی تولید حسگرهای مورد نیاز با قابلیت وای فای داخلی بسیار ارزان تر است که وسایل متصل شونده را بسیار کم هزینه تر می سازد. مهمتر از همه استفاده از گوشی های هوشمند از تمام محدودیت های پیش بینی شده پیشی گرفته است و به دنبال آن بخش مخابرات که بر پایه آن استوار است تا با بهبود زیر ساخت های خود مشتریانشان را راضی نگه دارند. از آنجاییکه وسایل IOTبه ارتباطات جداگانه ای غیر از آنچه موجود است نیاز ندارند ساختن فناوری IOTبسیار ارزان و دست یافتنی است.
بطور ساده هر جسمی که قابلیت اتصال به شبکه را داشته باشد بوسیله IOTوصل خواهد شد. این در ابتدا ممکن است ناملموس باشد اما بسیار باارزش است. بوسیله وسایل بهم پیوسته می توان زندگی خود را بهتر مدیریت کرد و سازنده تر، ایمن تر، دقیق تر و مطلع تر از قبل باشیم. برای مثال چقدر راحت خواهد بود اگر روز خود را شروع کنیم در حالیکه هشدار ساعت علاوه بر آنکه ما را بیدار می کرد قادر بود با کتری برقی ارتباط برقرار کند و آن را از بیدار شدن ما مطلع سازد. یا مچ بند سلامت که علایم حیاتی بدن را ذخیره می کرد تا ما را مطلع سازد که چه موقع از روز فعال تر هستیم.
این ها فقط مثال های کوچکی هستند و کاربردهای اینترنت اشیاء بی شمارند. در مقیاس بزرگتر، حمل و نقل، مراقبت های پزشکی، پدافند، نظارت بر محیط زیست، صنایع و هر زمینه دیگری که تصور کنید می تواند از IOTبهره مند شود. بسیار سخت است که همه دامنه کاربردهای اینترنت اشیاء را یکجا تصور کرد اما به وضوح می توان پی برد که چرا چنین موضوع داغ و جالب توجه ای است.
مانند هر فناوری دیگری چالش هایی وجود دارند که بقای IOTرا زیر سوال می برند. امنیت یکی از نگرانی های اصلی کارشناسان است آنها معتقدند که وسایل متصل شده تقریباً بی پایان و به اشتراک گذاری اطلاعاتمی تواند شدیداً خطر کشف را بالا ببرد. برخلاف دیگر انواع هک ها که داده های آنلاین و حریم خصوصی را هک می کنند بوسیله وسایل IOTمی توان دروازه را برای هک شدن کل شبکه گشود.
می توان مقدار داده شخصی و خصوصی را که وسایل به محض اتصال به شبکه تولید خواهند کرد را تخمین زد. چالش عمده برای شرکت های فناوری IOTفهمیدن این است که چگونه می توان ارتباطات حوزه اینترنت اشیاء را بدرستی ایمن ساخت.اینترنت اشیاء به درستی به مفهوم یک بازی در حال تغییر است و با اینکه چالش ها ممکن است موجود باشند در تعداد وسایل متصل شده شاهد رشد سریعی خواهیم بود.
ما هنوز به درک مفاهیم IOTو نقص های اساسی آن نیاز داریم. با اتصال بیشتر و بیشتر وسایل، نیازها پیش گامان فناوری را وادار به ارایه مفاهیم و روش های پیشرفته تری برای تضمین رشد این فناوری خواهد کرد. در این زمان بهترین کاری که ما می توانیم انجام دهیم این است که خود را برای تکنولوژی های متنوع IOTآموزش دهیم و چیزهای جدیدی را آزمایش کنیم .[1]
.3 سخت افزار اینترنت اشیاء
بسیاری بطور غلط IOTرا یک تکنولوژی غیروابسته و مستقل تصور می کنند. جالب توجه است که اینترنت اشیاء با حضور دیگر تکنولوژی های غیروابسته و مستقل بوجود آمده است که اجزای بنیادی آن را تشکیل می دهند. اجزای اصلی که اینترنت اشیاء را تبدیل به واقعیت می کنند عبارتند از:
· سخت افزار- اشیاء فیزیکی را پاسخگو می سازد و به آنها قابلیت بازیابی داده ها و پاسخگویی به دستورالعمل ها را می دهد.
· نرم افزار- جمع آوری، ذخیره، پردازش و دستکاری داده ها و یادگیری را فراهممی کند.
· زیرساخت ارتباطی- مهمتر از همه زیرساخت ارتباطی است که از پروتکل ها و فناوری هایی تشکیل شده است که دو شیء فیزیکی را قادر به تبادل داده می کند .[1] با تغییر حوزه کاربردهای اینترنت به سمت هوشمندتر شدن جهان فیزیکی پیرامون، دیگر شکی نیست که مردم به زودی شاهد جهشی در تعداد وسایل متصل شده به اینترنت خواهند بود. پیش بینی می شود که طی 5 سال تعداد وسایل آنلاین به 50 میلیارد خواهد رسید. آنچه بسیار جالب توجه است این است که اغلب آنها اجسام فیزیکی خواهند بود.
کامپیوترها، لب تاب ها و وسایل هوشمند که در حال حاضر بر اینترنت چیره هستند با این اجسام فیزیکی بر اینترنت تسلط بیشتری پیدا خواهند کرد. پیش نیازهای اینترنت اشیاء بسیارند. در حال حاضر اجزای اصلی را می توان در سه بخش هوش، احساس و ارتباط طبقه بندی کرد.اینترنت اشیاء در حال بدست آوردن یک بازار 14 تریلیون دلاری است این بدان معنی است که حوزه این فناوری بسیار وسیع است. پس از درک مفهوم اینترنت اشیاء اکنون به بررسی اجزای بنیادی معماری IOTمی پردازیم که برای کاربردها و ساختن وسایل بسیار حایز اهمیت می باشند.
هیچ محدودیتی در کاربردهای اینترنت اشیاء وجود ندارد. مراقبت های پزشکی، امنیت شخصی، اتوماسیون خانگی، اتوماسیون صنعتی، کنترل ترافیک و نظارت بر محیط زیست را می توان بطور مؤثرتری با استفاده از این فناوری انجام داد.شبکه های بی سیم بیشترین اهمیت را برای موفقیت زیرساخت IOTدارند. حسگرها باید بدون محدودیت سیم کشی فیزیکی بتوانند ارتباط برقرار کنند. این ویژگی آنها را مستقل ترمی سازد و به دامنه کاربرد آنها می افزاید. قابلیت حسگری نودهای IOTعلاوه بر کارآمدی باید ارایه دهنده ی روشی کارآمد برای افزایش بهره وری توان باشد. وسایل هوشمند متصل به اینترنت در اغلب سیکل کاری بی کارند.
آنها فقط زمانی فعالیت دارند که به خواندن یا ارسال داده یا تصمیم گیری نیاز باشد. به زبان ساده تر حسگرها %90 از زمان شان نیاز به مصرف برق برای ارسال داده یا انجام عملی با مصرف توان بالا ندارند. این موضوع، سخت افزاری با قابلیت حالت خواب با مصرف توان بسیار پایین را می طلبد. در حال حاضر بسیاری از شرکت ها در حال تولید میکروکنترلرهایی با هدف برآورده کردن این موضوع هستند.
