اینترنت اشیاء

منبع https://ieeexplore.ieee.org/document/7123563 چکیدهاین روزها در باره ی اینترنت اشیاء بسیار میشنویم، مایکروسافت، گوگل، سامسونگ، کوالکام، الجی و دیگر کمپانی های فعال در حوزه ی فناوری تلاش میکنند تا پیش از باقی شرکتها به یک پلتفرم جامع برسند. با این حال اینترنت اشیا برای بسیاری از افراد مبهم است؛ در این مقاله قصد داریم این فناوری را از جنبه های مختلف مورد بررسی قرار دهیم . اینترنت شبکه ی جهانی است که ارتباط تمامی کاربران را با هم برقرار میکند، اما ساختار این شبکه در حال تغییر است. همه ی ما از لپتاپها، تبلت ها و گوشی های هوشمند جهت برقراری ارتباط بین دوستان خود استفاده میکنیم. اغلب اطلاعات بین ما و دوستان از طریق سرورهایی که وظیفه ی باز کردن وبسایت را برعهده دارند و نرم افزارهای ایمیل رد و بدل میشود. درنهایت میتوان گفت اینترنت از کاربران، دستگاه های سمت کلاینت و سرورها تشکیل شده است؛ اما عضو جدیدی در حال اضافه شدن به این مجموعه است. این عضو جدید کاربر نیست و از آن به عنوان اشیا یاد میشود، این کلمه از عبارت IoT برگرفته شده است ممکن است به هر دستگاهی که دارای سنسوری جهت تبادل اطلاعات است خطاب شود. مثال هایی از این سنسورها شامل سنسور دما، سنسورهای ترافیک و سنسورهای اندازه گیری انرژی است.کلمات کلیدی : سنسور ، اینترنت اشیاء ، کلاینتسنسور دما میتواند در یک ترموستات، سنسور اندازه گیری میزان برق مصرفی در منازل و سنسور ترافیک در سیگنالهای ترافیکی جای گیرند. تمامی این سنسورها اطلاعاتی را به دستگاه مقصد میفرستند تا این دستگاهها بر اساس این اطلاعات تصمیم هایی را اتخاذ کنند. این اتفاق هنوز نیفتاده یا حتی ممکن است رخ داده باشد اما در آینده های نزدیک بسیاری از کارها و اطلاعات ما از طریق اینترنت و بین افراد مختلف توسط دستگاههای هوشمند رد و بدل خواهند شد. دستگاههای هوشمندی مانند گوشیهای هوشمند، اینترنت، ایمیل و شبکه های اجتماعی باعث شده اند تا امورات شخصی و کارهای ما به نحوی متفاوت انجام پذیرند. به وضوح میتوان گفت که اینترنت اشیا تاثیر بسیاری را در زندگی همه ی کاربران خواهد داشت.تعداد فزاینده ای از اشیای فیزیکی با سرعتی بی نظیر درحال اتصال به اینترنت هستند که درواقع در حال تحقق ایدۀ اینترنت اشیا (IoT) می باشند و مثالی بنیادی برای چنین اشیایی شامل ترموستات ها و سیستم های کنترل و نظارت برHVAC(سیستم گرمایشی وتهویه هوا) که باعث ایجاد خانه های هوشمند می شوند می باشد. همچنین عرصه ها و محیط های دیگری وجود دارند که IoTمی تواند در آنها نقشی حائز اهمیت داشته باشد و کیفیت زندگی ما را بهبود بخشد. این کاربردها، شامل حمل و نقل، مراقبت بهداشتی، اتوماسیون صنعتی، و برخورد فوریتی با بلایای طبیعی و انسانی که در آنها تصمیم گیری انسانی دشوار است می باشد. انتظار می رود که IoT کاربردهای خانگی و تجاری وسیعی در کمک به کیفیت زندگانی و رشد اقتصاد جهانی داشته باشداینترنت اشیاء دیدن، شنیدن، فکر کردن و انجام کارها با ایجاد “مکالمه میان همدیگر”را برای اشیای فیزیکی (مادی) را میسر می سازد تا اطلاعات را به اشتراک بگذارند و تصمیم های مناسبی بگیرند. IoT با بهره گیری از فناوری های متضمن آن همچون محاسبات موجود و فراگیر، دستگاههای تعبیه شده (داخلی)، فناوری های مخابراتی، شبکه های حسگر، پروتکل های اینترنت و برنامه های کاربردی، این اشیا را از حالت مرسوم به هوشمند تبدیل می کند.رابطه میان IoT و دیگر فناوری های نوظهور ازجمله روش های تحلیل Big Data و Cloud Computing بسیار نزدیک می باشد و جهت تکامل مسیر اینترنت اشیاء از آنها نیز در ساختار اینترنت اشیاء استفاده خواهد شداینترنت اشیاء از اجزای مختلفی از جمله : شناسایی (احراز هویت) ، حس تشخیص (درک) ، ارتباط ، محاسبات ، سرویس ها ، معناشناسی تشکیل شده است که در ادامه مقاله به شرح آنها خواهیم پرداخت.1 . شناسایی (احراز هویت) Identificationروش های آدرس دهیِ اشیای IoTشامل IPv6 و IPv4 می باشد. LoWPAN، یک مکانیزم فشردگی در سرگاههای IPv6فراهم می کند که آدرس دهیِ IPv6 را برای شبکه های بی سیم که دارای توان کمی هستند، مناسب می گرداند. درک تمایز میان شناسۀ شیء و آدرس آن الزامی است زیرا روش های شناسایی هویت دارای یکنواختی سراسری نیست، بنابراین آدرس دهی به شناسایی منحصربفردِ اشیاء کمک می کند. بعلاوه، اشیای داخل شبکه ممکن است از IPهای عمومی استفاده کنند نه IP های خصوصی. روش های شناسایی جهت تامین یک هویت مشخص برای هر شیء در شبکه مورد استفاده قرار می گیرند.2 . حس تشخیص (درک) Sensingایجاد حس تشخیص در IoTبه معنای جمع آوری داده ها از اشیای مربوطه در شبکه و ارسال آن به داده انبار (مجموعه اي از نرم افزارها كه براي گردآوري و پيرايش و تبديل و ذخيره سازي داده ها با هدف تحليل اطلاعات سازمان دهي شده باشد)، پایگاه داده یا ابر (cloud) می باشد. داده های جمع آوری شده تجزیه و تحلیل می شود تا اعمال خاصی براساس سرویس های موردتقاضا اتخاذ گردد.3 . ارتباط Communicationفناوری های ارتباطی IoTاشیای ناهمگون را به هم وصل می کند تا سرویس های هوشمند خاصی را ارائه دهد.از پروتکل های ارتباطی مورد استفاده برای IoT، عبارتند از WiFi، بلوتوث، 802. 15. 4 IEEE، Z-wave، LTEپیشرفته. برخی از فناوری های ارتباطی خاص نیز همچون RFID، ارتباط با میدان نزدیک (NFC) و پهنای باند بسیاروسیع (UWB) مورد استفاده قرار می گیرند. RFIDنخستین فناوری مورد استفاده جهت درک مفهوم M2M (ارتباط ماشین با ماشین) (برچسب (تگ)RFIDو خوانندۀ) است.4 . محاسبات Computationواحدهای پردازش (مثلاً میکروکنترلرها، میکروپردازشگرها، SOC ها، FPGA(دريچه ي برنامه پذير ميداني) ها) و برنامه های نرم افزاری نمایندۀ “مغز”و توان محاسباتیِ IoT هستند. پلتفرم های سخت افزاری متنوعی برای اجرای برنامه های IoT همچون Arduino، UDOO، FriendlyARM، Intel Galileo، Raspberry PI، Gadgeteer، BeagleBone، Cubieboard، Z1، WiSense، Mulle، و T-Mote Skyایجاد شده اند. همچنین، پلتفرم های نرم افزاری بسیاری جهت تامین فعالیت های IoT بکارگرفته شده اند. درمیان این پلتفرم ها، سیستم عامل ها بخاطر اینکه برای کل زمان فعال سازی یک دستگاه اجرا می شوند، حیاتی هستند.5 . سرویس ها Servicesسرویس های IoTدر چهار کلاس دسته بندی می شوند: سرویس های هویتی، سرویس های ادغام اطلاعات، سرویس های اشتراکی، و سرویس های موجود در همه جا. سرویس های هویتی اساسی ترین و مهم ترین سرویسی هستند که در گونه های دیگر سرویس مورد استفاده قرار می گیرند. هربرنامه ای که نیازمندِ آوردن اشیای دنیای واقعی به دنیای مجازی است، بایستی این اشیا را شناسایی و تعیین هویت کند. سرویس های ادغام اطلاعات، اندازه گیری های حسیِ خام را جمع آوری و خلاصه سازی می کنند که مستلزم پردازش و گزارش دهی به برنامه IoT است. سرویس های اشتراکی در راس سرویس های ادغام اطلاعات کار می کنند و از داده های بدست آمده جهت تصمیم گیری و نتیجه ی واکنش استفاده می کنند. سرویس های موجود در همه جا، درصدد فراهم آوردن سرویس های اشتراکی درهرزمان برای هرفردی است که آنها را درهرجایی نیاز دارد6 . معناشناسی Semanticsمعناشناسی درIoTبه تونایی در استخراج اطلاعات بطور هوشمند توسط ماشین های مختلف جهت تامین سرویس های مورد درخواست منسوب است. استخراج معلومات شامل یابش و استفاده از منابع و مدلسازی اطلاعات می باشد. همچنین، دربردارندۀ شناسایی و آنالیز داده ها جهت تصمیم گیری صحیح در تامین سرویس کامل و صحیح می باشد.چالش های اینترنت اشیاء از سال 2018 به بعداز دیگر چالش های عصر تکنولوژی های نو ظهور نظیر IoT ، Big Dataو Cloud امنیت آنها می باشد. امنیت و حریم شخصی، بخاطر ناهمگونی ذاتیِ اشیای متصل به اینترنت و توانایی کنترل و نظارت بر اشیای فیزیکی، دیگر الزامات مهم برای IoT هستند. علاوه براین، مدیریت و کنترل IoTبایستی جهت تضمین ارائۀ سرویس های با کیفیت به مشتریان و با هزینه های مناسب صورت گیرد.نتیجه گیرینتیجه اینترنت اشیا که همان Big Data است و نیاز به نسل جدید الگوریتم ها و ابزارهای تجزیه و تحلیل داده ها که برای داده های بزرگ اینترنت اشیا مناسب هستند. ما دریافتیم که تکنیک های تجزیه و تحلیل داده در زمان واقعی که می توانند اندازه ورودی را کوچک کنند امیدوار کننده است. ما همچنین نقش محاسبات ابری و مه را در اکوسیستم اینترنت اشیا مرور کردیم. در سطح ابری ، ما به سیستم عامل هایی برای پشتیبانی از داده های بزرگ اینترنت اشیا ، تجزیه و تحلیل اینترنت اشیا و در دسترس بودن آنها نیاز داریم. در بخش IX، ما سه مورد کاربردی مفصل ارائه داده ایم که نشان می دهد چگونه پروتکل های مختلف ارائه شده در این نظرسنجی برای ارائه خدمات جدید اینترنت اشیا smartهوشمند که عملکرد جدیدی را به کاربران ارائه می دهند در حالی که از بین پروتکل های مختلف اینترنت اشیا متصل هستند و تجزیه و تحلیل ترافیک فرصت طلب را ارائه می دهند ، نشان می دهد.ایده نوظهور اینترنت اشیا به سرعت در حال پیشرفت است یافتن مسیر خود در طول زندگی مدرن ، با هدف بهبود کیفیت زندگی با اتصال بسیاری از دستگاه های هوشمند ، فن آوری ها و برنامه ها. به طور کلی ، اینترنت اشیا امکان اتوماسیون همه چیز را در اطراف ما فراهم می کند. در این مقاله مروری بر پیش فرض این مفهوم ، فناوری های امکان پذیر ، پروتکل ها ، برنامه ها و تحقیقات اخیر در مورد جنبه های مختلف اینترنت اشیا ارائه شده است. این ، به نوبه خود ، باید زمینه خوبی برای محققان و دست اندرکاران علاقه مند به کسب بینش در مورد فناوری ها و پروتکل های اینترنت اشیا برای درک معماری و نقش کلی اجزا و پروتکل های مختلف تشکیل دهنده اینترنت اشیا فراهم کند. بعلاوه ، برخی از چالش ها و موضوعات مربوط به طراحی و استقرار پیاده سازی اینترنت اشیا ارائه شده است. علاوه بر این ، تعامل بین اینترنت اشیا ، تجزیه و تحلیل داده های بزرگ ، ابر و محاسبات مه بحث شده است.ما سرانجام نیاز به مدیریت جدید خودمختار "هوشمند" ، تجمیع داده ها و خدمات سازگاری پروتکل را برای دستیابی به یکپارچگی افقی بهتر بین سرویس اینترنت اشیا presentedارائه دادیم. سرانجام ، موارد مفصلی برای استفاده از برنامه برای نشان دادن سناریوهای معمول ادغام پروتکل برای ارائه خدمات اینترنت اشیا مورد نظر ارائه شد.روش پیشنهادیاز ساده ترین روش هایی که میتوان به ساخت یک شبکه از طریق اینترنت اشیاء اشاره کرد، استفده از برد های Arduino یا Raspberry Pi است که هر کدام مدل های زیادی دارد. ما با استفاده از ماژول و سنسور های موجود در بازار و زبان های برنامه نویسی مربوط به دو برد، میتوانیم ایده های خود را در ساخت یک شبکه دارای اینترنت اشیاء ایجاد کنیم. بطور مثال ما میتوانیم با استفاده از ماژول وای فای در یک برد آردوینو یک ریموت برای باز و بسته کردن در یا روشن و خاموش کردن چراغ ها استفاده کنیم. با ماژول بلوتوث هم امکان این کار است. در هر کدام از این موارد باید به امنیت اهمیت بیشتری داشته باشیم تا شبکه ای که می خواهیم بسازیم، غیرقابل نفوذ باشد. بعد از ساخت ایده مورد نظر و بالا بردن امنیت، میتوانیم با نصب کردن برد ها در جای مناسب، از آنها استفاده کنیم.لینک ارائه ویدئوhttps://aparat.com/v/ISUOF