اینترنت اشیا و برقراری ارتباط با سرور Adafruit

اینترنت اشیا چیست؟

اصطلاح «اینترنت اشیاء» اولین بار توسط کوین اشتون در سال ۱۹۹۹ بکار برده شد و برای نخستین بار توسط انتشارات مؤسسه MIT به دنیامعرفی گردید و جهانی را توصیف کرد که در آن هر چیزی، از جمله اشیا بی جان، برای خود هویت دیجیتال داشته باشند و به کامپیوترها اجازه دهند آن‏ها را سازماندهی و مدیریت کنند.

مفهوم اینترنت اشیاء بوسیله یکی از افراد کمیته توسعه RFID در سال ۲۰۰۰ رقم خورد. او به امکان  کشف  اطلاعات در مورد یک شیء برچسب خورده بوسیله جست و جو در یک آدرس اینترنت خاص و یا محتوای یک بانک اطلاعاتی اشاره نمود. از آن زمان واژه اینترنت اشیاء به مفهوم اشیاء روزمره‌ای که قابل تشخیص، مکان‌یابی، آدرس دهی و کنترل از طریق اینترنت باشند (چه از طریق RFID، شبکه بی‌سیم، شبکه WAN و یا سایر ابزارها) گره خورد. اشیاء روزمره تنها شامل وسایل الکتریکی نیست   بلکه اشیایی که به هیچ وجه به آن‌ها به دید یک وسیله الکتریکی نمی‌نگریم را هم شامل می شود.  مانند غذا، پوشاک، مواد، قطعات و  …

تعاریف زیادی از اینترنت اشیاء توسط انجمن‌های مختلف تحقیقاتی بر اساس نوع نگرش آن‌ها به نقاط قوت این ایده بیان‌شده است. دلیل چندوجهی بودن این مفهوم به نام‌گذاری این ایده یعنی «اینترنت اشیاء» برمی‌گردد. این نام از دو کلمه تشکیل‌شده است، کلمه اول به دیدگاه شبکه گرایی این مفهوم تأکید دارد درحالی‌که کلمه دوم به حرکت به سمت اشیاء عمومی که در یک  بسته مشترک قرارگرفته‌اند تأکید می‌کند. اینکه به اینترنت اشیاء با دید اینترنت گرا و یا موجودیت گرا نگاه کنیم باعث به وجود آمدن تغییر در ذینفعان، قراردادهای تجاری، تحقیق‌ها و استانداردهای  موجود خواهد شد. درواقع اینترنت اشیاء به معنی یک شبکه جهانی از اشیاء مرتبط که هر یک دارای آدرس مختص به خود بوده، می­ باشد که بر اساس قراردادهای استانداردشده‌ای با یکدیگر در ارتباط هستند. آدرس‌دهی منحصر به فرد، نمایش و ذخیره‌سازی اطلاعات تبادل شده در اشیاء، موضوعات چالش‌برانگیزی است که سومین دیدگاه از «اینترنت اشیاء» یعنی معناگرایی را در برمی‌گیرد.

در شکل مفهوم اصلی، فناوری‌ها و استاندارهای مهم با توجه به هرکدام از دیدگاه‏های بیان‌شده برای اینترنت اشیاء نمایش داده‌شده است در این شکل به‌طور واضح مشخص است که نقطه اشتراک و نتیجه سه دیدگاه بیان‌شده، اینترنت اشیاء را شکل میدهند.

زیرساخت های اینترنت اشیا

مقیاس پذیری، پیمانی بودن، توسعه پذیری و ایجاد قابلیت همکاری میان اشیای ناهمگن و محیط زیست آن‌ها، الزامات طراحی‌های کلیدی برای اینترنت اشیاء به منظور حصول اطمینان از باز بودن فضای رشته‌ای برای توسعه دهندگان و ارائه دهندگان راه حل است، در حالی که کاربران، از برنامه‏ های کاربردی آن می‌توانند در مونتاژ نیز بهره‌مند شوند.

اینترنت اشیاء نیاز به یک معماری باز برای به حداکثر رساندن قابلیت همکاری بین سیستم‏های ناهمگون و منابع توزیع شده از جمله ارائه دهندگان و مصرف کنندگان اطلاعات و خدمات (اعم از انسان‌ها، نرم افزار، اشیاء هوشمند و یا دستگاه‏های دیگر) دارد.

در قلب اینترنت اشیاء، میلیون ها دستگاه، داده های خود را برای سیستم های متمرکز ارسال می کنند. داده هایی که معمولاً هیچ گونه سنخیتی با یکدیگر ندارند و نوع آنها نیز متغیر است؛ به عبارت دیگر در حالی که بعضی از دستگاه های IoT ممکن است داده هایی در ارتباط با میزان رطوبت و دما جمع آوری کنند، در طرف مقابل دستگاه های IoT دیگر، ممکن است داده هایی در ارتباط با مکان زندگی مردم یا فعالیت حرکتی آن ها را جمع آوری نمایند. در نهایت داده های ضبط شده برای تحلیل به سمت سرورهای ابری یا دیگر دستگاه های IoT ارسال می شود. درست در همین مکان است که وجود یک اتصال مطمئن و پر سرعت، نقش کلیدی را در برقراری ارتباط میان دستگاه های IoT ایفا می کند. WiFi، Bluetooth،RFID،NFC، Zigbeeو … تنها چند گزینه پیش روی دستگاه های IoT هستند. انتخاب هر یک از این گزینه ها به عوامل مختلفی همچون چگالی حسگر، سرعت، عوامل زیست محیطی (نوع تجهیزات محیط: بتن، چوب، فلز) و محدوده ای که دستگاه های IoT در آن مورد استفاده قرار می گیرند، بستگی دارد.

عامل موفقیت اینترنت اشیاء در درجه اول به قدرت تکنولوژی اینترنت متکی است. تکنولوژی اینترنت از آدرس دهی منحصر به فرد برای کامپیوترهای موجود در یک شبکه پشتیبانی می کند. در هنگام استفاده از IPv6، زمینه آدرس دهی ۱۲۸ بیتی است. به عبارت دیگر، تکنولوژی اینترنت فضای کافی برای اتصال تریلیون ها اشیاء توسط آدرس های IP منحصر به فرد اختصاص داده شده را دارد. اینترنت همراه با ارتباطات محدوده نزدیک (NFC) مانند بلوتوث، امواج رادیویی و مادون قرمز می تواند ما را به هر شی در اطراف مان برساند. علاوه بر این، استاندارد شبکه مش بی سیم کم توان مانندZigbee  همراه با IEEE 802.15.4 MAC می تواند به سنسورهای کوچک تعبیه شده در دستگاه های کم هزینه متصل گردد. همچنین۶LoWPAN (شبکه های ناحیه شخصی بی سیم کم توان IPv6) می تواند بر روی لایه های فیزیکی اجرا شوند و اجازه ادغام یکپارچه با دیگر سیستم های مبتنی بر IP را می دهد. نکته مهم اینکه، ۶LoWPAN قابلیت همکاری با دیگر دستگاه های بی سیم ۸۰۲٫۱۵٫۴ را به خوبی دیگر دستگاه ها بر روی لینک شبکه IP فراهم می کند (به عنوان مثال وای فای). به طور خلاصه، این فن آوری های اتصال در قدرت ارتباطی برای اتصال همه اشیاء در سراسر جهان مناسب هستند.

کاربردهای اینترنت اشیا

در سالهای اخیر تحقیقات زیادی در مورد فواید و امکانات “خانه هوشمند” شده است و به‌عنوان فناوری‌های کامل و ارزان، ارتباطات بی‌سیم افزایش یافته و طیف وسیعی از برنامه‏ های کاربردی در حال گسترده‌تر شدن هستند. برنامه های کاربردی مانند:

کنترل دستگاه های هوشمند

کنترل و امنیت خانه

سیستم های تعمیر و نگهداری هوشمند

سیستم های گرمایشی و سرمایشی و تهویه هوشمند

کنترل و نظارت بر مصرف انرژی (آب، برق، گاز)

منبع: مرکز تحقیقات فناوری اینترنت اشیا