مقاله اینترنت اشیا(IOT) و کاربرد های آن

 اینترنت اشیا(IOT) و کاربرد های آن
چکیده

تا پیش از این تصور اغلب ما این بود که تنها این انسان ها هستند که قرار است با ابزارهایی که در اختیار دارند توسط شبکه اینترنت به هم متصل باشند، و شخصا از قابلیت های آن بهره ببرند. اما بیش از یک دهه است که مفاهیم جدیدی شکل گرفته و در چند سال اخیر در قالب یک سری محصولات هوشمند به بازار راه پیدا کرده. اکنون در مورد ایده ای صحبت می کنیم که بر اساس آن هر شیء فیزیکی قادر خواهد بود با اتصال به اینترنت یا به کمک سایر ابزارهای ارتباطی، با سایر اشیا تعامل داشته باشد. اینترنت اشیا به این معنا است که بسیاری از وسایل روزمره مورد استفاده ما با اتصال به اینترنت، وظایف و اطلاعات خود را با هم و یا با انسان ها به اشتراک بگذارند.
مهمترین عامل اینترنت اشیا، یکپارچگی چندین تکنولوژی و راهکار ارتباطی است. تکنولوژیهای شناسایی و ردیابی، حسگرهای سیمی و بی سیم و شبکه های فعال، پروتکلهای افزایش ارتباط (قسمتی از نسل بعدی ارتباطات است) و هوشمندی اشیا مهمترین قسمتهای اینترنت اشیا هستند. در این بررسی دیدگاههای مختلف اینترنت اشیا بیان شده است.
کلمات کلیدی: اینترنت اشیا، شبکه های کامپیوتری، Internet of things

-۱ مقدمه
امروزه حدود دو میلیارداز مردم از اینترنت برای وب گردی، فرستادن و دریافت ایمیل، دسترسی به خدمات مالتی مـدیا، شـبکه هـای اجتماعی و خیلی کارهای دیگر استفاده میکنند. درحالی که روزبه روز به تعداد استفاده کنندگان از این زیربنای اطلاعـاتی و ارتبـاطی افزوده میشود، یک جهش بزرگ در استفاده از اینترنت در قالب یک نرم افزار جهانی در راه است که اجازه ارتباط بین اشیا هوشـمند و ماشینها را میدهد.
اصطلاح اینترنت اشیاء (۱IOT) اولین بار توسط کوین اشتون در سال ۱۹۹۹ مطرح گردید. او جهانی را توصیف کـرد کـه در آن هـر چیزی، برای خود هویت دیجیتال داشته باشند و به کامپیوترها اجازه دهند آن ها را سازماندهی و مدیریت کنند . از دید او اینترنت اشیا وسیله ای است برای غلبه بر سلطه زمان و مکان.این دیدگاه برای نخستین بار توسط مرکز شناسایی خودکـار و نشریات تحلیل بازار مرتبط با آن مشهور گردید. RFID .به عنوان یک پیش-شرط در این فناوری در نظر گرفته می-شود. گرچه RFID هنوز با توجه به قابلیت های منحصر به فردش، به طور گسترده در جاهـای مختلفـی، نظیـر درب هـای کنتـرل ورود و خروج و سیستم ترانزیت استفاده می شود، ولی فناوری های دیگری هم برای تحقق اینترنت اشیا وارد صحنه شده اند. برخی از آن هـا مانند بارکد ها از تکنیک های ساده تری استفاده می کنند و برخی از این فناوری هـم ماننـد کـدهای کیـو آر، وای-فـای و بلوتـوث از تکنیک های جدید تری بهره می برند.
مهمترین دلیل IOT تاثیر زیاد آن بر روی جنبه های مختلف زندگی روزمره و عملکرد کاربران بالقوه اسـت. زنـدگی مرفـه، سـلامت الکترونیکی و یادگیری بیشتر نمونه های کوچکی از کاربردهایی است که این طرح بهمراه دارد. از نقطه نظر کاربران تجاری پیامدهای جدی این طرح در زمینه هایی از قبیل اتوماسیون و تولید صنعتی، ساماندهی، تجارت(مدیریت فرایند)، انتقال هوشمند افراد و کالاهـا به طور یکسانی مشهود است.
NIC پیش بینی میکند که در سال ۲۰۲۵ نود های اینترنت ممکن است در همه اشیا وجود داشته باشند مثل پاکت های غذا، لوازم خانه، مستندات و غیره. مشخص است فرصت هایی که در آینده پیش می آید در کنار درخواست مردم و پیشرفت تکنولـوژی میتوانـد نقش موثری رادر گسترش IOT داشته باشد،که ایـن گسـترش نیازمنـد وجـود اینترنـت در پیشـرفت هـای اقتصـادی اسـت. بـرای پذیرش IOT باید پیش زمینه آن مانند فرهنگسازی فراهم شود. پیامد های اصلی ارتباط درونی دستگاه ها هسـتند، کـه آن هـا را بـا سازگاری و امنیت مجهز به هوشمندی بالایی میکند. بنابراین طرح IOT نیاز به شبکه ارتباطی دارد. مشخصه اصـلی اجـزای IOT داشتن منابع کم برای محاسبات و انرژی زیاد است. باید به راه حل های مطرح شده توجه خاصی شود تا بتـوان بهـره وری بهتـری در کنار مشکلات داشت.
چندین صنعت بدنبال استاندارد سازی و چندین محقق بدنبال گسترش راهکارهایی برای تامین نیاز های مهم تکنولوژی هستند. ایـن بررسی تاثیرات هنر بر روی IOT را نشان میدهد که مهمترین آنها شامل :
• توصیفی از جنبه های مختلف IOT براساس چندین هیئت علمی.
• نشان دادن تکنولوژی های فعال که از مهمترین فواید گسترش این طرح در زندگی روزمره است.
• تحلیلی از موضوعات تحقیقاتی مهم که هیئت علمی باید بر روی آن ها تمرکز کنند.
هیئت محققان زمینه های تحقیقاتی آن را تقسیم بندی کرده است. این تقسیم بندی سرعت پیشرفت و سازگاری تکنولوژیهـای IOT (باهم ) را کاهش میدهد. امیدواریم که این بررسی بتواند به ما کمک کند که نتیجه تحقیقات، یک اختراع موفقیت آمیز باشد تا بتوانیم از آن در صنعت بهره برداری کنیم. مهمترین هدف، دادن این شانس به خوانندگان است که بدانند چه کارهایی انجـام شـده اسـت (از قبیل پروتکل ها، الگوریتم ها، راهکارهای پیشنهادی)، چه کارهایی برای آدرس دهی باید انجـام شـود، شـناختن عامـل هـای کـارا در فرایندهای مطرح، نقاط ضعف و عامل های امنیتی.

-۲ بررسی دیدگاه ها
هیئت محققان مفهوم های مختلفی از IOT ارائه داده است که ارائه این مفاهیم نشانگر اهمیت پیامد های IOT و تحقیق حول این موضوع است. با خواندن مقالات IOT ممکن است به سختی بتوان متوجه مفهوم آن شد. زیرا مفاهیم اساسی ای در ورای این موضوع است که رویکرد های اجتماعی, اقتصادی و تکنولوژی بیانگر گسترش کاملی که IOT خواهد داشت هستند.
IOT بعنوان یکی از تکنولوژیهای حوزه ICT در حال ظهور است. تغییر اینترنتی که برای دستگاههای end-user است به اینترنتـی که برای اتصال اشیا فیزیکی برای ارتباط با یکدیگر و با انسان است، نیازمند تغییراتی در شبکه بندی، محاسبه، ارائه و مدیریت سرویس است.
از دید ادراکی، ساخت IOT بر ۳اصل (که مرتبط به هوشمندی اشیا است) استوار است:
-۱ قابل شناسایی بودن هرچیز.
-۲ قابلیت ارتباط هرچیز.
-۳ قابلیت تعامل بین همه چیز.
مهمترین چالش ما، پیشرفت تکنولوژیها و راهکارها برای فعال کردن این دیدگاه است.
IOT برپایه اشیا هوشمند و یا به عبارت ساده تر “اشیا” است که دامنه اشیا موجود در اینترنت را کامل میکنند host)هـا، ترمینالهـا، روترها، …). اشیا هوشمند اشیایی هستند که :
• اشیایی که وجود خارجی دارند و دارای ویژگیهای فیزیکی مثل: سایز، شکل و … هستند.
• قابلیتهای ارتباطی کم مثل: توانایی تشخیص و دریافت و فرستادن پیغام داشته باشند.
• داشتن ID منحصر بفرد.
• تعلق به یک نام و آدرس. نام، یک تعریف از شی است که توسط انسان میتواند خوانده شود. آدرس برای ارتباط با شی است.
• داشتن قابلیت محاسباتی کم. از قابلیت گذاشتن یک اثر بروی پیغام ورودی گرفته، (مثل RFID1های غیرفعال) تا قابلیـت انجام محاسبات پیچیده (شامل کشف و مدیریت شبکه)
• اثرات فیزیکی اشیا (مثل: دما، روشنایی، میزان اشعه الکتومغناطیسی) یا اثرگذاری بر وجود فیزیکی (عاملان).
• یک گزارش از سازمان ملل متحد اظهار دارد که عصر جدیدی از حضور همزمان در مکان هـای مختلـف در راه اسـت, ایـن اتفاق در جایی میفتد که انسانها هم مانند تولید کنندگان و دریافت کنندگان اینترنت کم باشند و تغییراتـی کـه بـه خـاطر وجود اینترنت بوجود آمده است در مقابل تغییرات شبکه بندی روزانه اشیا کوچک جلوه میکند.
• با توجه به آنچه که گفته شد بهتر میتوان دیدگاه ITU که از اجزای IOT است را درک کرد که بر طبق آن در هر زمـان و هر جا تعدادی ارتباط برای هر کسی ممکن خواهد بود و اتصال بین همه چیز برقرار خواهد شد. تعریف هیئت اروپـایی از ” :IOT اشیایی که دارای هویت و شخصیت مجازی هستند و در یـک فضـای هوشـمند فعـال هسـتند و از واسـط هـایی هوشمند برای اتصال و برقراری ارتباط با جامعه و محیط استفاده میکنند. “
• یک دید IOT که فراتر از نزدیکی به RFID است توسط شرکت CASAGRAS مطـرح شـده اسـت. اعضـای ایـن شرکت تمرکز بر جهانی دارند که در آن اشیاء به طور اتوماتیک میتوانند با کـامپیوتر و بـا یکـدیگر ارتبـاط برقـرار کننـد و سرویس هایی را فراهم کنند. شرکت CASAGRAS دیدگاهی از IOT را به عنوان زیر بنای عمومی مطرح میکنـد کـه اشیای فیزیکی و مجازی را بهم متصل میکند و اهمیت وجود و تکامل اینترنت و شبکه را مورد بررسی قرار میدهـد. IOT یک معماری طبیعی تواناست برای توسعه سرویسهای مستقل و کاربرد های خود مختار در بدست آوردن داده، انتقـال داده, اتصال به شبکه و قابلیت همکاری.
• در رده دوم چشم انداز ,IOT متعلق به انجمن IP ) IPSO برای اشیاء هوشمند است),گردهمایی در سپتامبر ۲۰۰۸ توس برای ترویج پروتکل اینترنت بعنوان تکنولوژی شبکه برای اتصال اشیاء هوشمند در سراسر جهان تشکیل شـد. بـا توجـه بـه چشم انداز ,IPSO داشتن IP زیاد یک پروتکل کوچک است که در حال حاضر دستگاه های ارتباطی زیادی را به یکـدیگر متصل میکند و بر روی دستگاه های کوچک که با باطری کار میکنند, فعال است. این تضمین میکنـد کـه IP دارای تمـام ویزگی های لازم برای ساختن IOT است. با خواندن گزارش رسمی دولتی IPSO میتوان فهمید که از طریق یک انطباق درست IP و با ترکیب IEEE.802.15.4 به
•معماری , IP در نظر,۶LOWPAN2 استقرار طرح IOT به طور خودکار فعال میشود.
• اینترنت بدنبال کاهش پیچیدگی IP هاست تا بتواند پروتکلی برای تخصیص IP به همـه چیـز بـه دسـت آورد. در بعضـی نظریات این بهترین راه برای تبدیل اینترنت دستگاه ها به اینترنت اشیا است. IOT به وسیله ساده سازی آدرس های IP میتواند با هر شیء ای سازگار شود و قابلیت آدرس دهی را به این اشیاء بدهد و امکان دستیابی به این اشیا را از هـر جـایی ممکن سازد.
-۳کاربردها
خدمات IOT باعث افزایش کاربرد های آن شد که در حال حاضر تنها تعداد کمی از این کاربرد ها مورد استفاده واقع شده اند. بیشتر این کاربرد ها برای افزایش کیفیت زندگی در زمینه های زیر است : در خانه, هنگام سفر کردن, موقع بیماری, سر کار, موقع دویـدن و ورزش کردن. که مجهز به هوشمندی ساده ای هستند واغلب توانایی ارتباط با یکدیگر را ندارند. بر قراری ارتباط بین اشـیا, آگـاهی از جزئیات محیط را برای آن ها ممکن میسازد که در ۴ زمینه زیر فعالیت میکنند :
• انتقال و سامان دهی
• سلامتی
• محیط هوشمند (خانه , اداره , مزرعه)
• زمینه های خصوصی و عمومی
کاربرد ها به دو دسته تقسیم میشوند, دسته اول آن هایی هستند که به زندگی فعلی ما نزدیکترند و دسته دوم آن هایی هستند که در آینده توسعه خواهند یافت و هنوز برای توسعه به دانش هایی نیاز دارند(شکل (۱ در بخش های زیر کـارکرد هـای کـوچکی از کـاربرد های آینده آورده شده است.

۱-۳ انتقال و سامان دهی
با استفاده از حسگر ها , عاملان و قدرت پردازش میتوان ماشین ها , قطار ها , اتوبوس ها و دوچرخه های مجهز تری را بر روی جاده ها و ریل ها داشت. جاده ها و کالا ها هم مجهز به تگ ها و سنسور هایی برای فرستادن اطلاعات راجع به مکان هـای کنتـرل ترافیـک و وسایل انتقال هستند تا بتوانند مسیر ترافیک را هموار تر و به مدیریت منابع کمک کنند. نتیجه این کار این است کـه اطلاعـات کـافی راجع به کالا های منتقل شده به شی ای که تازه وارد این محیط شده است داده میشود. مهمترین کاربرد ها در زمینه انتقال و سـامان دهی در زیر توضیح داده شده است.
۱-۱-۳سامان دهی
تکنولوژی پردازش اطلاعات حاضر بر پایه RFID وNFC است و قادر به نمایش تمام لینک های تشکیل دهنـده زنجیـره (طراحـی کالا, خرید مواد خام, تولید, انتقال , ذخیره, توزیع و فروش محصولات کوچک و بزرگ, پردازش و خدمات پس از فروش) است. امکـان دسترسی به اینگونه محصولات, اما در مدت زمان کوتاه تر و با دقت بالا تر باعث میشود که بازار بتواند خیلی سریع در مقابل تغییـرات پاسخگو باشد. نتیجه این کاربرد این است که مدت زمان تقاضا تا عرضه یک کالا در روش های سنتی ۱۲۰ روز طول میکشد در حـالی که در شرکت هایی که از این تکنولوژی استفاده میکنند این مدت زمان فقط چند روز است. دسترسی به برنامهERP به فروشندگان کمک میکند که اطلاعات بیشتری راجع به محصولات و راه دسترسی به آن ها را به مشتریان بدهند.

Facebook Twitter LinkedIn Pinterest Print