انتخاب پروتکل کوتاه برد و کم مصرف مناسب برای اتصالات اینترنت اشیا

بلوتوث کم‌مصرف میتواند در اپلیکیشنهایی که نیازمند ارتباط مستقیم بین دستگاه و گوشی هوشمند هستند مورد استفاده قرار بگیرد. برای مثال حین ردیابی جریان مشتریان در شعبه خاص یک فروشگاه بسیار بزرگ، بیکن های این نوع بلوتوث می توانند برای تعامل بین گوشی های مشتریان به منظور هدایت جریان داده مورد استفاده قرار بگیرند.

اپلیکیشن­­های اینترنت اشیا در موارد مصرفی بسیار زیادی از حوزه‌های شخصی تا صنعتی با سرعت بسیار بالایی در حال رشد هستند. پیشرفت‌های فنی، انتخاب اتصال وایرلس برای طراحی اپلیکیشن­­های خاص و متمرکز بر نیازهای صنعتی منحصر به فرد را دشوار کرده است. در این مطلب گزینه‌های ممکن برای انتخاب را به صورت شفاف بیان می‌کنیم و مقیاس‌های فنی مختلفی با کلاس­بندی برای هر یک از تکنولوژی‌های وایرلس را بررسی می کنیم. شما می‌توانید طبق این کلاس­­بندی تصمیم بگیرید کدام تکنولوژی وایرلس بهترین و مناسب‌ترین گزینه برای حل مشکل پیاده‌سازی اینترنت اشیای شماست. این مطلب همچنین نکات برجسته‌ای درباره تاریخچه مختصر هر تکنولوژی، توانایی هر پروتکل و حوزه های اصلی اپلیکشن‌های آن‌ها را ارائه می‌دهد.

موارد زیر برخی از مولفه‌های گسترده و اثرگذار بر تصمیم‌گیری شما هستند:

  • نوع اپلیکیشن یا خدمت صنعتی
  • دسترسی آسان به تکنولوژی یا دسترس‌پذیری سخت افزار
  • طیف موج RF مورد استفاده
  • جهت‌دهی به نگرانی‌های امنیتی
  • پشتیبانی از تکنولوژِی‌ها
  • نرخ داده
  1. بلوتوث کم مصرف Bluetooth Low Energy 

بلوتوث کلاسیک که نیاکان این نوع بلوتوث محسوب می‌شود، به علت دردسترس‌پذیری در گوشی‌های هوشمند برای استفاده از استریم موسیقی یا صداها حین تماس بسیار محبوب است. مشخصات بلوتوث استاندارد توسط گروه Special Interest مدیریت می‌شود که اخیرا مشخصات بلوتوث ۵.۰ را منتشر کرده است.

بلوتوث ۵ ظاهرا به خاطر طیف اتصالات خوب و قابل توجهش، مثل گنجاندن مش پروفایل (mesh profile) در ویژگی های استاندارد خود در حال پایدار شدن در دنیای اینترنت اشیا است. بلوتوث ۵ به سبب تطبیق بالا با نیمه‌رسانه‌های شرکت‌های مختلف، اولین انتخاب برای اتصالات اینترنت اشیا به منظور حل مشکلات شخصی‌سازی صنعت‌های مصرف‌کننده مختلف است.

از آنجایی که صنایع مختلف در حال تطبیق با اپلیکیشن‌های مبتنی بر بلوتوث و استفاده از مزایای آن هستند، این بلوتوث در حال کسب محبوبیت بسیار زیادی است. اجازه بدهید از “ردیابی دارایی” (asset tracking) به عنوان یک نمونه کوچک از خدمات صنعتی که استفاده از بیکن‌های بلوتوث در آن­ها محبوب است را نام ببریم. دروازه‌های (gateway) اینترنت اشیا نقشی حیاتی در کلیت این راهکار ایفا می‌کنند. یک مثال صنعتی دیگر، استفاده از بیکن (beacon) بلوتوث در بخش سلامت است که در آن بیمارستان می‌تواند از یک مچ­بند برای ردیابی حرکت بیماران استفاده کند یا قطعاتی بسازد که با آن حرکت اجسام ردیابی شود. دروازه­های این نوع بلوتوث می­تواند موقعیت فیزیکی کارکنان را جمع­آوری کنند و آن­ها را به اپلیکیشن­های مبتنی بر ابر یا موبایل گزارش دهند.

امروزه بعد از معرفی پروفایل مش بلوتوث ۵، راهکار های ردیابی دارایی با مش­های بلوتوث کم مصرف ساخته می­شوند. ساخت اتوماسیون، نورپردازی تجاری و شبکه­های سنسور حوزه­های اصلی هستند که مش بلوتوث کم‌مصرف در آن­ها استفاده می­شود.

بلوتوث کم‌مصرف می­تواند در اپلیکیشن­هایی که نیازمند ارتباط مستقیم بین دستگاه و گوشی­ هوشمند هستند مورد استفاده قرار بگیرد. برای مثال حین ردیابی جریان مشتریان در شعبه خاص یک فروشگاه بسیار بزرگ، بیکون­های این نوع بلوتوث می­توانند برای تعامل بین گوشی­های مشتریان به منظور هدایت جریان داده مورد استفاده قرار بگیرند. مثال دیگر، دستگاه‌های هوشمند پوشیدنی مثل ردیاب­های تناسب اندام هستند که در آن­ها گوشی هوشمند کاربر مستقیما با ردیاب، تبادل اطلاعات می­کند. موارد زیر مولفه­های فنی مختلف برای بلوتوث کم انرژی ۵ هستند.

  1. زیگبی Zig Bee

زیگبی پروتکلی است که حدودا از سال ۱۹۹۰، حتی قبل از حضور اینترنت اشیا در اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. علت محبوبیت زیگبی در اتوماسیون صنعتی، طراحی بهینه شبکه‌های شخصی منطقه­­ای وایرلس (WPAN) برای سنسورهای وایرلس است. شرکت زیگبی الاینس در سال ۲۰۰۵ تاسیس شد و در همان سال خصوصیات زیگبی ورژن ۱.۰ را اعلام کرد که با عنوان IEE802.15.4-2003 مشهور است. بعد از تاسیس شرکت زیگبی الاینس، اصلاحات بیشتری روی مشخصات فنی زیگبی انجام و تحت عنوان زیگبی ۳.۰ منتشر شدند.

زیگبی از چرخه وظایف وفق‌پذیر، امواج رادیو با پوشش کم و نرخ داده پایین که به دست‌یابی به مصرف بسیار پایین برق و بهینگی کمک می‌کند، پشتیبانی لازم را به عمل می­آورد. این خصوصیت زیگبی آن را به پایدارترین استاندارد ساخت WPAN در مقیاس گسترده تبدیل کرده است. این پروتکل از ۵۴۴۳۵ دستگاه در یک شبکه برای ساخت یک اپلیکیشن که نیازمند شبکه­های گسترده است، پشتیبانی می­کند. همچنین از توپولوژی­های مختلفی مثل توپولوژی ستاره­ای یا نظیر به نظیر (peer to peer) نیز پشتیبانی می‌کند.

توانایی‌های تکنولوژی زیگبی در مقایسه با سایر پروتکل‌های اینترنت اشیا

پشته آن برای تمام لایه‌ها استاندارد سازی شده است که این مسئله به یکپارچگی میان وندورهای (vendor) مختلف کمک می‌کند.

پشتیبانی بسیار زیاد از شبکه‌های مش مقیاس‌پذیر با ویژگی خودبهبودی

مصرف انرژی بسیار پایین

موارد زیر مشخصه های فنی زیگبی هستند.

  1. زد ویو Z-Wave

زد ویو در ابتدا برای اپلیکیشن­های اتوماسیون خانگی استفاده شد. این پروتکل در سال ۱۹۹۹ توسط شکرت دانمارکی زنسیس معرفی شد. زدویو از شبکه مش برای ارتباط بین دستگاه‌ها استفاده می‌کند. آزمایشگاه سیلیکون خصوصیات زد ویو را طراحی و نگهداری می­کند و قطعاتی فراهم می­کند که از زد ویو پشتیبانی می­کنند. از آنجایی که زد ویو از ۲۳۲ نود در یک شبکه مش پشتیبانی می­کند و نسبت به سایر پروتکل­ها رقم بسیار کمی است، در درجه اول می­تواند بهترین گزینه برای اپلیکیشن­های اتوماسیون خانگی باشد.

دو نوع دستگاه در این پروتکل تعریف شده است که کنترل­گر و مطیع نامیده می­شوند. دستگاه کنترل­گر معمولا به اینترنت وصل می­شود و به عنوان دروازه (gateway) برای دسترسی خارجی دستگاه­­های مطیع در اینترنت خدمت­رسانی می­کند. برای ایجاد محصولاتی با زد ویو، باید قطعاتی از آزمایشگاه سیلیون و پشته زدویو و شرکت زد الاینس خریداری کنید. همچنین گواهی شرکت زد ویو الاینس نیز برای تولید چنین محصولاتی مورد نیاز است.

تصویر زیر مولفه­های فنی مختلف پروتکل زد ویو را نشان می­دهد.

  1. ثِرِد Thread

ثرد یکی از نوآوری­های جدید تاریخ اینترنت اشیا است. این پروتکل، یک پروتکل مبتنی بر آی پی ورژن ۶ شبکه مش کم‌مصرف برای اینترنت اشیا است. گروه ثرد، در سال ۲۰۱۳ این پروتکل را معرفی کرد. شرکت اپل در آگوست ۲۰۱۸ به این پروتکل پیوست و امیدهایی برای دست­یابی پروتکل ثرد به محبوبیت را ایجاد کرد.

ثرد از  ۶LoWPAN در لایه­های پایین استفاده می­­کند و مانند پروتکل­های دیگر،باند ism آن ۲.۴ گیگا هرتز است. ثرد همچنین خط مرز واضحی بین لایه شبکه و لایه خدمت قائل است. در حقیقت این پروتکل، مش را با فراهم کردن یک استراتژی برای دیاگرام مسیر مبتنی بر آی پی ورژن ۶ تعریف می­کند. پروتکل ثرد وضعیت لایه خدمت را پیگیری نمی­کند و در لایه خدمت، پروتکلی مثل CoAP می­تواند مورد استفاده قرار بگیرد. به همین دلیل ثرد در  جایی که لایه شبکه و لایه خدمت متفاوت هستند، با پورتکل استاندارد TCP/IP به خوبی وفق پیدا می­­کند.

ثرد بیشتر مناسب سیستم­هایی است که در آن­ها چندین پروتکل خدمت مورد استفاده قرار می­­گیرد. حداقل نیازمندی­ برای استفاده از این پروتکل این است که لایه خدمت باید نرخ داده پایینی داشته باشد و بهتر است که از آی پی ورژن ۶ نیز استفاده کند.

یک روتر لبه در پروتکل ثرد وجود دارد که به آن روتر مرزی گفته می­­شود و چندین نود یا دستگاه مطیع دارد. روتر مرزی اتصال اینترنت را ایجاد می­­کند و به عنوان یک دروازه برای دسترسی از راه دور به دیگر دستگاه­های انتهایی شبکه خدمت­رسانی می­­کند. اگر آدرس­­های آی پی جهانی ورژن ۶ در مش استفاده شوند، هر دستگاهی در مش می­­تواند مستقیما از طریق این آی پی قابل دسترسی باشد. هیچ نقطه منفرد شکستی در شبکه ثرد وجود ندارد چون شبکه خرابی­­های خود را به شکل خودکار تعمیر می­­کند.

اخیرا گروه ثرد ورژن­­های ۱.۲ این پروتکل را منتشر کرده­­اند. ثرد در محیط­­های مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار می­­گیرد. ثرد ۱.۲ افزونه­­های تجاری را به منظور گسترش استفاده تجاری به خود اضافه کرده و عملکرد خاص این افزونه­­ها را نیز مورد اصلاح قرار می­­هد. افزونه­­های تجاری به چند پیشرفت مهم در فرآیند راه اندازی (commissioning)، تعداد دستگاه­­های قادر به اتصال به شبکه و روش تنظیم و مدیریت این شبکه­­ها دست پیدا کرده اند.

موارد زیر مشخصات فنی پروتکل ثرد هستند.

منابع خبر :

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

سه × 5 =