تقنيات شبكات إنترنت الأشياء | الوحدة الخامسة | الدرس الثاني
تقنيات شبكات إنترنت الأشياء هو عنوان الدرس الثاني من الوحدة الخامسة التي تحمل اسم “تطبيقات إنترنت الأشياء المتقدمة” من القسم الثاني من مقرر “إنترنت الأشياء 2-1”.
ستتعرف في هذا المقال على هيكلية OneM2M، بما في ذلك طبقاتها وآلية عملها، إلى جانب استكشاف هيكلية أنظمة الإنترنت العالمي وطبقاتها المختلفة وكيفية تفاعلها. ستتمكن أيضًا من المقارنة بين تقنيتي RFID وNFC لفهم الفروقات والاستخدامات بينهما. بالإضافة إلى ذلك، ستتعرف على شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPAN)، مع التركيز على بروتوكول Zigbee وتقنية البلوتوث، وسنتعرف على البروتوكولات المختلفة المستخدمة في هذه الشبكات. كما ستتمكن من المقارنة بين شبكات وبروتوكولات الاتصالات بعيدة المدى لفهم مزايا وخصائص كل منها.
لذا قم بقراءة نواتج التعلُّم بعناية، قراءتها وتأكد من تحصل محتوياتها بعد انتهائك من دراسة الموضوع.
أهداف التعلُّم
- مفهوم هيكلية OneM2M.
- طبقات هيكلية OneM2Mوآلية عملها.
- مفهوم هيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي.
- طبقات هيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي.
- المقارنة بين تقنيتي NFC, RFID.
- مفهوم شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية.
- تقنية Zigbee.
- تقنية البلوتوث.
- التعرف على البروتوكولات المستخدمة في شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية.
- المقارنة بين شبكات وبروتوكولات الاتصالات بعيدة المدى.
هيا لنبدأ!
المقارنة بين هيكلية شبكة OneM2M وهيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي (OneM2M Architecture Versus IOT World Forum)
هيكلية OneM2M
أدى التطور السريع في تقنيات التواصل من آلة إلى آلة (M2M) إلى ظهور هياكل مختلفة لإنترنت الأشياء، والتي تلعب دورًا رئيسيًا في تسريع اعتماد تطبيقات وأجهزة M2M، بما في ذلك إنترنت الأشياء، وتُعد هيكلية OneM2M من بين أكثر هياكل إنترنت الأشياء شيوعًا، حيث تسهم في توحيد المعايير وتعزيز التكامل بين الأجهزة والتطبيقات المختلفة.
طبقات هيكلية OneM2M وآلية عملها
تعتمد هيكلية OneM2M على تصميم منصة أفقية تهدف إلى توحيد معايير التشغيل البيني عبر جميع مراحل إنترنت الأشياء، مما يسهل التكامل بين الأنظمة المختلفة. وفقًا لهذه الهيكلية، يتم تصنيف وظائف إنترنت الأشياء إلى ثلاث طبقات رئيسية:
- طبقة التطبيقات Application Layer
في هيكلية OneM2M، تحظى الاتصالات بين الأجهزة وتطبيقاتها بأولوية عالية، حيث تركز طبقة التطبيقات على ضمان التكامل السلس بين الأنظمة المختلفة. تضم هذه الطبقة بروتوكولات متخصصة تدعم تبادل البيانات بكفاءة، إضافةً إلى إمكانية التكامل مع أنظمة ذكاء الأعمال لتعزيز التحليل واتخاذ القرارات الذكية في بيئات إنترنت الأشياء.
- طبقة الخدمات Services Layer
طبقة الخدمات في هيكلية OneM2M تُصمم بطريقة أفقية، بحيث تمتد عبر التطبيقات الخاصة بمختلف الصناعات، مما يضمن التشغيل البيني بين الأنظمة المختلفة. تتكون هذه الطبقة من وحدات أفقية تشمل الشبكة المادية التي تعتمد عليها تطبيقات إنترنت الأشياء، بالإضافة إلى بروتوكولات الإدارة الأساسية والأجهزة المتصلة.
ومن أبرز التقنيات التي تدعمها هذه الطبقة:
- الاتصالات الخلوية، التي توفر اتصالًا واسع النطاق بين الأجهزة.
- التبديل متعدد الاتفاقيات باستخدام المؤشرات التعريفية (MPLS)، الذي يعزز كفاءة نقل البيانات عبر الشبكات.
- الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN)، التي تتيح إدارة الشبكات بمرونة أعلى من خلال البرمجة والتحكم المركزي.
تساهم هذه الطبقة في تحسين تكامل الأجهزة والبنية التحتية، مما يعزز من أداء تطبيقات إنترنت الأشياء في مختلف المجالات.
تقنيات شبكات إنترنت الأشياء
- طبقة الشبكة Network Layer
طبقة الشبكة في هيكلية OneM2M تمثل حلقة الوصل بين أجهزة إنترنت الأشياء والنقاط النهائية، حيث توفر البنية التحتية اللازمة للاتصال وضمان تدفق البيانات بسلاسة. تتألف هذه الطبقة من مجموعة واسعة من الأجهزة وشبكات الاتصال، التي تربط بين أنواع مختلفة من الشبكات، مثل:
- الشبكات المتداخلة اللاسلكية (Mesh Networks)، التي تتيح اتصالًا مرنًا وموثوقًا بين الأجهزة دون الحاجة إلى نقطة وصول مركزية.
- أنظمة النقطة إلى عدة نقاط (Point-to-Multipoint Systems)، التي تسهّل نقل البيانات بين جهاز مركزي وعدة أجهزة طرفية.
تضمن طبقة الشبكة تكامل مختلف تقنيات الاتصال، مما يعزز من كفاءة وسرعة تبادل البيانات بين مكونات إنترنت الأشياء.
تقنيات شبكات إنترنت الأشياء
كيف تعمل هذه الطبقات؟
تتواصل الآلات الذكية وغير الذكية مع البعض بشكل متكرر، وفي بعض الحالات يكون الاتصال من آلة إلى آلة غير ضروري، حيث تتصل الأجهزة فقط بتطبيقات خاصة بالاستخدام في مجال تطبيق إنترنت الأشياء عبر شبكة منطقة ميدانية FAN. تعد هذه الشبكة أكثر العناصر تعقيدًا في شبكة الاتصالات نظرًا لكونها مسؤولة بشكل أساسي عن توفير اتصالات الميل الأخير Last-Mile للأجهزة الطرفية. يتكون نطاق الجهاز أيضًا من جهاز البوابة الذي يوفر اتصالات بالشبكة الأساسية ويعمل كحد بين نطاقات الجهاز والشبكة.
هيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي (IOT World Forum Architecture)
تعتمد على نموذج مرجعي يحدد تسلسلًا للمستويات، حيث يتم التحكم المركزي من نقطة رئيسية وصولًا إلى طبقات الحافة.
والتي تشمل مجموعة من المكونات الذكية، مثل:
- المستشعرات.
- الأجهزة والآلات.
- عُقد النهاية الذكية.
يضمن هذا النموذج إدارة فعالة للاتصالات والبيانات عبر جميع مستويات إنترنت الأشياء، مما يُسهم في تحسين الأداء والتكامل بين الأنظمة المختلفة.
يمكن الاستفادة من النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء لتحقيق الأهداف التالية:
- تقسيم التحديات التي تواجه إنترنت الأشياء إلى مشكل فرعية.
- تحديد التقنيات المختلفة في كل طبقة وطبيعة العلاقة بينها.
- تعريف نظام متكامل قائم على مكونات متعددة من مزودين مختلفين.
- تحديد الواجهات بطريقة تعزز امكانية التشغيل البيني.
- تحديد نموذج حماية متعدد الطبقات يفرض في نقاط الانتقال لكل مستوى.
الطبقة الأولى: طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات
تشمل هذه الطبقة العناصر الفعلية لإنترنت الأشياء، مثل الأجهزة الطرفية والمستشعرات، التي تلعب دورًا أساسيًا في جمع البيانات وإرسالها واستقبالها عبر الشبكة.
تتنوع هذه الأجهزة من حيث الحجم والاستخدام، حيث يمكن أن تكون:
- مستشعرات صغيرة للغاية، تُستخدم في التطبيقات الذكية لمراقبة البيئة وجمع البيانات.
- آلات صناعية كبيرة، تعمل ضمن أنظمة التصنيع الذكية وتعتمد على الاتصال بالشبكة لأتمتة العمليات.
مهمتها الرئيسة: انتاج البيانات والسماح بالتحكم عبر الشبكة.
الطبقة الثانية: طبقة الاتصال
تلعب طبقة الاتصال دورًا محوريًا في نقل البيانات بين الأجهزة والأنظمة المختلفة ضمن بيئة إنترنت الأشياء.
ويشمل:
- عمليات النقل بين أجهزة الطبقة الأولى والشبكة.
- عمليات النقل بين الشبكة وطبقة الحوسبة الطرفية (معالجة معلومات الطبقة الثالثة).
تشتمل طبقة الاتصال على:
- جميع أجزاء الشبكات في الإنترنت.
- لا تميز بين شبكة الميل الأخير الشبكة بين المستشعر أو نقطة النهاية وبوابة إنترنت الأشياء وشبكة البوابة والشبكة الرئيسية.
الطبقة الثالثة: طبقة الحوسبة الطرفية
تركز هذه الطبقة على:
- تقليل البيانات.
- تحويل تدفقات بيانات الشبكة إلى معلومات جاهزة للتخزين والمعالجة بمستويات أعلى.
تعتبر من أحد الأهداف الأساسية للنموذج المرجعي وتتمثل:
- في بدء معالجة المعلومات عن بالقرب من حافة الشبكة بقدر الإمكان وأسرع ما يمكن.
مهمتها: فحص البيانات لمعرفة ما إذا كان يمكن تصنيفها أو تجميعها قبل نقلها لطبقة أعلى.
وهذا يسمح بإعادة تنسيق البيانات أو فك تشفيرها. مما يسهل المعالجة الإضافية بواسطة الأنظمة الأخرى.
الطبقة الرابعة: طبقة تراكم البيانات
في هذه الطبقة يتم:
- التقاط وحفظ البيانات حتى تتمكن البرامج من الوصول إليها عند الضرورة.
- يتم تحويل البيانات المستندة على الأحداث إلى تنسيقات يمكن الاستعلام عنها بواسطة خدمات أخرى.
الطبقة الخامسة: طبقة تجريد البيانات
في هذه الطبقة يتم:
- التوفيق بين تنسيقات البيانات المتنوعة وضمان اتساق الدلالات من المصادر المتنوعة.
- يتم التحقق باستخدام الحوسبة والمحاكاة الافتراضية من أن مجموعة البيانات تحتوي على بيانات كاملة.
- دمج البيانات في موقع واحد أو عدة مخازن بيانات.
الطبقة السادسة: طبقة التطبيقات
في هذه الطبقة يتم:
- استخدام البرامج لتفسير البيانات.
- تتيح البرامج والتطبيقات مراقبة التقارير وإنشاؤها اعتمادا على تحليل البيانات.
الطبقة السابعة: طبقة التعاون والعمليات
في هذه الطبقة يتم:
- استهلاك وتوزيع بيانات التطبيق.
- تتبع فائدة انترنت الأشياء من حقيقة أن المشاركة تتضمن الكثير من الخطوات.
- الحصول على بيانات تسهم في تغيير وتحسين عمليات الشركة وذلك بالاستفادة من إنترنت الأشياء.
بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “تقنيات شبكات إنترنت الأشياء” من بدايته وحتى نهاية هذا القسم، من خلال الرابط التالي:
بروتوكولات وشبكات الاتصال قصيرة المدى (ShortRange Communication Network and Protocols)
تحديد الترددات الراديوية والاتصال قريب المدى RFID & NFC
- تعتبر تقنية RFIF & NFC من تقنية الاتصال التي تسمح بالاتصالات قصيرة المدى بين اجهزة إنترنت الأشياء والشبكة.
- يتم استخدام تقنياتRFID & NFC لتخزين واسترداد البيانات عن بعد.
- تشتمل هذه التقنيات على جهاز إرسال واستقبال لاسلكي.
- تستخدم الحقول الكهرومغناطيسية للتعرف تلقائيا وتتبع الرقاقات المدمجة بالأشياء الذكية.
آلية العمل:
- ترسل الرقاقة البيانات.
- تستقبلها عندما يتم تنشيطها بواسطة نبضة كهرومغناطيسية.
- تصدر من قارئ RFID ،NFC قربها.
- تتيح RFID تتبع الأدوات والمعدات والمواد في المخازن والمركبات والأشخاص وذلك من خلال الرقاقات المرفقة بها.
- يمكن لأجهزة الرقاقات قراءة الرقاقات القريبة منها حتى لو لم تكن مرئية.
RFID يمكن قراءة عدد كبير من الرقاقات في ذات الوقت سواء كانت ظاهرة أو مخفية داخل صندوق أو حاوية مثلًا.
Barcode يجب أن تكون ظاهرة أمام جهاز القراءة ولا يمكن قراءتها إلا واحدة تلو الأخرى.
استخدامات تقنية NFC:
- تبادل البيانات بين الأجهزة في نطاق يبلغ 4 سم.
- تستخدم في عمليات الدفع غير التلامسية ببطاقات الائتمان.
- تستخدم كبديل لمفاتيح المكاتب التقليدية وغرف الفنادق.
- تستخدم في ربط اعداد بعض الأجهزة مثل سماعات الرأس.
لمعرفة المزيد من المعلومات عن تقنيتي NFC & RFID، قم بالاطّلاع على الرابط التالي:
شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية وبروتوكولاتها (Wireless Personal Area Networks (WPAN) and Protocols)
هي إحدى شبكات الحاسب المستخدمة لتوصيل الأجهزة الإلكترونية داخل مساحة عمل المستخدم.
تتطلب المستشعرات والكائنات الأخرى المتصلة بالإنترنت وسيلة فعّالة لنقل البيانات وضمان الاتصال بين الأجهزة المختلفة في بيئة إنترنت الأشياء، يمكن للمستشعرات والمشغلات الاتصال بعدة طرق، سواء عبر الأسلاك أو من خلال شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPAN)، وهي نوع من شبكات الحاسوب التي تُستخدم لربط الأجهزة الإلكترونية ضمن مساحة محدودة، مثل مكتب المستخدم أو المنزل الذكي.
تتيح هذه الشبكات اللاسلكية نقل البيانات بين الأجهزة بسهولة ومرونة، مما يعزز من التفاعل الذكي بين مكونات إنترنت الأشياء ويسهل عملية الاتصال بين الأجهزة دون الحاجة إلى أسلاك معقدة.
تقنيات شبكات إنترنت الأشياء
بروتوكولات شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية غير المستندة إلى عنوان (Non-IP Based WPANS Protocols)
زيجبي Zigbee
بروتوكول Zigbee هو أحد بروتوكولات شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPAN)، ويعتمد على المعيار IEEE 802.15.4. تم تصميمه خصيصًا لتلبية احتياجات شبكات إنترنت الأشياء في البيئات التجارية والسكنية، حيث يتميز بتكلفة منخفضة، واستهلاك منخفض للطاقة، وحجم صغير، مما يجعله مثاليًا للأجهزة التي تتطلب قدرة محدودة على المعالجة والتخزين.
يتيح Zigbee:
- إمكانية تكوين الشبكات.
- اكتشاف الأجهزة.
- تأمين وإدارة الشبكات.
ومع ذلك، لا يقدم البروتوكول خدمات نقل البيانات بشكل كامل، كما أنه لا يوفر بيئة مناسبة لتطوير وتنفيذ التطبيقات المعقدة، مما يعني أنه يركز بشكل أساسي على توفير الاتصال البسيط والفعال للأجهزة ذات المهام المحدودة.
المكونات الرئيسية في تقنية Zigbee
معالجة البيانات في تقنية Zigbee
الهيكليات الأساسية في تقنية Zigbee
هيكلية النجمة (Star Topology)
- يحتوي متحكم Zigbeeعلى واحد أو أكثر من أجهزة Zigbee يمتد إلى نقطتين فقط.
- يحدد المسافة بين العقد.
- يتطلب وسيلة ارتباط يمكن الاعتماد عليها مع نقطة عمل مفردة في متحكم Zigbee.
هيكلية الشجرة العنقودية Cluster Tree Topology
- شبكة متعددة النقاط Multi-hope تستخدم أجهزة الإرشاد Beacons لتوسيع التغطية والمدى.
- تعد أجهزة Zigbee بمثابة نقاط نهاية ويمكن أن تحتوي عقدة موجة Zigbee (ZR) وعقدة متحكم Zigbee (ZC) على عقد فرعية.
- تتواصل العقد الفرعية مع العقد الرئيسية.
- يمكن للعقد الرئيسية التواصل مع العقد الفرعية الأعلى Upstream أو لأسفل منها Downstream.
- تشكل نقطة العطل المركزية Central Failure Point مشكلة في هذه الهيكلية.
هيكلية الشبكة المتداخلة Mesh Topology
- يمكن توجيه أي جهاز مصدري إلى أي جهاز بصفته وجهة وذلك باستخدام:
- التوجيه المستند إلى الاشجار.Tree Based Routing
- التوجيه المستند إلى الجدول Table Based Routing.
- يجب تشغيل موجات متحكم Zigbee وموجهاتها طوال وقت لتنفيذ وظائف التوجيه مما يؤدي إلى استنزاف عمر البطارية.
تكمن الفائدة الأساسية لهذه الهيكلية في امكانية التوسع ووجود مسارات متعددة للبيانات.
لمعرفة المزيد من المعلومات عن تقنية Zigbee، ثم بالاطّلاع على الرابط التالي:
تقنية البلوتوث (Bluetooth)
تقنية اتصال لاسلكية منخفضة الطاقة تُستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الالكترونية مثل:
- الهواتف المحمولة.
- وحدات التحكم في الألعاب.
- لوحات المفاتيح.
تم استخدام البلوتوث على نطاق واسع في إنترنت الأشياء عند تشغيلها في وضع الطاقة المنخفض Low Energy وذلك في:
- أجهزة الإرشاد Beacons.
- أجهزة المراقبة الصحية.
- المستشعرات اللاسلكية.
- أنظمة تتبع المركبات والأصول الأخرى.
- أجهزة الإنذار.
- أجهزة الاحكم عن بعد.
تتميز شبكة البلوتوث الشخصية اللاسلكية بحصول ما يطلق عليه اسم: الأحداث Events.
الحدثين الرئيسين في تلك الشبكات:
- الإعلان Advertising
يبدأ الإعلان بوجود جهاز يطلب القيام بعملية اقتران مع الأجهزة الأخرى التي تقوم بالمسح أو إرسال رسالة تحتوي على معلومات التعارف.
- التوصيل Connecting
يصف هذا الحدث عملية اقتران الجهاز بجهاز آخر يسمى بالمضيف.
آلية عمل البلوتوث في وضع الطاقة المنخفض
- يمكن للجهاز في وضع الطاقة المنخفض اجراء اتصال كامل باستخدام الإعلان فقط.
- قد يكون هذا الاتصال أيضًا اتصالا رسميًا ثنائي الاتجاه بين الأجهزة.
- ستبدأ الأجهزة حينها بالقيام بما يسمى بإجراء التكوين لإجراء الاتصال، وذلك من خلال الاستماع إلى حزم الإعلانات.
- في هذه الحالة يعتبر الجهاز المستمع بادئا.
- إذا أرسل المعلن حدثًا اعلانياً قابلاً للاتصال يجوز للجهاز البادئ إرسال طلب اتصال باستخدام نفس القناة التي تم استلام الحزمة من خلالها.
- يمكن للمعلن أن يقرر بعد ذلك ما إذا كان سيتم إنشاء الارتباط أم لا.
- وإذا تم إنشاء الارتباط الإعلاني ينتهي بالحدث الإعلاني.
- البادئ يسمى .Master
- المعلن يسمى Slave.
- يطلق على مثل هذه الاتصالات بمصطلحات البلوتوث تسمية .Piconet
- تحدث أحداث الاتصال على الجهاز الرئيسي والفرعي على نفس قناة البداية.
- بعد نقل البيانات وانتهاء حدث الاتصال يمكن تغيير التردد لتحديد قناة جديدة للمرسل والمستقبل.
لمعرفة المزيد من المعلومات عن تقنية البلوتوث (Bluetooth)، ثم بالاطّلاع على الرابط التالي:
بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “تقنيات شبكات إنترنت الأشياء” بداية من عنوان “بروتوكولات وشبكات الاتصالات قصيرة المدى” وحتى نهاية هذا القسم، من خلال الرابط التالي:
بروتوكولات شبكة المنطقة الشخصية اللاسلكية (IP Based WPANS Protocols)
الإصدار السادس لبروتوكول الإنترنت عبر شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية منخفضة الطاقة 6loWPAN.
- يتم تصميم شبكات IP عبر أنظمة اتصالات ترددات لاسلكية منخفضة. الطاقة لتعمل مع الأجهزة ذات الطاقة والقدرات المحدودة التي لا تتطلب خدمات شبكات ذات نطاق ترددي عالي.
- يتوافق هذا البروتوكول مع العديد من اتصالات شبكات WPAN بما فيها:
- معايير.IEEE802.15.4
- تقنيات البلوتوث.
- تقنيات الترددات اللاسلكية الفرعية واحد جيجا هرتز.
- الاتصالات عبر خطوط الكهرباء.
الميزة الأساسية للبرتوكول تتمثل في:
معظم المستشعرات الأساسية:
- تعمل بنظام توافق مع نظام عنونة IP.
- تعمل كعناصر في الشبكة عبر:
- موجهات الشبكة المحلية.
- Wi-Fi أو شبكات الجيل الثالث وشبكات .LTE
- شبكات الجيل الرابع.
- يمكن لعنونة IPV6 تغطية ما يصل إلى 50 مليار جهاز متصل بالإنترنت مما يسمح لها بالاستمرار كنظام للعنونة في المستقبل وبالتالي إتاحة التوسع المطلوب في نشر إنترنت الأشياء.
- تعتبر شبكات 6LOWPAN شبكات متداخلة تبنى على جوانب شبكات أكبر.
- مميزات هذه الشبكات:
- الهيكلية المرنة مما يسمج بوجود شبكات متخصصة Ad hoc ومفككة Disjoined.
- لا يتطلب شرط الارتباط بالإنترنت أو بأنظمة أخرى.
- يمكن لهذه الشبكات الارتباط بالشبكة الرئيسية أو بالإنترنت من خلال ما يسمى الموجهات الطرفية Edge Router.
- يمكن للموجهات الطرفية المختلفة توصيل شبكات 6LOWPAN متعددة من خلال ما يسمى التوجيه المتعدد Multi-homing.
- يمكن انشاء الشبكات المخصصة بدون الحاجة إلى الوصول إلى الإنترنت من الموجه الطرفي حيث تنشئ الموجهات الطرفية شبكات متداخلة على محيط الشبكات التقليدية الأكبر حجما.
- يمكنها أيضا تسهيل تبادلات عناوين IPV6 إلى IPV4 عند الضرورة.
- يتم التعامل مع حزم البيانات بشكل مشابه لشبكة عناوين IP والتي تقدم بعض المزايا مقارنة بالبروتوكولات المعروفة الأخرى.
- تشترك جميع العقد داخل شبكة 6LOWPAN في بادئة IPV6 التي أنشأها الموجه الطرفي.
- يتم تسجيل العقد مع الموجهات الطرفية بشكل مستمر خلال مرحلة اكتشاف الشبكة.
- تحكم مرحلة الشبكة التفاعل بين المضيفين والموجهات في الشبكات المحلية.
- تمكن خاصية التوجيه المتعدد Multi-homing عدة موجهات من تشغيل الشبكة.
بروتوكول التشعب Thread
بروتوكول لشبكات إنترنت الأشياء يعتمد على IPV6.
الهدف:
- إتاحة أتمتة المنازل والشبكات المنزلية.
- يمكن وصف التشعب هو عنوان IP يستند إلى:
- معايير وهيكلية 15.4.
- .6lowpan
Thread
- يتشابه التشعب مع zigbee ونسخ 802.15.4.
- يختلف من حيث قابليته للعنونة IPv6.
تقنيات شبكات إنترنت الأشياء
يعتمد هذا البروتوكول على:
- البيانات والطبقات المادية للمعايير التقنية.
- خصائص الأمان والتوجيه لشبكات 6lowpan.
- هيكلية الشبكات المتداخلة .mesh network
- توفيره في استهلاك الطاقة لأن البروتوكول لا يتطلب استمرار تنفيذه في طبقة الشبكة.
هل يعد البرتوكول آمنًا؟
يعتبر آمنًا جدًا نظرًا:
- لكونه متوافقا مع .IPV6
- لكون جميع الاتصالات مشفرة باستخدام معيار التشفير المتقدم AES .
شبكات وبروتوكولات الاتصالات بعيدة المدى (Long Range Communication and Network Protocol)
تربط شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPAN) وشبكات المنطقة المحلية اللاسلكية (WLAN) المستشعرات بشبكة محلية (WLAN) ليس بالضرورة شبكة الإنترنت أو بأنظمة الشبكات الأخرى.
تشمل بيئة إنترنت الأشياء:
- المستشعرات.
- المشغلات.
- الكاميرات.
- المركبات.
- الأدوات الذكية المدمجة.
- الروبوتات التي تعمل في الأماكن النائية.
لقد أصبح من المُسلَّم به أن علينا الاعتياد على التعامل مع شبكة المنطقة الواسعة على المدى الطويل.
تقنية LoRaWAN
تعد التقنيات اللاسلكية منخفضة الطاقة واسعة النطاق (LPWA) مثالية لنقاط النهاية (الأجهزة المختلفة) طويلة المدى التي تعمل بالبطارية.
يشار إلى تقنية LoRaWAN باسم هيكلية النجوم (Star of Stars).
آلية عمل تقنية LoRaWAN
- نقاط النهاية تقوم بتبادل الحزم عبر بوابات تعمل كجسور وذلك بوجود خادم شبكة مركزي.
- تتصل نقاط النهاية مباشرة بواحدة أو بأكثر من البوابات.
- تتصل المداخل بالشبكة الخلفية Backend Network عبر اتصالات IP العادية.
- يمكن في هذه التقنية استلام الحزم نفسها ونقلها بواسطة العديد من البوابات وفي حال تلقي حزم مكررة يكون خادم الشبكة مسؤولا عن الغاء التكرار.
توفر تقنيات LPWA المفتوحة خيارات جديدة:
- لشبكات الشركات الخاصة.
- البث ومقدمي الخدمات المتنقلة وغير المتنقلة.
لنشر البنى التحتية لإنترنت الأشياء وحلولها:
- تتوسع بيئة نقاط النهاية بسرعة.
- ستكون العامل الحاسم بينت تقنيات وحلول التقنيات اللاسلكية منخفضة الطاقة وواسعة النقاط (LPWAN) المختلفة مثل LoRaWAN.
يعتبر بناء وتطوير البنى التحتية المحلية والإقليمية أمرًا حيويًا لتفعيل استخدام إنترنت الأشياء على نطاق واسع ويتحمل مسؤولية ذلك:
- الأشخاص المسؤولين عن المدن الذكية.
- هيئات تنظيم البث والإذاعة.
- مقدمو خدمات الاتصالات الخلوية والعادية.
لمعرفة المزيد عن تقنية LoRaWAN، قم بالاطلاع على المقال التالي:
الشبكات الخلوية (الجيل الخامس) Cellular Network (5G)
من أكثر أنواع الاتصالات شيوعًا في استخدام الترددات الخلوية خاصة البيانات الخلوية.
قبل تطور التقنية الخلوية، كانت تغطية أجهزة الاتصالات المحمولة محدودة، تم استخدام مساحة ترددات مشتركة فالأجهزة كانت بمثابة أجهزة إرسال لاسلكي ثنائي الاتجاه.
بعد تطور التقنية الخلوية، أصبحت الشبكات الخلوية ممتازة في نقل البيانات في كلا الاتجاهين بسرعات عالية ولكن على حساب نطاق استهلاك البطارية.
الجيل الخامس يعد الجيل التالي من تقنية الاتصالات القائمة على بروتوكول الإنترنت والتي يتم تطويرها لتحل محل شبكات الجيل الرابع الخلوية.
بالإضافة إلى ذلك تعمل على تحسين:
- النطاق الترددي.
- وقت الاستجابة.
- الكثافة وتقليل نفقات المستخدم.
وتهدف إلى أن تكون معيارًا شاملاً واحداً يشمل جميع الخدمات والفئات الخلوية بدلاً من انشاء خدمات وتصنيفات مميزة لكل حالة استخدام.
السمات الرئيسية لشبكات الجيل الخامس الحديثة
تقنيات شبكات إنترنت الأشياء
لمعرفة المزيد من المعلومات عن الجيل الخامس 5G، قم بالاطّلاع على الرابط التالي:
بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “تقنيات شبكات إنترنت الأشياء” بدايةً من عنوان “بروتوكولات شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية” وحتى نهاية هذا القسم، من خلال الرابط التالي:
اختبر تحصيلك لمحتوى الموضوع من خلال الرابط التالي:
الواجب الإلكتروني
إلى هنا يكون قد انتهي موضوع ” تقنيات شبكات إنترنت الأشياء”، لا تنسوا مراجعة نواتج التعلُّم أعلى المقال، وانتظرونا في الموضوع القادم!