اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا (Internet of Things) که به اختصار به آن IoT نیز گفته می‌شود، مبحثی پیرامون گسترش قدرت اینترنت به مواردی فراتر از کامپیوترها و گوشی‌های هوشمند و در واقع، به طیف وسیعی از چیزها (اشیا)، فرایندها و محیط است.

عبارت اینترنت اشیاء، نخستین بار در ۱۹۹۹ میلادی توسط کوین اشتون بریتانیایی معرفی شد. اشتون این مفهوم را در قالب دنیایی که در آن هر چیز و هر شی‌ای، دارای هویت دیجیتال باشد و کامپیوترها آن‌ها را کنترل و مدیریت نمایند، مطرح نمود.انرژی هوشمند، کشاورزی هوشمند، دامپروری هوشمند، خانه و ساختمان هوشمند، حمل و نقل هوشمند، سلامت هوشمند، صنعت هوشمند، زندگی هوشمند و به طور کلی محیط زیست و شهر هوشمند، اصطلاحاتی هستند که تعداد زیادی از سیاستمداران، مدیران، متخصصان و کسب و کارها را شیفته خود کرده است.

IoT برای دستگاه‌هایی استفاده می‌شود که معمولاً انتظار نمی‌رود اتصال اینترنت داشته، به همین دلیل، کامپیوتر و تلفن هوشمند به طور کلی یک دستگاه اینترنت اشیا محسوب نمی‌شود.

 

 

کاربرد اینترنت اشیا

تقریبا تمام اجسام فیزیکی می‌توانند به دستگاه اینترنت اشیا تبدیل شوند، به شرط اینکه قابلیت اتصال به اینترنت داشته تا از این طریق کنترل شوند یا با کاربر و دستگاه‌های دیگر، اطلاعات رد و بدل کنند.

در زمینه کاربردهای روزمره و شخصی، راحتی در سبک زندگی، سلامت ، یادگیری پیشرفته، سرگرمی، کاهش هزینه‌های انرژی تنها برخی از سناریوهای کاربردی ممکن است که پارادایم جدید نقش مهمی در آینده‌ای نزدیک دارد. به‌طور مشابه، از منظر کاربران کسب و کار، تسهیل مواردی نظیر اتوماسیون و تولید صنعتی، تدارکات، مدیریت کسب و کار / فرآیند، کاربردهای پزشکی، حوزه سلامت ، امنیت و حمل و نقل هوشمند مردم و کالاها قابل مشاهده است.

در ضمن کاربرد دیگری که این حسگرها دارند این است که باعث می‌شوند شرکت ها درباره محصولات خود اطلاعات بیشتری کسب کنند و از آنها برای ساخت تجهیزات کارآمدتر استفاده کنند.

 

– نورپردازی خانه:
نورپردازی یک فناوری قدرتمند است که می‌تواند زندگی روزمره ما را در بسیاری جهات تقویت و در عین حال در حفظ انرژی خانه، سازمان‌ها و شهرها مؤثر باشد. اگر در خانه هوشمند خود از لامپ های متصل شده به اینترنت اشیاء استفاده کنید، این لامپ ها می توانند زمان خروج شما از خانه یا حتی اتاق ها را تشخیص دهند و این یعنی دیگر لازم نیست نگران خاموش کردن لامپ ها پیش از خروج از خانه باشید؛ چرا که به لطف وجود IoT، لامپ ها خود به خود خاموش می شوند.

 

خودروهای هوشمند:

اپلیکیشن‌های ارتباطی می‌توانند در صورت سانحه، با مراکز اورژانس طور خودکار تماس بگیرند و همچنین تعمیرات و نگهداری وسایل نقلیه که راهی پیشگیرانه برای تأمین امنیت خودرو است، به خوبی از خرابی‌های ناگهانی و هزینه‌های غیر منتظره جلوگیری کند.

وسایل نقلیه خودمختار از حسگرهای متفاوتی در ترکیب با سیستم‌های کنترلی پیشرفته به منظور ارزیابی محیط و در نتیجه، راندن خودرو استفاده می‌کنند.با این همه، وقتی خودروها به فناوری اینترنت اشیاء تجهیز شوند، می توانند به خوبی از خودشان مراقبت کنند. IoT همچنین می تواند باعث شود که خودروها با بهره گیری از حسگرهای ویژه و البته اینترنت، امنیت مسافران را بالا ببرند.

 

محافظت از محیط زیست:

افزایش بهره‌وری تولید از طریق اینترنت اشیا به کاهش مصرف انرژی کمک می‌کند و کلان داده‌ها با کمک سیستم‌های نظارتی، اطلاعات ارزشمندی از محیط‌هایی که بر سلامت ما تأثیر گذارند فراهم می‌آورند.اگرچه، به دلیل از راه دور (Remoteness) بودن عملیات کشاورزی و تعداد بالای دام‌هایی که می‌توانند از طریق اینترنت اشیا کنترل شوند، اینترنت اشیا می‌تواند انقلابی در روش کشاورزی باشد. اما این ایده هنوز به توجهات بزرگ مقیاس نرسیده است.مثلاً جمع‌آوری داده‌ها در مورد شرایط کاشت و خاک باعث مدیریت بهتر منابع از جمله آب و کود مصرفی می‌شود؛ سیگنال‌های جی‌پی‌اس می‌توانند اطلاعات دقیق آب و هوایی را ارائه دهند که می‌تواند مورد تحلیل قرار گیرد و با سیستم‌های آبیاری و نظارتی یکپارچه شود.

 

آینده اینترنت اشیا

 

اغلب شرکت‌ها حوزه اینترنت اشیا در حال حاضر در «گام آزمایشی» (Trial Stage) به سر می‌برند، زیرا فناوری‌های لازم، برای آن‌ها شامل فناوری حسگر، اتصالات 5G و تحلیل‌های قدرت گرفته از اینترنت اشیا، خودشان همچنان در مراحل آزمایشی به سر می‌برند. با ادامه کاهش قیمت حسگرها و ارتباطات اینترنتی، افزودن دستگاه‌های بیشتر به اینترنت اشیا مقرون‌به‌صرفه می‌شود. بیشتر شرکت‌هایی که با اینترنت اشیا سروکار دارند، در حال حاضر در مرحله آزمایشی هستند، چون تکنولوژی لازم برای پروژه‌های آن‌ها از جمله تکنولوژی حسگر، اینترنت 5G و ابزارهای آنالیز مبتنی بر یادگیری ماشین، هنوز خودشان در مراحل اولیه توسعه هستند.تکامل اینترنت و پهنای باند و پروتکل‌های ارتباطی در پیشرفت IoT بسیار مهم است. هر ساله اینترنت سریع‌تر و ارزان‌تر می‌شود و علاوه بر این، دستگاه‌های دیگری با عملکرد داخلی Wi-Fi ایجاد می‌شوند و پروتکل‌های پیشرفته‌تری مانند NB-IoT برای اینترنت اشیا با سرعت بیشتر و مصرف انرژی پایین‌تری در حال توسعه است.

 

پروتکل ها و استانداردهای اینترنت اشیا

دستگاه های متصل به اینترنت اشیا ، در معرض تهدیدات آسیب پذیر هستند و برای به حداقل رساندن این منافذ امنیتی استفاده از پروتکل های مناسب ضروری است. پروتکل های ارتباطی اینترنت اشیا حالت های ارتباطی هستند که امنیت مطلوب داده های رد و بدل شده بین دستگاه های متصل به اینترنت اشیا را تضمین می کنند. دستگاه های اینترنت اشیا می توانند از طریق یک شبکه IP یا یک شبکه غیر IP متصل شوند. اگرچه در دامنه ، قدرت و حافظه مورد استفاده آنها تفاوتی وجود دارد.

 

Bluetooth

مشخصات هسته بلوتوث استاندارد 4.2

فرکانس : 2.4 گیگاهرتز (ISM)

محدوده دامنه : تقریباً 50 تا 150 متر( هوشمند /   BLE)

نرخ داده : 1 مگابیت در ثانیه ( هوشمند /   BLE)

 

بلوتوث یکی از مهمترین فناوریهای ارتباطی برد کوتاه است که برای ارسال مقادیر کوچک داده برای محصولات شخصی مانند ساعت های هوشمند مناسب است.

در سال ۲۰۰۱ فناوری بلوتوث کم مصرف (Bluetooth Low Energy یا BLE) به عنوان Bluetooth4.0  وارد بازار شد. تفاوت این فناوری با بلوتوث معمولی‏، توان مصرفی پایین آن است. زمانی که درباره تجهیزات و سرویس‌های اینترنت اشیا صحبت می‌کنیم، مصرف پایین انرژی اهمیت بالایی دارد. با فناوری بلوتوث کم مصرف یا BLE سرویس‌های اینترنت اشیا با یک باتری به مدت ۴ یا ۵ سال کار خواهند کرد.

این پروتکل اینترنت IoT بسیار مناسب برای دستگاه‌های همراه است. این روزها “بلوتوث” جدید (BLE)یا بلوتوث هوشمند همان چیزی است که شرکت‌های توسعه  IoT برای بازارهای محصولات مصرفی مختلف استفاده این پروتکل همراه با فاصله انتقال مشابه بلوتوث، طوری طراحی شده است که مصرف انرژی بسیار کمتری دارد.

با این حال،  BLE در واقع برای برنامه هایی که پرونده ها را منتقل می کنند طراحی نشده است و برای بلوک های داده کوچک مناسب تر خواهد بود. این یک مزیت بزرگ در زمینه فعلی است، تلفن های هوشمند دستگاه های ضروری هر شخص هستند. طبق Bluetooth SIG، اکنون بیش از 90٪ تلفن های هوشمند دارای بلوتوث تعبیه شده اند، از جمله سیستم عامل های IOS و Android

در دسامبر سال ۲۰۱۶ بر اساس استاندارد بلوتوث، بلوتوث ۵ معرفی شد. ویژگی‌های این فناوری جدید بر بلوتوث کم‌مصرف تمرکز دارد. سرعت انتقال داده در بلوتوث ۵٫۰ دو برابر نسل پیشین است.

 

Wifi

استاندارد مبتنی بر  IEEE 802.11n

( امروزه معمولاً در خانه ها استفاده می شود)

فرکانس : 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز

محدوده دامنه: تقریباً 50 متری که می تواند تا 100 متر هم برود

 

نرخ داده : حداکثر 600 مگابیت در ثانیه، متداول ترین آن  150و 200 مگابیت بر ثانیه است. همچنین بسته به فرکانس کانال تعداد آنتن ها استفاده می شود .

استاندارد کنونی مورد استفاده 802.11ac است که در سال 2013 منتشر شده است، اما استاندارد 802.11n که در سال 2009 منتشر شده بود نیز هنوز رایج است. استاندارد 802.11ac سرعت تا 800 مگابیت بر ثانیه ارائه می‌دهد در حالی که استاندارد 802.11n، حداکثر سرعت 150 مگابیت بر ثانیه دارد.

(آخرین استاندارد ac 802.11 باید 500 مگابیت بر ثانیه تا 1 گیگابیت بر ثانیه را ارائه دهد)

 

یکی از محبوب ترین پروتکل های ارتباطی اینترنت اشیا است. این نوع اتصال برای محیط LAN بهترین عملکرد را دارد و انتقال سریع داده را ارائه می دهد. با توانایی پردازش مقدار زیادی داده، انتخاب بسیاری از توسعه دهندگان است.   استاندارد IEEE 802.11n که بیشتر در خانه ها و مشاغل مختلف مورد استفاده قرار می گیرد، دامنه ای از صدها مگابیت بر ثانیه را ارائه می دهد، که برای انتقال فایل مناسب است اما برای بسیاری از برنامه های اینترنت اشیا بسیار پر مصرف است.

وای فای زمانی که بخواهیم اتصال سریعی بین دستگاه (که باید با وای فای سازگار باشد) و اینترنت برقرار کنیم، بسیار مناسب است. وای فای با هدف محدود بودن مصرف توان طراحی شده است بنابراین می‌توان پروژه را بر اساس طراحی تأمین توان از باتری اختصاصی نیز طراحی کرد.

 

ZigBee

استاندارد  Zigbee 3.0 : مبتنی بر  IEEE 802.15.4

فرکانس : 2.4 گیگاهرتز

محدوده دامنه: تقریباً 10تا 100 متر

نرخ داده : 250 kbps

بیشتر خانواده های ایکس بی دارای کنترل جریان، I / O ،A / D و شاخص های خطی هستند که آن ها را می توان با استفاده از دستورات مناسب پیاده سازی کرد. نمونه های آنالوگ به عنوان مقادیر 10 بیتی بازگردانده می شوند. در آنالوگ 0x0000 نشان دهنده 0 ولت و 0x3FF = 1.2 ولت است. (ورودی های آنالوگ روی ماژول نمی توانند بیش از 1.2 ولت بخوانند)

Zigbee یکی از پروتکل های مهم است که دارای برخی از مزایای قابل توجه در سیستم های پیچیده است، که عملکرد کم مصرف، امنیت بالا، قابلیت توسعه تعداد گره‌ها ،قدرت مقیاس پذیری بالا و همچنین موقعیتی را برای استفاده از کنترل بی سیم دارد.  مانند بلوتوث، پایگاه کاربری گسترده ای از ZigBee وجود دارد.

وقتی دستگاه به شبکه زیگ بی می پیوندد، یک آدرس 16 بیتی دریافت می کند که باید محلی باشد. آدرس 16 بیتی 0x0000 برای هماهنگ کننده اختصاص داده شده است. همه دستگاه های دیگر یک آدرس تولید شده را به طور تصادفی از روتر یا دستگاه هماهنگ کننده دریافت می کنند که اجازه عضویت را می دهد.

این پروتکل به خصوص برای سایت های صنعتی طراحی شده است که در آن برای شبکه مصرف کنندگان توان کمتری نیاز است. با حداکثر 1024 گره در شبکه،    Zigbee  می تواند داده هایی را با برد حداکثر 200 متر انتقال دهد، حتی      می تواند از رمزگذاری AES 128 بیتی استفاده کند.

 

نقش اینترنت اشیا در شهرهای هوشمند

شهر هوشمند یک منطقه، شهری مدرن از نظر فناوری است که از انواع مختلف روش‌های الکترونیکی، روش‌های فعال‌سازی صوتی و یا حسگرها برای جمع‌آوری داده‌های خاص استفاده می‌کند.

 

مزایا و معایب اینترنت اشیا

برخی از فواید این پروژه عبارتند از:

• امکان دسترسی به اطلاعات از هر نقطه و در هر زمانی

• تجربه‌ی مشتری را بهبود بخشند

• انتقال بسته‌های داده از طریق شبکه متصل و صرفه جویی در وقت و هزینه.
• بهبود ارتباط بین دستگاه‌های الکترونیکی متصل به سیستم
• انتقال سریع اطلاعات از طریق شبکه متصل و صرفه جویی در هزینه و زمان
• تصمیم‌های کسب‌وکاری بهتری اتخاذ کنند؛ و درنهایت درآمد بیشتری کسب کنند

برخی از معایب این پروژه عبارتند از:

• با افزایش تعداد دستگاه‌های متصل و به اشتراک گذاری اطلاعات بیشتر بین دستگاه‌ها، احتمال سرقت اطلاعات محرمانه توسط هکر نیز افزایش می‌یابد.
• پیچیدگی – بعضی افراد سیستم های IoT  را در زمینه های طراحی,گسترش , و نگهداری پیچیده می دانند بدلیل استفاده آن ها از چندین و چند تکنولوژی.
• ممکن است شرکت‌ها در نهایت مجبور به مقابله با تعداد زیادی، شاید میلیون‌ها دستگاه مجهز به اینترنت اشیا شوند. جمع آوری و مدیریت داده‌ها از همه این دستگاه چالش برانگیز خواهد بود.
• اگر اشکالی در سیستم وجود داشته باشد، احتمالاً همه دستگاه‌های متصل دچار مشکل شوند.
• از آنجا که هیچ استاندارد بین المللی جامعی برای IoT وجود ندارد، برقراری ارتباط بین دستگاه‌های مختلف دشوار است.

 

 

همچنین برای خرید هدر برد STM32 میتوانید به وب سایت امجد مارکت مراجعه کنید

همچنین برای خرید آردوینو میتوانید به وب سایت امجد مارکت مراجعه کنید

همچنین برای خرید رزبری پای میتوانید به وب سایت امجد مارکت مراجعه کنید