مقدمة في تقنيات شبكات الاتصالات لإنترنت الأشياء
لأجل إضفاء المزيد على رفاهية الإنسان وزيادة انتاجيته،ولحل مسائل يصعب حلها بالشكل التقليدي؛ الأشياء حولنا لا بد أن ترتبط بحلول فعالة قابلة للتطبيق. في هذا المنشور سنستعرض مقدمة عن شبكات الاتصالات لإنترنت الأشياء.
#هندسة_كهربائية
لأجل إضفاء المزيد على رفاهية الإنسان وزيادة انتاجيته،ولحل مسائل يصعب حلها بالشكل التقليدي؛ الأشياء حولنا لا بد أن ترتبط بحلول فعالة قابلة للتطبيق. في هذا المنشور سنستعرض مقدمة عن شبكات الاتصالات لإنترنت الأشياء.
#هندسة_كهربائية
طيلة الفترة الماضية كانت قراءتي للكتاب الظاهر بالصورة، والذي أتممت قراءة شذرات كثيرة منه انتهت بفهمي لمقدمة معتبرة عن شبكات الاتصالات لإنترنت الأشياء.
في مقدمة الكتاب استعرض الكاتب مصطلحين يجري الخلط بينها لمعنى واحد، أو معاني شبيهة، والتفريق بينهما فيه نظر كبير عند المختصين. ألا وهو IoT communication و Machine To Machine Communication (M2M).
أبرز الأمثلة للنوع المسمى M2M النظام الشهير للتحكم SCADA. كما أن مبدأ العمل لهذا النوع من الاتصالات يقع في صعيد عامل واحد فقط، مثلا حساس للماء في الخزان، وبرنامج في جهاز رئيس يتحكم في تدفق المياه عبر الصنبور.
كل ذلك بأمرين هما ( افتح الصنبور - اقفل الصنبور ). ولا يمكن أن تعمل اتصالات M2M على أكثر من شرطين، مثلا حساس للماء في الخزان وحساس آخر يكتشف ما إذا كان الجو ممطرا ويقرر بناءً على العاملين.
ويعود سبب عدم إمكانية تطوير انظمة M2M بشكل أساس إلى عدم وجود تقييس أو (بروتوكلات) ما بين الأجهزة والحساسات المختلفة والبرامج تسمح لها بالاتصال ببعضها البعض. مما يسبب محدودية وظائف مثل هذه التقنيات.
ولحل هذه الإشكالية ومنح الأنظمة الآلية القدرة على ضم أكثر من عامل واحد فتكون الأنظمة متكيفة مع طلبات البشر وحوائجهم، جاءت فكرة ربط الأجهزة ومنح كل واحد منها Internet Protocol (IP) وذلك لتمكينها من التواصل ببعضها البعض فيما يسمى شبكات إنترنت الأشياء IoT communication.
فمثال الخزان أعلاه، عن طريق IoT بإمكاننا ربط التحكم في التدفق عبر الصنبور عن طريق أكثر من شرط، مثلا ( امتلاء الخزان، حالة الجو، وجود أناس في المنزل) ويتم اتخاذ القرار بناءً على المعايير والاشتراطات الثلاث.
تنقسم شبكات الاتصالات لإنترنت الأشياء على نوعين:
-سلكية. بالإمكان ربط الأجهزة مع المتحكم الرئيس عن طريق كابلات نحاسية أو محورية Coaxial أو إلخ.
-لاسلكية وهي الأكثر تطبيقا وهي أيضا تنقسم لنوعين أساسيين هما:
-Wireless Personal Area Network(WPAN)
-Low Power Wide Area Network (LPWAN)
-سلكية. بالإمكان ربط الأجهزة مع المتحكم الرئيس عن طريق كابلات نحاسية أو محورية Coaxial أو إلخ.
-لاسلكية وهي الأكثر تطبيقا وهي أيضا تنقسم لنوعين أساسيين هما:
-Wireless Personal Area Network(WPAN)
-Low Power Wide Area Network (LPWAN)
أما بالنسبة للنوع الأول فهو شائع الأوقات الراهنة، مثلا في البيوت حيث ترتبط جميع الأجهزة مثل (حواسب شخصية - طابعات- إلخ..) ببعضها البعض ويمكن التحكم فيها عن طريق شبكة WiFi. كما تستخدم طرائق أخرى تندرج تحت هذا النوع مثل: البلوتوث، ZigBee، وغيرها
تتميز هذا الشبكات بشكل رئيس إلى محدودية التغطية، كما أن الغالب منها يتيح سرعات نقل للبيانات عالية جدا. وهناك بعض التطبيقات ذات سرعة نقل بيانات أقل. وتجدر الإشارة إلى أن أجهزة إنترنت الأشياء ستعتمد على IPv6 الذي يكون بطول 128 خانة بأساس عد ستاعشري hexadecimal.
كما أيضًا ولأجل شبكات الأجهزة المستهلكة لمقدار بسيط من القدرة، تم تصميم نوع من IPv6 مخفف لها تحت اسم 6LoWPAN وهو اختصار IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks.
أما النوع الثاني والرائج الحديث عنه موخرًا فهي الشبكات واسعة النطاق قليلة استهلاك القدرة LPWAN وأشهر البروتوكلات فيها هي: Long Range (LORA) و SigFox، وNarrow Band IOT (NB-IOT) وغيرها.
وجميع البروتوكلات التي تندرج تحت LPWAN مصممة خصيصا لأن تكون الأجهزة الطرفية كالحساسات لا تستهلك إلا بصيصًا من القدرة، وتكفيها شحنة واحدة فقط لأن تعمل مدة تقارب عشر سنوات. عليه فلا بد أن يكون معدل نقل البيانات فيها قليل جدا جدا.
وعليه فلا بد أن يكون معدل نقل البيانات فيها قليل جدا جدا. وتجدر الإشارة أيضا إلى أن شبكات LPWAN لا تستخدم IP إطلاقا. وذلك لأن IPv6 سيسبب عبئا كبيرا على الأجهزة.
بالنسبة للكتاب المشار إليه بالتغريدة الثانية، فيمكنكم طلبه من موقع الناشر في الرابط أدناه:
link.springer.com
وأنا أنصح بشدة لقراءة هذا الكتاب.
link.springer.com
وأنا أنصح بشدة لقراءة هذا الكتاب.
جاري تحميل الاقتراحات...