Internet of Things (IoT): A Vision, Architectural Elements, and Future Directions
 

Abstract

Ubiquitous sensing enabled by Wireless Sensor Network (WSN) technologies cuts across many areas of modern day living. This offers the ability to measure, infer and understand environmental indicators, from delicate ecologies and natural resources to urban environments. The proliferation of these devices in a communicating-actuating network creates the Internet of Things (IoT), wherein, sensors and actuators blend seamlessly with the environment around us, and the information is shared across platforms in order to develop a common operating picture (COP). Fuelled by the recent adaptation of a variety of enabling device technologies such as RFID tags and readers, near field communication (NFC) devices and embedded sensor and actuator nodes, the IoT has stepped out of its infancy and is the the next revolutionary technology in transforming the Internet into a fully integrated Future Internet. As we move from www (static pages web) to web2 (social networking web) to web3 (ubiquitous computing web), the need for data-on-demand using sophisticated intuitive queries increases significantly. This paper presents a cloud centric vision for worldwide implementation of Internet of Things. The key enabling technologies and application domains that are likely to drive IoT research in the near future are discussed. A cloud implementation using Aneka, which is based on interaction of private and public clouds is presented. We conclude our IoT vision by expanding on the need for convergence of WSN, the Internet and distributed computing directed at technological research community.

 


اینترنت اشیا (IOT): چشم‌انداز، عناصر معماری، و مسیرهای آینده

چکیده:

 ناپذیری که توسط تکنولوژی‌های Wireless (WSN)فعال شده‌است، در بسیاری از مناطق زندگی مدرن قطع می‌شود. این امر توانایی اندازه‌گیری، استنباط و درک شاخص‌های زیستمحیطی، از ecologies حساس و منابع طبیعی به محیط‌های شهری را می‌دهد. تکثیر این دستگاه‌ها در یک شبکه تحریک به تحریک، اینترنت اشیا را ایجاد می‌کند، که در آن، حسگرها و عملگرها به طور یکپارچه با محیط اطراف ما ترکیب می‌شوند، و اطلاعات در سراسر سیستم‌عامل به اشتراک گذاشته می‌شود تا یک تصویر عملیاتی مشترک (COP)ایجاد شود. Fuelled با اقتباس اخیر از تکنولوژی‌های ابزار توانمند مانند برچسب‌های RFID و خواننده‌ها، نزدیک ارتباط می‌دانی (NFC)و حسگر توکار و گره‌های محرک، اینترنت IoT از دوران کودکی خود بیرون رفته‌است و فن‌آوری انقلابی بعدی در تبدیل اینترنت به یک اینترنت کاملا یکپارچه آینده است. از آنجا که ما از www (وب سایت‌های ایستا)به web۲ (وب سایت‌های شبکه اجتماعی)حرکت می‌کنیم، نیاز به درخواست مبتنی بر داده با استفاده از پرس و جوهای پیچیده پیچیده به طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد. این مقاله یک دیدگاه ابر محور برای اجرای جهانی چیزها را ارایه می‌دهد. فن‌آوری توانا و حوزه‌های کاربردی که احتمالا تحقیقات IoT را در آینده نزدیک هدایت می‌کنند مورد بحث قرار خواهند گرفت. یک پیاده‌سازی ابر با استفاده از Aneka، که بر مبنای تعامل of خصوصی و عمومی است ارایه شده‌است. ما دیدگاه IoT خود را با گسترش نیاز به هم‌گرایی of، اینترنت و محاسبات توزیع‌شده هدایت‌شده به سوی جامعه تحقیق فن‌آوری نتیجه‌گیری می‌کنیم.

۱. موج بعدی در عصر محاسبات، خارج از محدوده رومیزی سنتی خواهد بود. در اینترنت اشیا (IOT)، بسیاری از اشیایی که ما را احاطه می‌کنند در یک شکل یا به صورت دیگر روی شبکه قرار می‌گیرند. IDentification فرکانس رادیویی (RFID)و فن‌آوری‌های شبکه حسگر برای مقابله با این چالش جدید ظهور خواهند کرد، که در آن سیستم‌های اطلاعاتی و ارتباطی به طور نامریی در محیط اطرافمان قرار دارند. این امر منجر به تولید مقادیر عظیمی از داده‌ها می‌شود که باید ذخیره شوند، پردازش و در قالبی یکپارچه، کارآمد و قابل تفسیر ارایه شوند. این مدل شامل خدماتی خواهد بود که کالا محسوب می‌شوند و به شیوه‌ای مشابه کالاهای سنتی تحویل داده می‌شوند. رایانش ابری می‌تواند زیرساخت مجازی برای رایانش ابری فراهم کند که دستگاه‌های پایش، دستگاه‌های ذخیره‌سازی را با هم ادغام می‌کند.

ابزارهای تحلیلی، پلت فرم‌ها و تحویل مشتری. مدل هزینه مبتنی بر هزینه که ارایه خدمات رایانش ابری را قادر به دستیابی به برنامه‌های کاربردی در مورد تقاضا از اتصال t با شبکه‌های موجود و محاسبات آگاه از بافت با استفاده از منابع شبکه‌ای یک بخش ضروری از اینترنت IoT می‌سازد. با حضور فزاینده WiFi و دسترسی به اینترنت بی‌سیم ۴ G - LTE، این تکامل به سمت اطلاعات موجود و شبکه‌های ارتباطی در حال حاضر مشهود است. با این حال، برای اینترنت چیزها برای ظهور با موفقیت، معیار محاسبه نیاز به فراتر رفتن از سناریوهای محاسبات تلفن همراه سنتی است که از تلفن‌های هوشمند و portables استفاده می‌کنند، و در اتصال اشیا موجود روزمره و گنجاندن اطلاعات در محیط ما، تکامل پیدا می‌کنند. برای فن‌آوری برای ناپدید شدن از آگاهی کاربر، اینترنت اشیا نیاز دارد: ۱)یک درک مشترک از وضعیت کاربران و وسایل آن‌ها، (۲)معماری‌های نرم‌افزار و شبکه‌های ارتباطی فراگیر برای پردازش و انتقال اطلاعات زمینه‌ای به جایی که مرتبط است، و (۳)ابزارهای تحلیلی در اینترنت چیزهایی که هدف برای رفتار خودکار و هوشمند هستند. با این سه زمینه اساسی در محل، اتصال هوشمند و محاسبات آگاه از بافت می‌تواند انجام شود. تحول اساسی اینترنت کنونی به شبکه‌ای از اشیا به‌هم‌پیوسته که نه تنها اطلاعات محیط را برداشت می‌کند (سنجش)و تعامل با جهان فیزیکی (تحریک / فرماندهی / کنترل)، بلکه همچنین از استانداردهای موجود اینترنت برای ارائه خدمات برای انتقال اطلاعات، تجزیه و تحلیل، کاربردها و ارتباطات استفاده می‌کند. Fuelled با استفاده از دستگاه‌های بی‌سیم باز مانند بلوتوث، شناسایی فرکانس رادیویی (RFID)، Wi - Fi و سرویس‌های داده تلفنی و همچنین گره‌های متحرک و نوده‌ای محرک، از دوران کودکی خود بیرون آمده و در آستانه تبدیل اینترنت استاتیک فعلی به یک اینترنت کاملا یکپارچه آینده است [ ۱ ]. انقلاب اینترنتی منجر به اتصال بین مردم با مقیاس بی‌سابقه‌ای و سرعت شد. انقلاب بعدی اتصال بین اشیا برای ایجاد یک محیط هوشمند خواهد بود.

تنها در سال ۲۰۱۱ تعداد دستگاه‌های متصل به هم در این سیاره به تعداد واقعی افراد رسید. در حال حاضر ۹ میلیارد دستگاه متصل به هم وجود دارد و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۲۰ به ۲۴ میلیارد دستگاه برسد. طبق نظر the، این مقدار به ۱ / ۳ هزار میلیارد دلار درآمد برای اپراتورهای شبکه تلفن همراه به تنهایی از بخش‌های عمودی مانند بهداشت، خودرو، خدمات مصرفی و الکترونیک مصرف‌کننده می‌رسد. یک طرح کلی از اتصال اشیا در شکل ۱ نشان‌داده شده‌است که در آن دامنه‌های کاربرد براساس مقیاس تاثیر داده‌های تولید شده انتخاب می‌شوند. کاربران از یک فرد به سازمان‌های سطح ملی برای پرداختن به مسائل گسترده استفاده می‌کنند.

این مقاله گرایش‌ها فعلی در تحقیق IoT را با استفاده از کاربردها و نیاز به هم‌گرایی در چندین فن‌آوری میان رشته‌ای ارایه می‌دهد. به طور خاص، ما حضور داریم:

به طور کلی دیدگاه اینترنت و فناوری‌هایی که به آن دسترسی پیدا کند (بخش ۲)

برخی تعاریف مشترک در این زمینه همراه با برخی گرایش‌ها و طبقه‌بندی of (بخش ۳)

دامنه‌های کاربرد در اینترنت با یک رویکرد جدید در تعریف آن‌ها (بخش ۴)

تحقق اینترنت محور و چالش‌ها (بخش ۵)

مطالعه موردی تجزیه و تحلیل داده‌ها بر روی پلت فرم ابر Aneka / Azure (بخش ۶)چالش‌های باز و رونده‌ای آینده (بخش ۷)۲. محاسبات Ubiquitous در تلاش بعدی محققان برای ایجاد ارتباط انسان به انسان از طریق فن‌آوری در اواخر دهه ۱۹۸۰، منجر به ایجاد نظم محاسباتی در همه جا می‌شود که هدف آن تعبیه فن‌آوری در زمینه زندگی روزمره است. در حال حاضر، ما در دوران پس از کامپیوتر هستیم که در آن تلفن‌های هوشمند و سایر وسایل دستی، محیط ما را با ایجاد تعامل بیشتر و همچنین آموزنده تغییر می‌دهند. مارک Weiser، the forefather of Ubiquitous Computing (ubicomp)یک محیط هوشمند را تعریف می‌کند [ ۲ ] به عنوان یک دنیای فیزیکی که با حسگرها، عملگرها، صفحات نمایش، و عناصر محاسباتی به طور پنهانی در اشیا روزمره زندگی ما جاسازی شده‌است و از طریق یک شبکه پیوسته متصل می‌شود. ایجاد اینترنت نقطه عطف مهمی به منظور دستیابی به دیدگاه ubicomp است که دستگاه‌های فردی را قادر می‌سازد تا با هر وسیله دیگری در جهان ارتباط برقرار کنند. شبکه بین شبکه‌ای، پتانسیل یک مقدار به ظاهر نامحدود از منابع محاسباتی توزیع‌شده و ذخیره‌سازی متعلق به مالکان مختلف را نشان می‌دهد.

در مقابل رویکرد محاسبات آرام Weiser، Rogers یک مدل انسانی محور را پیشنهاد می‌کند که از خلاقیت انسان در بهره‌برداری از محیط‌زیست و گسترش capabilities استفاده می‌کند [ ۳ ]. او یک راه‌حل ubicomp خاص دامنه را پیشنهاد می‌کند - - از نظر این که چه کسی باید سود ببرد، مفید است که به این فکر کنیم که چگونه فن‌آوری‌های ubicomp را می توان برای سال واتیون در جهان توسعه داد، بلکه برای حوزه‌های خاصی که می‌تواند توسط یک شرکت یا سازمان منفرد، مانند تولید کشاورزی، احیای زیست‌محیطی یا خرده‌فروشی طراحی و سفارشی شود، مفید است. ‖ و جمعه [ ۴ ] درباره پیشرفت، فرصت‌ها و چالش‌ها در طی ۲۰ سال of بحث و گفتگو کردند. آن‌ها در مورد بلوک‌های سازنده of و ویژگی‌های سیستم برای انطباق با جهان در حال تغییر بحث و گفتگو می‌کنند. مهم‌تر اینکه، آن‌ها دو فن‌آوری مهم را برای رشد زیرساختار ubicomp - ابر، و اینترنت با پیشرفت و هم‌گرایی سیستم‌های میکرو - الکترو مکانیکی (MEMS)شناسایی می‌کنند، ارتباطات بی‌سیم و الکترونیک دیجیتال منجر به توسعه دستگاه‌های مینیاتوری می‌شوند که قابلیت درک، محاسبه و ارتباط بی‌سیم را در فواصل کوتاه دارند. این دستگاه‌های مینیاتوری به نام گره‌های متصل به اتصال به ایجاد شبکه‌های حسگر بی‌سیم (WSN)و کاربرد گسترده در نظارت بر محیط‌زیست، نظارت بر زیرساخت، نظارت ترافیک، خرده‌فروشی و غیره هستند.

این مساله قابلیت ارائه قابلیت سنجش در همه جا حاضر را دارد که در درک دیدگاه کلی of که توسط Weiser نشان‌داده شده‌است بسیار مهم است [ ۲ ]. برای تحقق یک دیدگاه کامل اینترنت، یک محاسبه کارآمد، امن، مقیاس پذیر و بازار گرا و resourcing ذخیره ضروری است. رایانش ابری آخرین پارادایم است که پدیدار می‌شود و وعده خدمات قابل‌اعتماد از طریق مراکز داده نسل بعدی را می‌دهد که مبتنی بر فن‌آوری‌های ذخیره‌سازی virtualised هستند. این پلت فرم به عنوان یک گیرنده از داده‌ها از سنسورهای همه جا در دسترس عمل می‌کند؛ به عنوان یک کامپیوتر برای تحلیل و تفسیر داده‌ها؛ همچنین فراهم کردن دسترسی آسان به کاربر به راحتی تجسم براساس وب. سنجش و پردازش در همه جا و پردازش در پس‌زمینه، پنهان از چارچوب یکپارچه novel - Actuator - اینترنت باید تکنولوژی اصلی را شکل دهد که در آن یک محیط هوشمند شکل خواهد گرفت: اطلاعات تولید شده در میان پلت فرم‌های متنوع و برنامه‌های کاربردی، برای توسعه یک تصویر عملیاتی مشترک (COP)یک محیط، که در آن کنترل موارد نامحدود خاص ممکن می‌شود، به اشتراک گذاشته خواهد شد.

از آنجا که ما از www (وب سایت‌های ایستا)به web۲ (وب سایت‌های شبکه اجتماعی)حرکت می‌کنیم، نیاز به درخواست مبتنی بر داده با استفاده از پرس و جوها پیچیده افزایش می‌یابد. برای استفاده کامل از فن‌آوری موجود در اینترنت، نیاز به استقرار زیرساخت شبکه حسگر بی‌سیم مستقل، پلتفرم های شبکه حسگر بی‌سیم که شامل مدیریت داده‌ها و پردازش، تحریک و تجزیه و تحلیل داده‌ها می‌باشد، وجود دارد. محاسبات ابری، قابلیت اطمینان بالا، مقیاس پذیری و استقلال برای فراهم کردن دسترسی به همه جا، کشف منابع پویا و composability مورد نیاز برای نسل بعدی برنامه‌های کاربردی چیزها را می‌دهد. مصرف کنندگان می‌توانند با تغییر کیفیت پارامترهای خدماتی سطح خدمات را انتخاب کنند.

۳. تعاریف، گرایش‌ها و عناصر

۳.۱. تعاریف

همانطور که توسط Atzori et al. آل. [ ۷ ]، اینترنت اشیا را می توان در سه پارادایم شناخت: میان افزار (میان افزار)، اشیا محور (حسگرها)و معنایی (دانش). اگر چه این نوع توصیف به دلیل ماهیت میان رشته‌ای موضوع مورد نیاز است، اما مفید بودن اینترنت می‌تواند تنها در حوزه کاربردی رها شود که در آن سه پارادایم یکدیگر را قطع می‌کنند.

گروه RFID اینترنت را تعریف می‌کند - -

شبکه جهانی موضوعات بهم مرتبط، منحصرا مبتنی بر پروتکل‌های ارتباطی استاندارد است.

به گفته گروهی از پروژه‌های تحقیقاتی اروپایی روی اینترنت چیزها [ ۸ ] -

موضوعات " شرکت کنندگان فعال در کسب‌وکار، اطلاعات و فرآیندهای اجتماعی هستند که در آن‌ها قادر به تعامل و ارتباط بین خودشان و محیط با تبادل اطلاعات و اطلاعات در مورد محیط هستند (۹)، یک محیط هوشمند - فن‌آوری اطلاعات و خدمات عمومی، آگاه، تعاملی و efficient.In، ما تعریف مان را more می‌سازیم و آن را به هیچ پروتکل ارتباطی استاندارد محدود نمی‌کنیم. این امر امکان توسعه برنامه‌های طولانی‌مدت را فراهم می‌آورد و با استفاده از پروتکل‌های موجود در دسترس در هر نقطه داده‌شده در هر زمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. تعریف ما از اینترنت برای محیط‌های هوشمند، اتصال داخلی ابزار سنجش و تحریک است که توانایی اشتراک اطلاعات در سطوح مختلف از طریق یک چارچوب یکپارچه را فراهم می‌کند و یک تصویر عملیاتی مشترک برای توانمند سازی کاربردهای نوآورانه ایجاد می‌کند. این با سنجش کامل مقیاس بزرگ، تجزیه و تحلیل داده‌ها و نمایش اطلاعات با استفاده از لبه برش در همه جا و محاسبات ابری به دست می‌آید. ۳. ۲. ۲ TrendsInternet از چیزها به عنوان یکی از تکنولوژی‌های نوظهور در فن‌آوری اطلاعات شناسایی شده‌است، همانطور که در چرخه Hype فن‌آوری اطلاعات گارتنر اشاره شد (شکل ۲ را ببینید). چرخه Hype (۱۰)روشی برای نشان دادن ظهور، پذیرش، بلوغ و تاثیر بر کاربرد فن‌آوری‌های خاص است. پیش‌بینی شده‌است که IoT ۵ تا ۱۰ سال طول خواهد کشید تا محبوبیت adoption.The نمونه‌های مختلف با زمان تغییر کند. محبوبیت جستجوی وب، همان طور که توسط روند جستجوی گوگل در طول ۱۰ سال اخیر برای اینترنت چیزها اندازه‌گیری شد، شبکه‌های حسگر بی‌سیم و محاسبات Ubiquitous در شکل ۳ نشان‌داده شده‌اند [ ۱۱ ]. از آنجا که قابل‌مشاهده است، چون اینترنت IoT به وجود آمده‌است، حجم جستجو به طور مداوم با روند نزولی برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم در حال افزایش است. این گرایش به احتمال زیاد به دهه بعدی ادامه خواهد یافت چرا که دیگر فن‌آوری‌های قادر به شکل‌گیری یک اینترنت واقعی از چیزها به هم می‌رسند. از داده‌های جلد مرجع اخبار (شکل ۳ را ببینید)اینترنت مشاهده خواهد کرد که اینترنت چیزها به تدریج محبوبیت پیدا کرده‌است. در حقیقت، این نشان‌دهنده مقبولیت اجتماعی فن‌آوری است چرا که مصرف کنندگان به دنبال داده‌های بیشتر در مورد موضوعات مختلف مورد علاقه هستند. نقاط نقطه‌ای در شکل ۳

این اخبار مربوط به اینترنت IoT و بالاترین آمار در شکل ۳ امده است. ۳.۳. ElementsWe IoT یک طبقه‌بندی ارائه می‌کند که در تعریف اجزای مورد نیاز برای اینترنت از چیزها از یک دیدگاه سطح بالا کمک خواهد کرد. طبقه‌بندی‌های خاص هر جز را می توان در جای دیگری یافت [ ۶، ۱۲، ۱۳ ]. سه بخش IoT وجود دارند که قابلیت اتصال یکپارچه: a)سخت‌افزار ایجاد شده از حسگرها، عملگرها و ابزارهای کامپیوتری توکار برای تجزیه و تحلیل داده‌ها و c)ارائه - بدیع به منظور درک تجسم و ابزار تفسیر که می‌تواند به طور گسترده بر روی پلت فرم‌های مختلف قابل‌دسترسی باشد و می‌تواند برای کاربردهای مختلف طراحی شود، وجود دارد. در این بخش ما چند فن‌آوری توانا در این دسته را مورد بحث قرار می‌دهیم که سه مولفه ذکر شده در بالا را ایجاد می‌کنند. شناسایی فرکانس رادیویی RFID (RFID)تکنولوژی RFID یک پیشرفت مهم در الگوی ارتباطی تعبیه‌شده است که طراحی microchips برای ارتباطات داده‌های بی‌سیم را ممکن می‌سازد. آن‌ها به شناسایی اتوماتیک هر چیزی که به عنوان یک بارکد الکترونیکی متصل می‌شوند، کمک می‌کنند [ ۱۴، ۱۵ ]. برچسب‌های غیرفعال RFID، باتری نیستند و از قدرت سیگنال بازجویی خواننده برای ارتباط دادن ID به خواننده RFID استفاده می‌کنند. این مساله به بسیاری از کاربردها به ویژه در مدیریت زنجیره تامین و خرده‌فروشی منجر شده‌است. برنامه‌های کاربردی را می توان در حمل و نقل (جایگزینی بلیط، برچسب ثبت)و کاربردهای کنترل دسترسی پیدا کرد. برچسب پاسیو نیز در حال حاضر در بسیاری از کارت‌های بانکی و برچسب‌های تلفات جاده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد که از جمله اولین استقرار جهانی است. خوانندگان فعال RFID منبع باتری خود را دارند و می‌توانند ارتباط برقرار کنند. از چندین کاربرد، کاربرد اصلی برچسب‌های RFID فعال در ظروف بندری [ ۱۵ ] برای پایش بار است. ۳.۳.۲.، شبکه‌های حسگر بی‌سیم (WSN)پیشرفت‌های تکنولوژیکی اخیر در مدارهای مجتمع برق پایین و ارتباطات بی‌سیم، مقرون‌به‌صرفه، کم‌هزینه، دستگاه‌های کوچک و کوچک برای استفاده در کاربردهای سنجش از راه دور را فراهم آورده‌است. ترکیب این عوامل قابلیت دوام استفاده از یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی سنسورهای هوشمند را بهبود بخشیده‌است و جمع‌آوری، پردازش، تحلیل و انتشار اطلاعات با ارزش را فراهم آورده‌است. RFID فعال تقریبا شبیه گره‌های WSN با قابلیت پردازش محدود و ذخیره‌سازی محدود است. چالش‌های علمی که باید به منظور تحقق پتانسیل عظیم WSNs به صورت اساسی و چند رشته‌ای در طبیعت طبقه‌بندی شوند [ ۵ ]. داده‌های حسگر بین گره‌های حسگر به اشتراک گذاشته می‌شوند و برای تجزیه و تحلیل به یک سیستم توزیع‌شده و یا متمرکز ارسال می‌شوند. اجزایی که شبکه پایش WSN را تشکیل می‌دهند شامل موارد زیر هستند:

الف)سخت‌افزار WSN - معمولا یک نود (سخت‌افزار اصلی WSN)شامل واسط‌های سنسور، واحدهای پردازش، واحدهای فرستنده - گیرنده و تامین برق است. تقریبا همیشه، آن‌ها شامل مبدل‌های چند D / D برای واسط حسگر و گره‌های سنسور مدرن هستند که توانایی برقراری ارتباط با استفاده از یک باند فرکانسی را دارند [ ۵ ]. b)پشته ارتباطی WSN - گره‌ها در یک روش adhoc برای اغلب کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. طراحی یک توپولوژی مناسب، مسیریابی و لایه MAC برای مقیاس پذیری و طول عمر شبکه مورد استفاده حیاتی است. گره‌های موجود در یک شبکه نیاز به برقراری ارتباط بین خودشان برای انتقال داده‌ها در یک یا چند تایی به یک ایستگاه مبنا دارند. پرتاب گره، و طول عمر شبکه تخریب‌شده، مکرر هستند. پشته ارتباطی در گره sink باید قادر به تعامل با دنیای خارج از طریق اینترنت باشد تا به عنوان دروازه to WSN و اینترنت عمل کند. c)میان افزار - یک مکانیزم برای ترکیب زیرساخت سایبری با یک معماری سرویس گرا (SOA)و شبکه‌های سنسور برای فراهم آوردن امکان دسترسی به منابع سنسور ناهمگن در روش مستقل استقرار. [ ۱۷ ]. این امر مبتنی بر ایده جداسازی منابعی است که می توان آن‌ها را با چندین کاربرد مورد استفاده قرار داد. یک میان افزار مستقل برای توسعه کاربردهای سنسور، مانند یک معماری وب باز (OSWA)مورد نیاز است [ ۱۸ ]. OSWA بر روی یک مجموعه یکنواخت از عملیات و نمایش‌های داده استاندارد که در روش enablement شبکه حسگر (SWE)توسط کنسرسیوم "Open Open" (OGC)تعریف شده‌است، ساخته شده‌است. d)جمع‌آوری داده‌های ایمن - یک روش تجمیع داده کارآمد و ایمن برای افزایش طول عمر شبکه و نیز حصول اطمینان از داده‌های موثق جمع‌آوری‌شده از حسگرهای مورد نیاز است [ ۱۹ ]. عدم موفقیت گره یک ویژگی مشترک از WSNs، توپولوژی شبکه باید توانایی التیام خود را داشته باشد. تضمین امنیت حیاتی است چون سیستم به طور خودکار به عملگرها و حفاظت از سیستم‌ها در برابر متجاوزین بسیار مهم می‌شود. ۳.۳.۳. که به توانایی schemesThe برای شناسایی منحصر به فرد اشاره می‌کند، برای موفقیت اینترنت IoT حیاتی است.

 

این کار نه تنها به ما این امکان را می‌دهد که بیلیون ها وسیله را شناسایی کنیم، بلکه کنترل دستگاه‌های کنترل از راه دور را نیز از طریق اینترنت کنترل کنیم. مهم‌ترین ویژگی‌های ایجاد یک نشانی منحصر به فرد عبارتند از: یگانگی، قابلیت اطمینان، تداوم و مقیاس پذیری.

 

هر عنصری که در حال حاضر متصل است و آن‌هایی که قرار است متصل شوند، باید با شناسایی منحصر به فرد، مکان و کارکردها مشخص شوند. IPv۴ فعلی ممکن است به حدی پشتیبانی کند که در آن یک گروه از دستگاه‌های سنسور صوتی می‌توانند از لحاظ جغرافیایی شناسایی شوند، اما نه به طور جداگانه. ویژگی‌های قابلیت تحرک اینترنتی در the ممکن است برخی از مشکلات شناسایی دستگاه را کاهش دهد؛ با این حال، ماهیت ناهمگن گره‌های بی‌سیم، انواع داده متغیر، عملیات‌های همزمان و تلاقی داده‌ها از دستگاه‌ها باعث بدتر شدن مشکل می‌شود [ ۲۰ ].

عملکرد شبکه پایدار برای کانال کردن ترافیک داده‌های ترافیک و بی وقفه یکی دیگر از جنبه‌های IoT است. اگر چه، TCP / IP از این مکانیسم با مسیریابی در یک روش مطمئن‌تر و کارآمدتر، از منبع به مقصد، از منبع به مقصد، رو به رو می‌شود، the در رابط میان دروازه و دستگاه‌های حسگر بی‌سیم به یک محدودیت مواجه می‌شود. به علاوه، مقیاس پذیری آدرس دستگاه شبکه موجود باید پایدار باشد. افزودن شبکه‌ها و دستگاه‌ها نباید عملکرد شبکه، عملکرد دستگاه‌ها، قابلیت اطمینان داده‌ها بر روی شبکه و یا استفاده موثر از دستگاه‌ها از رابط کاربر را مختل کند.

برای پرداختن به این مسائل، سیستم یکنواخت نام (urn)برای توسعه of اساسی در نظر گرفته شده‌است. urn کپی از منابعی را ایجاد می‌کند که می‌توانند از طریق URL قابل‌دسترسی باشند. با جمع‌آوری مقادیر زیادی از داده‌های فضایی، بسیار مهم است که از مزایای متاداده برای انتقال اطلاعات از یک پایگاه‌داده به کاربر از طریق اینترنت استفاده کنیم [ ۲۱ ]. IPv۶ نیز گزینه بسیار خوبی برای دسترسی به منابع به صورت منحصر به فرد و از راه دور ارائه می‌دهد. یکی دیگر از پیشرفت‌های مهم در پرداختن به آن، توسعه یک IPv۶ سبک سبک است که به طور منحصر به فرد لوازم خانگی را به صورت منحصر به فرد معرفی می‌کند.

شبکه‌های حسگر بی‌سیم (با در نظر گرفتن آن‌ها به عنوان بلوک‌های سازنده of)، که در یک پشته متفاوت در مقایسه با اینترنت اجرا می‌شوند، نمی‌توانند به صورت انفرادی از پشته IPv۶ استفاده کنند و از این رو یک زیرشبکه با دروازه داشتن a مورد نیاز است. با توجه به این موضوع، ما به یک لایه برای پرداختن به دستگاه‌های سنسور به وسیله دروازه مربوطه نیاز داریم. در سطح زیرشبکه، urn برای دستگاه‌های سنسور می‌تواند ID منحصر به فردی به جای نام‌های دوستانه انسان مانند سایت www. و یک میز جستجو در دروازه برای رسیدگی به این دستگاه باشد. علاوه بر این، در سطح گره هر سنسور یک urn (به عنوان عدد)برای سنسورهای مورد نظر در دروازه خواهد داشت. کل شبکه در حال حاضر یک وب اتصال از کاربران (سطح بالا)به سنسورها (سطح پایین)که آدرس پذیر است (از طریق urn)، در دسترس (از طریق نشانی اینترنتی)و قابل‌کنترل (از طریق URC).

۳.۳.۴. ذخیره داده و تجزیه و تحلیل

یکی از مهم‌ترین پیامدهای این عرصه ظهور، ایجاد یک مقدار بی‌سابقه از داده‌ها است. ذخیره‌سازی، مالکیت و انقضای داده، به موضوعات بحرانی تبدیل می‌شوند. اینترنت تنها ۵ % از کل انرژی تولید شده امروز و با این نوع تقاضا را مصرف می‌کند. از این رو، مراکز داده‌ها که بر روی انرژی برداشت‌شده شرکت می‌کنند و متمرکز هستند، کارایی انرژی و نیز قابلیت اطمینان را تضمین خواهند کرد. داده‌ها باید به طور هوشمندانه برای نظارت هوشمند ذخیره شوند و مورد استفاده قرار گیرند.

به تحریک. توسعه الگوریتم های هوش مصنوعی که می‌توانند براساس نیاز متمرکز یا توزیع شوند، مهم است. الگوریتم‌های ترکیب جدیدی باید برای ایجاد حس جمع‌آوری داده‌ها توسعه داده شوند. روش‌های یادگیری ماشین - غیر خطی، روش‌های یادگیری ماشین زمانی براساس الگوریتم‌های تکاملی، الگوریتم ژنتیک، شبکه‌های عصبی و دیگر تکنیک‌های هوش مصنوعی برای رسیدن به تصمیم‌گیری خودکار ضروری هستند. این سیستم‌ها ویژگی‌هایی چون قابلیت هم‌کاری، یکپارچه‌سازی و ارتباطات وفقی را نشان می‌دهند. آن‌ها همچنین دارای یک ساختار پیمانه‌ای هم از نظر طراحی سیستم سخت‌افزاری و هم توسعه نرم‌افزار هستند و معمولا برای کاربردهای بسته‌بندی بسیار مناسب هستند.

3-3-5 تجسم

تجسم برای یک کاربرد IoT حیاتی است چرا که این اجازه تعامل کاربر با محیط را می‌دهد. با پیشرفت‌های اخیر در فن‌آوری‌های صفحه لمسی، استفاده از قرص‌های هوشمند و گوشی‌های هوشمند بسیار شهودی شده‌است. برای یک فرد برجسته که کاملا از انقلاب IoT بهره‌مند شود، جذاب و آسان برای درک تجسم باید ایجاد شود. همانطور که از ۲ D به صفحه نمایش سه‌بعدی حرکت می‌کنیم، اطلاعات بیشتری را می توان برای کاربر به شیوه‌های معنی‌دار برای مصرف کنندگان فراهم کرد. این امر همچنین سیاست گذاران را قادر می‌سازد که داده‌ها را به دانشی تبدیل کنند که در تصمیم‌گیری سریع حیاتی است. استخراج اطلاعات معنی‌دار از داده‌های خام غیر بدیهی است.

این شامل تشخیص رویداد و تجسم داده‌های خام و مدل‌سازی شده مربوطه است و اطلاعات با توجه به نیازهای کاربر نهایی نشان‌داده شده‌است.

۴. برنامه‌ها

چندین حوزه کاربردی وجود دارند که تحت‌تاثیر اینترنت در حال ظهور چیزها قرار می‌گیرند. کاربردها را می توان براساس نوع در دسترس بودن شبکه، پوشش، مقیاس، ناهمگنی، تکرارپذیری، دخالت کاربر و تاثیر طبقه‌بندی کرد [ ۲۲ ]. ما کاربردها را به چهار حوزه کاربردی دسته‌بندی می‌کنیم: ۱)شخصی و خانگی؛ (۲)خدمات؛ (۳)خدمات؛ و (۴)موبایل. این تصویر در شکل ۱ نشان‌داده شده‌است که IoT شخصی و خانگی را در مقیاس یک فرد یا خانه، خدمات اینترنت Utility در مقیاس ملی یا منطقه‌ای و اینترنت سیار ارایه می‌دهد که معمولا در دامنه‌های دیگر گسترش می‌یابد که عمدتا به خاطر ماهیت اتصال و مقیاس است. یک تقاطع بزرگ در برنامه‌ها و استفاده از داده‌ها بین حوزه‌های مختلف وجود دارد. به عنوان مثال، اینترنت شخصی و خانگی داده‌های مصرف برق را در خانه تولید می‌کند و آن را برای شرکت برق (برق)تولید می‌کند که می‌تواند منبع تغذیه و تقاضا را در اینترنت Utility بهینه کند. اینترنت به اشتراک گذاری داده‌ها بین ارایه دهندگان خدمات مختلف در یک روش یکپارچه و ایجاد فرصت‌های تجاری چندگانه کمک می‌کند. در هر دامنه چند کاربرد متداول داده می‌شود.

۴.۱. شخصی و خانگی

اطلاعات سنسور جمع‌آوری‌شده تنها توسط افرادی استفاده می‌شود که مستقیما شبکه را در اختیار دارند. معمولا WiFi به عنوان ستون فقرات برای انتقال داده‌های پهنای باند بالاتر (ویدئو)و همچنین نرخ‌های نمونه‌برداری بالاتر (صدا)استفاده می‌شود.

مراقبت‌های بهداشتی Ubiquitous [ ۷ ] در دو دهه گذشته پیش‌بینی شده‌است. اینترنت به یک پلت فرم کامل برای تحقق این دیدگاه با استفاده از سنسورهای ناحیه بدن و backend IoT برای آپلود داده‌ها به سرورها می‌دهد. برای مثال یک گوشی هوشمند می‌تواند برای ارتباط همراه با چندین رابط مانند بلوتوث برای کار کردن حسگرهای فیزیولوژیکی به کار رود. تاکنون چندین کاربرد برای سیستم‌عامل iOS، آندروید گوگل و سیستم‌عامل ویندوز وجود دارد که پارامترهای مختلفی را اندازه‌گیری می‌کنند. با این حال، این مساله هنوز در ابر برای پزشکان عمومی متمرکز نیست تا به آن دسترسی داشته باشند.

توسعه شبکه منطقه‌ای بدن یک سیستم پایش خانگی برای مراقبت از سالمندان ایجاد می‌کند که به پزشک اجازه می‌دهد تا بیماران و افراد مسن را در خانه‌هایشان کنترل کند و در نتیجه هزینه‌های بیمارستان را از طریق مداخله و درمان زودهنگام کاهش دهد [ ۲۳، ۲۴ ].

کنترل تجهیزات خانگی مانند دستگاه‌های تهویه هوا، یخچال و ماشین لباسشویی و غیره به مدیریت بهتر خانه و انرژی کمک خواهد کرد. این امر باعث خواهد شد که مصرف کنندگان در revolution IoT به همان شیوه خود انقلاب اینترنت دخیل شوند [ ۲۵، ۲۶ ]. شبکه اجتماعی قرار است تبدیل به یک تحول دیگر با میلیاردها شی مرتبط شود [ ۲۷، ۲۸ ]. یک توسعه جالب از یک مفهوم تویی‌تر مانند مفهومی استفاده می‌کند که در آن چیزهای فردی " در خانه می‌تواند به طور دوره‌ای the را که می‌تواند به راحتی از هر جایی ایجاد کند، توییت کند. اگر چه این یک چارچوب مشترک با استفاده از ابر برای دسترسی به اطلاعات فراهم می‌کند، یک پارادایم امنیتی جدید برای این منظور مورد نیاز خواهد بود تا به طور کامل تحقق یابد [ ۲۹ ].

۴.۲. سازمانی

ما به شبکه چیزها در یک محیط کار به عنوان یک کاربرد مبتنی بر شرکت اشاره می‌کنیم. اطلاعات جمع‌آوری‌شده از این شبکه‌ها فقط توسط مالکین مورد استفاده قرار می‌گیرد و داده‌ها ممکن است به طور انتخابی آزاد شوند. نظارت بر محیط‌زیست اولین کاربرد رایج است که برای نگه داشتن تعدادی از ساکنین و مدیریت تاسیسات در داخل ساختمان (به عنوان مثال، تهویه مطبوع، روشنایی)اجرا می‌شود.