خانه > مقالات > تکنولوژی

توضیح ساده پروتکل های اتصالاتی اینترنت اشیا

علی معتمدی  

وقتی صحبت از آیوتی میشود ، تعداد فوق العاده زیادی از انواع پروتکل های اتصالاتی وجود دارند. متصل کردن اشیا به اینترنت همانطور که انتظار می رود یکی از بخش های ضروری آیوتی است. اما زمانی که به انتخاب نوع اتصال مناسب برای راه حل آیوتی میرسد، تعداد پروتکل های اتصالاتی به صورت دیوانه واری زیاد است . تکنولوژی های سلولار ، ماهواره ، وای فای ، بلوتوث، NFC ،LPWAN  ،Ethernet  و RFID همه روشهایی برای اتصال به سنسور یا دستگاه هستند. برای هر کدام از این پروتکل های اتصالاتی سرویس دهنده های مختلفی وجود دارد مثلا در آمریکا برای اتصال سلولار سرویس دهنده های (AT&T ، T-Mobile، Verizon و …) و در ایران ( ایرانسل، همراه اول ، … ) وجود دارند.

اگر شما فقط به دنبال آن هستید که متوجه بشید آیوتی چی هست و چگونه کار میکنه تقریبا درک آن با مقاله های پیچیده ای مانند این و این غیر ممکن است. در این مقاله برای افرادی که فنی نیستند در یک چهارچوب ساده جهت شفاف سازی و درک راحت تر، موضوع را بیان میکنیم.

متصل کردن آیوتی-مسابقه ای بین مصرف انرژی ، طول برد و پهنای باند

یک اتصال شبکه خوب اتصالی که مصرف انرژی کمی ، برد زیادی و قدرت انتقال حجم زیادی از داده ها را داشته باشد (پهنای باند زیاد). ولی متاسفانه چنین پروتکل اتصالی وجود ندارد! حداقل هنوز وجود ندارد .هر نوع اتصال دارای رابطه بین سه ویژگی مصرف انرژی ، طول برد و پهنای باند است. این موضوع امکان آن را به ما می دهد که یک دسته بندی انجام دهیم که این اتصالات را به سه گروه تقسیم کنیم.

  • مصرف انرژی بالا، برد بالا ،پهنای باند زیاد

برای ارسال حجم زیادی از اطلاعات در فاصله زیاد نیاز به انرژی زیادی است. بهترین مثال تلفن همراع هوشمند شما است. تلفن شما می تواند حجم زیادی از داده ها را (مثلا ویدیو) به فاصله زیادی ارسال کند اما هر ۱-۲ روز نیاز به شارژ دارد. سلولار و ماهواره نمونه های از این گروه هستند. از سلولار هنگامی استفاده می شود که سنسور یا دستگاه ما در برد آنتن سلولار باشد اما ماهواره برای سنسور یا دستگاهی ضروریست که در وسط دریا روی یک کشتی قرار گرفته باشد.

  • مصرف کم ،برد کم، پهنای باند زیاد

برای اینکه بتوان حجم داده زیادی را ارسال کرد اما مصرف انرژی را هم کاهش داد ناچار باید برد را کاهش داد. وای فای، بلوتوث و Ethernet نمونه های این دسته هستند.  Ethernetیک اتصال سیمی است در نتیجه برد کم و به طول سیم محدود میشود. بلوتوث و وای فای هر دو اتصالات بی سیمی هستند که مصرف آنها از ماهواره و سلولار کمتر است ولی با پهنای باند یکسان یا بیشتر. هرچند با جابه جا شدن اطراف خانه حتما تجربه کردید که برد آنها محدود است.

  • مصرف انرژی کم ، برد بالا ، پهنای باند کم

برای کاهش انرژی مصرفی همزمان با طول برد بالا ناچار هستید که حجم اطلاعاتی را که ارسال میکنید کم باشد که به اتصالات این گروه LPWAN گفته می شود. این شبکه ها حجم اطلاعات کمی را ارسال میکنند که این امکان را فراهم می کند تا با مصرف انرژی خیلی پایینی در واحد فاصله ای مانند کیلومتر به جای متر فعالیت کنند.

به عنوان مثال یک سنسور رطوبت سنج برای کاربرد های کشاورزی فقط لازم است هر چند ساعت یک بار یک حجم کمی از اطلاعات مثلا یک عدد ( سطح رطوبت ) را ارسال کند. همچنین لازم است این سنسور مصرف انرژی پاینی داشته باشد زیرا انرژی آن از باتری تامین میشود (وصل کردن سنسور به شبکه برق آن هم در وسط زمین کشاورزی کار عقلانی نیست). و از آنجایی که کشاورزی در منطقه وسیعی انجام میگیرد، نیازمند برد بالایی است که بلوتوث و وای فای آن برد را ارائه نمی دهند.

LPWAN  ها در بسیاری از سیستم های آیوتی فوق العاده کاربردی هستند. این پروتکل امکان آن را فراهم میکنند که تعداد بسیار زیادی از سنسور ها به جمع آوری و ارسال اطلاعات از سطح وسیعی از زمین کشاورزی برای بازه ای مثلا یک ساله بدون نیاز به شارژ دوباره باتری ها داشته باشند. این سنسور ها امکان ارسال حجم اطلاعات زیادی را نداردن و نیازی هم به آن ندارند. مدل های مختلفی از LPWAN ها وجود دارن یک سری از آنها مثل LoRa در بازه های فرکانسی که برای استاندارد خاصی ثبت نشده اند فعالیت میکنند و بعضی مانند NB-IoT در بازه های فرکانسی که برای فعالیت های خاصی مانند زیر ساخت های سلولار هستند فعالیت میکنند.

خب همه اینها درست اما RFID ، NFC  و بقیه پروتکل ها چی ؟

برای ساده نگه داشتن این مقاله و دوری کردن از تخصصی شدن بیش از حد آن از توضیح این پروتکل ها پرهیز میکنیم. گروه بندی که در بالا انجام شد یک گروه بندی کلی و عمومی بود . هر کدام از این گروه ها داری شاخه های مختلف زیادی هستند که هر کدام از آنها دارای نقاط قوت و ضعف خاصی هستند. هدف از این دسته بندی آن بود که یک کلّیت و ساختار جامع از موضوع اتصالات آیوتی و تفاوت های قدرت و ضعف هایشان در ذهن شما ایجاد شود.

و اما در آخر باز ذکر این نکته ضروریست که همه چیز به تناسب میان مصرف انرژی ، طول برد و پهنای باند ختم می شود.


دیدگاه خود را بیان کنید :

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*
*