پروتکل‌ها و استانداردهای اینترنت اشیاء را بهتر بشناسیم

اینترنت اشیاء فناوری نو ظهوری است که در آن برای هر موجودیت امکان ارسال و دریافت داده از طریق شبکه‌های ارتباطی مختلف فراهم می‌گردد. اشیاء به هر چیزی گفته می‌شود که قابلیت جمع‌آوری داده‌ها، کنترل‌شدن و یا ارتباط از راه دور را داشته باشد.

این فناوری تاثیر شگرفی بر جنبه‌های مختلف زندگی بشر خواهد داشت، لذا لازم است برای ارتباطات بین اشیاء مختلف پروتکل‌های هوشمند ساختمان و فناوری‌های مناسبی انتخاب گردد. در این مقاله به بررسی برخی پروتکل‌ها و استانداردهای حاضر اینترنت اشیاء در لایه‌های مختلف کاربرد، کشف خدمات، زیرساخت، پیوند داده و انتقال می‌پردازیم و دسته‌بندی پروتکل‌ها و استانداردها را به صورت خلاصه در جدولی همراه با هدف، مزایا و ویژگی‌های هر یک از این پروتکل‌ها و استانداردها ارائه خواهیم کرد.

مقدمه

مفهومی که ما از اینترنت در ذهن داریم یک شبکه جهانی است که در آن رایانه‌های شخصی، تلفن‌های همراه و غیره و همچنین انسان‌ها در هرجایی توسط این دستگاه‌های متصل به شبکه با هم ارتباط برقرار می‌کنند.

حال دنیایی را در نظر بگیرید که در آن اینترنت از مفهوم فعلی خود فراتر رفته و اشیاء اطرافمان را نیز در خود جای می‌دهد. در اینجا مفهومی شکل می‌گیرد به نام اینترنت اشیاء. با مراجعه به مجله اینترنت اشیاء IEEE، یک سیستم اینترنت اشیاء شبکه‌ای است که در آن، به طور معمول، تعداد گسترده‌ای از اشیاء/حسگرها/دستگاه‌ها از طریق ارتباطات و زیرساخت اطلاعات برای ارائه خدمات ارزش افزوده از طریق پردازش داد‌ه‌های هوشمند و مدیریت برای برنامه‌های کاربردی مختلف، متصل هستند. در کنار مزایای فوق‌العاده اینترنت اشیاء، این فناوری با چالش‌های مختلف حریم خصوصی و امنیت روبرو است.

بنابراین پروتکل‌ها و استانداردهای جدیدی برای حل مسائل پایداری، قابلیت اطمینان، کیفیت خدمات، محرمانه بودن، یکپارچگی و غیره نیاز است، همچنین کاربردهای در حال پیشرفت اینترنت اشیاء مانند خانه‌ها و شهرهای هوشمند نیز نیازمند این به‌روزرسانی‌ها می‌باشند. به منظور دستیابی به این مهم، بررسی و آشنایی با پروتکل‌ها و استانداردهای حاضر این حوزه بسیار مهم است که با استفاده از این بررسی‌ها بتوان پروتکل‌ها و استانداردهای مناسب‌تری ارائه نمود تا چالش‌ها و محدودیت‌های موجود برطرف گردد.

ادامه این پست به صورت زیر سازماندهی شده است:

در بخش بعدی به مطالعه پروتکل‌ها و استانداردهای لایه کاربرد، کشف خدمات، زیرساخت شامل مسیریابی و شبکه و لایه فیزیکی، پیوند داده و ارتباطات می‌پردازیم، در بخش بعد از آن، خلاصه‌ای از ویژگی‌های پروتکل‌های ذکر شده را ارائه می‌دهیم و بخش آخر نیز نتیجه‌گیری است.

پروتکل‌ها و استانداردهای لایه‌های مختلف

در این بخش به ذکر پروتکل‌ها و استانداردهای لایه‌های مختلف کاربرد، کشف خدمات، زیرساخت مسیریابی، شبکه و لایه فیزیکی در اینترنت اشیاء و بررسی اجمالی آن‌ها می‌پردازیم.

پروتکل‌های لایه کاربرد

لایه کاربرد محیطی را ایجاد می‌کند که نرم‌افزارهای کاربردی بتوانند از طریق این محیط با شبکه ارتباط برقرار کنند، پروتکل‌های این لایه به شرح زیر می‌باشند:

CoAP یا Constrained Application Protocol

پروتکل CoAP برای دستگاه‌های محدود ایجاد شده است؛ این پروتکل تنها در محیط‌هایی مانند محیط‌های با تعداد گره محدود با قابلیت حافظه یا پردازنده کم و شبکه‌هایی مانند شبکه‌های بی‌سیم شخصی (Wireless PAN Area Network یا WPAN) با استفاده انرژی کمتر، مناسب است. روش‌های پشتیبانی شده در CoAP شامل GET ،POST ،PUT و DELETE هستند.

MQTT یا Message Queue Telemetry Transport

پروتکل MQTT در سال ۱۹۹۹ توسط شرکت آی‌بی‌ام معرفی و در سال ۲۰۱۳ توسط سازمان بهبود استانداردهای اطلاعات ساختاری یا Organization for the Advancement of Structured Information Standards، استاندارد شد که از سه جزء مشترک، ناشر و کارگزار تشکیل شده است. دو نسخه از MQTT موجود است:

• MQTT-SN یا MQTT for Sensor Networks

برای محیط‌های حسگر بی‌سیم طراحی شده است که در آن برخلاف MQTT، گره‌های پایانی با استفاده از پروتکل MQTT-SN (بر شبکه بی‌سیم) به دروازه و پس از آن دروازه با استفاده از پروتکل MQTT به سرور/کارگزار (بر شبکه سیمی) متصل هستند.

• SMQTT

یک توسعه از MQTT است که از رمزنگاری بر اساس ویژگی استفاده می‌کند و به طور کلی شامل چهار مرحله اصلی است: تنظیمات، رمزگذاری، انتشار و رمزگشایی

XMPP یا Extensible Messaging and Presence Protocol

پروتکل XMPP در سال ۱۹۹۹ برای پیام‌رسانی فوری در زمان واقعی نزدیک توسعه یافته و در یک دهه پیش توسط کارگروه مهندسی اینترنت ۱۰ استاندارد شده است. صرف‌نظر از سیستم عامل مورد استفاده، این پروتکل به کاربران اجازه می‌دهد از طریق ارسال پیام فوری در اینترنت با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. به تازگی XMPP دوباره توجه زیادی را به عنوان یک پروتکل ارتباطی مناسب برای اینترنت اشیاء به دست آورده است.

DDS یا Data Distribution Service

پروتکل DDS توسط گروه مدیریت شیء Object Management Group (OMG) در سال ۲۰۰۴ منتشر شد. معماری DDS دو لایه انتشار-اشتراک داده‌محور Data-Centric Publish -Subscribe DCPS و لایه بازسازی داده‌های محلی ۱۴ را تعریف می‌کند و داده را بین ناشران و مشترکان به عنوان موضوع انتقال می‌دهد پنج موجودیت در لایه انتشار-اشتراک داده‌محور موجود هستند:

• ناشر
• نویسنده داده
• مشترکان
• خواننده داده
• موضوع

AMQP یا Advanced Message Queuing Protocol:

پروتکل AMQP در سال ۲۰۰۳ توسط جان اوهارا در کمپانی JPMorgan Chase مطرح و توسط سازمان بهبود استانداردهای اطلاعات ساختاری استاندارد شده است. AMQP به طور گسترده‌ای در بن سازه‌های تجاری استفاده می‌شود.

ارتباطات توسط دو جزء اصلی به کار گرفته می‌شوند:

• تراکنش‌ها: برای مسیریابی پیام‌ها به صف مناسب استفاده می‌شوند
• صف‌های پیام: پیام‌ها می‌توانند در صف‌های پیام ذخیره و پس از آن به گیرنده‌ها ارسال شوند.

Websockets

پروتکل WebSocket در سال ۲۰۱۱ توسط کارگروه مهندسی اینترنت استاندارد و به عنوان بخشی از ابتکار HTML5 به منظور تسهیل مجراهای ارتباطی توسعه داده شده است؛ در واقع یک پروتکل مبتنی بر وب است که بر روی مجرا TCP تک، کار می‌کند و ارتباطات کاملا دوطرفه فراهم می‌نماید، این پروتکل برای برنامه‌های کاربردی که از مرورگرها استفاده می‌کنند و نیاز به تعامل و ارتباط با میزبان راه دور را دارند، مناسب است.

پروتکل‌های کشف خدمات

کشف خدمات به معنای تشخیص خودکار دستگاه‌های خدماتی است که توسط این دستگاه‌ها در شبکه ارائه می‌شوند، پروتکل‌های کشف خدمات به شرح زیر می‌باشند:

mDNS یا Multicast Domain Name System

یک خدمت پایه برای برخی برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیاء، سیستم نام دامنه است. mDNS پروتکلی است که از رابط‌های کاربردی برنامه‌نویسی یا API مشابه همانی که در سیستم نام دامنه تک‌پخشی معمولی موجود است استفاده می‌کند، ولی این رابط‌ها متفاوت اجرا می‌شوند؛ هنگامی که یک کلاینت mDNS می‌خواهد یک نام را تحلیل کند، یک پرس‌وجوی سیستم نام دامنه را چندپخشی میکند و میزبان با رکورد مربوط، با نشانی آی‌پی خود پاسخ می‌دهد.

DNS-SD یا DNS Service Discovery

DNS-SD یک استاندارد است که با استفاده از رکوردهای منبع سیستم نام دامنه، کارخواه‌های سیستم نام دامنه را قادر به کشف نمونه‌های نام‌گذاری شده از یک سرویس داده شده، می‌سازد. با استفاده از این پروتکل، کارخواه‌ها می‌توانند مجموعه‌ای از خدمات موردنظر در یک شبکه خاص را با استفاده از پیام‌های سیستم نام دامنه استاندارد کشف کنند.

وب فیزیکی یا Physical Web

چیزی که باعث شد وب فیزیکی به یک واقعیت تبدیل شود بیکن‌های رادیوهای کوچک بلوتوثی هستند که طیف سیگنال کوتاهی دارند. وب فیزیکی محیطی را ایجاد می‌کند که در آن دستگاه هوشمند و یا شیء متصل به بیکن از طریق بلوتوث، شناسه منبع یکپارچه Uniform Resource Identifier یا URI را به گوشی‌های هوشمندی که به آن دستگاه نزدیک‌تر هستند، همه‌پخشی می‌کند.

UPnP یا Universal Plug and Play

UPnP یک پروتکل برای کشف خودکار و قابلیت همکاری دستگاه در یک شبکه همتا-به-همتا (Peer-to-Peer) است. که برای تحقق بخشیدن به خدمات مختلف به مشتریان در شبکه‌های کوچک مانند شبکه‌های خانگی، کسب و کار کوچک و شبکه ساختمان تجاری پیشنهاد شده است. عملیات پایه یک شبکه UPnP از شش مرحله زیر تشکیل شده است.

• نشانی‌دهی
• کشف
• توضیحات
• کنترل
• اطلاع‌رسانی
• ارائه

HyperCat

مشارکتی از ۴۰ شرکت شامل شرکت آی‌بی‌ام، اینتل و غیره، Hypercat را توسعه دادند که یک اتحاد و استاندارد جهانی است و اینترنت اشیایی مطمئن و سازگار را برای صنعت و شهرها به همراه دارد. Hypercat اجازه می‌دهد تا کارخواه‌های اینترنت اشیاء اطلاعاتی در مورد دستگاه‌های مختلف اینترنت اشیاء در سراسر وب، به دست آورند.

پروتکل‌های زیرساخت

بخش زیرساخت خود از ۳ زیر بخش دیگر تشکیل شده است؛ که ما پروتکل‌ها را در بخش‌های مسیریابی، شبکه و لایه فیزیکی بررسی می‌کنیم.

مسیریابی

مسیریابی به معنای انتخاب بهترین مسیر برای انتقال داده به مقصد مورد نظر است، با توجه به پروتکل‌های مسیریابی به شرح زیر می‌باشند:

RPL یا Routing Protocol for Low power and Lossy Networks

یک پروتکل مسیریابی اینترنت است که برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم توسط کارگروه مهندسی اینترنت مشخص شده است. این پروتکل که همچنین به عنوان پروتکل لایه شبکه شناخته می‌شود پروتکل مسیریابی بردار فاصله برای شبکه‌های کم قدرت و با اتلاف است که از IPv6 استفاده می‌کند.

CORPL یا Cognitive RPL

CORPL یک توسعه از RPL، طراحی‌شده برای شبکه‌های ادراکی Perceptual است و از نسل توپولوژی DODAG یا Direction-Oriented Directed Acyclic Graph، اما با دو تغییر جدید به RPL، استفاده می کند. CORPL از ساختار پدر موجود در RPL استفاده می‌کند که در آن به حداقل یک پدر پشتیبان‌گیری علاوه بر پدر پیش‌فرض نیاز است، هر گره یک مجموعه ارسال‌کننده دارد و گره انتقال (گام بعدی) به صورت فرصت‌طلبانه انتخاب می‌شود.

CARP یا Common Address Redundancy Protocol

CARP یک پروتکل مسیریابی توزیع شده طراحی شده برای ارتباطات زیر آب است. پروتکل‌هایی مانند CARP بازپخش گام بعدی را بر اساس تبادل صحیح بسته‌های کنترل، تعیین می‌کنند؛ هنگامی که یک همسایه به عنوان بازپخش‌کننده انتخاب می‌شود، مجرا انتخاب می‌گردد و برای انتقال داده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شبکه

با بررسی پروتکل‌های لایه شبکه به شرح زیر می‌باشند:

6LoWPAN یا IPv6 over Low power WPAN

گروه کاری مهندسی اینترنت 6LoWPAN استاندارد 6LoWPAN را در سال ۲۰۰۷ توسعه داده‌اند. در واقع 6LoWPAN یک پروتکل شبکه است که اجازه اتصال مستقیم به اینترنت را با استفاده از استانداردهای باز می‌دهد. به جای تعریف یک سرآیند واحد مانند IPv4 ،6LoWPAN از سرآیندهای پشته همانند پروتکل IPv6، استفاده می‌کند.

6TiSCH یا IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e

6TiSCH یک مفهوم جهانی جدید را تعریف می‌کند که ماتریس توزیع/استفاده مجرا (CDU) یا Channel distribution/usage نام دارد؛ ماتریس توزیع/استفاده از مجرا به اصطلاح «سلول» نامیده می‌شود، این سلول دارای ارتفاعی برابر با تعداد فرکانس‌های در دسترس و عرضی است که دوره عملیات برنامه‌ریزی شبکه است.

6Lo

گروه کاری 6Lo از اوت ۲۰۱۳ درحال توسعه مجموعه‌ای از استانداردها برای انتقال بسته‌های IPv6 بر پیوندهای مختلف داده است؛ اگرچه 6LowPAN و 6TiSCH که IEEE 802.15.4 و IEEE 802.15.4e را پوشش می‌دهند، توسط گروه‌های کاری مختلفی ارائه شده‌اند، اما مشخص شد که پیوندهای داده بیشتری وجود دارند که باید پوشش داده شوند، به همین ترتیب گروه کاری 6Lo تشکیل شد.

لایه فیزیکی

این لایه با سخت‌افزار گیرنده و فرستنده ارتباط دارد، پروتکل‌های آن با توجه به شرح زیر می‌باشند.

LTE-A

شامل مجموعه‌ای از پروتکل‌های ارتباطی تلفن همراه است که در لایه فیزیکی، از دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس متعامد یا Orthogonal Frequency Division Multiple Access استفاده می‌کند که توسط آن پهنای باند مجرا به باندهای کوچک‌تر تقسیم می‌شود که بلوک‌های منابع فیزیکی نام دارند و هر یک می‌توانند به طور جداگانه استفاده شوند. معماری شبکه LTE-A متشکل از ۲ بخش اصلی است:

• هسته بسته تکامل‌یافته
• شبکه دسترسی رادیویی زمینی تکامل‌یافته

IEEE 802.15.4

این پروتکل پای های برای پروتکل ZigBee است و هر دو بر ارائه خدمات با نرخ داده کم بر دستگاه‌های با قدرت محدود تمرکز می‌کنند و یک پشته پروتکل شبکه کامل برای شبکه حسگر بی‌سیم می‌سازند. در سال IEEE802.15.4e ،۲۰۰۸ برای گسترش IEEE802.15.4 و پشتیبانی از ارتباطات کم‌قدرت ساخته شد که برای دستیابی به قابلیت اطمینان بالا، هزینه کم و الزامات ارتباطی اینترنت اشیاء، از هماهنگ‌سازی زمانی استفاده می‌کند.

Z-Wave

Z-Wave به عنوان یک پروتکل ارتباطی بی‌سیم کم‌ قدرت برای شبکه‌های خودکارسازی خانگی، به طور گسترده‌ای در برنامه‌های کاربردی کنترل از راه دور در خانه هوشمند و همچنین محیط‌های تجاری، استفاده شده است.

پروتکل‌های پیوند داده

پروتکل‌های لایه پیوند داده به شرح زیر می‌باشند:

IEEE 802.11 ah

استانداردهای IEEE 802.11 (همچنین شناخته‌شده به عنوان وای‌فای) استانداردهای بی‌سیم هستند که بیشتر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. استانداردهای وای‌فای اصلی با توجه به سربار بسته و مصرف انرژی بالایی که دارند، برای برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیاء مناسب نیستند؛ از این رو، گروه کاری IEEE 802.11 گروه کاری دیگری به نام ۸۰۲.11ah را آغاز کردند که پیش‌نویس پنجم آن در سال ۲۰۱۵ منتشر شد.

بلوتوث کم‌انرژی (BLE) یا Bluetooth Low Energy

بلوتوث کم‌انرژی و یا بلوتوث هوشمند یک پروتکل ارتباطی با برد کوتاه و لایه کنترل دسترسی به رسانه Medium Access Control یا (MAC) و لایه فیزیکی است که به طور گسترده‌ای برای شبکه داخل-حامل یا In-Vehicle مورد استفاده قرار می‌گیرد که در سال ۲۰۱۰ در هسته بلوتوث نسخه .۰ ۴ گنجانده شده است. این پروتکل معماری فرمانده/ فرمانبر را دنبال می‌کند و دو نوع بسته ارائه می‌دهد:

• تبلیغات
• بسته داده

Zigbee

این استاندارد در سال ۲۰۰۴ تصویب شد که برای طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیاء از جمله خانه‌های هوشمند، کنترل از راه دور و سیستم بهداشت و درمان طراحی شده است و از طیف گسترده‌ای از توپولوژی‌های شبکه از جمله ستاره، همتا-به-همتا یا خوشه‌ای-درخت پشتیبانی می‌کند. استانداردهای Zigbee دو پروفایل پشته یعنی ZigBee و ZigBee Pro را تعریف می‌نمایند که از شبکه مش کامل پشتیبانی و با برنامه‌های کاربردی مختلف کار می‌کنند و اجازه پیاده‌سازی با حافظه و قدرت پردازش کم را می‌دهند.

DASH7

یک پروتکل ارتباطی بی‌سیم برای شبکه فعال شده با RFID یا Radio-Frequency Identification است که در صنعت پزشکی و در دسترس جهانی کار می‌کند و برای نیازهای اینترنت اشیاء مناسب است. این پروتکل عمدتا برای پوشش دوربرد در فضای باز مقیاس پذیر، با نرخ داده بالاتر نسبت به ZigBee سنتی طراحی شده است و از دستگاه‌های RFID و شبکه حسگر بی‌سیم پشتیبانی می‌کند. از معماری فرمانده/ فرمانبر پیروی می‌کند و ویژگی‌های لایه کنترل دسترسی به رسانه آن را می‌توان به شرح زیر خلاصه کرد:

• پالایش
• نشانی‌دهی
• قالب بسته

G.9959

یک پروتکل لایه کنترل دسترسی به رسانه از اتحادیه بین‌المللی مخابرات یا International Telecommunication Union، برای ارتباطات بی‌سیم نیمه-دو طرفه است که برای برنامه‌های کاربردی زمان واقعی که در آن واقعا زمان مهم است، طراحی شده است.

ویژگی‌های لایه کنترل دسترسی به رسانه عبارتند از: شناسه منحصر به فرد شبکه که اجازه می‌دهد ۲۳۲ گره به یک شبکه بپیوندند، سازوکارهای اجتناب از تصادم، ارسال مجدد به صورت خودکار برای تضمین قابلیت اطمینان و غیره.

LoRaWAN

یک پروتکل بهینه‌سازی با مصرف قدرت پایین است که برای شبکه‌های بی‌سیم مقیاس‌پذیر با میلیون‌ها دستگاه طراحی شده است و دستگاه‌های پایانی را قادر به ارسال و دریافت داده‌ها به صورت بی‌سیم و در قدرتی پایین می‌سازد. LoRaWAN نهاد شبکه معرفی می‌کند دستگاه‌های پایانی، دروازه‌ها، کارساز شبکه مرکزی، کارساز برنامه کاربردی.

Weightless

یک فناوری شبکه گسترده بی‌سیم دیگر برای برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیاء است که دارای دو مجموعه استاندارد است:

• Weightless-N: برای اولین بار برای پشتیبانی از ارتباطات ماشین-به-ماشین کم‌هزینه و کم‌قدرت با استفاده از دسترسی چندگانه تقسیم زمانی ۴۳ برای به حداقل رساندن تداخل، در سال ۲۰۱۳ توسعه داده شده است.
• Weightless-W: ویژگی‌های مشابه فراهم می‌نماید اما از فرکانس‌های باند تلویزیون استفاده می‌کند و در سال ۲۰۱۵ توسعه داده شده است.

DECT/ULE

یک استاندارد جهانی اروپا برای تلفن‌های بی‌سیم است. با توجه به تخصیص مجرای اختصاص داده شده خود، DECT از تراکم و تداخل رنج نمی‌برد. DECT/ULE از دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس متعامد، دسترسی چندگانه تقسیم زمانی و تقسیم تسهیم زمان پشتیبانی می‌کند که در پروتکل DECT اصلی پشتیبانی نمی‌شد.

LWM2M

این پروتکل، CoAP با انتقال / UDPSMS را به کار می‌گیرد. کارخواه LWM2M به طور معمول در یک مرکز داده خصوصی یا عمومی قرار دارد و می‌تواند توسط ارائه‌دهنده خدمات ماشین-به-ماشین، ارائه‌دهنده خدمات برنامه کاربردی و یا ارائه‌دهنده خدمات شبکه میزبانی شود؛ یک کارساز LWM2M هم به طور معمول به عنوان یک کتابخانه نرم‌افزار یا یک تابع ساخته‌شده، با یک ماژول یا دستگاه ادغام می‌شود.

SoAP

SoAP یک پروتکل بسیار سبک برای تبادل اطلاعات ساخت یافته است که از فناوری XML برای تعریف یک چارچوب پیام کشویی استفاده می‌کند و یک ساختار پیام ارائه می‌دهد که می‌تواند با استفاده از انواع پروتکل‌های اساسی تبادل شود. چارچوب طراحی شده باید از هر مدل برنامه‌نویسی خاص مستقل باشد.

WirelessHART

یک پروتکل پیوند داده است که در بالای لایه فیزیکی IEEE 802.15.4 عمل می‌کند و دسترسی چندگانه تقسیم زمانی را در لایه کنترل دسترسی به رسانه خود به کار می‌گیرد و در باند رادیویی ۲.۴ گیگاهرتز با استفاده از ۱۵ مجرای مختلف با نرخ داده ۲۵۰ کیلوبیت/ثانیه عمل می‌کند ] ۷،۳۰ [. در واقع یک پروتکل ارتباطی شبکه مش بی‌سیم است که به صورت مرکزی توسط مدیر شبکه کنترل می‌گردد و شبکه آن مبتنی بر معماری متمرکز است.

پروتکل‌های لایه انتقال

این لایه جریان داده‌ها را در شبکه کنترل می‌کند، پروتکل‌های این لایه به شرح زیر می‌باشند:

ISA 100.11a

در سال ۲۰۰۹، انجمن بین‌المللی خودکارسازی یا International Society of Automation یک استاندارد شبکه مش بی‌سیم را تایید کردند که به عنوان ISA100.11a شناخته می‌شود. یک شبکه ISA 100.11a، ممکن است از هفت نوع دستگاه تشکیل شده باشد:

• دروازه
• مدیر سیستم
• مدیر امنیت
• مسیریاب
• مسیریاب ستون اصلی
• دستگاه‌های ورودی/خروجی
• دستگاه‌های قاب حمل

NFC یا Near-Field Communication

به طور مشترک توسط سونی و فیلیپس در اواخر سال ۲۰۰۲ توسعه داده شد که یک پروتکل ارتباطی نیمه-دوطرفه با برد کوتاه است و ارتباطی آسان و امن بین دستگاه‌های مختلف فراهم می‌کند. این ایده که دستگاه‌های قابل حمل می‌توانند با استفاده از یک ارتباط رادیویی توسط یک آنتن تعبیه شده برای مسافت‌های کوتاه، با دیگر دستگاه‌ها (قابل حمل یا بی‌حرکت) به صورت امن ارتباط برقرار کنند، منجر به معرفی استاندارد NFC شده است.

EnOcean

EnOcean یک فناوری ارتباط بی‌سیم فوق‌العاده کم‌مصرف است که با برداشت انرژی طراحی شده است. فناوری EnOcean ارتباطات بی‌سیم قابل اعتمادی را با یک پشته پروتکل بسیار ساده، محقق می‌سازد.

NB-IoT یا NarrowBand IoT

پس از فعالیت‌های اخیر پروژه مشارکت نسل سوم 3rd Generation Partnership Project یا (3GPP) در اینترنت اشیاء همراه یا CIoT، کار بر روی فناوری اینترنت اشیاء باند باریک تایید شده است، روند استانداردسازی NB-IoT در ماه ژوئن ۲۰۱۶ به پایان رسید و این فناوری به طور رسمی در انتشار ۱۳ امُ از LTE گنجانده شد.

بحث و جمع‌بندی

برخی پروتکل‌ها و استانداردهای لایه‌های مختلف برای اینترنت اشیاء که در بخش‌های قبلی ذکر شد، در جدول زیر خلاصه شده‌اند.

حال در جدول ۲ به طور خلاصه نگاهی به ویژگی‌های پروتکل‌ها و استانداردهای ذکر شده در لایه کاربرد، جدول ۳ لایه کشف خدمات، جدول ۴ به بررسی پروتکل‌ها و استانداردهای زیرساخت مسیریابی، شبکه و فیزیکی، جدول ۵ لایه پیوند داده و در نهایت در جدول ۶ به لایه انتقال می‌پردازیم.

جدول ۱: پروتکل‌ها و استانداردها در لایه‌های مختلف برای اینترنت اشیاء

جدول ۲: خلاصه ویژگی پروتکل‌های لایه کاربرد

جدول ۳: خلاصه ویژگی پروتکل‌های کشف خدمات

جدول ۴: خلاصه ویژگی پروتکل‌های زیرساخت

جدول ۵: خلاصه ویژگی پروتکل‌های پیوند داده

جدول ۶: خلاصه ویژگی پروتکل‌های لایه انتقال

نتیجه‌گیری

در این مقاله برخی پروتکل‌ها و استانداردهای رایج در زمینه اینترنت اشیاء در لایه‌های مختلفی از جمله کاربرد، کشف خدمات، زیرساخت متشکل از مسیریابی و شبکه و لایه فیزیکی، لایه پیوند داده و در نهایت لایه ارتباطات را معرفی کرده و به بررسی اجمالی آن‌ها پرداختیم، در جدولی دسته‌بندی از این پروتکل‌ها و استانداردها ارائه دادیم و پس از آن برخی ویژگی‌های هر کدام مانند هدف، مزایا، معماری و غیره را به صورت جداگانه بررسی نمودیم، پروتکل‌های ذکرشده در حال حاضر در کاربردهای مختلف اینترنت اشیاء مورد استفاده قرار می‌گیرند.

با توجه به هدف توسعه هر کدام از این پروتکل‌ها و با توجه به نیازهای محیط‌های مختلف، به منظور رفع احتیاجات آن محیط باید پروتکل مناسبی انتخاب گردد. مسئله‌ای که واضح است این است که با توجه به توسعه و روند پیشرفتی که اینترنت اشیاء در پیش گرفته است و با توجه به این مسئله که اطلاعات متفاوتی توسط اشیاء هوشمند جمع آوری می‌شود که کاربران نگرانی زیادی در مورد خطر افشا و یا سوءاستفاده از این اطلاعات دارند، نیاز به پروتکل‌های جدیدتری که خلا‌های موجود را پر کند بیشتر حس می‌شود و این الزام پژوهشگران را در این زمینه مشغول خواهد کرد.