معماری اینترنت اشیاء
اینترنت اشیاء مانند دیگر فناوری‌ها، برای توسعه، نیازمند معماری می‌باشد. در اینترنت اشیاء، تنوع حوزه‌ها و وسعت موضوعات مطرح شده در آن باعث شده تا سازمان‌ها، موسسات و نهادهای مختلف دست به کار شده و چارچوبی لایه‌ای برای آن پیشنهاد کرده‌اند. از بین سازمان‌ها و مراکز پژوهشی مختلف که در مورد اینترنت اشیاء فعالیت دارند، دو مدل ارایه شده توسط اتحادیه بین‌المللی مخابرات و انجمن جهانی اینترنت اشیاء جایگاه بهتری دارند.
اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU) بعنوان یک سازمان بین‌المللی وابسته به سازمان ملل متحد دارای بخش‌های مختلفی است که بخش استانداردسازی را به اختصار ITU-T می‌نامند. این نهاد، مدلی را تحت نام مدل مرجع اینترنت اشیاء مطرح نموده است. مدل مطرح شده توسط ITU-T در شکل زیر نمایش داده شده است.
همانطور که در این مدل مشهود است، چهار لایه‌ی اصلی و دو لایه‌ی کناری یا عمودی تعریف شده است که این دو لایه به عنوان لایه‌ی مشترک در تمام چهار لایه‌ی دیگر می‌توانند تعریف شوند و بصورت طبیعی، وظایف لایه‌های امنیت و مدیریت باید در همه سطوح و لایه‌ها مطرح باشد. مجموعه‌ی تجهیزات در لایه‌ی اول مطرح می‌شود که در مباحث آینده موضوع اشیاء هوشمند و دسته‌بندی‌های لازم مورد بحث قرار می‌گیرد. مباحث مرتبط با شبکه و ارتباطات در لایه دوم مطرح می‌شود. موضوع بسیار مهم پشتیبانی از سرویس‌های موردنیاز و برنامه‌های کاربردی، در لایه سوم مطرح می‌شود و برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیاء در لایه چهارم مطرح است.
همچنین انجمن جهانی اینترنت اشیاء (IoTWF)، سالانه نمایندگان حوزه کسب‌وکار و تجارت، دانشگاهیان و دولتمردان را دور هم جمع کرده تا بتواند اینترنت اشیاء را توسعه دهد. IoTWF برای تدوین معماری اینترنت اشیاء از متخصصین شرکت‌های سیسکو، اینتل، IBM و … بهره برده تا در سال ۲۰۱۴ از این چارچوب مشترک رونمایی کند. استانداردسازی، یکپارچه‌سازی، سهولت در توسعه و افزایش سطح تعامل از جمله محاسن یک مدل مشترک است. مدل مطرح شده توسط IoTWF در شکل زیر آمده است.
این مدل بصورت هفت لایه ارایه شده است که در لایه‌ی نخست، به موضوع شئ می‌پردازد و همچنین مباحث مرتبط با حسگر و عملگر در این لایه مطرح است که مباحث مختلفی از جمله تنوع اشیاء، نرخ تولید داده‌ها در هر شئ، نوع داده‌ی تولید شده و … در این لایه مورد بررسی قرار می‌گیرد. در لایه دوم، مباحث اتصال و ارتباط تعریف می‌شود که سوییچینگ و مسیریابی جز موارد مهم در این لایه است. همچنین تحویل قابل اعتماد بسته‌ها، ترجمه بین پروتکل‌ها مباحث این لایه است. در لایه سوم، رایانش و محاسبات در لبه مطرح می‌شود که موضوعات رایانش ابری و رایانش مه به عنوان زیر عناوین این بحث است. در این لایه موضوعات دیگری از جمله ارزیابی و بازسازی بسته برای پردازش در بالاترین سطح، فیلترینگ بسته برای کاهش ترافیک در پردازش بسته‌ها و ارزیابی داده‌ها جهت اطلاع‌رسانی، اعلام هشدار و … مطرح می‌شود. در لایه چهارم، موضوع انباشت داده‌ها و موضوعات پیرامونی آن مطرح می‌شود. نحوه‌ی دریافت و ذخیره‌سازی داده‌ها، قابلیت استفاده از داده‌ها توسط برنامه‌ها در زمان نیاز و تبدیل پردازش رویداد محور به پرس‌وجو محور از جمله‌ی مباحثی است که در لایه انباشت باید مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد. در لایه پنجم، موضوع ایجاد تجریدی از داده‌ها شکل می‌گیرد، یعنی داده‌ای که در لایه‌ی اول ایجاد شده است، در لایه دوم از طریق بستر شبکه‌ای ارسال شده است، در لایه سوم در لبه‌ها محاسبات بر روی آن انجام شده است، در لایه چهارم نحوه‌ی انباشت آن مورد بررسی قرار گرفته است، حال در لایه پنجم باید قالب و انتزاعی از این داده تشکیل شود تا ساختار داده‌ای و سازگاری داده‌ای در آن تامین شود. بطور دقیق دیگر وظایف این لایه یکپارچه‌سازی فرمت داده‌ها، اطمینان از سازگاری معنایی داده‌های منابع مختلف، اطمینان از کامل بودن تنظیمات داده‌ها و یکپارچه‌سازی داده‌ها که در یک یا چند جا توسط مجازی‌سازها ذخیره می‌شوند، می باشد. لایه‌ی ششم مطرح شده در این مدل، لایه کاربرد است که تفسیر داده‌های استفاده شده توسط برنامه‌ها به کمک این لایه انجام می‌شود، یعنی زمانی که داده‌ها به فرمت مشخصی رسیدند و قابل تفسیر و معنا شدند حال باید توسط برنامه‌های کاربردی تحلیل صورت گیرد و این تحلیل می‌تواند بصورت پیشرفته و به کمک فناوری‌های تحلیل داده صورت گیرد. پیوند فناوری کلان داده‌ها در این لایه می‌تواند صورت گیرد و تهیه‌ی گزارش‌های چند بعدی و بررسی و کنترل بر روی داده‌ها در این لایه انجام می‌شود. در لایه هفتم، موضوع انسجام مطرح است به این معنی که بعد از تحلیل داده‌ها در لایه‌ی قبلی حال در این لایه باید از نتایج بدست آمده استفاده نماییم و فرآیندهای موجود در کسب و کار را تغییر دهیم تا منافع مورد نیاز از فناوری اینترنت اشیاء حاصل شود.
دو مدلی که در بالا مورد بررسی اجمالی قرار گرفت به عنوان مدل‌های مورد ارجاع در موضوع معماری اینترنت اشیاء مطرح می‌باشند ولی به این معنا نیست که تنها مدل‌های موجود هستند. به عنوان مثال شرکت اوراکل مدل زیر را مطرح کرده است:
و یا به عنوان مثالی دیگر شرکت آمازون مدلی برای اینترنت اشیاء ارایه کرده است:
پس مشاهده می‌شود که در حوزه اینترنت اشیاء معماری‌های متعددی پیشنهاد شده است ولی دو مدل ارایه شده توسط اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU) و انجمن جهانی اینترنت اشیاء (IoTWF) مدل‌های مهمتری در این حوزه می‌باشند. بنظر می‌رسد ویژگی‌هایی نظیر سادگی و درک کامل از وظایف، وضوح در تعیین وظایف لایه‌ها، کمک به بهینه‌سازی فرآیندها، سازماندهی اینترنت اشیاء جهت برقراری ارتباط و نیز رویکرد یکپارچه‌سازی و استانداردسازی که در این مدل‌ها انجام شده است، باعث شده تا در محافل مختلف علمی و تجاری مورد اقبال بیشتری قرار گیرند.
نویسنده: محمدعلی عظیمی