یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در بستر آزمایشی وب اشیا

یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در بستر آزمایشی وب اشیا  – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه کامپیوتر

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه 20 الی 100% رایگان مقالات ترجمه شده

1- قابلیت مطالعه رایگان 20 الی 100 درصدی مقالات 2- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر 3 فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در بستر آزمایشی وب اشیا

یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در بستر آزمایشی وب اشیا

یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در یک بستر آزمایشی وب اشیا

چکیده

اینترنت اشیا (IOT) می بایست قابلیت اتصال بیلیون ها ابزاره یا سیستم کاربردی به اینترنت از طریق ارتباطات مبتنی بر IP را داشته باشد. هدف اصلی پرورش یک فرایند توسعه سریع آبجکت های روزمره با قابلیت فعال شدگی وبی می باشد که به کاربران نهایی اجازه مدیریت و کنترل اشیا هوشمند به یک روش ساده از طریق بکارگیری مرورگر های وبی را خواهد داد. هدف این مقاله یکپارچه سازی گره های وای فای (Wi-Fi)، منابع میزبانی HTTP، در یک بستر آزمایشی وب اشیا (WoTT) می باشد. ویژگی جدید رویکرد پیشنهادی آن است که WoTT قابلیت یکپارچه سازی گره های جدید از طریق صرف بکارگیری مکانیزم های استاندارد را خواهد داشت و بر این مبنا به کاربران نهایی اجازه می دهد تا نسبت به ایجاد تعامل با کلیه آبجکت ها یا اشیا هوشمند بدون نگرانی در خصوص جزئیات خاص مربوط به پروتکل اقدام نمایند.

کلمات کلیدی: وای فای (Wi-Fi)، اینترنت اشیا، IOT، وب اشیا، ابزاره های محدود، دوربین IP

یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در بستر آزمایشی وب اشیا

1- مقدمه

فراگیری فناوری وای فای (Wi-Fi) در سناریوهای مدرن و قابلیت بکارگیری متقابل با استفاده از پروتکل های کاربردی گسترده (نظیر HTTP) سبب شده است تا چنین مشخصه ای به عنوان یک فناوری امید بخش برای آینده در نظر گرفته شود. وای فای قابلیت تضمین پوشش یک ناحیه بزرگ، همراه با پهنای باند بالا، مقاومت یا استواری مطلوب و به علاوه کارآیی از نقطه نظر هزینه را فراهم آورده است. یک الگوی قابل توجه که مشخصه های معنی داری را در این زمینه القا می نماید اینترنت اشیا (IoT) می باشد، یعنی یک فناوری خاص که در آن از طریق ارتباطات مبتنی بر- IP بیلیون ها ابزاره را می توان به اینترنت متصل نمود. بنابراین، اینترنت اشیا احتمالا با چالش های زیادی مشابه با مواردی روبرو خواهد شد که از نقطه نظر تاریخی به عنوان چالش های اینترنت مشخص شده اند. پیاده سازی سیستم های اینترنت اشیا به عنوان یک هدف مضاعف مرتبط با کاهش موانع ورودی در ارتباط با اشیا متصل به هم و همچنین به وب تلقی گردیده که خود نوید دهنده یک فرایند توسعه اشیا فعال شده وبی می باشد که بر مبنای آن می توان به کاربران نهایی روش های ساده ای را عرضه داشت که با استفاده از آنها قابلیت دسترسی به این اشیا فراهم می شود. جهت تحصیل چنین موردی، می توان دو ویژگی موجود HTTP و زیر ساخت های مبتنی بر وای فای (Wi-Fi) با توجه به دو رویکرد مختلف اتصال اشیا به وب را در نظر گرفت: (1) ایجاد یک هوشمندی مرتبط برای اشیا فیزیکی از طریق اتصال آنها به یک گره اینترنت اشیا، و متعاقبا استفاده از مزیت های حسگر های ساخته شده داخلی و محرک های مرتبط (نظیر حسگر دمایی که بر روی یک پنجره نصب شده است)، (2) اصلاح یا تغییر خود آبجکت ها یا اشیا فیزیکی از طریق اتصال الکتریکی آن ها به یک گره اینترنت اشیا و بنابراین ارائه قابلیت اتصال برای سیستم های محرک یا راه انداز های فیزیکی و مشخصه های مربوطه (نظیر اتصال یک لامپ به گره وای فای جهت ایجاد یک لامپ هوشمند با قابلیت کنترل از راه دور از طریق HTTP). به علاوه، تحقیقات در زمینه رشته اینترنت اشیا در ابتدا متمرکز بر چگونگی ایجاد معماری های IP– مبنا در شبکه های حسگر بی سیم (WSNs) بوده است، که به طور کلی شامل پذیرش IP به منظور فعال سازی اشیا محدود از نقطه نظر منابع و اتصال یکپارچه آن ها به اینترنت از طریق شبکه های مرتبط می باشد.

پذیرش فناوری وای فای به نظر به عنوان یک راه حل مناسب در برخی از سناریوهای اینترنت اشیا (نظیر کنترل ویدئویی) تلقی می شود. این ویژگی که یکی از انگیزه های تحقیق جاری نیز به شمار می آید تشریح کننده فرایند یکپارچه سازی گره های وای فای در یک بستر تست موجود و قبلا پیاده سازی شده است که خود ارائه دهنده یک بستر آزمایشی وب اشیا (WoTT) نیز می باشد [1]، که متشکل از گره های ناهمگنی است که به عنوان میزبان منابعی به شمار می آیند که قابلیت دسترسی به آن ها از طریق پروتکل کاربردی محدود شده (CoAP) میسر خواهد بود [2]. یکپارچه سازی گره های وای فای با توجه به میزبانی منابع HTTP با استفاده از صرف مکانیزم های استاندارد، گره های دینامیکی و الگوهای اکتشاف منابع، خود معرف ویژگی جدید بودن رویکرد پیشنهادی است، که به کاربران نهایی اجازه می دهد تا به آسانی قابلیت تعامل با آبجکت ها یا اشیا هوشمند (SOs) بدون نگرانی در خصوص نیازهای انتقال پروتکل های خاص را داشته باشند. ادامه این مقاله به شرح ذیل سازماندهی شده است. در بخش دو، یک نگاه کلی در زمینه تحقیقات مرتبط با یکپارچه سازی  WSNها بر مبنای وای فای در داخل سناریوهای اینترنت اشیا ارائه می شود. در بخش سه، کلیه ماژول های پیاده سازی شده رویکرد پیشنهادی با جزئیات مربوط به آن ها عرضه خواهد شد. در نهایت در بخش چهار برخی از نتیجه گیری های مربوطه عرضه خواهد شد.

یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در بستر آزمایشی وب اشیا

2- تحقیقات مرتبط

در خلال سالیان اخیر، موضوع یکپارچه سازی فناوری وای فای در بخش های مربوط به اینترنت اشیا بطور گسترده ای، غالبا در یک روش مقایسه ای و با درنظرگیری تکنیک های RF موجود دیگر، مورد تحلیل قرار گرفته است. در مرجع 3، پروتکل ZigBee، به طور گسترده ای در WSNها بکار گرفته شده است که در مقایسه با سیستم های مبتنی بر وای فای در اینترنت اشیا و سناریوهای گرید هوشمند می باشد. ZigBee به عنوان یک فناوری کم مصرف، با نرخ اندک و محدوده کوتاه به شمار می آید که در سطوح پایینی متکی به استاندارد IEEE 802.15.4 است. با این وجود این مورد آخری خود از محدودیت های مشخصی، نظیر نرخ انتقال داده اندک در رنج می باشد. WSNهای مبتنی بر وای فای، در مقابل، دارای مزیت های قابل توجهی هستند: (1) پهنای باند بالا، پشتیبانی برای ارتباطات زمان حقیقی یا آنی و ارتباطات با تاخیر اندک، (2) پوشش زیاد (همانند محدوده 50 متری برای گره های ZigBee، 100 متری در بخش های داخلی تا 300 متر در بخش های خارجی برای فناوری وای فای)، (3) استواری، با قابلیت نصب آسان و بازیابی کارامد و پایای خطاها، (4) کم هزینه بودن، با توجه به آن که هزینه سخت افزاری با استفاده از زیر ساختار های از قبل موجود وای فای کاهش یافته است. یک مقایسه بین سیستم های IEEE 802.15.4 با یک لایه تطبیقی قابل پذیرش 6LoWPAN و وای فای با قابلیت مصرف اندک در مرجع شماره 5 ارائه شده است. توسعه اخیر کارایی کاربرد توان یا مصرف مولفه های مختلف وای فای از مزیت یکپارچه سازی آسان با زیر ساختار های موجود و رقابت پذیری در شبکه IP داخلی برخوردار بوده و بنابراین ارائه دهنده نوعی صرفه جویی قابل توجه در هزینه و پیاده سازی سریعتر می باشد. این ویژگی ها خود سبب پذیرش فناوری های وای فای برای کلیه برنامه های کاربردی با توجه به ضروریات زمان حقیقی می باشد، آن هم با توجه به قابلیت های مربوط به زمان پاسخ و پایایی که به عنوان ویژگی های حیاتی در این عرصه به شمار می آید. در مرجع [6]، این مورد نشان داده شده است که با توجه به لایه های OSI سطح بالا، ماژول های وای فای می توانند طول عمر طولانی را برای باتری حاصل آورند، که علیرغم کاربرد HTTP در TCP/IP می باشد. به همین دلیل، استاندارد ها و الگو های مرتبط که قبلا در وب اعمال شده اند را می توان برای مدیریت منابع SO بکار گرفت و به علاوه توان بهره گیری از مزیت های متعاقب مرتبط با عدم نیاز به انتقال پروتکل را نیز باید در این زمینه در نظر داشت. چنین موردی سبب ایجاد ابزار های فعال شده کامل بر مبنای وب می شود [7] که خود از طریق پذیرش پروتکل های اینترنتی برای ابزار های دارای محدودیت های خاص (نظیر CoAP) قابل توجه می باشد. با این حال، رویکردی که بر مبنای آن یک درخواست HTTP حاصل می شود، نظیر یک پاسخ، یک HTML با قابلیت مشخص سازی شاخص های گرافیکی منبع، برای هر دو مولفه های کلاینت و سرور که می بایست قابلیت ایجاد یک مشخصه مستند سازی شده HTML را به ترتیب داشته باشند به عنوان یک ویژگی سنگین تلقی می شود. چنین مشخصه ای خود متعاقبا منجر به ارائه رویکرد های نوینی شده است که در تحقیقات جاری عرضه شده و بر مبنای آن یک الگوی سبک تر برای ارائه شاخص های مربوط به منابع مورد استفاده قرار گرفته است و یک هویت خارجی برای گره ها و اکتشاف منابع مورد استفاده قرار گرفته است.

یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در بستر آزمایشی وب اشیا

3- پیاده سازی

3- 1. معماری

هدف معماری پیشنهادی، که پیمانه های مربوط به اجزای اصلی آن در شکل یک نشان داده است، بررسی مفهوم اصلی اینترنت اشیا، با توجه به یکپارچه سازی ابزاره های مبتنی بر وای فای در بستر آزمایشی WoTT می باشد، که عمدتا تشکیل یافته از IEEE 802.15.4 فعال شده با- COAP می باشد.

3- 1- 1. ماژول دیرکتوری منابع

ماژول دیرکتوری منابع (RD) [10] به عنوان یک مخزن اطلاعاتی برای منابعی عمل می نماید که به وسیله نقاط انتهایی در شبکه اینترنت اشیا میزبانی می شوند. یک نقطه انتهایی در حقیقت یک هویت مبتنی بر- IP می باشد که در ارتباط با یک آدرس و یک پورت است: بنابراین، گره فیزیکی می تواند میزبان یک یا چند نقطه ای انتهایی باشد، که هر کدام دارای یک یا چند منبع می باشند. RD، در تعامل با یک ماژول پراکسی، همچنین قابلیت اعمال درخواست ها از طریق پروتکل های کاربردی مختلف نظیر (HTTP و CoAP) را خواهد داشت. در معماری پیشنهادی، کلیه نقاط انتهایی خود را از طریق کتابخانه JmDNS [11] مشخص می سازند، که به عنوان یک ویژگی جاوا مبنای پروتکل اکتشاف mDNS می باشد، البته صرفنظر از پروتکل برنامه کاربردی با قابلیت پشتیبانی، به گونه ای که منابع میزبانی شده به وسیله نقاط انتهایی به صورت اتوماتیک به RD اضافه می شوند.

3- 1- 2. ماژول مدیر گره

ماژول مدیر گره نیز یک هویت جاوا- مبنا است که قابلیت مدیریت ارتباطات با کلیه گره ها با قابلیت یکپارچه سازی در WoTT را دارد. این مورد متشکل از چند ماژول یا زیر پیمانه مرتبط می باشد. (1) HTTP Poller، پیاده سازی شده با استفاده از کتابخانه جتی، با قابلیت فراخوانی لیست منابع HTTP موجود از RD، و با قابلیت مشخص سازی موارد مورد نظر بر مبنای رابط CoRE (if) و نوع منبع (rt). به هنگامی که آدرس منبع فراخوانی شد، HTTP کار خود را با آن ها آغاز می نماید. به واسطه آن که ویژگی مرتبط با گزینه ناظر تعریف شده – CoAP به صورت طبیعی به وسیله HTTP پشتیبانی نمی شود، این ماژول می بایست اقدام به ارسال درخواست های HTTP GET به منابع HTTP موجود نماید. (2) CoAP Fetcher، اعمال شده به وسیله کتابخانه کالیفرنیوم (CF) نیز مسئول تعامل با نقاط انتهایی مبتنی بر- COAP می باشد. (3) ماژول اجرایی متعاقبا اقدام به پردازش پاسخ های دریافتی به وسیله ماژول های دیگر می نماید (کدگذاری شده با فرمت JSON به منظور حاصل آوردن تبادل داده ای سبک) و متعاقبا قابلیت تصمیم گیری در زمینه اعمال وظایف مرتبط را خواهد داشت، البته در صورتی که پاسخ ها برخی از معیار های خاص را ارضا نماید (همانند ارسال داده های حاصله به فضای ابری [12] یا پردازش از راه دور زیر ساخت ها [13، 14]، یا اعمال درخواست های جدید برای یک سیستم محرک یا راه انداز در WoTT).

3- 1- 3. گره های وای فای

در بین گزینه های مختلف، گره وای فای که به صورت یکپارچه در WoTT عرضه شده است به عنوان یک ویژگی خاص TI SimpleLink Wi-Fi CC3200 LaunchPad به شمار می آید [15]. این ویژگی با بهره گیری از دو پردازشگر با قابلیت کنترل سرور وبی یکپارچه و TCP/IP برای عملیات شبکه و یک رابط رادیویی از طریق IEEE 802.11، به صورت پروتکل b/g/n، عمل می نماید. برد مربوطه نیز مجهز به حسگرهای دمایی و حسگرهای شتاب سنج سه محوری می باشد: مقادیر حسگری شده را می توان بر مبنای وظایف اولویت داده شده داخلی استخراج نمود. برد یا مدار چاپی LaunchPad به این علت انتخاب شده است که چنین موردی به عنوان یکی از کامل ترین ابزار های موجود برای توسعه کاربرد اینترنت اشیا به شمار آمده و با باتری نیز قابلیت کاربرد دارد. این ویژگی ها سبب سیار بودن آن را فراهم آورده و از این طریق موجب افزایش ناهمگنی WoTT می شود.

3- 2. مورد کاربردی

معماری پیشنهادی به وسیله پیاده سازی سیستم کنترلی مبتنی بر اینترنت اشیا با گره وای فای مورد آزمایش قرار گرفته است که مشخصه آن در شکل 2 نشان داده شده است: یک دوربین امنیتی اقدام به تصویربرداری یک محیط کنترلی می نماید آن هم در صورتی که حسگر مربوطه یک حضور غیر مترقبه را مشخص ساخته باشد.

یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در بستر آزمایشی وب اشیا

4- نتیجه گیری

در این مقاله ما یک رویکرد جدید جهت یکپارچه سازی گره های وای فای به بستر آزمایشی وب اشیا (مشخص شده به صورت WoTT) را عرضه نمودیم، که با توجه به آن کاربرد یک ماژول دیرکتوری منابع، نقاط انتهایی و مکانیزم های اکتشاف منابع، در تعامل با یک شاخص منابع با فرمت- لینک CoRE، سبب می شود تا معماری پیشنهادی با قابلیت مقیاس پذیری مطلوب و با وزن سبک مناسب ارائه شود، چرا که منابع HTTP و CoAP بر روی ابزاره های ناهمگن به یک روش یکسان مدیریت می گردند. توسعه های آتی سبب پذیرش رویکرد Webhooks خواهد شد [17].

یکپارچه سازی گره های سیار وای فای در بستر آزمایشی وب اشیا