أهم خمس تقنيات اتصال لاسلكية مستخدمة في إنترنت الأشياء

أهم خمس تقنيات اتصال لاسلكية مستخدمة في إنترنت الأشياء

سنتعرّف في هذا المقال على النتائج المُستخلصة من مقارنة خمسِ تقنيّاتٍ لاسلكيّةٍ مُستخدمةٍ في شبكات إنترنت الأشياء؛ وهي تقنيةُ بلوتوث Bluetooth، وتقنية الاتصال اللاسلكي المعروفة بـ واي فاي – WIFI، وتقنية LoRa وتقنية ZigBee وتقنية .NB-IOT

ما المقصود بإنترنت الأشياء؟

يُشير مصطلح إنترنت الأشياء أو اختصاراً IoT إلى أن كل شيء مُتّصل بالإنترنت، وبطريقة أُخرى يمكننا القول أنَّه إنترنت كل شيء (Internet of Everything).

ما الذي نعتبره مُنتج ينتمي لإنترنت الأشياء؟

لنأخذ مثالين.
المثال الأول، ساعةُ اليد التقليديّة التي لا يمكننا اعتبارها منتج ينتمي لإنترنت الأشياء كونها غير متّصلة بالعالم الخارجي.

أمّا المثالُ الثاني، الساعةُ الذكيّة، هي مُنتج ينتمي لإنترنت الأشياء، حيث بإمكانها أن تكون متصلة بالهاتف المحمول عبر شبكةِ واي فاي، وتقنية البلوتوث، وغيرها من التقنيات الأخرى. وبالإضافة لميزة تبادل المعلومات والتحكّم عن بعد، يُمكنها التفاعل مع الناس.
نستنتج من مثال الساعة الذكيّة أنَّ إنترنت الأشياء له الخصائص التالية:

• يوجد ربط بين الإنسان والأشياء.
• يوجد ربط بين الأشياء بعضها البعض.
• استخدام وتبادل للمعلومات.
• التحكم بالإدارة عن بعد.
• الذكاء.
• استخدام تقنيات الشبكات.

هناك العديد من تقنيات الشبكات في الأسوق اليوم، لذلك سنقارن بإيجاز بين ميزات تقنيات الشبكات المختلفة بحيث يمكن للقراء اختيار التقنية المناسبة لتطبيقهم.

تقنية Wi-Fi

تقنية Wi-Fi، مصدر الصورة: C&T RF Antennas Inc
                                            تقنية Wi-Fi (مصدر الصورة: موقع pcbantennas)

تقنية واي فاي، المعروفة أيضاً باسم “نقطة الاتصال الفعالة” (hotspot in action)، هي علامة تجارية تمتلكها منظّمة Alliance Wi-Fi، يستخدمها مصنعو هذه التقنية، وهي عبارة عن شبكة محلّية لاسلكية تم إنشاؤها اعتماداً على المعيارIEEE 802.11 (هي مجموعة عمل تابعة للجنة مواصفات الشبكات المحلية والمتوسطة في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات والمعروفة اختصاراً بهذا الرمز).
قام الفريق البحثي بقيادة جون أوسوليفان John O’Sullivan الحاصل على شهادة الهندسة من جامعة سيدني، باختراع هذه التقنية.
إن السعر الذي ندفعه من أجل كل جهاز إلكتروني مُباع في عام 2010 والمتضمّن على تقنية واي فاي يتضمّن رسومَ مُلكيةٍ للحكومة الأسترالية لاستخدام براءة اختراع واي فاي.

الميزات:

• إمكانية اتصال الأجهزة بالإنترنت.
• لا وجود للأسلاك.
المساوئ:
• مدى قصير (50 م).
• استهلاك مرتفع للطاقة.
• ضرورة وجود نقطة فعالة.

تقنية البلوتوث Bluetooth

 شعار تقنية البلوتوث مصدر الصورة: C&T RF Antennas Inc
                شعار تقنية البلوتوث (مصدر الصورة: موقع pcbantennas)

تقنيّةُ بلوتوث، هي تقنية اتصال لاسلكي حديثة أُعلِنَ عنها بشكلٍ مشترك في أيار/ مايو عام 1998 من قبل خمسٍ من الشركات الرائدة في العالم .شركة إريكسون Ericsson وشركة نوكيا Nokia وشركة توشيبا Toshiba، وشركة آي بي إم IBM، وشركة إنتل Intel.

الميزات:

تتمثّل أهمّ المزايا في تقنيةِ بلوتوث في الحماية من الإشعاع، وكونها صديقة للبيئة، ولا تحتاج للأسلاك، ومحميّة من خطر السرقة، بالإضافة إلى سهولة الاستخدام.

المساوئ:

• استهلاك مرتفع للطاقة.
• صعوبة عملية الاتصال.
• مستوى حماية منخفض.
• مدى قصير(50م).
• ليس هناك اتصال مباشر بالإنترنت.

تقنية ZigBee

رمز تقنية ZigBee، مصدر الصورة: C&T RF Antennas Inc.
                                        رمز تقنية ZigBee، (مصدر الصورة: موقع pcbantennas)

بروتوكول اتّصال لاسلكي مُنخفض السرعة وقصير المدى. الطبقة الأساسية هي طبقة الوصول للوسائط والطبقة الفيزيائية تتبع موصفات المعيار .IEEE 802.15.4

الميزات الرئيسة لهذه التقنية هي السرعة المنخفضة والاستهلاك المنخفض للطاقة والتكلفة المنخفضة، بالإضافة لتوفيرها الدعم لعدد كبير من العقد المتصلة بالإنترنت، ودعم مجموعة متنوعة من البنى الشبكية (الهياكل الشبكية) على الإنترنت.

البساطة، والسرعة، والموثوقية، والأمان.

تقنيةُ زيجبي ZigBee، هي تقنية جديدة ظهرَت مُؤخراً، وتعتمد بشكلٍ أساسي على الشبكات اللاسلكية للإرسال، وهي قادرة على الاتصال اللاسلكي من مسافة قريبة.

الميزات:

• سرعة منخفضة، استهلاك منخفض للطاقة، تكلفة منخفضة.
• تدعم عدد كبير من العقد (الأجهزة) قد يصل إلى 65000عقدة.
• شبكة التنظيم الذاتي (هي آلية مصمّمة لجعل تخطيط شبكات الوصول اللاسلكي للأجهزة المحمولة وتكوينها وإدارتها وتحسينها ومعالجتها أبسط وأسرع).

المساوئ:

• لا يوجد وصول للإنترنت.
• مدى قصير (من 10 إلى 100 متر).
تقنيات الاتصال الخليوي 2G/3G/4G/5G

رمز تقنية ZigBee، مصدر الصورة: C&T RF Antennas Inc.
                                              رمز تقنية ZigBee، (مصدر الصورة: موقع pcbantennas)

تُستخدم تقنية شبكات الجيل الثاني والثالث والرابع والخامس الخلوية بشكل أساسي في الحالات التي تكون فيها الأجهزة متصلة بالإنترنت.
تتّصف بكونها مُناسبة للأجهزة ذات الاستعمال الشخصي، أو لعدد قليل من الأجهزة في المناطق النائية وغير المُراقبة حيث لا يوجد نطاق عريض للشبكة السلكية، ولكن يلزم نقل البيانات عبر الإنترنت.
تشمل الأمثلة آلات البيع غير المأهولة على جوانب الطريق، وغيرها…
وعلى أية حال، فإن أجهزة إنترنت الأشياء التي تستخدم تقنية الجيل الثالث والرابع والخامس تتطلب استخدام شريحة جوّال وتحتاج إلى دفع رسوم للمُشغّل من أجل تبادل البيانات.

الميزات:

• مدى بعيد (10كم).
• وصول متاح لشبكة الإنترنت.
• قدرة تنقّل عالية.

المساوئ:

• تكلفة مرتفعة لتقنية الجيل الرابع والخامس.
• استهلاك مُرتفع للطاقة.
• تقنية الجيل الثاني أصبحت على وشك الخروج عن الخدمة.

رمز تقنية NB-IOT، مصدر الصورة: C&T RF Antennas Inc
                                 رمز تقنية NB-IOT، (مصدر الصورة: موقع pcbantennas)

للتغلّب على بعض أوجُه القصور في تقنيات الاتّصال الخليوي ظهرت تقنية جديدة تدعى بإنترنت الأشياء ضيّق النطاق NB-IOT، يمكن نشرها مباشرة على شبكات ال GSM، أو UMTS، أو .LTE وذلك لتقليل تكاليف التركيب وتحقيق تطوير سلس.

الميزات:

• مدى بعيد (10كيلومتر).
• استهلاك طاقة منخفض.
• إمكانية الاتصال بالإنترنت (يمكن توصيله ببطاقة الهاتف المحمول).
• إمكانية تنقل كبيرة.

المساوئ:

• تطوير عالي السرعة خلال السنوات القليلة الماضية.
• تغطية بطيئة حول العالم.
• لا وجود للإشارة في بعض المناطق.

تقنية LoRa

صورة ترمز لتقنية LoRa، مصدر الصورة: C&T RF Antennas Inc
                                     صورة ترمز لتقنية LoRa، (مصدر الصورة: موقع pcbantennas)

معيارٌ لاسلكيٌّ لشبكات المنطقة المحلية ذات الطاقة المنخفضة.
أهم ما يميز هذه التقنية هي إمكانية الانتشار لمسافات أبعد من التقنيات اللاسلكية الأخرى بمقدار استهلاك الطاقة نفسه، محققة بذلك ميزتي الاستهلاك المنخفض والانتشار لمسافات طويلة. حيث يمكنها التوسع إلى مسافة حوالي 3 إلى 5 مرات من الاتصالات ذات الترددات اللاسلكية التقليدية باستخدام نفس استهلاك الطاقة.

الميزات:

• مدى بعيد (2إلى 5 كيلومتر في المدن، 15 كيلومتر في الضواحي).
• استهلاك منخفض للطاقة (يُقال أنًّ البطارية تعمل لمدة عشر سنوات).
• حماية عالية باستخدام خوارزمية (AES128).

المساوئ:

• سرعة بطيئة.
• لا يوجد اتصال بالإنترنت.


المصدر: هنا

ترجمة: يمام ورده، مراجعة: علي العلي، تصميم: علي العلي، تدقيق لغوي: حنين غاليه ،تحرير: نور شريفه

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.