بنية الطبقات الثلاث في إنترنت الأشياء:
- تتكوّن هيكلية نظام إنترنت الأشياء من ثلاث طبقات أساسية يُبيّنها الشكل (2-1).
- أمّا الهدف من تقسيم هيكلية هذا النظام إلى ثلاث طبقات فهو تبسيط فهم بنية النظام، وإمكانية توسيع النموذج الذي يُمثّله النظام ليشمل طبقات فرعية أُخرى.
طبقة الإدراك/ الاستشعار.
- جمع البيانات من البيئة المحيطة أو من كائنات متصلة عن طريق استشعار البيئة.
- تعرّف الأشياء، وهويّتها، وموقعها، وحالتها.
- نقل البيانات الأوّلية إلى الطبقة العليا (طبقة الشبكة) لمعالجتها وتحليلها.
- الحسّاسات (Sensors): أجهزة تُستخدم لقياس بعض العناصر الفيزيائية، مثل: الحرارة، والرطوبة، والضوء، والحركة.
- شبكات أجهزة الاستشعار اللاسلكية (Wireless Sensors Networks: WSN): تُستخدم هذه الشبكات في ربط الحسّاسات معاً، وإرسال البيانات لاسلكياً.
- علامات رقاقات (RFID tags) (RFID): تُستخدم هذه العلامات في تحديد الأشياء وتتبّعها باستخدام موجات راديوية.
- الكاميرات: آلات تُستخدم لالتقاط صور ومقاطع فيديو يستفاد منها في المراقبة والتحليل.
- نظام تحديد المواقع العالمي (GPS): نظام يعمل على تحديد الموقع الجغرافي للأشياء المتصلة.
طبقة الاتصال:
- استقبال البيانات من طبقة الإدراك.
- نقل هذه البيانات بشكل آمن وفعّال إلى طبقة التطبيقات.
- توفير بروتوكولات الاتصال ومنهجيات الدعم الشبكي اللازم لأجهزة إنترنت الأشياء، مثل: العنونة، والتوجيه، وإدارة الجلسات.
- تشغيل برامج وسيطة تعمل على إدارة البيانات، وتتوسّط بين الأجهزة والتطبيقات. أنظر الجدول (2-1) الذي يُبيّن التقنيات المُستخدمة في طبقة الاتصال.
طبقة التطبيقات.
- الحوسبة السحابية/ الحوسبة الطرفية (Cloud/ Edge Computing): تعمل الحوسبة السحابية والحوسبة الطرفية على تخزين البيانات، وتحليلها، ومعالجتها بطرائق ذكية لدعم اتخاذ القرار، مثل (Microsoft Azre) و (Amazon AWS).
- التطبيقات/ واجهات المُستخدم (Applications/ User Interfaces): يُمكن للمُستخدم التفاعل مع البيانات والأجهزة واتخاذ القرارات الذكية باستخدام التطبيقات وواجهات المُستخدم، مثل: تطبيقات الهواتف، ولوحات التحكم، والمواقع الإلكترونية.
- أمن المعلومات (Information Security): يتمثّل ذلك في حماية البيانات من الهجمات الإلكترونية، وتأمين الوصول الآمن، وتحديد الصلاحيات الممنوحة، مثل: التشفير، وكلمات المرور، والشبكة الافتراضية (VPN)، وجدار الحماية (Firewall).
- استقبال البيانات المعالجة من طبقة الاتصال.
- تقديم خدمات ذكية مُخصّصة بحسب نوع النظام واحتياجات المُستخدم.
- توفير واجهة تفاعلية بين المُستخدم والنظام.
- دعم اتخاذ القرار أو تنفيذ الأوامر بناءً على البيانات المُرسلة من الأجهزة الذكية.
بنية الطبقات السبع لنظام إنترنت الأشياء:
- طبقة الأشياء (Things Layer)
- طبقة الاتصال (Connectivity Layer)
- طبقة الحوسبة الطرفية/ الحوسبة الضبابية (Edge /Fog Computing Layer)
- طبقة تجميع البيانات (Data Accumulation Layer)
- طبقة تجريد البيانات (Data Abstraction Layer)
- طبقة التطبيقات (Applications Layer)
- طبقة التعاون والعمليات (Collaboration and Processes Layer)
طبقة الأشياء
- تُمثّل هذه الطبقة الواجهة المادية لأنظمة إنترنت الأشياء، وهي تحوي عددًا من الأجهزة الذكية، مثل: الهواتف، والحسّاسات، وآلات التصوير (الكاميرات)، وغير ذلك من الأجهزة القادرة على جمع البيانات من البيئة المحيطة وتحويلها إلى إشارات رقمية.
- ومن ثَمّ، فإنّ هذه الطبقة تدعم تنوّعًا كبيرًا في الأجهزة من حيث الحجم، والنوع، ووظائف الاستشعار.
طبقة تجريد البيانات
- في هذه المرحلة، تصبح البيانات جاهزة للمعالجة المُوحّدة؛ لذا تعمل طبقة تجريد البيانات على إزالة الفروق بين تنسيقات البيانات المختلفة، والتحقّق من توافق البيانات وجعلها قابلة للمعالجة ضمن نظام مُوحّد.
- كذلك تعمل هذه الطبقة على إدارة الوصول إلى البيانات، وتحديد مَن يُمكنه الاطلاع عليها؛ لضمان التخزين الفعّال والاسترجاع السريع لهذه البيانات.
المواطنة الرقمية
- الوعي الرقمي: أتحقّق دائمًا من مصادر البيانات التي تُنقل بين الطبقات الثلاث (الإدراك، الشبكة، التطبيقات)، وأتأكّد أنّها سليمة، وأنّها تخلو من أي روابط أو ملفات مشبوهة.
- السلامة الرقمية: أُدرك أنّ البيانات المنقولة عبر الشبكات قد تتعرّض لمخاطر؛ لذا ألتزم باستخدام الشبكات الآمنة والمصادقة الموثوقة عند الاتصال بالأجهزة الذكية.