تجاوز إلى المحتوى الرئيسي
تابعنا على تيليجرامانضم

إنترنت الأشياء

ملخص طبقات إنترنت الأشياء: الهيكلية والوظيفة، المهارات الرقمية

القوانين والتعريفات والأفكار الأساسية في الموضوع، من الكتاب المقرّر. راجعها داخل TawjihiAI مع البطاقات والأسئلة.

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.