اینترنت اشیا

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:

اینترنت اشیا؛ ایجاد یکپارچگی میان فناوری عملیاتی و فناوری اطلاعات

فناوری عملیاتی (OT) به سخت‌افزار و نرم‌افزار‌هایی که برای تغییر، نظارت یا کنترل دستگاه‌ها، فرآیند‌ها و رویداد‌های فیزیکی استفاده می‌شوند، اشاره دارد. مانند SCADA، PLC و ...
فناوری اطلاعات (IT) به هر چیزی مربوط به سیستم‌های کامپیوتری اعم از سخت افزار و نرم افزار اطلاق می‌شود. مانند ابر، ERP، SQL و ...
اینترنت اشیا (IoT) این پتانسیل را دارد که فناوری عملیاتی را با استفاده از زیرساخت‌های فناوری اطلاعات و پروتکل‌های ارتباطی استاندارد ترکیب کند و سیستم‎‌های یکپارچه انعطاف‌پذیر و با قابلیت مقیاس‌پذیری ایجاد کند.

یکپارچگی فناوری‎‌های عملیاتی و اطلاعاتی توسط اینترنت اشیا

اینترنت اشیا و تحول دیجیتال موجب شده‎ اند که نیاز‌های شرکت‎‌ها با هر زمینه فعالیتی‎‌ای اعم از صنعت، حمل و نقل، انرژی، مدیریت منابع، پزشکی و ... در خصوص جمع آوری داده و تبدیل آن‎‌ها به اطلاعات کاربردی برطرف شود.
برای این امر نیاز بود میان فناوری‎‌های عملیاتی شامل اتوماسیون صنعتی، خطوط تولید، زنجیره تامین و دارایی‌های فیزیکی و همچنین فناوری‎‌های اطلاعاتی شامل داده، ابزار‌های پردازش، نرم افزار‌های تحلیلگر، اپلیکیشن‎‌های تحت وب و موبایل و غیره، یک ارتباط ایجاد شود که با ظهور اینترنت اشیا ادغام این دو فناوری محقق شد.
در محیط‎‌های صنعتی، دستگاه‎‌های مبتنی بر فناوری‎‌های عملیاتی با استفاده از یک گیت‎وی هوشمند اینترنت اشیا و پروتکل‎‌های صنعتی با یکدیگر ارتباط برقرار می‎ کنند و با استفاده از فناوری اطلاعات، داده‎‌ها به یک پلتفرم یکپارچه منتقل می‎ شوند تا در لحظه تحلیل گردند.

انواع پلتفرم‎‌های اینترنت اشیا

سیستم‎‌های اینترنت اشیا از ۴ مولفه اصلی یعنی سخت ‎افزار، نرم‎ افزار، رابط‎‌های کاربری و شبکه تشکیل شده‎ اند و پلتفرم اینترنت اشیا برای هر یک از راهکارها، این چهار مولفه را به صورت یکپارچه به هم متصل می‎ کند تا داده ‎ها و عملیات آن‎ها قابل کنترل و تحلیل شوند.
در واقع پلتفرم اینترنت اشیا موجب می ‎شود تا داده‎ ها، ارتباطات، مدیریت دستگاه‎‌ها و کارکرد سامانه به یک فرآیند یکپارچه تبدیل گردند. با توجه به ویژگی‎‌های مورد انتظار از هر کاربرد و راهکار، نوع پلتفرم مورد استفاده می ‎تواند متفاوت باشد و در انتخاب پلتفرم مناسب باید جزئیات را به دقت بررسی کرد.
انواع پلتفرم‎‌های اینترنت اشیا از نظر عملکردی:
پلتفرم ‎های ارتباطی
پلتفرم‎‌های مدیریت دستگاه
پلتفرم‎‌های ابری
پلتفرم‎های کاربردی
پلتفرم‎‌های تحلیلی پیشرفته

شبکه و پروتکل ارتباطی مناسب برای راهکار‌های اینترنت اشیا

پروتکل ارتباطی LoRa و LoRaWAN
نقاط مثبت: مصرف انرژی پایین، امنیت بالا، پوشش‎ دهی زیاد، مقرون به صرفه
نقاط منفی: نامناسب برای کاربرد‌هایی که نیاز به نرخ داده بالا و تاخیر کم دارند.

شبکه ارتباطی Wi-Fi
نقاط مثبت: پهنای باند بالا، انعطاف پذیری در توسعه، مناسب برای کاربرد‌های خانگی و ساختمانی
نقاط منفی: توان مصرفی بالا، و پوشش ‎دهی محدود

پروتکل ارتباطی BLE
نقاط مثبت: مصرف انرژی کم، مقرون به صرفه، راه‎ اندازی ساده و مناسب برای ردیابی داخلی
نقاط منفی: پهنای باند کم و برد پوشش‎ دهی کوتاه

پروتکل ارتباطی Zigbee
نقاط مثبت: توان مصرفی کم، ارائه قابلیت‎‌های شبکه مش، توسعه آسان و مناسب برای کاربرد‌های ساختمانی و خانگی
نقاط منفی: دارای برد کوتاه، هزینه نگهداری بالا، ساختار گسسته و مشکل بودن ارتقا شبکه

شبکه NBIoT
نقاط مثبت: استفاده از دکل‎‌های مخابراتی ۴G، انتقال حجم زیادی از داده و تاخیر کم
نقاط منفی: توان مصرفی بالا به سایر شبکه‎‌های LPWAN، پیاده‎ سازی زیرساخت فقط توسط اپراتور‌ها

تشریح چالش‎‌های فنی اینترنت اشیا در قالب ۵C

عمده چالش‎‌های فنی اینترنت اشیا که مهندسان در طول طراحی تا تولید با آن‌ها دست و پنجه نرم می‌کنند را می‎ توان در قالب ۵ دسته تقسیم‎ بندی کرد:

اتصالات و ارتباطات (Connectivity): باید اطمینان حاصل کنید که همواره دستگاه اینترنت اشیا شما به ابر و دنیای اطراف ما (دستگاه‎‌های مورد نظر) متصل است و هیچ قطعی ارتباطی طولانی مدتی (در حد چند ثانیه رخ) نمی‎ دهد.

کارکرد مستمر (Continuity): برای عملکرد مستمر دستگاه شما باید همواره بر میزان تامین انرژی و باتری نظارت داشته باشید.

انطباق (Compliance): دستگاه مبتنی بر اینترنت اشیا باید بر اساس استاندارد‌های فنی و داده‎‌ای طراحی شود تا از بازار حذف نگردد.

پایداری (Co-existence): یک دستگاه اینترنت اشیا باید بتواند در شرایط محیطی سخت نیز به کار خود ادامه دهد.

امنیت سایبری (Cybersecurity): یک دستگاه اینترنت اشیا باید همواره در برابر تمامی حملات امنیتی محافظت شود.

نکات امنیتی مرتبط با دستگاه‌های اینترنت اشیا در برابر حملات مخرب

شناسه دارکردن دستگاه‌های متصل در محیط اینترنت اشیا
به روز رسانی و الحاق patch‌های امنیتی بصورت دوره‌ای و منظم
ایزولاسیون شبکه‌های اینترنت اشیا و تعریف سطوح امنیتی برای انواع دستگاه‌های متصل
استفاده از روش‌های احراز هویت Zero trust
تغییر رمز‌های عبور پیش فرض و استفاده از روش احراز هویت دو عاملی (Two factor authentication)