وصل کردن اشیا به اینترنت، بدون شک، یکی از مهم‌ترین بخش‌های اینترنت اشیاء (Internet of Things یا IoT) است. اما وقتی نوبت به انتخاب بهترین نوع اتصال شبکه برای یک راه‌حل IoT می‌رسد، ممکن است با انبوهی از گزینه‌ها روبه‌رو شوید که انتخاب را سخت کند. از سلولار (Cellular)، ماهواره‌ای (Satellite)، وای‌فای (WiFi)، بلوتوث (Bluetooth)، RFID، NFC، LPWAN گرفته تا اترنت (Ethernet)، همه راه‌هایی برای اتصال یک سنسور یا دستگاه به اینترنت هستند. حتی در هر کدام از این گزینه‌ها، ارائه‌دهندگان مختلفی وجود دارند؛ مثلاً در آمریکا برای اتصال سلولار شرکت‌هایی مثل T-Mobile/Sprint، Verizon و AT&T را داریم.
اگر فقط به IoT علاقه‌مند هستید و می‌خواهید بدانید چطور کار می‌کند، احتمالاً خواندن مقالات پیچیده و فنی برایتان سخت باشد. برای همین، من که در شرکت Leverege کار کرده‌ام، تصمیم گرفتم برای افراد غیرفنی مثل خودم یک چارچوب ساده و قابل‌فهم برای انواع اتصال شبکه IoT ارائه بدهم که هم برای کاربران روان باشد و هم برای موتورهای جستجو مثل گوگل (Google) بهینه شده باشد.
اتصال اینترنت اشیاء – تعادل بین مصرف انرژی، برد و پهنای باند
بهترین گزینه اتصال شبکه، ایده‌آلش این است که مصرف انرژی خیلی کم (Low Power Consumption)، برد وسیع (High Range) و امکان انتقال حجم زیادی داده (High Bandwidth) داشته باشد. اما متأسفانه چنین گزینه‌ای در دنیای واقعی وجود ندارد!
هر نوع اتصال، یک تعادل بین این سه عامل یعنی مصرف انرژی، برد و پهنای باند ایجاد می‌کند. با این دیدگاه، می‌توانیم گزینه‌های اتصال IoT را به سه گروه اصلی تقسیم کنیم:
- مصرف انرژی بالا، برد زیاد، پهنای باند بالا
برای انتقال بی‌سیم حجم زیادی داده در فاصله‌های دور، نیاز به انرژی زیادی دارید. مثال بارزش گوشی هوشمند (Smartphone) شماست. گوشی شما می‌تواند داده‌های سنگین مثل ویدئو را در فواصل زیاد ارسال و دریافت کند، اما باید هر 1-2 روز یک‌بار شارژ شود.
گزینه‌های این گروه شامل اتصال سلولار (Cellular) و ماهواره‌ای (Satellite) هستند:
- سلولار: وقتی سنسور یا دستگاه در محدوده دکل‌های مخابراتی باشد، استفاده می‌شود.
- ماهواره: برای دستگاه‌هایی که در جاهایی مثل وسط اقیانوس (مثلاً روی کشتی) هستند و به دکل دسترسی ندارند، ضروری است.
- مصرف انرژی کم، برد کم، پهنای باند بالا
برای کاهش مصرف انرژی و همچنان انتقال حجم زیاد داده، باید برد را کم کنید.
گزینه‌های این گروه شامل وای‌فای (WiFi)، بلوتوث (Bluetooth) و اترنت (Ethernet) هستند:
- اترنت: یک اتصال سیمی است و بردش به طول کابل محدود می‌شود.
- وای‌فای و بلوتوث: اتصال بی‌سیم با مصرف انرژی کمتر نسبت به سلولار و ماهواره‌ای دارند و پهنای باندشان هم برابر یا بیشتر است. اما همان‌طور که احتمالاً توی خونه خودتون تجربه کردید، بردشون محدود است.
- مصرف انرژی کم، برد زیاد، پهنای باند کم
برای افزایش برد و حفظ مصرف انرژی پایین، باید حجم داده‌ای که ارسال می‌کنید را کاهش دهید.
گزینه‌های این گروه به نام شبکه‌های وسیع کم‌مصرف (LPWAN – Low-Power Wide-Area Networks) شناخته می‌شوند:
- LPWAN داده‌های کمی ارسال می‌کند، به همین دلیل با مصرف انرژی خیلی کم کار می‌کند و بردی به اندازه مایل‌ها (نه فقط چند فوت) دارد. مثلاً یک سنسور رطوبت برای کشاورزی نیازی به ارسال داده زیاد ندارد؛ شاید فقط یک عدد (سطح رطوبت) هر چند ساعت یک‌بار کافی باشد. این سنسور نباید انرژی زیادی مصرف کند چون با باتری کار می‌کند (وصل کردنش به پریز برق وسط مزرعه منطقی نیست!). از طرفی، چون زمین‌های کشاورزی وسیع هستند، وای‌فای و بلوتوث برد کافی ندارند.
- LPWAN برای خیلی از کاربردهای IoT عالی است. این شبکه به سنسورهای زیادی اجازه می‌دهد داده جمع‌آوری و ارسال کنند، در مناطق وسیع کار کنند و سال‌ها با باتری دوام بیاورند. هرچند داده زیادی نمی‌فرستند، اما بیشتر سنسورها به چنین چیزی نیاز ندارند. انواع مختلفی از LPWAN وجود دارد؛ مثلاً LoRa در باندهای بدون مجوز کار می‌کند و NB-IoT از زیرساخت سلولار استفاده می‌کند.
صبر کن، RFID و NFC چی شدند؟
برای ساده نگه داشتن این مطلب و بالا بردن خوانایی، از توضیح گزینه‌های دیگه مثل شناسایی فرکانس رادیویی (RFID – Radio Frequency Identification)، ارتباطات نزدیک میدان (NFC – Near-Field Communication) و چند مورد دیگه صرف‌نظر کردم.
گروه‌بندی‌های بالا کمی کلی هستند و توی هر گروه، گزینه‌های متنوعی با مزایا و معایب خاص خودشون وجود داره. اما این چارچوب به شما کمک می‌کنه بفهمید چرا این همه گزینه برای اتصال اینترنت اشیاء (Internet of Things) وجود داره. همه‌چیز به تعادل بین مصرف انرژی، برد و پهنای باند برمی‌گرده.
منبع: iotforall