اینترنت اشیا (IoT) پدیده ارتباطی اخیر است که اینده نزدیکی را تجسم می کند که در ان اشیای مورد استفاده در زندگی روزانه به میکروکنترلر ها، فرستنده گیرنده ها برای ارتباطات دیجیتال و پشته های پروتکلی مناسبی تجهیز خواهند شد که به ان ها این توانایی را می دهد تا یکدیگر و کاربران ارتباط برقرار نمایند و تبدیل به بخش کاملی از اینترنت شوند [1]. از این رو مفهوم IoT بر این هدف است تا اینترنت را هر چه بیشتر فراگیر و همه جانبه نماید. علاوه بر این با توانمند سازی دسترسی اسان و تعامل با تعداد بسیار متنوعی از دستگاه ها مانند لوازم خانگی، دوربین های نظارتی، حسگر های مانیتورینگ و نظارت، فعال کننده های صفحه نمایش، وسایل نقلیه و غیره. IoT توسعه تعدادی از برنامه ها را پرورش می دهد که از حجم بسیار بالا و متنوع داده هایی که به صورت بالقوه توسط این اشیا تولید می شود برای ارائه خدمات جدید به شهروندان، شرکت ها و مدیریت های عمومی به طور بهینه استفاده نماید. پدیده IoT در واقع کاربرد ها در حوزه های مختلف بسیاری مانند خودکاری سازی منازل، خودکار سازی صنعتی، کمک های اولیه پژشکی، بهداشت و درمان سیار، کمک به سالمندان، مدیریت هوشمند انرژی، شبکه های هوشمند، خودکار سازی، مدیریت ترافیک و بسیاری دیگر ار مورد جستجو قرار می دهد [2].
اگرچه چنین حوزه ناهمگونی از برنامه ها سبب می شود که شناسایی راهکار هایی که قابلیت فراهم سازی نیازمندی های تمان سناریو های کاربری ممکن را داشته باشند، نوعی چالش ظاهری محسوب می شود. این مشکل منجر به فراوانی پیشنهاداتی متفاوت و گاهی اوقات ناسازگار برای تحقق واقعی سامانه های IoT می شود. بنابراین طبق یک چشم انداز سامانه ای، تحقق شبکه IoT همراه با خدمات شبکه ای و دستگاه های انتهایی (backend) همچنان فاقد یک تعریف عملیاتی انجام شده است که دلیل ان جدید و پیچیده بودن این پدیده است. علاوه بر مشکلات فنی موجود، پذیرش پدیده IoT به دلیل کمبود یک مدل تجاری واضح و وسیع که بتواند سرمایه گذاری ها را برای چنین فناوری های جذب نماید به عنوان مانعی در تحقق و پیاده سازی IoT محسوب می شود [3].
در این وضعیت پیچیده اعمال پدیده IoT به یک زمینه شهری یک علاقه مندی و جذابیت ویژه محسوب می شود چرا که پاسخی به فشار زیاد بسیاری از دولت های محلی برای پذیرش راهکار های ICT در مدیریت امور عمومی به حساب می اید که سبب تحقق انچه که مفهوم ” شهر هوشمند” نامیده می شود گردد [4]. اگرچه همچنان یک تعریف رسمی و پذیرفته شده در سطح وسیعی برای مفهوم ” شهر هوشمند ” وجود ندارد، هدف نهایی این مفهوم استفاده بهینه تر از منابع عمومی شهری، افزایش کیفیت سطح خدمات ارائه شده به شهروندان به همراه کاهش هزینه های اجرای مدیریت های شهری و عمومی است. این هدف با پیاده سازی IoT شهری امکان پذیر می باشد که به معنای یک زیرساخت ارتباطی است که دسترسی واحد، اسان و اقتصادی به تعداد کثیری از خدمات عمومی را فراهم می کند به طوری که هم افزایی بالقوه از بین می رود و شفافیت عملکرد ها برای شهروندان بیشتر مشخص می شود. یک IoT شهری در واقع منافع متعددی در زمینه مدیریت و بهینه سازی ارائه خدمات عمومی سنتی مانند حمل و نقل و پارک کردن، روشنایی، نظارت و نگهداری از اماکن عمومی، پاسداری و حفاظت از میراث های فرهنگی، جمع اوری زباله، سلامتی بیمارستان ها و مدارس می گردد. علاوه بر این، موجودیت انواع مختلفی از داده که توسط یک IoT شهری فراگیر جمع اوری شده است، به منظور بهره برداری در جهت افزایش شفافیت و ترویچ اقدامات دولت محلی در ارتباط با شهروندان، افزایش سطح اگاهی افراد درباره وضعیت شهر، شبیه سازی مشارکت فعال شهروندان در مدیریت امور شهری و عمومی و همچنین شبیه سازی ایجاد خدمات جدید بر مبنای مواردی که توسط IoT پیشنهاد داده می شود به کار می رود [5]. بنابراین کاربری پدیده IoT به شهر هوشمند به طور ویژه برای مدیران محلی و منطقه ای جذاب است به طوری که ممکن است جز اولین پذیرندگان چنین فناوری هایی محسوب شوند و در نتیجه همانند کاتالیزور هایی برای پذیرش پدیده IoT در مقیاس بزرگتر عمل کنند.
هدف از این بخش بحث درباره یک چارچوب مرجع برای طراحی یک IoT شهری است. ما مشخصات ویژه از یک IoT شهری را توصیف می کنیم و همچنین خدماتی که ممکن است توسط IoT شهری با پذیرش دولت های محلی مواجه شود را بررسی می کنیم. سپس روش مبتنی بر وب را برای طراحی خدمات IoT و پروتکل ها و فناوری های مربوطه مرور می کنیم و میزان شایستگی و مناسب بودن ان ها برای محیط شهر هوشمند مورد بحث قرار می دهیم. در نهایت نیز تجربه پیاده سازی پروژه ” شهر هوشمند Padova” به صورت مکتوب به عنوان مستندی در این زمینه گزارش می شود که اثباتی بر پیاده سازی مفهوم جزیره IoT در شهر Padova در کشور ایتالیا است و در ارتباط نزدیک با شبکه داده شهرداری این شهر قرار گرفته است. با توجه به این موضوع، راهکار های فنی پذیرفته شده برای تحقق جزیره IoT را تشریح می کنیم و برخی از اندازه گیری ها و سنجش های جمع اوری شده توسط این سامانه را در اولین روز های پیاده سازی ان گزارش می دهیم.
ادامه این مقاله به صورت ذیل سازمان دهی شده است. در بخش II خدماتی که به صورت عمومی در چشم انداز یک شهر هوشمند ارائه می شود و توسط یک IoT شهری قابلیت پیاده سازی دارد به صورت کوتاه بررسی می شوند. در بخش III مروری بر معماری سامانه IoT شهری فراهم شده است. در این بخش به صورت جزیی تر روش خدمت رسانی مبتنی بر وب برای تحقق خدمات IoT همراه با فرمت های داده مربوطه و پروتکل های ارتباطی و همچنین فناوری های لایه لینک مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت در بخش IV پروژه ” شهر هوشمند Padova” ارائه می شود که همراه با ان نمونه های پیاده سازی شده ممکن از یک IoT شهری اورده شده است و همچنین نمونه هایی از انواع داده هایی که توسط این چنین ساختاری جمع اوری می شود نیز گزارش شده است.
کلمات اختصاری
- IoT: Internet of Thins
- CoAP: Constrained Application Protocol
- EXI: Efficient XML Interchange
- NFC: Near Field Communication
- RFID: Radio Frequency Identifiers
- CO: Carbone Oxide
- ReST: Representational State Transfer
- XML: extensible Markup Language
- PAT: Port Address Translation
- NAPT: Network and Port Translation
- URI: Universal Resource Identifier
- ERP: Enterprise Resource Planning
- RF: Radio Frequency