چکیده
بیشتر برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا مانند پارکینگ‌های هوشمند، مدیریت مواد زائد و مدیریت تراکم ترافیک برای شهرهای هوشمند توسعه یافته‌اند. این برنامه‌های کاربردی از میلیاردها سنسور استفاده می‌کنند که به نوبه خود مقدار زیادی داده در دسته‌بندی داده‌های بزرگ تولید می‌کنند. برای استفاده از داده‌های بزرگ در برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا / شهر هوشمند نیاز به یک چارچوب مناسب وجود دارد که از طریق آن سنسور مورد نیاز می‌تواند به راحتی جستجو و استفاده شود. برای ابزارهای بارگذاری ارتباطات موجود (ETL) و دیگر مکانیزم‌های جستجو برای سنسورها، فرض می‌شود که موقعیت سنسور بنا به معیارهای مورد نظر از طریق هستی‌شناسی یا دیگر تکنیک‌های مناسب جستجو می‌شود. با این حال، همکاری موثری برای بازیابی داده‌های حسگر و دردسترس قرار دادن فرمت مورد نیاز برای ثبت در جستجو مورد نیاز است. در این مقاله، یک پروتکل لایه‌بندی توزیع شده (CLCP) برای واحدهای داده‌ها و پشتیبانی آن‌ها برای پرس و جو براساس جستجو برای برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا تجزیه و تحلیل می‌شود.
1. مقدمه
مفهوم اینترنت اشیا با ظهور فن‌آوری RFID آغاز شد با حمایت دیگر فن‌آوری‌ها مانند شبکه حسگر بی‌سیم (WSN)، محرک‌ها، گوشی‌های هوشمند، شبکه‌های اجتماعی و دیگران به سرعت در حال رشد است[1]. استفاده از اینترنت اشیا بسیار رشد کرده است و هنوز هم در بخش‌های مختلفی از قبیل پردازش مواد غذایی، کشاورزی، پارکینگ هوشمند، مدیریت مواد زائد و غیره در حال رشد است [2]، [3]. شبکه WSN نقش مهمی در رشد اینترنت اشیا به‌عنوان سخت‌افزار ارزان و قوی ایفا می‌کند عمر باتری و افزایش یافته است [4]، [5]، [6]، [7]. این سنسورها به‌طور گسترده‌ای برای برنامه‌های مختلف مستقر شده‌اند و حجم عظیمی از داده‌ها را که باعنوان داده‌های بزرگ شناخته می‌شوند تولید می‌کنند. برنامه‌های کاربردی که از این داده‌های بزرگ استفاده می‌کنند نیاز به تجزیه و تحلیل درستی استفاده از اطلاعات دارند. این برنامه‌های کاربردی نیاز به یک میان‌افزار برای پردازش درخواست خود با رویکرد SOA دارند. به منظور تسهیل این امر، معماری اینترنت اشیا با چهار لایه همانگونه که در شکل 1 نشان داده شده طراحی شده است. لایه کاربرد لایه‌ای است که تمام برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا که در آن در حال اجرا هستند می‌توانند با لایه سرویس تعامل برقرار کنند در غیر این صورت باعنوان میان‌افزار نامیده می‌شوند. برنامه‌های کاربردی می‌توانند لایه سنجش را از طریق میان‌افزار پرس و جو کنند و اطلاعات مورد نیاز برای برنامه‌های خود را به دست آوردند. لایه سرویس، رابط کاربری مستقل از دستگاه و پلت‌فرم برای برنامه‌های کاربردی جهت پرس و جو داده‌های حسگر فراهم می‌کند. لایه شبکه با اتصال سنسورها و انتقال کارآمد و مناسب داده‌ها از سنسورها در لایه سنجش برای نگهداری داده‌ها در لایه سرویس سروکار دارد.
برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا / شهر هوشمند برای استفاده از این داده‌ها نیاز به یک چارچوب مناسب دارند که در آن سنسور مورد نیاز می‌تواند به راحتی جستجو و ایجاد شود. برنامه کاربردی در سطح سیستم در لایه سرویس برای استخراج اطلاعات از سنسورها و ذخیره در مخازن به عنوان ابزار بارگذاری (ETL) اجرا می‌شود [8]. این ابزار و دیگر ابزار مشابه فرض می‌کنند که یک پورت استاندارد وجود دارد که از طریق آن می‌توانند سنسور را بنا به معیارهای مورد نظر از طریق هستی‌شناسی یا دیگر تکنیک‌های مناسب جستجو کنند. بسیاری از کارهای تحقیقاتی برای توسعه این ابزار به لایه سرویس و برنامه کاربردی تمرکز دارند. با این حال، همکاری کافی با بازیابی کارآمد داده‌های سنسور و دسترسی به ابزار ETL در لایه سرویس برای عملیات بیشتر وجود ندارد. علاوه بر این، لایه حسگر در برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا که از فناوری WSN استفاده می‌کنند محدود به عرضه انرژی با توجه به ظرفیت باتری و پهنای باند ارتباطی هستند. بسیاری از تحقیقات گذشته برای به حداقل رساندن انرژی مورد نیاز و بهبود توان عملیاتی در شبکه گیرنده بی‌سیم صورت گرفته است. در میان موارد دیگر، تجمع داده یکی از روش‌های کلیدی استفاده شده توسط بسیاری از پروتکل‌های مسیریابی برای به حداقل رساندن انتقال داده است. علاوه براین، پرس و جو براساس بازیابی داده‌ها، توسط لایه سرویس به کار برده می‌شود و نیاز به جمع‌آوری داده‌ها در شبکه برای عملکرد کارآمد دارد. برای تجمع کارآمد داده‌ها با توجه به پرس و جو ایجاد شده توسط لایه سرویس نیاز به ارتباطات متقابل بین لایه کاربرد و لایه شبکه از گره‌های سنسور وجود دارد. پروتکل لایه‌بندی توزیع شده موجود (CLCP) [9] تنها از ارتباطات لایه برای رسیدگی به شکست شبکه استفاده می‌کند. در این مقاله، علاقه مندیم تا مناسب بودن CLCP در WSN برای پرس و جو کارآمد جهت جمع‌آوری داده‌ها برای به حداقل رساندن انرژی سنسور را بحث کنیم.
این مقاله در نشریه آی تریپل ای منتشر شده و ترجمه آن با عنوان تجمع سنسور داده در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
A Cross-Layer Framework for Sensor Data Aggregation for IoT Applications in Smart Cities
