Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Способы взаимодействия в Интернете вещейСодержание книги
Поиск на нашем сайте
В настоящий момент можно выделить 3 основных способа взаимодействия с интернет-вещами: - прямой доступ, - доступ через шлюз, - доступ через сервер. В случае прямого доступа интернет-вещи должны иметь собственный IP-адрес или сетевой псевдоним, по которому к ним можно обратиться из любого клиентского приложения. Интерфейс с такими вещами обычно выполнен в виде web-ресурса с графическим интерфейсом для управления посредством веб-браузера. Возможно использование специализированного программного обеспечения. Недостатки такого способа очевидны: - необходимость иметь фиксированный адрес в сети, что зависит от провайдера услуги связи с Интернетом таких вещей. Другим выходом из ситуации является использование алиаса (сетевого псевдонима IP-адреса), что требует постоянного обращения интернет-вещи к специальному серверу с запросом об обновлении сетевого адреса по псевдониму. - лимит подключений к устройству – вызвано низким качеством связи интернет-вещей, а также их слабыми вычислительными ресурсами. Такая проблема решается путём включения в состав интернет-вещи высокопроизводительного оборудования и подключения вещей к стабильному источнику связи с Интернетом. Это вызывает необходимость в большем потреблении энергии такой вещью и часто вынуждает делать такие вещи стационарными, питающимися от постоянных источников электроэнергии. Доступ к интернет-вещам через шлюз является более рациональным способом организации взаимодействия и полностью вытесняет метод прямого доступа в случае необходимости организации связи беспроводных сенсорных сетей или сети интернет-вещей с глобальной сетью Интернет. Большинство стандартов беспроводных сенсорных сетей не поддерживают протокол IP, используя собственные протоколы взаимодействия. Такая особенность вызывает необходимость наличия устройства для ретрансляции сообщений из сенсорной сети в сеть Интернет для совместимости протоколов. Недостатки такого подхода те же, что и в случае прямого доступа, но распространяются они на шлюз. Доступ к интернет-вещам через сервер подразумевает наличие посредника между интернет-вещами и пользователем. Таким посредником является сервер, в основные функции которого входит: - приём сообщений от интернет-вещей и передача их пользователям, - хранение принятой информации и её обработка, - обеспечение пользовательского интерфейса с возможностью двустороннего обмена между пользователем и интернет-вещью. Такой способ доступа является наиболее рациональным и часто используемым, поскольку позволяет перенести нагрузку обработки запросов пользователей с интернет-вещей на централизованный сервер, тем самым разгружая слабый радио-канал связи интернет-вещей, перенося нагрузку на проводные каналы связи между сервером и пользователями. Метод централизованного сервера также предоставляет надёжные средства хранения и обработки информации, позволяет интернет-вещам взаимодействовать друг с другом и пользоваться облачными вычислениями. Данный подход может использовать метод шлюза для соединения локальных беспроводных сетей с сервером. Использование шлюза В Интернете вещей шлюз используется не только для прямой связи интернет-вещей с пользователем, но и при использовании централизованного сервера. Шлюзы служат средством для объединения локальных сетей интернет-вещей с глобальной сетью и связью с сервером управления или конечным пользователем. Поскольку локальные сети интернет-вещей представляют собой в основном беспроводные сенсорные сети, то шлюзы, используемые в Интернете вещей, аналогичны используемым в территориально-распределённых сенсорных сетях. Существует несколько способов организации шлюзов. Первый способ заключается в использовании компьютеров, которые имеют точку доступа к глобальной сети Интернет, и каждая из объединяемых сетей подключена к такому компьютеру. Основными недостатками такого подхода являются стоимость и громоздкость. Сенсорные сети состоят из миниатюрных датчиков и должны работать автономно, однако территориально-распределённая сенсорная сеть при таком подходе теряет свойство автономности, поскольку теперь она зависит от наличия электричества и точки доступа в Интернет на компьютере. Второй способ заключается в использовании устройства-шлюза, позволяющего соединить сенсорную сеть с ближайшей проводной сетью, имеющей выход в Интернет. Такой проводной сетью, как правило, является Ethernet-сеть. Устройство имеет в себе приёмопередатчик, совместимый с объединяемой сенсорной сетью, порт для подключения к сети Ethernet и микроконтроллер, выполняющий функции преобразования пакетов одной сети в формат другой. Такой способ отличается меньшей стоимостью, чем первый и размер такого устройства небольшой, но оно нуждается в относительно высоком энергопотреблении из-за того, что стандартные проводные сети не рассчитаны на низкий уровень сигнала и потребления энергии. Также такое устройство не может гарантировать наличие точки доступа в ближайшей проводной сети. Третий способ заключается в использовании устройства-шлюза, которое является полностью автономным и само предоставляет точку доступа к сети Интернет. Это возможно при использовании беспроводных технологий передачи данных. Устройство состоит из одного приёмопередатчика, совместимого с сенсорной сетью и второго – совместимого с той или иной глобальной беспроводной сетью, в область действия которой попадает сенсорная сеть. Такими сетями могут служить GSM или WiMAX. Использование сети GSM является более экономичным в плане энергопотребления. Существуют также шлюзы, предоставляющие доступ сенсорным сетям к ближайшим сетям Wi-Fi для поиска точки доступа к сети Интернет. Таким образом, если необходимо организовать полностью автономную территориально-распределённую сенсорную сеть, то следует использовать третий способ. Если же сенсорная сеть используется как часть какой-либо крупной проводной сети, то нет необходимости в её полной автономности и возможно использование первых двух способов.
Рисунок 2. Шлюз в территориально-распределённых сенсорных сетях
Чаще всего в Интернете вещей используется третий способ - шлюз, имеющий аппаратно-программные средства для работы в сетях ZigBee и GSM, а также имеющий возможность использования GPRS/EDGE канала для доступа в сеть Internet. В силу данной особенности и того, что локальные сети интернет-вещей обычно основаны на стеке протоколов ZigBee, наиболее часто используемым устройством является ZigBee-GSM шлюз. ZigBee-GSM шлюз представляет из себя систему, состоящую из двух основных частей: узел сети ZigBee и узел сети GSM, соединённых последовательным интерфейсом UART. В качестве узлов этих сетей могут выступать встраиваемые модули. Такие модули разрабатываются различными компаниями, такими как Jennic, Digi для сетей ZigBee и Siemens, Sierra Wireless для сетей GSM. Встраиваемые модули выпускаются для конструкторских разработок, для создания автоматизированных систем и аппаратно-программных комплексов на их основе. Ниже представлена упрощённая общая схема ZigBee-GSM шлюза.
Рисунок 3. Функциональная схема ZigBee-GSM шлюза
В настоящее время шлюзы в сенсорных сетях активно используются для интеграции и совместной работы различных технологий. За последние 4 года различными компаниями были разработаны всевозможные варианты шлюзов для сенсорных сетей, объединяющих в себе все современные беспроводные технологии, такие как Wi-Fi, WiMAX, GSM/GPRS, Bluetooth, GPS. Современная тенденция в разработке шлюзов для сенсорных сетей направлена в первую очередь на использование новейших беспроводных технологий и интеграцию их в одном устройстве. Однако для интернет-вещей сохраняется приоритет в таких критериях, как стоимость и энергопотребление. Поэтому шлюзы должны им соответствовать и иметь не слишком сложную и дорогую конструкцию. Говоря об энергопотреблении приёмопередающих устройств можно сказать, что операция передачи данных на сервер состоит из следующих этапов: - накопление информации; - включение или выход из режима сна GSM/GPRS модуля; - установка соединения с сервером; - передача информации; - переход в спящий режим или выключение. Был проведён ряд исследований, где установлено, что GSM/GPRS устройства тратят от нескольких до десятков секунд на установление связи с сетью, а также, в случае использования TCP/IP стека, на получение IP-адреса и установление соединения с сервером. Соответственно, если необходимо использовать спящий режим, то время сна и накопления информации нужно взять сравнительно больше, чем время соединения устройства с сервером. На кафедре вычислительных систем и сетей в лаборатории WiSeNet Lab был разработан ZigBee-GSM шлюз, максимально удовлетворяющий критериям стоимости и энергопотребления. Это было достигнуто путём подбора компонентов для разрабатываемого устройства, в том числе и основных модулей, выбирая их по данным критериям. Была также разработана математическая модель энергопотребления ZigBee-GSM шлюза, позволяющая сконфигурировать его в соответствии с любыми требованиями к потреблению энергии.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; просмотров: 1219; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.117.154.134 (0.008 с.) |