ما هو إنترنت الأشياء المحيط? التطور القادم للتتبع اللاسلكي

يمكن أن تستفيد مليارات الأشياء المادية من اتصال إنترنت الأشياء, لكن ربطها جميعًا يظل أمرًا صعبًا بسبب قيود البطارية, تكاليف الصيانة, ومتطلبات البنية التحتية.

إنترنت الأشياء المحيطي هو نهج ناشئ يستخدم الطاقة المحصودة من المصادر المحيطة, مثل تردد الراديو (الترددات اللاسلكية) إشارات, ضوء, حرارة, والحركة, لتشغيل الأجهزة المتصلة. من خلال تقليل أو إلغاء الاعتماد على البطاريات التقليدية, ويهدف إلى جعل التتبع اللاسلكي أكثر قابلية للتطوير, بسعر معقول, وأسهل للصيانة.

ولكن كيف يعمل إنترنت الأشياء المحيط؟? هل يعني ذلك دائمًا تقنية خالية من البطاريات, وكيف يمكن مقارنتها مع RFID, إنترنت الأشياء (NB-IoT)., وأجهزة الاستشعار اللاسلكية التقليدية? يستكشف هذا الدليل مبادئ عمله, طرق الاتصال, أنواع الأجهزة, تطبيقات عملية, واعتبارات النشر الرئيسية.

ما هو إنترنت الأشياء المحيط؟?

إنترنت الأشياء المحيطي عبارة عن فئة من الأجهزة المتصلة التي تستخدم بشكل أساسي الطاقة المحصودة من البيئة المحيطة بها لتشغيل الوظائف الإلكترونية والاتصالات اللاسلكية. ويتوافق هذا التعريف مع التحليل الفني لقطاع تقييس الاتصالات الذي يدرس متطلباته, مصادر الطاقة, وحالات الاستخدام المحتملة.

بدلاً من الاعتماد كلياً على البطاريات التقليدية أو الطاقة السلكية, يمكن لهذه الأجهزة جمع كميات صغيرة من الطاقة من المصادر المتاحة, مشتمل:

● تردد الراديو (الترددات اللاسلكية) طاقة: الطاقة التي يتم التقاطها من موجات الراديو المحيطة أو أجهزة إرسال الترددات اللاسلكية المخصصة.

● الطاقة الضوئية: يتم تحويل الضوء الداخلي أو الخارجي إلى طاقة كهربائية من خلال الخلايا الكهروضوئية.

● الطاقة الحرارية: الكهرباء المولدة من الاختلافات في درجات الحرارة باستخدام مكونات حصاد الطاقة الحرارية.

● الحركة والاهتزاز: يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية من خلال الآليات الكهرومغناطيسية أو الكهرضغطية.

تعمل الطاقة المحصودة على تشغيل المكونات الإلكترونية للجهاز, السماح لها بأداء مهام بسيطة مثل تحديد كائن, قياس المعلمة البيئية, أو إرسال رسالة لاسلكية قصيرة.

إنترنت الأشياء المحيطي ليس بالضرورة مرادفًا لإنترنت الأشياء بدون بطارية. تعمل بعض الأجهزة بالكامل على الطاقة المجمعة, بينما يجمع البعض الآخر بين حصاد الطاقة والمكثفات أو مكونات تخزين الطاقة الصغيرة.

الهدف الرئيسي هو جعل الاتصال عمليًا للأشياء التي قد تكون باهظة الثمن أو يصعب صيانتها باستخدام بنيات إنترنت الأشياء التقليدية التي تعمل بالبطارية..

كيف يختلف إنترنت الأشياء المحيط عن إنترنت الأشياء التقليدي؟?

تستخدم أنظمة إنترنت الأشياء التقليدية عادة أجهزة استشعار تعمل بالبطارية أو تعمل بالطاقة الخارجية, وحدات لاسلكية, وبوابات لجمع ونقل المعلومات.

يقدم Ambient IoT فلسفة تصميم مختلفة: يجب أن تعمل الأجهزة ضمن الطاقة المتاحة من محيطها. وينعكس عمل التقييس أيضًا في دراسة 3GPP حول إنترنت الأشياء الذي يدعم الطاقة المحيطة (تر 22.840) ولها دراسة RAN حول إنترنت الأشياء المحيطة (تر 38.848), التي تستكشف التكنولوجيا من منظور الخدمة والوصول إلى الراديو.

يؤدي هذا إلى تغيير جوانب عديدة من تصميم الجهاز:

● يصبح استهلاك الطاقة عائقًا أساسيًا للتصميم.

● غالبًا ما يتم تحسين الاتصال للرسائل القصيرة والإرسال المتقطع.

● قد تكون وظائف الجهاز محدودة وفقًا للطاقة المتوفرة.

● أصبحت دوائر حصاد الطاقة وأنظمة إدارة الطاقة مكونات أساسية.

● قد توفر البنية الأساسية للقارئ أو نقطة الوصول تغطية الاتصالات و, في بعض البنيات, طاقة الترددات اللاسلكية.

ولذلك ينبغي فهم إنترنت الأشياء المحيطة على أنها امتداد للنظام البيئي الأوسع لإنترنت الأشياء بدلاً من أن تكون بديلاً مباشرًا لجميع أجهزة إنترنت الأشياء التقليدية..

لماذا يصعب توسيع إنترنت الأشياء الذي يعمل بالبطارية ليناسب كل كائن؟？

هناك أربعة تحديات تشرح سبب جذب بنيات الطاقة البديلة للاهتمام:

1.يتطلب استبدال البطارية صيانة مستمرة

تحتاج أجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطارية إلى استبدال البطارية بشكل دوري لتظل جاهزة للعمل. عندما يتم نشر آلاف أو ملايين الأجهزة عبر المستودعات, المصانع, أو سلاسل التوريد, الصيانة تصبح صعبة على نحو متزايد. يجب على الفنيين تحديد موقع الأجهزة, استبدال البطاريات, والتحقق من عملها, خلق متطلبات العمل والإدارة الإضافية.

2. البطاريات تحد من حجم الجهاز وتصميمه

تتطلب البطاريات مساحة فعلية وتضيف وزنًا لأجهزة إنترنت الأشياء. كما أنها تؤثر على تصميم المنتج, تكاليف التصنيع, ومرونة التثبيت. للأشياء الصغيرة مثل الحزم, التسميات, وعناصر المخزون الفردية, قد يكون دمج البطارية غير عملي أو مكلفًا بلا داع, الحد من نطاق تطبيقات إنترنت الأشياء الممكنة.

3. التخلص من البطارية يخلق ضغطًا بيئيًا

مع توسع عمليات نشر إنترنت الأشياء, ويتزايد أيضًا عدد البطاريات التي تتطلب التخلص منها. يؤدي استبدال البطاريات عبر شبكات الأجهزة الكبيرة إلى إنشاء نفايات إلكترونية ويثير مخاوف بشأن استهلاك المواد, إعادة التدوير, والأثر البيئي. وبالتالي، يمكن أن يصبح تقليل الاعتماد على البطارية أحد الاعتبارات المهمة للمؤسسات التي تسعى إلى نشر إنترنت الأشياء بشكل أكثر استدامة.

4. تزيد تكاليف التشغيل مع مقياس النشر

تمتد تكلفة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطارية إلى ما هو أبعد من شراء الأجهزة الأولي. شراء البطارية, العمالة البديلة, مواصلات, توقف الجهاز, وإدارة الصيانة تساهم جميعها في نفقات التشغيل على المدى الطويل. مع تزايد عدد الكائنات المتصلة, هذه التكاليف المتكررة يمكن أن تجعل عمليات النشر واسعة النطاق أكثر صعوبة في تبريرها اقتصاديًا.

كيف تعمل إنترنت الأشياء المحيطة?

يجمع إنترنت الأشياء المحيط بين حصاد الطاقة, إدارة الطاقة, الالكترونيات منخفضة الطاقة, الاتصالات اللاسلكية, والبنية التحتية للشبكة. على الرغم من اختلاف التطبيقات, يمكن فهم النظام النموذجي من خلال ست مراحل.

1. حصاد الطاقة من المصادر المحيطة

الخطوة الأولى هي جمع الطاقة من البيئة المحيطة. قد يستخدم جهاز إنترنت الأشياء المحيط تقنيات مختلفة لتجميع الطاقة اعتمادًا على ظروف نشره..

ليس كل مصدر للطاقة مناسب لكل بيئة. على سبيل المثال, ويعتمد حصاد الطاقة الشمسية في الأماكن المغلقة على شدة الضوء وزمن التعرض, في حين يتطلب حصاد الاهتزاز مصدر طاقة ميكانيكية متسقًا بما فيه الكفاية. ويعتمد حصاد طاقة التردد اللاسلكي أيضًا على طاقة المرسل, مسافة, خصائص الهوائي, وظروف الراديو المحيطة. كما تتم مناقشة اعتبارات التصميم العملي لمطابقة الطاقة المحصودة مع احتياجات طاقة الجهاز مختبرات السيليكون’ دليل لجمع الطاقة المحيطة بإنترنت الأشياء.

والاعتبار الرئيسي ليس مجرد ما إذا كانت الطاقة متاحة أم لا, ولكن ما إذا كان يمكن جمع ما يكفي من الطاقة القابلة للاستخدام لدعم الوظائف المقصودة للجهاز.

2. إدارة الطاقة وتخزين الطاقة

غالبًا ما تكون الطاقة المحصودة صغيرة وغير مستقرة. ولا يمكن دائمًا استخدامه مباشرة بواسطة المكونات الإلكترونية للجهاز. تساعد دائرة إدارة الطاقة على تحويل وتنظيم الطاقة المجمعة. قد يتضمن نظام إدارة الطاقة النموذجي:

● تصحيح: يحول الطاقة المشتقة من التيار المتردد أو الترددات اللاسلكية إلى شكل كهربائي قابل للاستخدام عند الحاجة.

● الجهد االكهربى أنظمة: يضبط الجهد ليتناسب مع متطلبات المكونات الإلكترونية.

● تخزين الطاقة: يستخدم المكثفات أو عناصر التخزين الأخرى لتجميع الطاقة.

● إدارة الطاقة: يتحكم في كيفية توزيع الطاقة المتاحة بين أجهزة الاستشعار, يعالج, ووظائف الاتصال.

قد يظل الجهاز في حالة طاقة منخفضة للغاية أثناء تراكم الطاقة. بمجرد وصول الطاقة المخزنة إلى عتبة التشغيل المحددة مسبقًا, يمكن للنظام تنشيط المكونات المحددة. تعد هذه العملية المدركة للطاقة مهمة لأن أجهزة إنترنت الأشياء المحيطة لا يمكنها افتراض أن الطاقة ستكون متاحة دائمًا.

3. الاستشعار والمعالجة منخفضة الطاقة

بعد توفر الطاقة الكافية, يمكن للجهاز تفعيل المستشعر الخاص به, المعالج, أو غيرها من المكونات الإلكترونية. اعتمادا على التطبيق, ربما:

● قراءة معرف الجهاز.

● قياس درجة الحرارة أو الرطوبة.

● كشف الحركة أو التغيير في الحالة.

● معالجة كمية صغيرة من بيانات المستشعر.

● قم بإعداد رسالة لاسلكية قصيرة.

ويعتمد مقدار المعالجة على ميزانية الطاقة المتاحة. وقد تتطلب بطاقة التعريف البسيطة عمليات حسابية قليلة جدًا, بينما يحتاج الجهاز الذي يقوم بإجراء قياسات أجهزة استشعار متعددة ومعالجة البيانات المحلية إلى بنية طاقة أكثر قدرة.

لهذا السبب, تعد أجهزة إنترنت الأشياء المحيطة بشكل عام أكثر ملاءمة للاستشعار الخفيف الوزن والإبلاغ المتقطع عن البيانات مقارنة بالأجهزة المستمرة, معالجة عالية الأداء.

4. نقل البيانات لاسلكيا

بمجرد أن تصبح البيانات جاهزة, يتصل الجهاز بجهاز استقبال قريب. هناك طريقتان مهمتان للتواصل هما الإرسال النشط والاتصال المرتد. يستخدم جهاز الإرسال النشط الطاقة المجمعة لتوليد ونقل الإشارة اللاسلكية الخاصة به.

جهاز التشتت الخلفي, على النقيض من ذلك, يعتمد على إشارة الناقل الخارجي. إنه يتواصل عن طريق تغيير كيفية انعكاس الموجة الحاملة أو تعديلها, السماح للقارئ بالكشف عن المعلومات المشفرة. يعتمد الاختيار على مدى تعقيد الجهاز, الطاقة المتاحة, متطلبات الاتصالات, والبنية التحتية للقارئ. ويتم شرح هذين النهجين بمزيد من التفصيل أدناه.

5. جمع البيانات عن طريق القراء والبنية التحتية للشبكة

هاتف ذكي قريب, نقطة الوصول, قارئ, المحطة الأساسية, أو بوابة مخصصة قد تتلقى المعلومات المرسلة, اعتمادا على تكنولوجيا الاتصالات. يكون المتلقي مسؤولاً عن جمع البيانات وإرسالها إلى المرحلة التالية من نظام إنترنت الأشياء.

قد تستخدم بعض الأنظمة البنية التحتية للاتصالات الموجودة, بينما يتطلب البعض الآخر قارئات مخصصة أو أجهزة إرسال طاقة لاسلكية إضافية. وهذا أحد الاعتبارات الهامة للنشر: إن تقليل متطلبات الطاقة للعلامات الفردية لا يلغي بالضرورة الحاجة إلى البنية التحتية للشبكة.

6. نقل البيانات إلى السحابة

بعد جمع البيانات, يمكن للبوابة أو أي جهاز استقبال آخر متصل بالشبكة إعادة توجيه المعلومات إلى منصة سحابية من خلال شبكة Wi-Fi, إيثرنت, الاتصال الخلوي, أو اتصال شبكة آخر مدعوم. يمكن للنظام الأساسي السحابي بعد ذلك معالجة المعلومات وإتاحتها لتطبيقات الأعمال.

على سبيل المثال, قد يستخدم نظام إدارة المستودعات بيانات علامة Ambient IoT لتحديث سجلات المخزون, تحديد حركات الأصول, أو دعم تسوية الأسهم. يمكن تلخيص مسار البيانات الكامل كـ:

الطاقة المحيطة ← إدارة الطاقة ← الاستشعار والمعالجة ← الاتصالات اللاسلكية ← القارئ أو البوابة ← النظام الأساسي السحابي ← تطبيق الأعمال

تختلف البنية الدقيقة وفقًا لمعايير الاتصال ومتطلبات النشر. لا يستخدم كل نظام Ambient IoT نفس تكوين القارئ أو البوابة.

القيمة الحقيقية لإنترنت الأشياء المحيطة

تعتبر إنترنت الأشياء المحيطة ذات قيمة كبيرة لأنها تعالج أحد القيود الأساسية للاتصال واسع النطاق: تكلفة وتعقيد تشغيل وصيانة الأجهزة الفردية. تمتد مزاياها المحتملة إلى ما هو أبعد من تقليل طاقة البطارية.

1. بطارية صفرية وصيانة منخفضة

الميزة الأكثر وضوحا هي إمكانية تشغيل الأجهزة بدون بطاريات تقليدية. عندما يتمكن الجهاز من جمع طاقة كافية من بيئته, وقد تعمل دون استبدال البطارية بشكل دوري.

وهذا مفيد بشكل خاص للأجهزة المرتبطة بالحزم, منتجات, أو المكونات التي يصعب الوصول إليها بعد النشر, لا يتم ضمان التشغيل بدون بطارية في كل البيئات. لا تزال بعض الأجهزة تتطلب تخزين الطاقة أو مصادر طاقة بديلة للحفاظ على التشغيل الموثوق.

2. انخفاض التكلفة الإجمالية على نطاق واسع

يمكن لإنترنت الأشياء المحيطي تقليل نفقات الصيانة المتكررة عن طريق تقليل استبدال البطارية وتبسيط تصميم الجهاز. لعمليات النشر الكبيرة, فحتى التخفيضات الصغيرة في متطلبات الصيانة قد يكون لها تأثير ملموس على إجمالي تكاليف التشغيل.

على سبيل المثال, قد تستفيد شركة لوجستية تدير آلاف الأصول الموسومة من تقليل العمالة المطلوبة لفحص البطاريات واستبدالها. وينبغي تقييم المنفعة الاقتصادية من خلال نموذج التكلفة الإجمالية للملكية الكامل بدلاً من سعر الجهاز وحده. البنية التحتية للقارئ, تثبيت, تكامل النظام, ويجب أيضًا تضمين صيانة معدات الشبكة.

3. الاستفادة من البنية التحتية القائمة

يمكن لبعض بنيات إنترنت الأشياء المحيطة الاستفادة من البنية التحتية اللاسلكية الحالية أو شبكات الاتصالات. على سبيل المثال, متناسق منارات بلوتوث, الهواتف الذكية, أو قد يكون القراء المخصصون بمثابة نقاط لجمع البيانات, حسب إمكانيات الجهاز وتصميم الشبكة.

قد تستخدم بنيات أخرى أجهزة إرسال ترددات لاسلكية مخصصة أو أجهزة قراءة متخصصة. يمكن أن تساعد الاستفادة من البنية التحتية الحالية في تقليل تعقيد النشر, ولكن يجب التحقق من التوافق. بوابة بلوتوث تقليدية, على سبيل المثال, لا ينبغي افتراض أنها تدعم تلقائيًا كل أجهزة Ambient IoT أو آلية الاتصال.

4. الرؤية المستمرة من النهاية إلى النهاية

يمكن لإنترنت الأشياء المحيطي أن يجعل من العملي أكثر ربط المعرفات وقدرات الاستشعار خفيفة الوزن بعدد أكبر بكثير من الكائنات المادية. وهذا يمكن أن يحسن الرؤية عبر سلاسل التوريد, المستودعات, والبيئات الصناعية.

على سبيل المثال, يمكن أن توفر الملصقات المتصلة على الطرود معلومات تعريفية وحالة دورية في نقاط مختلفة في شبكة الخدمات اللوجستية, لا تعني الرؤية المستمرة من البداية إلى النهاية بالضرورة التتبع المستمر في الوقت الفعلي. توافر الطاقة, تغطية القارئ, فترات الإرسال, ويحدد الاتصال بالشبكة مدى تكرار جمع البيانات.

5. قدرة الاستشعار الديناميكي

يمكن لأجهزة إنترنت الأشياء المحيطة تكييف سلوكها وفقًا للطاقة المتاحة.

على سبيل المثال, قد يقلل الجهاز من تردد الإرسال عندما تكون الطاقة المجمعة منخفضة, إعطاء الأولوية لقراءات أجهزة الاستشعار الأساسية, أو البقاء في حالة انخفاض الطاقة حتى تتوفر طاقة كافية. يتيح هذا النهج المراعي للطاقة للأجهزة تحقيق التوازن بين الأداء واستهلاك الطاقة.

كما يقدم اعتبارًا مهمًا للتصميم: يجب أن تكون التطبيقات قادرة على تحمل فترات إعداد التقارير المتغيرة والاتصال المتقطع عند استخدام أجهزة محدودة الطاقة.

ناقل الحركة النشط مقابل. الاتصالات المبعثرة

يعد النقل النشط والاتصال المرتد طريقتين مختلفتين لنقل البيانات لاسلكيًا. يعد فهم الفرق أمرًا ضروريًا عند تقييم أجهزة إنترنت الأشياء المحيطة لأن بنية الاتصال تؤثر بشكل مباشر على تعقيد الجهاز, استهلاك الطاقة, التغطية, وتصميم المتلقي.

ناقل الحركة النشط

يستخدم جهاز الإرسال النشط طاقته المتاحة لتوليد إشارة لاسلكية ونقلها. قد تأتي الطاقة من المصادر البيئية المحصودة, الطاقة المخزنة, أو مزيج من الاثنين معا.

يشتمل الجهاز عادةً على جهاز إرسال لاسلكي قادر على توليد الإشارة المطلوبة لإرسال بياناته.

كيف تعمل:

1.يقوم الجهاز بجمع وتخزين الطاقة.

2.يقوم المعالج الخاص به بإعداد البيانات.

3.تولد دائرة الراديو إشارة لاسلكية.

4.يكتشف جهاز الاستقبال المعلومات المرسلة ويفك تشفيرها.

يمكن أن يدعم النقل النشط بنيات اتصالات أكثر مرونة, لكن توليد إشارة لاسلكية بشكل عام يتطلب طاقة أكبر من مجرد تعديل ناقل موجود.

الاتصالات المبعثرة

يستخدم اتصال التشتت الخلفي موجة حاملة للترددات الراديوية الخارجية بدلاً من توليد إشارة ترددات لاسلكية جديدة تمامًا.

يقوم الجهاز بتغيير مقاومة الهوائي أو خصائص الانعكاس لتعديل الموجة الحاملة الواردة. يكتشف القارئ هذه التغييرات ويفك تشفير البيانات المرسلة.

هناك تكوينان شائعان:

● التشتت الخلفي الأحادي: يوفر نفس القارئ الإشارة الحاملة ويستقبل الاستجابة المتناثرة.

● التشتت الخلفي الثنائي: توفر العقد المنفصلة إشارة الناقل وتستقبل البيانات المتناثرة.

يؤثر التمييز على موضع القارئ, بنية النظام, ميزانية الارتباط, ومتطلبات النشر.

ناقل الحركة النشط مقابل. التشتت الخلفي: الاختلافات الرئيسية

تمييز مهم: لا يعني عدم وجود بطارية التشتت الخلفي تلقائيًا. يمكن للجهاز الخالي من البطارية استخدام تصميمات اتصالات أخرى, بينما لا يزال جهاز التشتت الخلفي يعتمد على ظروف التردد اللاسلكي الخارجية المناسبة.

فئات أجهزة إنترنت الأشياء المحيطة ومستويات القدرة

لا تصف إنترنت الأشياء المحيطة مواصفات جهاز ثابت واحد. يمكن أن تحتوي الأجهزة على مصادر طاقة مختلفة, قدرات التخزين, وظائف الاستشعار, وبنى الاتصالات.

للفهم العملي, يمكن تجميعها في ثلاث فئات من القدرات.

1. الأجهزة السلبية

تعتمد الأجهزة السلبية بشكل كامل على الطاقة المحيطة المجمعة أو طاقة التردد اللاسلكي المتوفرة خارجيًا, بدون بطارية تقليدية. وهي مصممة بشكل عام ل:

● التعريف الأساسي.

● رسائل البيانات القصيرة.

● وظائف الاستشعار البسيطة.

●عمليات نشر منخفضة التكلفة وعالية الكثافة.

لأن ميزانية الطاقة الخاصة بهم محدودة للغاية, قد يتم تقييد وظائفهم وفرص الاتصال الخاصة بهم.

2. الأجهزة شبه السلبية

تجمع الأجهزة شبه السلبية بين حصاد الطاقة وتخزين الطاقة المحدود, مثل مكثف أو بطارية صغيرة. تتيح لهم هذه البنية تجميع الطاقة واستخدامها عند الضرورة. اعتمادا على التصميم, قد يدعمون:

● الاستشعار الأساسي والتخزين المؤقت للبيانات.

● توقيت نقل أكثر مرونة.

● محدودية الاتصال ثنائي الاتجاه.

●عملية متقطعة عند عدم توفر الطاقة المحيطة.

توفر هذه الفئة حلاً وسطًا بين التشغيل منخفض الطاقة والمرونة الوظيفية.

3. الأجهزة النشطة

تتمتع الأجهزة النشطة بقدرة أكبر على تخزين الطاقة أو إمكانية الوصول إلى مصدر طاقة أكبر. وقد تدعم وظائف أكثر تقدمًا, مشتمل:

●قياسات أجهزة الاستشعار المتعددة.

●معالجة محلية أكثر شمولاً.

● نقل لاسلكي أكثر مرونة.

●أداء اتصالات أعلى.

لكن, وقد تتطلب أيضًا مكونات أكبر, ارتفاع تكاليف التصنيع, وأنظمة إدارة الطاقة الأكثر تعقيدًا. هذه الفئات الثلاث هي إطار قدرة تفسيرية وليست ادعاء بأن جميع هيئات المعايير تستخدم تصنيفًا عالميًا واحدًا من ثلاث فئات. تعتمد البنية المناسبة على توفر الطاقة للتطبيق, تردد التقارير, متطلبات الاستشعار, والعمر المتوقع للجهاز.

إنترنت الأشياء المحيطة مقابل. تتفاعل, إنترنت الأشياء (NB-IoT)., وأجهزة الاستشعار التقليدية

غالبًا ما تتم مقارنة إنترنت الأشياء المحيط بـ RFID, إنترنت الأشياء (NB-IoT)., وأجهزة الاستشعار اللاسلكية التقليدية لأن هذه التقنيات تعالج متطلبات الاتصال المتداخلة. لكن, فهي ليست بدائل مباشرة في كل تطبيق.

أهم الاختلافات تتعلق بمصادر الطاقة, قدرات البيانات, متطلبات القارئ, نطاق الاتصالات, نضج النظام البيئي, وتكاليف النشر.

المقارنة الفنية

تطبيقات إنترنت الأشياء المحيطة

ترتبط إنترنت الأشياء المحيطة بشكل خاص بالتطبيقات التي تتطلب تحديد أعداد كبيرة من الأشياء المادية أو مراقبتها دون تقديم متطلبات كبيرة لصيانة البطارية.

1. سلسلة التوريد والخدمات اللوجستية

تتضمن سلاسل التوريد أعدادًا كبيرة من الحزم, حاويات, المنصات, والمنتجات تتحرك من خلال مرافق مختلفة. تعتمد أنظمة التتبع التقليدية غالبًا على مسح الباركود, تتفاعل, أو أجهزة تتبع تعمل بالبطارية.

يمكن لإنترنت الأشياء المحيطي أن يتيح إمكانية ربط علامات التعريف والاستشعار خفيفة الوزن بمزيد من العناصر الفردية. تعتمد تجربة التتبع الفعلية على تغطية القارئ وتكنولوجيا الاتصال المستخدمة.

2. تتبع المخزون والأصول

تحتاج المستودعات ومرافق التصنيع إلى معلومات دقيقة حول مواقع المخزون وحركات الأصول. تتبع الأصول يمكن أن يقدم متطلبات الصيانة المتكررة, خاصة عندما يتم نشر آلاف الأجهزة.

يمكن أن توفر علامات إنترنت الأشياء المحيطة نهجًا أكثر قابلية للتطوير للتطبيقات التي تتطلب تعريفًا أساسيًا أو تحديثات متقطعة للحالة. على سبيل المثال, يمكن للمستودع استخدام علامات حصاد الطاقة على منتجات مختارة, حاويات, أو عناصر النقل القابلة لإعادة الاستخدام. يمكن للقراء المثبتين في مواقع محددة جمع معلومات العلامة أثناء تحرك الأصول عبر المنشأة.

للتطبيقات التي تتطلب تحديد المواقع بدقة في الوقت الحقيقي, لكن, قد يظل النظام بحاجة إلى بنية تحتية إضافية للموقع أو أجهزة تتبع أكثر قدرة.

3. مراقبة سلسلة التبريد

تتطلب عمليات السلسلة الباردة رطوبة & أجهزة استشعار درجة الحرارة البقاء ضمن الظروف البيئية المحددة طوال فترة التخزين والنقل. قد تدعم إنترنت الأشياء المحيطة مراقبة درجة الحرارة خفيفة الوزن في تطبيقات محددة, بشرط أن يكون لدى الجهاز طاقة كافية لإجراء القياسات ونقل البيانات على الفواصل الزمنية المطلوبة.

على سبيل المثال, يمكن لعلامة حصاد الطاقة جمع قراءات دورية لدرجة الحرارة من العبوة وإبلاغها عند توفر قارئ متوافق.

لكن, التطبيقات التي تتطلب مراقبة مستمرة لدرجة الحرارة, إنذارات العتبة الفورية, أو قد تحتاج فترات الإبلاغ المضمونة إلى مستشعر يعمل بالطاقة أكثر قدرة.

دقة القياس المطلوبة, تردد أخذ العينات, ميزانية الطاقة, وينبغي تقييم تغطية الاتصالات قبل اختيار بنية الجهاز.

4. المراقبة الصناعية والبيئية

تحتوي البيئات الصناعية على العديد من الأصول والمكونات التي تتطلب المراقبة.

يمكن لإنترنت الأشياء المحيطي أن يدعم التعرف البسيط ووظائف المراقبة المحددة في المواقع التي يكون فيها توصيل الأسلاك أو استبدال البطارية بشكل منتظم غير مريح. إن توفر الطاقة المحيطة له أهمية خاصة في هذه البيئات.

على سبيل المثال, قد يكون حصاد الاهتزاز عمليًا بالقرب من الآلات التي تعمل بشكل مستمر, في حين يتطلب الحصاد الحراري وجود فرق درجة حرارة مناسب ومستقر بدرجة كافية.

قد لا تزال التطبيقات الصناعية الأكثر تطلبًا تتطلب أجهزة استشعار تقليدية ذات ميزانيات طاقة أكبر وقدرات معالجة أكثر تقدمًا.

خاتمة

تقدم تقنية Ambient IoT نهجًا جديدًا لربط الأشياء اليومية باستخدام الطاقة المجمعة لتقليل الاعتماد على البطاريات التقليدية. وتشمل فوائدها المحتملة انخفاض تكاليف الصيانة, تصميمات أكثر مرونة للأجهزة, والاتصال اللاسلكي القابل للتطوير. لكن, ولا يزال النشر العملي يعتمد على توافر الطاقة, نطاق الاتصالات, بنية تحتية, والأمن. مع استمرار تطور التقنيات والمعايير, يمكن أن تلعب إنترنت الأشياء المحيطة دورًا متزايد الأهمية في تتبع الأصول, إدارة المخزون, ورؤية سلسلة التوريد.