اینترنت اشیا به کمک حادثه دیدگان می‌آید

یکی از نمونه‌های تقریباً جدید این مسئله به بمب‌گذاری ماراتن بوستون در ایالات متحده امریکا مربوط می‌شود. با اینکه خطوط تلفن ثابت چندان آسیب ندیده بودند، اما این شبکه‌های تلفن همراه بودند که به ‌دلیل افزایش ناگهانی حجم ارتباطات دچار اختلال شدند و مسئولان از کنترل آن عاجز ماندند. حتی یکی از اپراتورهای فعال در این کشور از مشترکان خود خواست تنها به ایمیل و پیام بسنده کنند.

مطلب پیشنهادی

شش گام تا ورود به صنعت IoT

چگونه می‌توانیم یک توسعه‌دهنده اینترنت اشیا شویم؟

البته کمتر کسی پیدا می‌شود در چنین شرایطی به ‌فکر ارسال ایمیل باشد. در هر حادثه‌ای چه به‌ صورت طبیعی و چه توسط انسان، جریان برق می‌تواند قطع شود، سرورها آفلاین شوند و سیستم‌هایی مانند شبکه‌های موبایل به‌ دلیل حجم زیاد ارتباطات دچار اختلال شوند. زمانی ‌که این حالت پیش می‌آید، هر نوع ارتباط موثربا دنیای خارج قطع می‌شود و این بدترین اتفاقی است که برای افراد حاضر در منطقه حادثه می‌تواند پیش بیاید.
اگر شبکه‌های تلفن همراه و زیرساخت‌های اینترنت دچار اختلال شده و از دسترس خارج شوند، راه ‌حلی که در حال حاضر از آن استفاده می‌شود جایگزین کردن آنها با سخت‌افزارهایی است که این شکاف را به‌ طور موقت پر می‌کنند تا زمانی‌ که زیرساخت‌ها مجدد به شرایط عادی و طبیعی خود برگردند. اما این روش با چندین مشکل همراه است.

اول اینکه راه‌اندازی و به‌کارگیری این راهکارهای موقتی مدتی زمان می‌برد. دوم اینکه تجهیزات باید به منطقه مورد نظر حمل شوند، روی هم سوار شوند و سپس تنظیمات لازم روی آنها انجام شود. تا آماده ‌شدن این سیستم‌ها، همه ارتباطات در تمام منطقه حادثه‌دیده قطع خواهند بود.
حتی اگر این راهکار موقتی با موفقیت انجام شود، باز هم راهکارهای موجود با مشکلات و خطاهایی همراه خواهند بود. گاهی اوقات این راهکارها به‌جای اینکه باعث برقراری و رفع مشکلات ارتباطی شوند، با ارتباطات موجود تداخل می‌کنند. به‌ عنوان مثال، بعد از زلزله هائیتی که در سال 2010 رخ داد، شرکت‌های ISP محلی توانستند حدود 90 درصد شبکه را احیا کنند، اما شرکت‌های NGO با امواج بی‌سیم خود دوباره شبکه را از کار انداختند.
شاید مهم‌ترین مسئله‌ای که در این مواقع اهمیت دارد، فاکتور زمان است. هرچقدر راهکارها کارساز باشند، باز هم به‌کارگیری آن‌ها مدتی زمان می‌برد. در حالی ‌که در منطقه حادثه‌دیده و در شرایطی که اینترنت قطع شده است، باید روشی بسیار سریع، دینامیک و انفعالی برای برقراری ارتباطات به‌ کار گرفت.

اینترنت اشیا برای ارتباطات مناطق حادثه‌دیده
با پیدایش و معرفی فناوری اینترنت اشیا (IoT) شاهد استفاده بیشتر از 5 میلیارد دستگاه متصل از قبیل پوشیدنی‌ها، سنسورها و کاشتنی‌ها هستیم. برای توسعه و گسترش سریع این ‌گونه دستگاه‌ها عوامل مختلفی دخیل هستند، اما همه بر این مسئله اتفاق نظر دارند که تعداد دستگاه‌های IoT در طی چند سال آینده به ‌طور ناگهانی افزایش خواهد یافت. در مناطق حادثه‌دیده که ارتباط آنها با دنیای بیرون قطع شده است، این دستگاه‌ها بهترین گزینه موجود هستند.

دستگاه‌های IoT این توانایی را دارند تا در صورت از کار افتادن برق و اینترنت، شرایط مورد نیاز برقراری ارتباط پهنای باند کم را ایجاد کنند.

دستگاه‌ها و سنسورهای IoT که توان کمی مصرف می‌کنند، این قابلیت را دارند تا با یکدیگر از طریق بلوتوث ارتباط برقرار کنند و این یعنی برای اتصال به دستگاه‌های دیگر به استفاده از اینترنت عمومی نیازی ندارند. حتی این احتمال وجود دارد که دستگاه‌های IoT بتوانند شبکه خود را تشکیل دهند. شبکه مبتنی بر سنسور که حداقل می‌تواند در زمان‌هایی که شبکه دچار مشکل شده و به‌درستی کار نمی‌کند، برخی از عملکردهای پایه‌ای شبکه را انجام دهد.
دستگاه‌های IoT این توانایی را دارند تا در صورت از کار افتادن برق و اینترنت، شرایط مورد نیاز برقراری ارتباط پهنای باند کم را ایجاد کنند. به‌ دلیل اینکه این دستگاه‌ها عمدتاً با باتری کار می‌کنند، بر خلاف دستگاه‌های ارتباطی باسیم که به برق نیاز مبرم دارند، دچار مشکل نمی‌شوند. مشکل دیگری که دستگاه‌های باسیم دارند، امکان قطع شدن کابل‌ها و سیم‌ها است. اما دستگاه‌های IoT به‌صورت بی‌سیم با دستگاه‌های دیگر ارتباط برقرار می‌کنند. شاید آنها توان زیادی نداشته باشند، اما می‌توانند یک ارتباط ابتدایی را در کمترین زمان ممکن برقرار کنند. بلوتوث کم‌انرژی می‌تواند در هر ثانیه 1100 توییت را مدیریت کند. کاربرانی که در مناطق حادثه‌دیده گرفتار شده‌اند، می‌توانند خیلی سریع با دنیای بیرون ارتباط برقرار کنند.

هر نود IoT که عمدتاً مبتنی بر سنسور هستند، در شرایط بحرانی کارایی بسیار زیادی دارد. در واقع، بخش اعظم فناوری IoT شامل سنسورهایی می‌شود که قادر به مانیتور کردن محیطی هستند که در آن قرار دارند. این سنسورها می‌توانند اطلاعات مربوط به نوع حادثه را بازپخش کنند و با واکشی اطلاعات از سنسورهای دما و تابش، تصویر روشن و کاملی از وضعیت موجود در منطقه به دیگران ارائه دهند. حتی اگر بخش عمده سنسورها از بین رفته باشند، باز هم اطلاعات باارزشی در اختیار سایرین قرار می‌گیرد.

استفاده از SDN برای کمک به IoT در زمان حادثه
دستگاه‌هایی که IoT را شکل می‌دهند، همان دستگاه‌های الکتریکی هستند. به‌ همین دلیل مدیریت مؤثر آنها کار سخت و پیچیده‌ای است. گوناگونی این دستگاه‌ها شانس بقای برخی از آنها را افزایش می‌دهد، اما اگر راهی برای صحبت کردن آنها با هم وجود نداشته باشد، به هیچ‌ کاری نخواهند آمد. تفاوت‌هایی که در سخت‌افزار و نرم‌افزار شبکه‌ها وجود دارند، باید به‌ شکلی حل شوند و تنها راه رفع این مشکل قرار دادن کنترل‌های ترافیک اطلاعات در دستان توانای شبکه تعریف شده نرم‌افزاری (SDN) است.

اگر پروتکل‌های SDN در داخل تلفن‌های همراه و دستگاه‌ها برنامه‌ریزی شوند، یک شبکه خودکار و رسپانسیو می‌تواند به نیازهای کاربران پاسخ دهد.

کار SDN به این شکل است که بخش دیتا را از بخش کنترل جدا می‌کند و به‌ کمک یک پروتکل استاندارد SDN، دستگاه‌های IoT قادر خواهند بود با یکدیگر و حتی بین دستگاه‌هایی که از جنس دیگری هستند، ارتباط برقرار کنند. دستگاه‌های IoT‌ باید به‌ صورت دینامیک به کمبود ناگهانی اینترنت از طریق شبکه‌های بی‌سیم اضطراری پاسخ دهند. با تعبیه کردن نرم‌افزار SDN در داخل این دستگاه‌ها آنها می‌توانند با توجه به اطلاعاتی که در اختیار دارند جست‌وجو و دوباره مسیریابی کنند. اطلاعات روتینگ می‌تواند برای پاسخ‌دهندگان ارسال شود تا آنها نیز درک بهتر و مشخص‌تری از راه‌های ارتباطی داشته باشند. شبکه دینامیک IoT‌ می‌تواند از تلفن‌های همراه به‌عنوان روترهای SDN استفاده کند. اگر پروتکل‌های SDN در داخل تلفن‌های همراه و دستگاه‌ها برنامه‌ریزی شوند، یک شبکه خودکار و رسپانسیو می‌تواند به نیازهای کاربران پاسخ دهد.
همان ‌طور که می‌دانید تلفن‌های همراه و تبلت‌ها دارای چندین اینترفیس شبکه مانند وای‌فای و بلوتوث هستند، پس باید بتوانند بین فناوری‌های رادیویی موجود یک پل ارتباطی برقرار کنند. هر دستگاهی که در منطقه حادثه‌دیده وجود دارد، می‌تواند با هدف شکل دادن یک شبکه مش بر اساس ویژگی‌های جغرافیایی محل مورد نظر به‌ کار گرفته شود. در این حالت، موبایل‌ها و تبلت‌ها به روتر تبدیل می‌شوند، اولویت بیشتری به اطلاعات بحرانی می‌دهند و امکان کَش محلی دیتا را فراهم می‌کنند که باعث می‌شود بار ترافیک روی شبکه کاهش پیدا کند.

شبکه‌های مش برای تسکین فاجعه
فناوری IoT دارای افزونگی است که داخل آن تعبیه شده است. به بیان ساده‌تر، یک شبکه مش مجموعه‌ای از دستگاه‌هایی است که پهنای باند کمی دارند. اگر بعضی از نودها در داخل مش از دست بروند، این شبکه همچنان به ‌کار خود ادامه می‌دهد، به‌ویژه اینکه از کمک روتینگ SDN استفاده می‌کند. پاسخ‌دهنده می‌تواند با ردگیری و اطلاع از تعداد نودها و نحوه حرکت آنها دید کلی از منطقه حادثه‌دیده و وضعیت افرادی که در آن محاصره شده‌اند به ‌دست آورد. همه اینها مرهون شبکه‌های مش IoT است که توان مصرفی پایینی دارند. اما برای داشتن شبکه‌هایی که استحکام بیشتری داشته باشند، شبکه‌های مش بی‌سیم تعریف شده نرم‌افزاری می‌توانند راهکار بهتری باشند.

حادثه‌دیدگان در شرایط اضطراری و بحرانی ترجیح می‌دهند از دستگاه‌هایی استفاده کنند که با آنها عجین شده‌اند.

معمولاً شبکه‌های مش بی‌سیم بر بالای ساختمان‌ها به ‌کار گرفته می‌شوند تا در زمان بروز حادثه یا فاجعه کاربرد بیشتری داشته باشند. روترهای مش مجهز به باتری نیز می‌توانند بر بالای ساختمان‌ها استفاده شوند تا امکان برقراری ارتباط با شبکه‌های زمینی شامل گوشی‌های موبایل و دستگاه‌های IoT فراهم شود. در چنین مواقعی تنها نیاز به اتصال چند نود به اینترنت است و برای رسیدن به نتیجه بهتر باید پوشش اینترنت در منطقه حادثه‌دیده را توسعه داد. مهم‌ترین دلیل استفاده از شبکه مش ویژگی تطبیق‌پذیری آن است. نودهای شبکه می‌توانند در مجاورت هر دستگاهی که بی‌سیم آن فعال است قرار بگیرند؛ از روترهای بی‌سیم گرفته تا دستگاه‌هایی مانند لپ‌تاپ‌ها و اسمارت‌فون‌ها. علاوه بر این، به دلیل اینکه شبکه مش نیازی به زیرساخت‌های ثابت ندارد، راه‌اندازی آن بسیار ساده و آسان است. از طرف دیگر، حادثه‌دیدگان در شرایط اضطراری و بحرانی ترجیح می‌دهند از دستگاه‌هایی استفاده کنند که با آنها عجین شده‌اند. شاید عامل راحتی کار با دستگاهی که می‌شناسیم در این مسئله دخیل باشد، اما ثابت شده است که در زمان وقوع حادثه تلفن‌های همراه نخستین چیزی هستند که شخص به‌ دنبال آن می‌رود.
بعد از زلزله Tohoku که در سال 2011 رخ داد، نیمی از عکس‌های مربوط به این حادثه در کمتر از 24 ساعت روی «فلیکر» آپلود شدند. ثبت تصاویر از حوادث این‌ چنینی و اشتراک‌گذاری با دیگران دو مزیت دارد: هشدار به کسانی که در نزدیکی محل حادثه قرار دارند از خطرات احتمالی که ممکن است پیش بیاید و دیگری آگاهی بیشتر تیم‌های نجات از وضعیت محل حادثه.
بدون شک، اینکه عموم مردم به میلیاردها دستگاه متصل مجهز هستند، بهترین اسلحه برای کاهش فاجعه‌های ممکن است. شبکه باید با هدف تزریق پروتکل‌های SDN به دستگاه موبایل و IoT متحول شود تا از قابلیت‌ها و توانایی‌های بسیاری که در حال حاضر در نودهای مش نهفته است، به بهترین شکل ممکن استفاده کند