گرچه مفاهیم اینترنت اشیا (IoT) و شبکه‌های حسگر بیسیم (WSN) به هم نزدیک‌اند، اما از نظر مفهومی تفاوت‌های چشمگیری میان آن‌ها دیده می‌شود [1].

از شبکه حسگر توزیع شده (Distributed Sensor Network) تا شبکه حسگر بیسیم (Wireless Sensor Network)

در اواسط دهه‌ی ۱۹۸۰، شبکه‌های حسگر با عنوان شبکه حسگر توزیع‌شده (Distributed Sensor Network) شناخته می‌شدند [1]. به گفته‌ی آکیلدیز (Akyildiz) و همکاران [2]، یک شبکه حسگر از تعداد زیادی گره حسگر (Sensor node) تشکیل شده است که به‌صورت به‌هم‌پیوسته توانایی انجام عملیات حسگری و جمع‌آوری داده‌ها را دارند. در پایان دهه‌ی ۱۹۸۰، مفهوم شبکه حسگر بیسیم (WSN) وارد ادبیات علمی شد [1]. وانگ (Wang) و همکاران [3] توضیح می‌دهند که شبکه‌های WSN گره‌های حسگر را به‌صورت بیسیم به یکدیگر متصل می‌کنند و به این ترتیب ساختار یک سیستم توزیع‌شده برای جمع‌آوری داده‌ها را فراهم می‌آورند که می‌تواند ناحیه‌های جغرافیایی وسیعی را پوشش دهد.

شبکه حسگر بیسیم معمولی از چندین گره حسگر و یک گره سینک (Sink node) تشکیل شده است. گره‌های حسگر داده‌ها را جمع‌آوری کرده و آن‌ها را به گره سینک ارسال می‌کنند. معماری معمول یک شبکه حسگر بیسیم (WSN) در شکل زیر (برگرفته از [4]) نشان داده شده است. گره‌های حسگر محیط را حس کرده و داده‌های خام را جمع‌آوری می‌کنند [5]. با انجام پردازش محلی، حسگرها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در صورت لزوم، تجمیع داده‌ها انجام شده و داده‌های تجمیع‌شده به گره سینک ارسال می‌شوند. کاربران می‌توانند از طریق گره سینک و با دسترسی به اینترنت، به داده‌های جمع‌آوری‌شده از حسگرها دسترسی پیدا کنند [6].

معماری کلی یک شبکه حسگر بیسیم [4]

از شبکه حسگر بیسیم (WSN) تا اینترنت اشیاء (IoT)

واژه‌ی WSN به‌عنوان یک زیرشاخه از شبکه‌های رایانه‌ای (Computer Networks) و ارتباطات ماشین با ماشین (M2M) نشأت گرفته است، و  اینترنت اشیاء به‌عنوان روندی نوظهور از دل اینترنت پدید آمده که خود نوعی خاص از شبکه‌های رایانه‌ای و ارتباطات M2M به شمار می‌رود. هر دو اصطلاح تحت ‌تأثیر ارتباطات ماشین با ماشین (M2M) قرار دارند، زیرا این نوع ارتباط برای انتقال داده‌های تله‌متری بین دستگاه‌ها به‌کار می‌رود. با این حال، اینترنت اشیاء از پروتکل اینترنت (IPv6) بهره می‌گیرد تا اطمینان حاصل شود هر «شئ» در شبکه دارای نشانی اینترنتی منحصربه‌فردی باشد. در مقابل، شبکه‌های حسگر بیسیم (WSN) می‌توانند به اینترنت متصل شوند، اما الزامی به این اتصال ندارند [1].

نیاز به کنترل از راه دور شبکه‌های حسگر، زمینه‌ساز توسعه‌ی مفهوم اینترنت اشیاء (IoT) شد [7]. اصطلاح اینترنت اشیاء (IoT) تقریباً دو دهه پس از WSN مطرح گردید. منشأ این اصطلاح به اعضای مرکز Auto-ID در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) نسبت داده می‌شود [8] که در حدود سال ۲۰۰۰، شبکه‌ای از اشیاء را با استفاده از کد محصول الکترونیکی (EPC) برای شناسایی و پایش خودکار جریان کالا در زنجیره تأمین توسعه دادند. این کد در قالب یک برچسب (Tag) در مدار مجتمع ذخیره می‌شد و از طریق فناوری شناسایی با امواج رادیویی (RFID) قابل خواندن بود [9]. شبکه‌های حسگر بیسیم (WSN) نقش مهمی در پیشرفت و شکل‌گیری اینترنت اشیاء (IoT) داشتند، زیرا IoT به معماری‌ای نیاز داشت که بتواند با ساختارهای موجود در فناوری‌های رایانشی و ارتباطی هماهنگ و سازگار باشد [7].

بطور کلی اینترنت اشیاء یک زیرساخت شبکه‌ای جهانی است که به اشیاء فیزیکی و مجازی هویتی مستقل اختصاص می دهد و ضمن اتصال آن ها به یکدیگر، امکان جمع‌آوری داده، برقراری ارتباط متقابل، پردازش و نمایش نتایج را فراهم می‌آورد. در مقابل، برخلاف IoT، در WSN گره‌های حسگر به‌طور مستقیم به اینترنت متصل نمی‌شوند تا عملیات حسگری و جمع‌آوری داده‌ها را انجام دهند [1]. بطور کلی، می توان چند تفاوت عمده بین WSN و IoT قائل بود [1]:

• تعداد انتشارات علمی مرتبط با شبکه‌های حسگر بیسیم (WSN) در سال‌های اخیر رو به کاهش بوده است، اما این کاهش به این معنا نیست که WSN اهمیت خود را از دست داده است؛ برعکس، پژوهشگران اکنون WSN را به‌عنوان فناوری‌ای در نظر می‌گیرند که در اکوسیستم اینترنت اشیاء (IoT) ادغام شده است.
• هرچند شبکه‌های حسگر بیسیم (WSN) در ابتدا برای شبکه‌های محلی طراحی شده بودند، اما کاربردهای WSN می‌توانند از بستر اینترنت نیز بهره‌مند شوند، حتی اگر اتصال به اینترنت جزء الزامات اصلی آن نباشد. در مقابل، در اینترنت اشیاء (IoT)، اتصال به اینترنت یک پیش‌شرط اساسی برای اجرای برنامه‌ها محسوب می‌شود، و همین موضوع تفاوت اصلی میان IoT و WSN است.
• اینترنت اشیاء (IoT) و شبکه‌های حسگر بیسیم (WSN) دارای الزامات کاربردی مشابهی هستند، اما هر یک از آن‌ها این الزامات را با درجه‌های متفاوتی از اهمیت دنبال می‌کنند. از یک‌سو، WSN بیشتر بر مدیریت منابع محدود تمرکز دارد. اما، در IoT موضوعاتی مانند تضمین امنیت، مقیاس‌پذیری، ناهمگونی (Heterogeneity) و کیفیت خدمات (QoS) به‌مراتب پیچیده‌تر از WSN هستند. دلیل اصلی این پیچیدگی آن است که IoT مجموعه‌ای از فناوری‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری گوناگون، پروتکل‌های ارتباطی مختلف و ویژگی‌های متنوع دیگر را در خود ادغام می‌کند، که همین امر خطرات و چالش‌های بیشتری را در ارتباط با این فناوری‌ها به‌وجود می‌آورد.

منابع

[1]        J. A. Manrique, J. S. Rueda-Rueda, en J. M. T. Portocarrero, “Contrasting Internet of Things and Wireless Sensor Network from a Conceptual Overview”, in 2016 IEEE International Conference on Internet of Things (iThings) and IEEE Green Computing and Communications (GreenCom) and IEEE Cyber, Physical and Social Computing (CPSCom) and IEEE Smart Data (SmartData), 2016, bll 252–257. doi: 10.1109/iThings-GreenCom-CPSCom-SmartData.2016.66.

[2]        I. F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, en E. Cayirci, “Wireless sensor networks: a survey”, Comput. Networks, vol 38, no 4, bll 393–422, 2002, doi: https://doi.org/10.1016/S1389-1286(01)00302-4.

[3]        M.-M. Wang, J.-N. Cao, J. Li, en S. K. Dasi, “Middleware for Wireless Sensor Networks: A Survey”, J. Comput. Sci. Technol., vol 23, no 3, bll 305–326, 2008, doi: 10.1007/s11390-008-9135-x.

[4]        A. Kumar, M. Zhao, K.-J. Wong, Y. L. Guan, en P. H. J. Chong, “A Comprehensive Study of IoT and WSN MAC Protocols: Research Issues, Challenges and Opportunities”, IEEE Access, vol 6, bll 76228–76262, 2018, doi: 10.1109/ACCESS.2018.2883391.

[5]        R. Szewczyk, A. Mainwaring, J. Polastre, J. Anderson, en D. Culler, “An analysis of a large scale habitat monitoring application”, in Proceedings of the 2nd International Conference on Embedded Networked Sensor Systems, 2004, bll 214–226. doi: 10.1145/1031495.1031521.

[6]        M. Zúniga, B. Krishnamachari, en others, “Integrating future large-scale wireless sensor networks with the internet”, USC Comput. Sci. Tech. Rep, 2003.

[7]        M. Y. Kathjoo, F. A. Khanday, en M. T. Banday, “A Comparative Study of WSN and IoT”, in 2018 Second International Conference on Advances in Electronics, Computers and Communications (ICAECC), 2018, bll 1–5. doi: 10.1109/ICAECC.2018.8479420.

[8]        D. L. Brock, “The Electronic Product Code (EPC)-A naming scheme for physical objects”, White Pap., 2001.

[9]        S. Sarma, D. Brock, en D. Engels, “Radio frequency identification and the electronic product code”, IEEE Micro, vol 21, no 6, bll 50–54, 2001, doi: 10.1109/40.977758.