mioty وتقسيم البرقيات: نهج جديد لإنترنت أشياء صناعي موثوق

لم تُصمَّم معظم الشبكات اللاسلكية لعالم تُرسل فيه آلاف المستشعرات بياناتها باستمرار من المصانع ومواقع المرافق والمزارع والموانئ ومرافق التخزين والبنى التحتية للمدن.

هذه هي المشكلة التي أُنشئت تقنية mioty لحلّها.

تقنية mioty هي تقنية شبكة منطقة واسعة منخفضة الطاقة، يُختصرها كثيرون إلى LPWAN، صُمّمت لعمليات نشر إنترنت الأشياء واسعة النطاق. ببساطة، تتيح هذه التقنية للأجهزة الصغيرة التي تعمل بالبطاريات إرسال بيانات المستشعرات لمسافات طويلة دون الاعتماد على شبكات Wi-Fi أو بيانات الشبكة الخلوية أو تغيير البطاريات بشكل متكرر.

لكنّ أكثر ما يميّز mioty ليس مجرّد كونها بروتوكولاً لاسلكياً إضافياً، بل الطريقة التي ترسل بها البيانات.

فبدلاً من إرسال رسالة طويلة واحدة وانتظار وصولها سليمة، تستخدم mioty أسلوباً يُسمّى تقسيم البرقيات. تُقسَّم رسالة المستشعر إلى أجزاء صغيرة كثيرة تُرسل في أوقات وترددات مختلفة. وحتى لو تأثّر بعض هذه الأجزاء بالتشويش أو الاصطدامات أو ظروف راديو سيئة، يستطيع النظام المستقبِل إعادة بناء الرسالة الأصلية.

هذا يجعل mioty مهمّة بشكل خاص لإنترنت الأشياء الصناعي، حيث لا تُعدّ موثوقية الإرسال اللاسلكي مجرّد رفاهية. يمكن أن تؤثّر هذه الموثوقية على جداول الصيانة وتكاليف التشغيل وفحوصات السلامة وتقارير الامتثال ومدى رؤية الشركات لأصولها الحيوية.

تصف Fraunhofer IIS تقنية mioty بأنها بروتوكول إنترنت أشياء يركّز على النقل الموثوق من عدد كبير من المستشعرات لمسافات طويلة، مع وضع تقسيم البرقيات في صميم التقنية. كما يضعها تحالف mioty Alliance بوصفها بروتوكول LPWAN مبنياً على البرمجيات ومصمّماً لعمليات نشر إنترنت أشياء صناعية وتجارية ضخمة.

mioty لإنترنت الأشياء الصناعي: لماذا تُعاني الشبكات اللاسلكية التقليدية عند التوسّع

التعامل مع مستشعر واحد سهل.

مستشعر حرارة في مستودع. مستشعر منسوب مياه قرب نهر. متعقّب على حاوية. مستشعر اهتزاز على آلة. عدّاد في شبكة مرافق.

يبدأ التحدّي عندما يتحوّل مستشعر واحد إلى 500، ثم 10000، ثم 100000.

عند هذه النقطة، تضطر الشبكة إلى التعامل مع أكثر من مجرّد المسافة. تواجه ازدحاماً راديوياً، وعمليات إرسال متداخلة، وحدوداً للبطارية، وعوائق مادية، وتغيّرات في الطقس، وأصولاً متحرّكة، وتشويشاً من أجهزة أخرى تستخدم الطيف نفسه.

عند هذه النقطة تصبح مشاريع إنترنت الأشياء أصعب من المتوقّع بالنسبة للعديد من الشركات. يعمل الاختبار الأوّلي. تبدو لوحة المعلومات الأولى واعدة. ثم يبدأ النشر الحقيقي، وفجأةً تتحوّل الطبقة اللاسلكية إلى أحد أكبر اختناقات النظام.

البيئات الصناعية صعبة بشكل خاص. الهياكل المعدنية والآلات والأماكن تحت الأرض والحاويات والصهاريج والمركبات والمواقع الموزّعة، كلها تخلق ظروفاً تختلف كثيراً عن اختبار نظيف في مختبر.

تتعامل mioty مع هذه المشكلة عبر افتراض أن التشويش وفقدان الحزم سيحدثان. تصميمها قائم على المرونة، لا على ظروف إرسال مثالية.

تقسيم البرقيات في mioty: كيف تعمل هذه التقنية اللاسلكية لإنترنت الأشياء

تخيّل أنك تحاول تسليم وثيقة مهمة عبر غرفة مكتظّة.

الأسلوب التقليدي هو تسليم الوثيقة كاملةً دفعةً واحدة. وإذا اصطدم بك أحدهم، أو سكب القهوة عليها، أو سدّ الطريق، فقد تضيع الرسالة.

تتّبع mioty نهجاً مختلفاً. تُقطّع الوثيقة إلى قطع صغيرة كثيرة، وترسل هذه القطع بطرق مختلفة، وتمنح المستقبِل معلومات كافية لإعادة بناء الوثيقة الأصلية حتى لو لم تصل كل القطع.

هذه هي الفكرة الأساسية وراء تقسيم البرقيات.

في إنترنت الأشياء يكون لهذا أهمية كبيرة لأن كثيراً من المستشعرات لا تحتاج إلا إلى إرسال أجزاء صغيرة من المعلومات: حرارة، أو ضغط، أو رطوبة، أو اهتزاز، أو حالة موقع، أو منسوب امتلاء، أو حالة باب مفتوح/مغلق، أو حدث إنذار. هذه الرسائل صغيرة، لكنها تحتاج إلى الوصول بموثوقية، وغالباً من مواقع نائية أو صعبة.

تُعرّف معاير ETSI TS 103 357 ما يُعرف بـ TS-UNB، وهو الأساس التقني الذي تعتمد عليه mioty، وتصف نهج تقسيم البرقيات المستخدم للاتصالات واسعة النطاق ومنخفضة الطاقة والقوية. وتصف شركة Texas Instruments أيضاً mioty بأنها تقنية معيارية في النطاق دون 1 غيغاهرتز قائمة على ETSI TS 103 357 ومبنية حول تقسيم البرقيات من أجل شبكات قوية.

بعبارة بسيطة: صُمّمت mioty لتبقى الرسائل في حركة حتى عندما تكون البيئة الراديوية مزدحمة أو غير مثالية.

حالات استخدام mioty للمرافق والمدن الذكية واللوجستيات والمراقبة الصناعية

أقوى حالات استخدام mioty ليست في الأجهزة الاستهلاكية. بل في البيئات الصناعية وبيئات البنية التحتية، حيث تحتاج الأجهزة إلى العمل لسنوات والبثّ لمسافات طويلة والاستمرار في الإرسال حتى في ظروف صعبة.

قد تحتاج شركة مرافق إلى آلاف العدّادات أو نقاط المراقبة الموزّعة على منطقة كاملة. وقد ترغب المدينة في نشر مستشعرات منسوب مياه، ومستشعرات بيئية، ومستشعرات وقوف سيارات، أو أجهزة مراقبة بنية تحتية. وقد تحتاج شركة لوجستية إلى تعقّب أصولها عبر الساحات والمستودعات والمستودعات الفرعية وممرات النقل. وقد يحتاج المشغّل الصناعي إلى مراقبة صهاريج وآلات وصمّامات ومضخّات أو مناطق تخزين دون مدّ الكابلات في كل مكان.

هذه هي البيئات التي تكون فيها تقنيات LPWAN جذّابة، لأنها تُعطي الأولوية للمدى الطويل واستهلاك طاقة منخفض. وتضيف mioty طبقة إضافية: مرونة عالية في عمليات النشر الكثيفة.

هذا مهم لأن مستقبل إنترنت الأشياء لا يقتصر على ربط حفنة من المستشعرات، بل على ربط كل ما يُنتج بيانات تشغيلية كان غير مرئي تاريخياً.

مناسيب المياه. جودة الهواء. مستويات الامتلاء. حالة الآلات. البوّابات. الحاويات. الغرف المبرّدة. عدّادات المرافق. التخزين البعيد. مواقع البناء. الحقول الزراعية. البنية التحتية الحيوية.

كلّما زاد عدد الأجهزة المنتشرة، زادت أهمية الشبكة الكامنة وراءها.

موثوقية شبكة mioty لعمليات نشر إنترنت الأشياء واسعة النطاق

لا تزال شركات كثيرة تتعامل مع إنترنت الأشياء على أنه مشروع لوحات معلومات.

تظنّ أن الجزء الصعب هو تصوّر البيانات.

لكن في عمليات النشر الحقيقية، يكون السؤال الأصعب غالباً: هل نستطيع الحصول على هذه البيانات بشكل موثوق من الأساس؟

لا تكون لوحة المعلومات مفيدة إلا إذا وصلت البيانات. ولا يكون التنبيه مفيداً إلا إذا تمكّن المستشعر من الوصول إلى الشبكة. ولا تكون الأتمتة مفيدة إلا إذا تلقّى النظام الأحداث بسرعة واتساق كافيين للتصرف.

لهذا تُعدّ هندسة الاتصال اللاسلكي مهمّة.

في تركيب مكتبي صغير قد يكفي Wi-Fi. وفي حال جهاز تعقّب مركبة، قد تكون الشبكة الخلوية هي الخيار الأنسب. ولشبكة مستشعرات بسيطة منخفضة الطاقة، قد يناسب LoRaWAN بشكل ممتاز. لكن في عمليات النشر الصناعية والبنى التحتية الكثيفة، التي تكون فيها الموثوقية وقابلية التوسّع ومقاومة التشويش حرجة، تستحق mioty الاهتمام.

ليست mioty بديلاً لكل تقنية لاسلكية. بل هي أداة إضافية في صندوق أدوات هندسة إنترنت الأشياء، تناسب بشكل خاص شبكات المستشعرات واسعة النطاق التي يكون فيها العمر الطويل للبطارية والمدى الطويل ومتانة الإرسال أمراً حاسماً.

بنية تحتية مفتوحة المصدر لخادم mioty لعمليات نشر إنترنت أشياء حقيقية

القيمة الحقيقية لإنترنت الأشياء ليست في المستشعر نفسه.

بل فيما يحدث بعد أن يُبلِّغ المستشعر بشيء ما.

ينخفض منسوب صهريج تحت عتبة معيّنة. تبدأ مضخّة بالاهتزاز خارج نطاقها الطبيعي. تُفتح بوّابة خارج ساعات العمل. تبدأ وحدة تخزين مبرّدة بالاحترار. يرتفع منسوب نهر أسرع من المتوقّع. تتوقّف آلة عن إرسال البيانات. يخرج جهاز تعقّب من منطقة محدّدة.

يمكن لهذه الأحداث أن تُطلق تنبيهات أو سير عمل أو تقارير أو تذاكر صيانة أو سجلّات امتثال أو إجراءات آلية.

هنا تصبح تقنيات مثل mioty جزءاً من نظام تشغيلي أوسع. تُخرج الشبكة اللاسلكية البيانات من الميدان. ويعالجها خادم إنترنت الأشياء. وتحوّلها طبقة الأتمتة إلى قرارات.

KiloCenter هو خادم شبكة mioty مفتوح المصدر لتشغيل المحطات الأساسية والنقاط الطرفية وحركة الـ uplink والـ downlink وتكاملات التطبيقات على مركز خدمة مستضاف ذاتياً.

«تكتسب mioty أهمية لأنها تحلّ واحدة من أقلّ المشكلات بريقاً وأكثرها حرجاً في إنترنت الأشياء: إيصال حزم بيانات صغيرة بشكل موثوق، على نطاق واسع، في بيئات واقعية»، يقول تيم كرافتشونوفسكي، أحد المطوّرين خلف خادم شبكة mioty مفتوح المصدر. «في عمليات النشر الصناعية، لا تكمن القيمة في تقنية الراديو نفسها فحسب، بل فيما يصبح ممكناً عندما تستطيع آلاف المستشعرات الإبلاغ باستمرار إلى خادم إنترنت أشياء، حيث يمكن معالجة هذه البيانات وتصوّرها وتحويلها إلى إجراءات آلية.»

بالنسبة للشركات قد يعني هذا زيارات ميدانية يدوية أقلّ، واستجابة أسرع للحوادث، ورؤية أفضل للأصول، وتكاليف تشغيل أدنى.

mioty ومستقبل شبكات المستشعرات الصناعية الضخمة لإنترنت الأشياء

تخطّى إنترنت الأشياء الصناعي مرحلة الاختبارات الأوّلية.

لم تعد الشركات تكتفي بتجارب معزولة للمستشعرات. بل تريد أنظمة متّصلة قادرة على التوسّع عبر المواقع والفِرَق والأصول ووحدات الأعمال.

هذا يُغيّر المتطلّبات.

الشبكة التي تعمل مع 50 جهازاً قد لا تعمل مع 50000. واستراتيجية البطارية التي تبدو مقبولة في عرض توضيحي قد تصبح مكلفة على نطاق واسع. والتقنية اللاسلكية التي تعمل جيداً في بيئة هادئة قد تتعثّر في موقع صناعي مزدحم.

تبرز mioty لأنها صُمّمت أصلاً مع وضع مشكلات التوسّع هذه في الاعتبار. وهي مبنية على افتراض أن عمليات نشر إنترنت الأشياء الكبيرة تحتاج إلى تواصل قوي، واستخدام كفؤ للطاقة، والقدرة على دعم عدد كبير من النقاط الطرفية منخفضة الطاقة.

هذا يجعلها مهمّة بشكل خاص للمرحلة التالية من إنترنت الأشياء: ليس فقط ربط الأجهزة، بل ربط العمليات على نطاق واسع.

mioty لإنترنت الأشياء الصناعي: لماذا يستحق هذا المعيار اللاسلكي مزيداً من الاهتمام

mioty ليست مشهورة بالطريقة نفسها التي يُعرف بها Wi-Fi أو Bluetooth أو 5G.

ولكن ربما لهذا السبب تحديداً تكتسب أهميتها.

بعض من أهم تقنيات البنية التحتية ليست تلك التي يتحدّث عنها المستهلكون يومياً، بل تلك التي تجعل الأنظمة الصناعية بهدوء أكثر موثوقية وقابلية للقياس والأتمتة.

تقدّم mioty للشركات التي تبني عمليات نشر إنترنت الأشياء واسعة النطاق إجابة مقنعة عن سؤال عملي:

كيف يمكنك جمع أجزاء بيانات صغيرة لكنها مهمّة من آلاف الأجهزة، في بيئات صعبة، دون أن تخوض معركة دائمة مع التشويش وعمر البطارية وازدحام الشبكة؟

ومع انتقال المزيد من الصناعات من المراقبة اليدوية إلى عمليات آلية مدفوعة بالمستشعرات، سيزداد هذا السؤال أهمية.

وقد تكون mioty واحدة من التقنيات التي تُسهم في الإجابة عنه.