ويب الأشياء

العمارة والإطار

ومن ناحية أخرى، على الرغم من الجهود المستمرة لتوحيد مفاهيم ويب الأشياء، فإن ويب الأشياء عبارة عن مجموعة من أفضل الممارسات التي يمكن تصنيفها بحسب هندسة وعمارة ويب الأشياء.

من جهة ثانية، تقترح البنية الخاصة بعمارة ويب الاشياء أربع طبقات (أو مراحل) رئيسية يتم استخدامها كإطارات لتصنيف الأنماط والبروتوكولات المختلفة المعنية.

طبقة الوصول

كذلك، ثانياً: غالباً ما يتم الاستشهاد بطبيعة طلب استجابة HTTP كواحد من قيود حالات استخدام إنترنت الأشياء لأنه لا يتطابق مع طبيعة التطبيقات المستندة إلى الأحداث الشائعة في شبكات الاستشعار اللاسلكية. للتغلب على هذا القصور وللتركيز على تعزيز التكامل في الويب، اقترح الكثير من المؤلفين استخدام HTML5 WebSockets إما أصلياً أو من خلال استخدام وسطاء الترجمة (مثلًا، الترجمة من MQTT أو CoAP إلى WebSockets). هذا من شأنه أن يكمل واجهة برمجة تطبيقات REST للأشياء بآلية اشتراك النشر التي تتكامل إلى حد كبير مع نظام الويب البيئي.

وفي هذا السياق، تم اقتراح الكثير من التصميمات التي تصف كيفية الوصول إلى الخدمات التي تقدمها الأشياء عبر REST.

علاوةً على ذلك، يمكن لبعض الأشياء الاتصال مباشرة بالإنترنت (مثلًا، استخدام Ethernet أو WiFi أو GSM / 3G)، ولكن في حالات أخرى (مثلًا عندما تكون الأجهزة تعمل بالبطارية) يمكن للأجهزة الوصول إلى الإنترنت عبر بوابات ذكية Smart Gateways. البوابات الذكية هي بوابات ترجمة البروتوكولات على حدود الشبكة.

طبقة الوصول في WoT مبنية على نموذجين أساسيين:

وعلى صعيد آخر، أولاً: يجب أن تعرض كل الأشياء خدماتها من خلال واجهة برمجة تطبيقات RESTful (إما مباشرة أو عبر بوابة). REST هو أسلوب معماري في جذر الويب القابل للبرمجة بفضل تنفيذه في HTTP 1.1. نتيجة لذلك، إذا كانت الأشياء توفر واجهات برمجة تطبيقات RESTful عبر HTTP، فإنها تحصل على عنوان URL وتندمج بسهولة مع الشبكة العالمية وأدواتها مثل المستعرضات وصفحات HTML ذات الارتباط التشعبي وتطبيقات JavaScript.

وفي هذا الصدد، تتعامل هذه الطبقة مع وصول الأشياء (الكائنات الحقيقية) إلى الإنترنت والتأكد من أنها تعرض خدماتها عبر واجهات برمجية في تطبيقات الويب. هذه هي الطبقة الأساسية في WoT لأنها تضمن للأشياء واجهة برمجية وتطبيقات يمكن الوصول إليها عبر الويب، وتحويلها إلى أشياء قابلة للبرمجة.

أمثلة التطبيق

كذلك، SMQ هو بروتوكول pub-sub في الوقت الفعلي يجسر WoT مع IoT. يسهل البروتوكول تصميم واجهات المستعمل القائمة على الويب لإدارة الجهاز والإشراف عليه. خادم Mako، والذي يمكن تجميعه لأي شيء من الأجهزة المدمجة إلى خوادم Linux الخاصة بالمؤسسات، يتضمن وسيط SMQ جاهز للاستخدام.

في هذا الإطار، أحد النماذج الأولية المبكرة لويب الأشياء هو مشروع " Energie Visible " الذي قدمت فيه أجهزة استشعار قادرة على مراقبة استهلاك الطاقة للأجهزة المنزلية والتحكم في وظائفها من خلال واجهة برمجة تطبيقات RESTful. ثم يتم استخدام واجهة برمجة التطبيقات هذه لإنشاء Mashup فعلي.

وفي هذا السياق، تم البحث في تطبيق ويب الأشياء في المنازل الذكية، لمعالجة مشكلة الأجهزة المنزلية غير المتجانسة من خلال إعادة استخدام تقنيات الويب.

ومن ناحية أخرى، WeIO عبارة عن نظام أساسي مفتوح المصدر للأجهزة والبرامج من أجل النماذج الأولية السريعة وإنشاء كائنات تفاعلية متصلة لاسلكياً باستخدام لغات الويب الشائعة فقط مثل HTML5 أو Python.

ومن ناحية أخرى، EVRYTHNG هي عبارة عن منصة لجعل المنتجات غير المتصلة والأجهزة المتصلة جزءًا من الويب استناداً إلى بنية Web of Things.

كذلك، تركز Sense Tecnic Systems على مجموعة أدوات خفيفة الوزن لتطوير تطبيقات إنترنت الأشياء وتهدف إلى التطوير السريع باستخدام تقنيات وبروتوكولات الويب. تم وصف مجموعة أدوات WoTKit في مؤتمر IoT لعام 2012 وهي تستند إلى أبحاث من المركز متعدد التخصصات للوسائط والرسومات في UBC، خاصةً العمل على MAGIC Broker كما تم نشره في IoT 2010.

في هذا الإطار، Xively (المعروف سابقاً باسم Pachube) هو عبارة عن شبكة تجارية تضم مجمعاً لبيانات الأشياء وموقع تنقيب وتعدين البيانات مدمجاً في كثير من الأحيان في شبكة الأشياء.

كذلك، ThingSpeak هي عبارة عن منصة مفتوحة المصدر لإنترنت الأشياء أنشأها Hans Scharler لجمع وتحليل والعمل على البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة أجهزة الاستشعار والمحركات.

من جانب آخر، Nimbits هو خادم مؤرخ بيانات مفتوح المصدر مبني على بنية الحوسبة السحابية ويوفر اتصال بين الأجهزة التي تستعمل نقاط البيانات.

المناهج البديلة

وفي السياق ذاته، غالباً ما يتم ذكر بروتوكول التطبيق المقيد (CoAP) كنهج بديل أو مكمل للأجهزة محدودة الموارد. تتقاسم CoAP أوجه التشابه مع هندسة Web of Things مثل استخدام الموارد RESTful.

في هذا الإطار، تم اقتراح عدد من الطرق البديلة لمعايير الويب، مثل خدمات WS- *، ولكن تم عرضها لاحقاً على أنها ليست مناسبة بالضرورة لأشياء واقعية.

طبقة التكوين

كذلك، تتراوح الأدوات الموجودة في طبقة التكوين من مجموعات أدوات الويب (مثلًا، أدوات تطوير برامج جافا سكريبت SDK التي تقدم تجريدات عالية المستوى) إلى لوحات المعلومات التي تحتوي على عناصر واجهة برمجية قابلة للبرمجة وأدوات Mashup المادية، وهي مستوحاة من خدمات Web 2.0 التشاركية ولا سيما تطبيقات الويب الممزوجة، والتي تقدم المزج البدني بوجهة نظر موحدة للويب الكلاسيكي وشبكة الويب للأشياء، وتمكن الناس من بناء التطبيقات باستخدام خدمات ويب الأشياء دون الحاجة إلى مهارات البرمجة.

إضافةً إلى ذلك، يتمثل دور الطبقة الأخيرة في دمج الخدمات والبيانات التي تقدمها الأشياء في أدوات الويب ذات المستوى الأعلى (برامج التحليل، تطبيقات المزج مثل IFTTT)، مما يجعل من الأسهل إنشاء تطبيقات تتضمن أشياء وخدمات ويب افتراضية.

وفي السياق ذاته، تم تطوير عدد من ويب الأشياء البدنية Mashup وتم اقتراح أدوات ويجري تطويرها بنشاط.

طبيعة الأشياء

في هذا الإطار، البحوث الحالية في ويب الأشياء عادة ما تنظر في الأشياء بالمعنى الواسع للأشياء ومن نواحي مادية على وجه التقريب. يمكن أن تشمل الأشياء هذه (مثلًا لا الحصر) الكائنات ذات العلامات الواضحة مثل: RFID ،NFC، رموز QR، الرموز الشريطية، التعرف على الصور لشبكات الاستشعار اللاسلكية (WSN) والآلات والمركبات والالكترونيات الاستهلاكية.

طبقة المشاركة

من جهة ثانية، تم اقتراح الكثير من الأساليب تجاه المشاركة القائمة على السياق الاجتماعي والمحتوى الاجتماعي مثل استخدام الشبكة الاجتماعية لبناء شبكة اجتماعية للأشياء.

وفي السياق ذاته، تعتمد Web of Things إلى حد كبير على فكرة دفع الأشياء للبيانات إلى الويب حيث يمكن تطبيق المزيد من أنماط الذكاء والبيانات الضخمة كمثال لمساعدتنا على إدارة صحتنا (Wearables)، وتحسين استهلاك الطاقة لدينا (الشبكة الذكية)، وما إلى ذلك، لا يمكن أن يحدث هذا إلا على نطاق واسع إذا كان يمكن مشاركة بعض البيانات بكفاءة عبر الخدمات. تضمن طبقة المشاركة إمكانية مشاركة البيانات الناتجة عن الأشياء بطريقة فعالة وآمنة.

انظر أيضاً

• إنترنت الأشياء (IoT)
• جهاز ذكي
• أجهزة التشغيل الآلي للمنزل
• الشبكة الذكية
• نظم التشغيل على الإنترنت

طبقة البحث وسهولة العثور

وفي السياق ذاته، تركز هذه الطبقة على توفير طريقة للعثور على الأشياء وتحديد موقعها على الويب وبالتالي فهي تتأثر بشدة بالويب الدلالي.

وفي هذا الصدد، تتمثل الطريقة هنا في إعادة استخدام معايير الويب الدلالية لوصف الأشياء وخدماتها. على وجه الخصوص، كان الناس يعملون على تكامل HTML5 Microdata وRDF / RDFa و JSON-LD و EXI. يتيح ذلك البحث عن الأشياء من خلال محركات البحث وغيرها من فهارس الويب إلى جانب تمكين التفاعل من آلة إلى أخرى بناءً على مجموعة صغيرة من التنسيقات والمعايير المحددة جيداً.

التاريخ

وفي السياق ذاته، من المحتمل أن يكون العمل الرائد في توصيل الأشياء بالويب بدأ قرابة عام 2000. في عام 2002، قدمت ورقة علمية تمت مراجعتها من قبل النظراء بمشروع Cooltown. استكشف هذا المشروع استخدام عناوين URL لمعالجة العنوان وتفاعل HTTP مع الكائنات المادية مثل الشاشات أو الطابعات العامة.

وفي هذا الصدد، في عام 2014، أبدت W3C اهتماماً متزايداً بشبكة الويب للأشياء ونظمت ورشة عمل W3C على ويب الأشياء، تحت قيادة ديف راجيت بالتعاون مع Siemens ومشروع COMPOSE European. تؤدي هذه الورشة إلى إنشاء مجموعة اهتمامات ويب الأشياء وتقديم نموذج الويب.

وفي هذا الصدد، لاحقًا، قدم كل من غينارد وتريفا تنفيذهما المفاهيمي للمفاهيم وقدموا في منشور تمت مراجعته من قِبل النظراء، حيث أنه تم قبوله في مؤتمر الشبكة العنكبوتية العالمية في سنة 2009. بناءً على هذا التنفيذ وتوحيد الجهود، بنية وعمارة ويب الأشياء تم اقتراحها في سنة 2010 من قبل جينارد وتريفا وايلد. نظراً لتزايد الاهتمام الصناعي والأكاديمي لربط الأشياء بالويب، نظم كل من غينارد وتريفا ووايلد أول ورشة عمل دولية حول ويب الأشياء، WoT 2010 التي تعمل سنويا منذ ذلك الحين. أصبحت ورش العمل هذه المنتدى الأول حيث يمكن لمجتمع متزايد من الباحثين والممارسين مناقشة أحدث النتائج والأفكار في شبكة الأشياء.

من جانب آخر، في عام 2011، التقى دومينيك غينارد وفلاد تريفا مع نيال مورفي وآندي هوبسباوم وأسسوا شركة تدعى بـ EVRYTHNG، وهي تعتبر واحدة من أولى شركات البرمجيات السحابية التي تستفيد بالكامل من شبكة ويب الأشياء لتلبية احتياجات الصناعة. بدأت الكثير من شركات WoT الناشئة في هذا الوقت مثل Sensetecnic أو Yaler.

إضافةً إلى ذلك، في سنة 2011، تم تقديم اثنين من أطروحات الدكتوراه الأولى على شبكة إنترنت الأشياء في ETH زيوريخ، وتناقش هذه الاطروحات مايلي:

ومن ناحية أخرى، بدأت فكرة الويب كطبقة تطبيقية لإنترنت الأشياء في الظهور في سنة 2007. بدأ الكثير من الباحثين العمل بالتوازي مع هذه الفكرة. فيما بينهم، بدأ دومينيك غينارد وفلاد تريفا مجتمع الويب الخاص بالأشياء على الإنترنت ونشروا أول بيان من WoT، داعين إلى استخدام معايير الويب (REST، وعلم الدلالة الخفيف، إلخ) لبناء طبقة تطبيق IoT. تم نشر البيان مع تطبيق على منصة Sun SPOT. في الوقت نفسه، بدأ Dave Raggett من W3C الحديث عن شبكة من الأشياء في مختلف أحداث W3C و IoT. نشر إريك وايلد كتابه "Putting Things to REST"، وهي ورقة مفاهيم منشورة تبحث ذاتياً في الاستفادة من استشعار الأشياء المادية والتحكم فيها. ظهرت الإشارات المبكرة لموقع الويب الخاص بالأشياء كمصطلح في مقال بقلم فلاد شتيربو (وآخرون معه كذلك).

وعلى صعيد آخر، اللبنات الأساسية لشبكة من الأشياء القائمة على المشاركة: الأجهزة، والبنية التحتية، وأطر البرمجة من فلاد تريفا، وبنية تطبيق ويب الأشياء - دمج العالم الحقيقي في الويب من دومينيك جينارد.

من جانب آخر، منذ عام 2007 وصاعداً، حاول كل من Trifa و Guinard و Wilde وغيرهم من الباحثين نشر أفكارهم ومفاهيمهم في مؤتمرات تمت مراجعتها من قِبل النظراء، ولكن تم رفض أوراقهم من قبل مجتمع أبحاث شبكات الاستشعار اللاسلكية على أساس أن بروتوكولات الإنترنت والويب كانت محدودة للغاية ومحدودة في سياق الأجهزة الواقعية، حيث كان تحسين استخدام الذاكرة والحساب، أو عرض النطاق الترددي اللاسلكي، أو دورات العمل القصيرة جدًا أمراً ضرورياً.

وفي السياق ذاته، في نفس العام، أعلنت شركة سيمنز عن إنشاء مجموعة بحثية مخصصة لشبكة الأشياء. في أكتوبر من عام 2014، أعلنت Google كذلك عن اهتمامها بهذه الأفكار من خلال إطلاق مشروع Physical Web GitHub.

وعلى صعيد آخر، بعد هذا العمل المبكر، بدأ الاهتمام المتزايد بإنترنت الأشياء وتطبيقه يثيران بعض الأسئلة حول طبقة تطبيق إنترنت الأشياء، في حين أن أغلب العمل في مجال إنترنت الأشياء يركز على بروتوكولات الشبكة، كانت هناك حاجة للتفكير في تقارب البيانات من أجهزة إنترنت الأشياء. على وجه الخصوص، بدلاً من النظر إلى «تطبيق واحد لجهاز واحد»، بدأ الباحثون والممارسون في تصور إنترنت الأشياء كنظام حيث يمكن لتطبيقات الويب استهلاك البيانات من أجهزة مختلفة لإنشاء حالات استخدام مبتكرة.

إضافةً إلى ذلك، ولكن مع كل ذلك، بدأ عدد من الباحثين في مجتمعات ومنتديات WSN النظر في هذه الأفكار بجدية أكبر. في أوائل عام 2009، قام عدد من الباحثين المحترمين من WSN مثل David Culler و Jonathan Hui و Adam Dunkels و Yazar Dogan بتقييم استخدام الإنترنت وبروتوكولات الويب لعقد مستشعرات الطاقة المنخفضة وأظهروا جدوى من هذا النهج.