شبیه سازهای اینترنت اشیاء

اینترنت اشیاء از جمله تکنولوژی های نو ظهور و پر سر و صدای فعلی محسوب می شود که فرصت های سرمایه گذاری بیشمار در آن باعث شده تا سازمان ها، شرکت ها و استارت اپ های مختلف به فکر ارائه محصول و سرویس در این حوزه باشند. یکی از مهم ترین فازهای ارائه این سرویس ها، بخش تحقیق و توسعه است. جهت تحقیق و توسعه در زمینه اینترنت اشیاء نیازمند شبیه سازهای اینترنت اشیاء هستیم که در اینجا برخی از شبیه سازهای مهم و کاربردی در این حوزه را معرفی می کنیم.

• Matlab
• NS3
• Contiki Cooja
• NetSim
• Fritzing
• IoTIFY
• Thinger.io
• CupCarbon

۱- Matlab

این نرم افزار قدرتمند و شناخته شده دارای یک ماژول اینترنت اشیاء است که به شما اجازه می دهد تا تجهیزات هوشمند را شبیه سازی و تست نمایید همچنین، داده ها را جمع آوری و آنالیز کنید. شایان ذکر است که نرم افزار قابلیت ارتباط با فضای ابری را دارد. اشیاء موجود در محیط عملیاتی داده های خود را به پلتفرم های اینترنت اشیاء ارسال می کنند که این داده ها در محلی مانند فضای ابری جمع آوری می شوند تا به صورت لحظه ای مورد تحلیل قرار بگیرند.

سپس الگوها و الگوریتم ها استخراج می شوند و کارشناسان بر اساس این داده ها الگوریتم های نمونه را شکل می دهند و در فضای ابری اجرا می کنند. از طریق Matlab شما می توانید سیستم های اینترنت اشیاء را نمونه سازی و شکل دهید. به صورت دقیق تر می توان گفت امکان توسعه الگوریتم ها در Simulink و انتقال آن به تجهیزات تعبیه شده وجود دارد.

NS3 – ۲

NS3 از جمله قدرتمندترین و معتبرترین شبیه سازهای موجود در شبکه های کامپیوتری محسوب می شود. کارکرد آن بر حسب زبان برنامه نویسی C/C++ است. این مسئله در کنار سختی ذاتی طراحی و توسعه ایده ها بر روی آن باعث می شود که زمان بیشتری صرف آن شود. NS3 دارای یک رابط کاربری بسیار ساده است. به طور کلی می توان گفت NS3 از جمله پرکاربردترین شبیه سازهای موجود است که تسلط بر روی آن تخصص ارزشمندی محسوب می شود ولی چنانچه قصد انجام کارهای سنگین و پیچیده را ندارید جایگزین های ساده تر وجود دارد و یا اگر زمان کمی دارید بهتر است از استفاده از آن صرف نظر کنید.

Contiki Cooja – ۳

این شبیه ساز با هدف پشتیبانی از شبکه های حسگر بیسیم و اینترنت اشیاء عرضه شده است و زبان مورد نیاز این نرم افزار C/C++ است. از مزایای قابل توجه آن می توان به محیط گرافیکی و کاربردی آن اشاره کرد که یادگیری و شبیه سازی را بسیار راحتتر می کند. نصب و اجرای آن نیز پیچیدگی زیادی ندارد. همچنین بسیاری از پروتکل ها و استانداردهای رایج و مرسوم اینترنت اشیاء و شبکه های بیسیم به صورت پیش فرض تعبیه شده اند و می توان عملیات بهبود کارآیی را روی آنها انجام داد. در کنار موارد ذکر شده مثال ها و نمونه پروژه های فراوان در نرم افزار وجود دارد که الگوی مناسبی جهت پیاده سازی شبیه سازی ها محسوب می شوند. به طور کلی این شبیه ساز با در نظر گرفتن تمامی ویژگی ها و توانمندی هایش می تواند جزء گزینه های اصلی و اولیه قرار بگیرد.

NetSim- ۴

این نرم افزار طی سال های اخیر همواره از جمله شبیه سازهای مطرح در زمینه مدل سازی و شبیه سازی شبکه های کامپیوتری بوده است. این شبیه ساز نسخه های گوناگونی دارد که نسخه آکادمیک آن به خوبی از اینترنت اشیاء و شبکه های بیسیم پشتیبانی می کند. از طریق این شبیه ساز می توان حتی شبکه ای به اندازه یک شهر را طراحی کرد. شبیه ساز NetSim دارای یک رابط کاربری بسیار کارآمد است. همچنین پشتیبانی از پروتکل ها و کتابخانه های متعدد از جمله مزایای آن است. یکی از نکات چالش برانگیز آن، خرید حق لایسنس می باشد. NetSim دارای مستندات کافی، به روز رسانی های متعدد و جامعه کاربری پویا است.

Fritzing – ۵

این نرم افزار در واقع یک شبیه ساز اینترنت اشیاء محسوب نمی شود ولی از طریق آن می توان تجارب و دانش قابل توجه ای نسبت به SBC ها، میکروکنترلرها، PCB ها و دیگر تجهیزات الکترونیکی بدست آورد. نرم افزار Fritzing دارای مثال ها و نمونه پروژه های قابل توجه و کاربردی است. محیط گرافیکی و مجموعه ابزار عرضه شده در این نرم افزار امکانی را فراهم کرده تا قطعات مختلفی را مورد بررسی قرار دهید و حتی در صورت لزوم برای آنها کدنویسی کنید. بدین ترتیب شاید بتوان برخی از هزینه های فاز تحقیق و توسعه را کاهش داد.

IoTIFY – ۶

یک وب سایت عالی و جامع که برای توسعه دهندگان حرفه ای و افرادی که قصد ساخت و ارائه محصولات و سرویس های تجاری را دارند. این وب سایت بخش های مختلفی دارد که هر بخش آن متناسب یکی از فازهای تولید است. از طریق این سایت می توان یک نمونه از محصول مورد نظرتان را از طریق شبیه سازی ایجاد کنید. سپس می توانید شبیه سازی انجام گرفته را از طریق آزمایشگاه اختصاصی IoTIFY بر روی تجهیزات واقعی پیاده سازی کنید.

در مرحله بعد از عملیات ارزیابی و کارآیی امکان پذیر می شود و می توانید عملکرد محصول یا سرویس خود را در شرایط مختلف ( ازدحام، توسعه پذیری، انعطاف پذیری و …) مورد ارزیابی و بهبود قرار دهید. در مرحله آخر IoTIFY خدمات رایانش ابری ارائه می دهد و می تواند از طریق سرویس های این بخش راه حل شما را پشتیبانی کند. پلتفرم ابری IoTIFY پروتکل های لایه کاربرد رایج همچون HTTP، CoAP و MQTT را به خوبی پشتیبانی می کند.

Thinger.io – ۷

اگر ایده خود را پیاده سازی کرده اید و نیازمند یه پلتفرم ابری هستید، Thinger.io یکی از بهترین پلتفرم های موجود است. البته شایان ذکر است که پلتفرم های معروف تر و بهتر نیز وجود دارند ولی، به علت برخی از مشکلات نظیر تحریم کاربران ایرانی استفاده از آنها عملا غیر ممکن یا بسیار پیچیده و دشوار خواهد بود. Thinger.io خدمات خود را بدون محدودیت در اختیار کاربران ایرانی قرار می دهد. از دیگر مزایای این پلتفرم رایگان بودن آن است.

این پلتفرم برای اهداف علمی و تحقیقاتی بسیار مناسب است و اجازه می دهد اتصال حداکثر ۴ گره برقرار شود. همچنین از طریق داشبورد و API های مربوطه عملیات کنترل و ارزیابی بسیار آسان خواهد بود. برای ایجاد ارتباط و انجام عملیات گوناگون از زبان برنامه نویسی C++ می توان استفاده کرد. مستندات، مثال ها و آموزش ها در این پلتفرم بسیار جامع، اصولی و کاربردی است و از این لحاظ هیچ ایرادی وارد نیست.

CupCarbon – ۸

این شبیه ساز اخیرا محبوبیت بسیاری پیدا کرده است و امکانات قابل توجه ای ارائه می کند. این شبیه ساز به صورت اختصاصی برای اینترنت اشیاء و شبکه های حسگر بیسیم طراحی شده است. در آخرین به روز رسانی صورت گرفته مستندات و آموزش های جالبی به آن اضافه شده که از پیچیدگی های گذشته می کاهد و با استفاده از نمونه پروژه ها کارکرد شبیه ساز شفاف تر می شود.

از جمله ویژگی های مثبت این شبیه ساز پشتیبانی از متدهای تحرک پذیری متفاوت است که برای شبیه سازی سناریوهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. محیط گرافیکی دو یا سه بعدی آن در طراحی و ساختاردهی معماری کمک زیادی می کند. همچنین در نسخه فعلی پروتکل های ارتباطی بیشتری پشتیبانی می شود که در گذشته دارای محدودیت بود. این شبیه ساز شرایطی را فراهم کرده است تا تحقیق بر روی لایه های مختلف اینترنت اشیاء امکان پذیر باشد. بزرگترین مزیت این شبیه ساز رایگان بودن آن و پشتیبانی منظم توسعه دهندگانش است.