الطبقات Layers - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 هيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي (IoT World Forum Architecture)

المفاهيم الأساسية

النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء: نموذج هيكلي مكون من سلسلة من المستويات، يشبه نموذج OSI، ينتقل فيه التحكم من نقطة مركزية إلى طبقات الحافة، وتنتقل البيانات من الطبقات الطرفية إلى المركز.

خريطة المفاهيم

```markmap

تقنيات شبكات إنترنت الأشياء

هيكليات إنترنت الأشياء

هيكلية oneM2M

• صُممت لأجهزة وتطبيقاتها فقط
• تصميم منصة أفقية لمعايير التشغيل البيني
• تقسم الوظائف إلى: طبقة التطبيقات، طبقة الخدمات، طبقة الشبكات
• غنية ودائمة للتشغيل البيني عبر واجهات برمجة التطبيقات

#### طبقة الخدمات (Services layer)

• الطبقة العليا في الهيكل
• ممثلة افتراضياً عبر تطبيقات صناعية محددة
• تشمل: الوحدات الأفقية في الشبكة المادية، تطبيقات إنترنت الأشياء، بروتوكولات الإدارة الأساسية، الأجهزة
• أمثلة: الاتصالات الخلوية، MPLS، VPNs، SDNs

#### طبقة الشبكة (Network layer)

• مجال الاتصال بين أجهزة إنترنت الأشياء والنقاط النهائية
• تتكون من: الأجهزة، شبكة الاتصالات
• تربط أنواعاً مختلفة من الشبكات (مثل: الشبكات المتداخلة اللاسلكية، أنظمة النقطة إلى عدة نقاط)

#### طبقة التطبيقات (Application layer)

• تتواصل مع واجهات برمجية للتطبيقات لتصل بالمستشعرات
• تشمل: تطبيقات منزلية، تطبيقات نقل
• تقنيات الاتصال، الشبكات، وسائل وأجهزة الاتصال
• تتواصل الأجهزة الذكية وغير الذكية مع بعضها (آلة إلى آلة) أو مع تطبيقات خاصة
• Field Area Network (FAN) للأجهزة الطرفية
• جهاز البوابة: يوفر اتصالات بالشبكة الأساسية ويعمل كحد بين نطاقات الجهاز والشبكة

هيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي

• نموذج مرجعي مكون من 7 طبقات
• ينتقل التحكم من المركز إلى الحافة، والبيانات من الحافة إلى المركز
• أهداف النموذج:

- تقسيم تحديات إنترنت الأشياء إلى مشاكل فرعية

- تحديد التقنيات في كل طبقة والعلاقة بينها

- تعريف نظام متكامل من مكونات متعددة المزودين

- تحديد واجهات تعزز التشغيل البيني

- تحديد نموذج حماية متعدد الطبقات

#### الطبقات (من 1 إلى 7)

• الطبقة 1: الأجهزة المادية والمتحكمات

- تحتوي على "الأشياء" (مستشعرات، أجهزة طرفية، آلات)

- مهمتها: إنتاج البيانات والسماح بالتحكم عبر الشبكة

• الطبقة 2: الاتصال (الاتصال والمعالجة)
• الطبقة 3: الحوسبة الطرفية (تحليل عناصر البيانات والتحويل)
• الطبقة 4: تراكم البيانات (التخزين)
• الطبقة 5: تجريد البيانات (التجميع والتوصيل)
• الطبقة 6: التطبيقات (إعداد التقارير والتحليل والمراقبة)
• الطبقة 7: التعاون والعمليات (إشراك الأفراد والعمليات التجارية)

تقنيات أساسية

آلة إلى آلة (M2M)

• تبادل البيانات وتنفيذ المهام دون تدخل بشري

الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN)

• التحكم بالشبكة عبر واجهات برمجة التطبيقات (APIs)

```

نقاط مهمة

• النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء يشبه نموذج OSI في كونه هيكلاً طبقيًا.
• يبدأ النموذج من الطبقة المادية (الأجهزة والمستشعرات) وينتهي بطبقة التعاون والعمليات البشرية والتجارية.
• الهدف الرئيسي من النموذج هو تبسيط وتعريف نظام إنترنت الأشياء المعقد لتحقيق التشغيل البيني والأمان.

هيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي IoT World Forum Architecture

يقدم النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء - الذي قدم في المنتدى العالمي لإنترنت الأشياء - سلسلة من المستويات مع تحكم رئيس من نقطة مركزية إلى طبقات الحافة، والتي تتكون من المستشعرات والأجهزة والآلات وعقد النهاية الذكية الأخرى. يمكن القول إنه بشكل عام، تنتقل البيانات من الطبقات الطرفية إلى المركز.

يشبه النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء نموذج شبكات الربط البيني للأنظمة المفتوحة (OSI).

يمكن باستخدام هذا النموذج المرجعي تحقيق ما يلي:

تقسيم التحديات التي تواجه إنترنت الأشياء إلى مشاكل فرعية.

تحديد التقنيات المختلفة في كل طبقة وطبيعة العلاقة بينها.

تعريف نظام متكامل قائم على مكونات متعددة من مزودين مختلفين.

تحديد الواجهات (Interfaces) بطريقة تعزز إمكانية التشغيل البيني.

تحديد نموذج حماية متعدد الطبقات يفرض في نقاط الاتصال لكل مستوى.

الطبقات Layers

التعاون والعمليات (إشراك الأفراد والعمليات التجارية).

التطبيقات (إعداد التقارير والتحليل والمراقبة).

تجريد البيانات (التجميع والتوصيل).

تراكم البيانات (التخزين).

الحوسبة الطرفية (تحليل عناصر البيانات والتحويل).

الاتصال (الاتصال والمعالجة).

الأجهزة المادية والمتحكمات ("الأشياء" في إنترنت الأشياء).

شكل 5.14: طبقات هيكلية إنترنت الأشياء العالمي

الطبقة الأولى: طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات Layer 1: Physical Devices and Controllers Layer

إن أول طبقة في النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء هي طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات. تحتوي هذه الطبقة على "الأشياء" الخاصة بإنترنت الأشياء، مثل الأجهزة الطرفية والمستشعرات التي ترسل البيانات، مثل "الأشياء" في حجمها من مستشعرات صغيرة للغاية إلى آلات تصنيع ضخمة. والمهمة الرئيسية لهذه الطبقة هي إنتاج البيانات والسماح بالتحكم عبر الشبكة.

شكل 5.15: طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

182

هيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي IoT World Forum Architecture يقدم النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء - الذي قدم في المنتدى العالمي لإنترنت الأشياء - سلسلة من المستويات مع تحكم رئيس من نقطة مركزية إلى طبقات الحافة، والتي تتكون من المستشعرات والأجهزة والآلات وعقد النهاية الذكية الأخرى. يمكن القول إنه بشكل عام، تنتقل البيانات من الطبقات الطرفية إلى المركز. يشبه النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء نموذج شبكات الربط البيني للأنظمة المفتوحة (OSI). يمكن باستخدام هذا النموذج المرجعي تحقيق ما يلي: تقسيم التحديات التي تواجه إنترنت الأشياء إلى مشاكل فرعية. تحديد التقنيات المختلفة في كل طبقة وطبيعة العلاقة بينها. تعريف نظام متكامل قائم على مكونات متعددة من مزودين مختلفين. تحديد الواجهات (Interfaces) بطريقة تعزز إمكانية التشغيل البيني. تحديد نموذج حماية متعدد الطبقات يفرض في نقاط الاتصال لكل مستوى. --- SECTION: الطبقات Layers --- الطبقات Layers التعاون والعمليات (إشراك الأفراد والعمليات التجارية). التطبيقات (إعداد التقارير والتحليل والمراقبة). تجريد البيانات (التجميع والتوصيل). تراكم البيانات (التخزين). الحوسبة الطرفية (تحليل عناصر البيانات والتحويل). الاتصال (الاتصال والمعالجة). الأجهزة المادية والمتحكمات ("الأشياء" في إنترنت الأشياء). --- SECTION: شكل 5.14: طبقات هيكلية إنترنت الأشياء العالمي --- شكل 5.14: طبقات هيكلية إنترنت الأشياء العالمي --- SECTION: الطبقة الأولى: طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات Layer 1: Physical Devices and Controllers Layer --- الطبقة الأولى: طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات Layer 1: Physical Devices and Controllers Layer إن أول طبقة في النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء هي طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات. تحتوي هذه الطبقة على "الأشياء" الخاصة بإنترنت الأشياء، مثل الأجهزة الطرفية والمستشعرات التي ترسل البيانات، مثل "الأشياء" في حجمها من مستشعرات صغيرة للغاية إلى آلات تصنيع ضخمة. والمهمة الرئيسية لهذه الطبقة هي إنتاج البيانات والسماح بالتحكم عبر الشبكة. --- SECTION: شكل 5.15: طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات --- شكل 5.15: طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 182 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: شكل 5.14: طبقات هيكلية إنترنت الأشياء العالمي Description: A diagram illustrating the layered architecture of IoT, with layers numbered 1 to 7 from bottom to top. Each layer contains icons representing its function: Layer 1 (bottom) shows sensors and devices. Layer 2 shows network devices like routers and antennas. Layer 3 shows edge computing devices. Layer 4 shows data storage. Layer 5 shows applications and analytics. Layer 6 shows platforms and management. Layer 7 (top) shows collaboration and operations. Data: Visual representation of the 7 layers in the IoT reference model. Context: Illustrates the hierarchical structure of IoT systems, showing the flow of data and control from physical devices to operational collaboration. **DIAGRAM**: شكل 5.15: طبقة الأجهزة المادية والمتحكمات Description: Diagram showing examples of physical devices and controllers in IoT. Includes a smoke detector with wavy lines indicating sensing, a device with a dial and sensor (possibly temperature or pressure), and a cluster of small dots representing data points or sensors. Data: Visual examples of the physical components that form the first layer of the IoT architecture. Context: Provides concrete examples of the 'things' in the Internet of Things, emphasizing sensors and controllers that collect and transmit data.