صفحة 191 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 | المادة: إنترنت الأشياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 | المادة: إنترنت الأشياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 إنترنت الأشياء - أسئلة مراجعة

خريطة المفاهيم

```markmap

تقنيات شبكات إنترنت الأشياء

بروتوكولات وشبكات الاتصالات قصيرة المدى

تحديد الترددات الراديوية والاتصال قريب المدى (RFID & NFC)

#### RFID

  • تخزين واسترداد البيانات عن بعد
  • جهاز إرسال وجهاز استقبال لاسلكي
  • تتبع الأدوات والمعدات والمواد والأشخاص
  • قراءة رقاقات متعددة في وقت واحد (حتى لو كانت مخفية)

#### NFC

  • تبادل بيانات آمن
  • نطاق اتصال قصير (~10 سم)
  • استخدامات: الدفع غير التلامسي، مفاتيح إلكترونية، ربط الأجهزة

#### مقارنة (جدول 5.2)

  • التردد: RFID (125 كيلو هرتز - 2.45 جيجا هرتز) | NFC (13.56 ميجا هرتز)
  • نطاق الاتصال: RFID (حتى 100 متر) | NFC (~10 سم)
  • الاتصال: RFID (أحادي الاتجاه) | NFC (ثنائي الاتجاه)
  • الميزة: RFID (التعرف عن بعد) | NFC (أمان عالي)

شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPANs)

#### تعريف

  • وسيلة لنقل واستقبال بيانات المستشعرات والمشغلات
  • يمكن أن تكون سلكية أو لاسلكية

#### مكونات (شكل 5.22)

  • نقطة وصول (Access Point)
  • الإنترنت
  • مستشعر (Sensor)
  • هاتف نقال (Mobile Phone)

#### بروتوكولات WPANs غير المستندة إلى عنوان IP

##### زيجبي (Zigbee)

###### المكونات الرئيسة للشبكة

  • متحكم زيجبي (ZC): جهاز عالي القدرة لبناء وبدء الشبكة، يعين العناوين ويسمح بانضمام العقد.
  • موجه زيجبي (ZR): مكون اختياري يعالج جزءاً من الشبكة المتداخلة ويعين العناوين.
  • جهاز زيجبي طرفي (ZED): نقطة نهاية بسيطة للتواصل مع الوسط (مثل: مفتاح الإضاءة، منظم الحرارة).

###### أنواع حركة البيانات التي يعالجها

  • البيانات الدورية: إرسال دوري للبيانات (مثل: المرسلات).
  • البيانات المتقطعة: تحدث عند محفزات عشوائية (مثل: مفتاح الإضاءة).
  • بيانات زمن الانتقال المنخفض المتكررة: فترات زمنية للإرسال بزمن انتقال منخفض (مثل: أجهزة الإشارة، لوحات المفاتيل).

###### الهيكليات الأساسية

####### هيكلية النجمة (Star Topology)

  • متحكم زيجبي (ZC) هو المحور المركزي.
  • يمتد إلى نقطتين فقط، مما يحدد المسافة بين العقد.
  • نقطة عطل مفردة في المتحكم.

####### هيكلية الشجرة العنقودية (Cluster Tree Topology)

  • شبكة متعددة النقاط (Multi-Hop).
  • تستخدم أجهزة الإرشاد (Beacons) لتوسيع التغطية والمدى.
  • العقد الفرعية يمكنها التواصل مع العقد الرئيسية فقط.
  • تشكل نقطة الفشل المركزية مشكلة.

####### هيكلية الشبكة المتداخلة (Mesh Topology)

  • يمكن توجيه أي جهاز مصدر إلى أي جهاز وجهة.
  • تستخدم طرائق التوجيه المستند إلى الأشجار والجداول.
  • الموجهات (ZR) يجب أن تعمل طوال الوقت، مما يستنزف البطارية.
  • تسمح للموجهات في نطاق محدد بالتنقل مباشرة.
  • الفائدة الأساسية: إمكانية توسع الشبكة ووجود مسارات متعددة للبيانات.

##### البلوتوث (Bluetooth)

###### تعريف

  • تقنية اتصال لاسلكية منخفضة الطاقة.
  • تستخدم في الهواتف، وحدات التحكم، لوحات المفاتيح، وأجهزة إنترنت الأشياء.

###### الأحداث الرئيسية في شبكات البلوتوث الشخصية

  • الإعلان (Advertising): جهاز يطلب الاقتران مع أجهزة أخرى تقوم بالمسح.
  • التوصيل (Connecting): عملية اقتران الجهاز بجهاز مضيف.

###### آلية الاتصال (Piconet)

  • جهاز في وضع الطاقة المنخفضة يمكنه الاتصال باستخدام قناة الإعلان فقط.
  • الجهاز المستمع هو بادئ (Initiator).
  • إذا أرسل المُعلن حدثاً إعلانياً قابلاً للاتصال، يجوز للبادئ إرسال طلب اتصال.
  • إذا أنشئ الارتباط، يصبح البادئ رئيسياً (Master) والمُعلن فرعياً (Slave).
  • يسمى هذا الاتصال بيكونيت (Piconet).
  • تحدث أحداث الاتصال بين الرئيسي والفرعي على نفس قناة البداية.
  • بعد نقل البيانات، يمكن تغيير التردد لتحديد قناة جديدة.

#### بروتوكولات WPANs المستندة إلى عنوان IP

##### 6LoWPAN

###### الميزة الأساسية

  • توافق معظم المستشعرات الأساسية مع نظام عنونة IP.

###### التوافق

  • معايير IEEE 802.15.4
  • تقنيات البلوتوث
  • تقنيات الترددات اللاسلكية الفرعية 1 جيجاهرتز
  • الاتصالات عبر خطوط الكهرباء (PLC)

###### خصائص الشبكة

  • شبكات متداخلة تبنى على جوانب شبكات أكبر.
  • هيكليات مرنة تسمح بشبكات مخصصة (Ad hoc) ومفككة دون اشتراط الارتباط بالإنترنت.
  • الارتباط بالإنترنت يتم عبر الموجهات الطرفية (Edge Routers).
  • تستخدم التوجيه المتعدد (Multi-Homing) لتوصيل شبكات متعددة.
  • التحكم في تدفق البيانات داخل الشبكة يكون في بادئة IPv6 التي أنشأها الموجه الطرفي.

##### بروتوكول التشعب (Thread)

###### الهدف الأساسي

  • إتاحة أتمتة المنازل والشبكات المنزلية.

###### الأساس

  • يعتمد على IPv6 (6LoWPAN) ومعايير IEEE 802.15.4.

###### الاختلاف عن زيجبي

  • قابلية العنونة بـ IP.

###### الخصائص

  • هيكلية الشبكة المتداخلة (Mesh Network).
  • سعة تصل إلى 250 جهازًا لكل شبكة.
  • استهلاك منخفض للطاقة (لا يتطلب استمرار التنفيذ في طبقة الشبكة).
  • أمان عالي: جميع الاتصالات مشفرة باستخدام معيار التشفير المتقدم (AES).

بروتوكولات وشبكات الاتصالات بعيدة المدى

تقنية لوراوان (LoRaWAN)

#### تعريف

  • مثال على تقنيات الشبكات منخفضة الطاقة واسعة النطاق (LPWA).
  • شبكات أجهزة طويلة المدى تعمل بالبطارية.

#### الهيكلية

  • هيكلية "نجمة النجوم" (Star of Stars).
  • نقاط النهاية تتصل مباشرة بواحدة أو أكثر من البوابات.
  • البوابات تتصل بالشبكة الخلفية عبر اتصالات IP العادية.
  • خادم الشبكة المركزي مسؤول عن إلغاء تكرار الحزم.

#### الأهمية

  • توفر خيارات جديدة لشبكات الشركات الخاصة والبث ومقدمي الخدمات.
  • العامل الحاسم بين تقنيات LPWA المختلفة.
  • تطوير بنيتها التحتية حيوي لتفعيل إنترنت الأشياء على نطاق استهلاكي أوسع.

الشبكات الخلوية (الجيل الخامس - 5G)

#### تعريف

  • الجيل التالي من تقنية الاتصالات القائمة على بروتوكول الإنترنت.
  • تهدف لتحل محل شبكات الجيل الرابع (4G).

#### المميزات

  • تحسين النطاق الترددي ووقت الاستجابة والكثافة.
  • تقليل نفقات المستخدم.
  • معيار شاملاً واحداً لجميع الخدمات والفئات الخلوية.

#### السمات الرئيسية (جدول 5.5)

  • النطاق العريض المتنقل المحسن (eMBB): ((()))
  • اتصالات فائقة الموثوقية وذات زمن انتقال منخفض (URLLC): ⏱️
  • اتصالات نوع الآلة الضخمة (mMTC): ⚙️

هيكلية oneM2M

الطبقات الرئيسية

  • طبقة التطبيقات
  • طبقة الخدمات
  • طبقة الشبكة

أسئلة مراجعة الصفحة 191

السؤال 3

  • تحليل الطبقات الرئيسية لهيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي.

السؤال 4

  • تحديد الخصائص الرئيسية لتقنية RFID وتقنية NFC.

السؤال 5

  • تصنيف النوعين الرئيسين لشبكات WPANs، وعرض أمثلة على كل نوع.

```

نقاط مهمة

  • تركز هذه الصفحة على أسئلة مراجعة تغطي ثلاثة مواضيع رئيسية من الوحدة.
  • يجب التركيز على تحليل هيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي (oneM2M).
  • يجب التمييز بين خصائص تقنيتي RFID وNFC.
  • يجب فهم تصنيف شبكات WPANs إلى نوعين رئيسين مع إعطاء أمثلة لكل نوع.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

3

نوع: محتوى تعليمي

حلل الطبقات الرئيسية لهيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي.

4

نوع: محتوى تعليمي

حدد الخصائص الرئيسية لتقنية تحديد الترددات الراديوية (RFID) وتقنية الاتصال قريب المدى (NFC).

5

نوع: محتوى تعليمي

صنف التوعين الرئيسين لشبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPANS)، واعرض بعض الأمثلة على كل نوع.

نوع: METADATA

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: 3 --- حلل الطبقات الرئيسية لهيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي. --- SECTION: 4 --- حدد الخصائص الرئيسية لتقنية تحديد الترددات الراديوية (RFID) وتقنية الاتصال قريب المدى (NFC). --- SECTION: 5 --- صنف التوعين الرئيسين لشبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPANS)، واعرض بعض الأمثلة على كل نوع. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 3

سؤال 3: حلل الطبقات الرئيسة لهيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي.

الإجابة: س3: الإدراك، النقل، المعالجة، التطبيقات، الأعمال.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، نحتاج أولاً إلى معرفة أن هيكلية أنظمة إنترنت الأشياء (IoT) تُبنى عادةً على عدة طبقات متكاملة. الفكرة هنا هي أن كل طبقة لها دور محدد في رحلة البيانات من الجهاز إلى التطبيق. نبدأ بطبقة **الإدراك**، وهي الطبقة الأساسية حيث توجد الأجهزة والملحقات (مثل الحساسات والمشغلات) التي تجمع البيانات من العالم المادي. ثم تأتي طبقة **النقل**، وهي المسؤولة عن نقل البيانات التي جُمعت من طبقة الإدراك عبر الشبكات (كالواي فاي أو الشبكات الخلوية) إلى مكان المعالجة. بعد ذلك، طبقة **المعالجة**، حيث تُعالج البيانات وتحلل وتُخزن، غالباً في مراكز بيانات أو سحابة، لاستخلاص معلومات مفيدة. ثم طبقة **التطبيقات**، حيث تُستخدم المعلومات المُعالَجة لتقديم خدمات وتطبيقات محددة للمستخدمين، مثل التطبيقات الذكية في المنازل أو المدن. وأخيراً، طبقة **الأعمال**، التي تركز على الجانب الإداري والاستراتيجي، مثل إدارة العمليات واتخاذ القرارات بناءً على البيانات. إذن، الإجابة هي: **الإدراك، النقل، المعالجة، التطبيقات، الأعمال**.

سؤال 4: حدد الخصائص الرئيسة لتقنية تحديد الترددات الراديوية (RFID) وتقنية الاتصال قريب المدى (NFC).

الإجابة: س4: RFID: مدى متغير (للجرد). NFC: مدى قريب (للدفع).

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن تقنية RFID (تحديد الترددات الراديوية) وNFC (الاتصال قريب المدى) هما تقنيتان لاسلكيتان تستخدمان للاتصال بين الأجهزة، ولكل منهما خصائص مختلفة. **الخطوة 2 (التطبيق):** بالنسبة لـ RFID، تُستخدم غالباً في أنظمة الجرد والتتبع لأنها تعمل على مدى متغير، يمكن أن يصل إلى عدة أمتار، مما يسمح بقراءة العلامات من مسافة. أما NFC، فهي مصممة للاتصال على مسافة قريبة جداً (عادة بضعة سنتيمترات)، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب أماناً عالياً مثل الدفع الإلكتروني. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، الخصائص الرئيسة هي: **RFID: مدى متغير (للجرد). NFC: مدى قريب (للدفع)**.

سؤال 5: صنف النوعين الرئيسين لشبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPANS)، واعرض بعض الأمثلة على كل نوع.

الإجابة: س5: HR-WPAN: سرعة عالية (Bluetooth). LR-WPAN: طاقة منخفضة (Zigbee).

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPANs) هي شبكات صغيرة المدى تربط الأجهزة الشخصية، وتنقسم إلى نوعين رئيسيين بناءً على معدل نقل البيانات واستهلاك الطاقة. **الخطوة 2 (التطبيق):** النوع الأول هو HR-WPAN (شبكة المنطقة الشخصية عالية المعدل)، والتي تتميز بسرعة نقل بيانات عالية، ومن أمثلتها تقنية Bluetooth المستخدمة في توصيل السماعات أو نقل الملفات. النوع الثاني هو LR-WPAN (شبكة المنطقة الشخصية منخفضة المعدل)، والتي تركز على استهلاك طاقة منخفض لتحقيق عمر بطارية أطول، ومن أمثلتها تقنية Zigbee المستخدمة في أنظمة المنزل الذكي. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن التصنيف هو: **HR-WPAN: سرعة عالية (Bluetooth). LR-WPAN: طاقة منخفضة (Zigbee)**.

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 3 بطاقة لهذه الصفحة

ما هي الطبقات الرئيسية لهيكلية أنظمة إنترنت الأشياء العالمي؟

  • أ) التصميم، البرمجة، الاختبار، النشر، الصيانة
  • ب) الإدراك، النقل، المعالجة، التطبيقات، الأعمال
  • ج) الأجهزة، البرمجيات، الشبكات، السحابة، الواجهة
  • د) التجميع، الإرسال، الاستقبال، التحليل، العرض

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الإدراك، النقل، المعالجة، التطبيقات، الأعمال

الشرح: 1. **الإدراك**: تجميع البيانات من العالم المادي عبر الحساسات والمشغلات. 2. **النقل**: نقل البيانات عبر الشبكات إلى مكان المعالجة. 3. **المعالجة**: تحليل وتخزين البيانات لاستخلاص معلومات مفيدة. 4. **التطبيقات**: تقديم خدمات وتطبيقات ذكية للمستخدمين. 5. **الأعمال**: الإدارة واتخاذ القرارات الاستراتيجية بناءً على البيانات.

تلميح: فكر في رحلة البيانات من الجهاز إلى القرار النهائي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما الفرق الرئيسي في التطبيق بين تقنية RFID وتقنية NFC؟

  • أ) RFID: سرعة عالية. NFC: سرعة منخفضة.
  • ب) RFID: طاقة عالية. NFC: طاقة منخفضة.
  • ج) RFID: مدى متغير (للجرد). NFC: مدى قريب (للدفع).
  • د) RFID: تكلفة عالية. NFC: تكلفة منخفضة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: RFID: مدى متغير (للجرد). NFC: مدى قريب (للدفع).

الشرح: 1. **RFID**: تعمل على مدى متغير يمكن أن يصل لعدة أمتار، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات التتبع والجرد عن بعد. 2. **NFC**: تعمل على مسافة قريبة جداً (بضعة سنتيمترات)، مما يوفر أماناً عالياً ويجعلها مناسبة للدفع الإلكتروني والوصول الآمن.

تلميح: فكر في المسافة المطلوبة بين الجهاز والقارئ لكل تطبيق.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: سهل

إلى أي نوع من شبكات WPANs تنتمي تقنية Zigbee، ولماذا؟

  • أ) HR-WPAN، لأنها توفر سرعة نقل بيانات عالية.
  • ب) LR-WPAN، لأنها تركز على استهلاك طاقة منخفض لتحقيق عمر بطارية أطول.
  • ج) HR-WPAN، لأنها تستخدم للاتصالات الصوتية عالية الجودة.
  • د) LR-WPAN، لأنها تعمل على مدى واسع يصل لعدة كيلومترات.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: LR-WPAN، لأنها تركز على استهلاك طاقة منخفض لتحقيق عمر بطارية أطول.

الشرح: 1. شبكات WPANs تنقسم إلى نوعين: HR-WPAN (عالية المعدل) وLR-WPAN (منخفضة المعدل). 2. تقنية Zigbee مصممة خصيصاً لأنظمة الاستشعار والتحكم التي تتطلب استهلاكاً منخفضاً للطاقة. 3. التركيز على الطاقة المنخفضة يطيل عمر البطارية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات مثل المنزل الذكي.

تلميح: فكر في الهدف الأساسي من تصميم تقنية Zigbee.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط