صفحة 272 - 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

📚 تمارين تطبيقية على بروتوكول MQTT

المفاهيم الأساسية

جودة الخدمة (QoS) في MQTT: درجات موثوقية إرسال الرسائل بين الناشر والمشترك عبر الوسيط.

خريطة المفاهيم

```markmap

7. الرسائل في إنترنت الأشياء

تمارين تطبيقية (صفحة 272)

صنّف درجات جودة الخدمة الثلاث لبروتوكول (MQTT)

أنشئ مخططاً لمثال على ثلاثة أجهزة تتصل بواسطة بروتوكول (MQTT)

#### أحدها كناشر

#### الأجهزة الأخرى كمشتركين

##### (يوجد رسم بياني فارغ مخصص لهذا الغرض)

```

نقاط مهمة

  • تحتوي الصفحة على تمرينين تطبيقيين لاختبار فهم بروتوكول MQTT.
  • التمرين الأول يطلب تصنيف درجات جودة الخدمة (QoS) الثلاث الخاصة بالبروتوكول.
  • التمرين الثاني يطلب رسم مخطط يوضح اتصال ثلاثة أجهزة، مع تحديد دور كل منها (ناشر أو مشترك).
  • يوجد رسم بياني (شبكة إحداثيات) فارغ في أسفل الصفحة مخصص لرسم مخطط التمرين الثاني.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

8

نوع: QUESTION_HOMEWORK

صنّف درجات جودة الخدمة الثلاث لبروتوكول (MQTT).

9

نوع: QUESTION_HOMEWORK

أنشئ مخططاً لمثال على ثلاثة أجهزة تتصل بواسطة بروتوكول (MQTT)، أحدها كناشر، والأجهزة الأخرى كمشتركين.

🔍 عناصر مرئية

مخطط اتصال أجهزة بواسطة بروتوكول MQTT

A grid suitable for drawing network diagrams or flowcharts, with logarithmic scaling on both axes. It is intended to illustrate how three devices connect using the MQTT protocol, with one acting as a publisher and the others as subscribers.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: 8 --- صنّف درجات جودة الخدمة الثلاث لبروتوكول (MQTT). --- SECTION: 9 --- أنشئ مخططاً لمثال على ثلاثة أجهزة تتصل بواسطة بروتوكول (MQTT)، أحدها كناشر، والأجهزة الأخرى كمشتركين. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: مخطط اتصال أجهزة بواسطة بروتوكول MQTT Description: A grid suitable for drawing network diagrams or flowcharts, with logarithmic scaling on both axes. It is intended to illustrate how three devices connect using the MQTT protocol, with one acting as a publisher and the others as subscribers. X-axis: X-axis (unspecified, likely time or sequence) Y-axis: Y-axis (unspecified, likely data flow or topic hierarchy) Data: The grid is blank and intended for the user to draw a diagram. It is not pre-populated with data. Context: This grid is provided for students to visually represent a network scenario involving MQTT, demonstrating the roles of publishers and subscribers.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 2

سؤال 8: صنّف درجات جودة الخدمة الثلاث لبروتوكول (MQTT).

الإجابة: س8: - 0 QoS : مرة واحدة كحدّ أقصى (بدون تأكيد، قد تُفقد). - 1 QoS : مرة واحدة على الأقل (يوجد تأكيد، احتمال تكرار). - 2 QoS : مرة واحدة بالضبط (أعلى موثوقية، بدون تكرار).

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** بروتوكول MQTT يستخدم درجات جودة خدمة (QoS) لضبط مستوى الموثوقية في تسليم الرسائل بين الناشر والمشترك عبر الوسيط (Broker). الفكرة هنا هي أن هناك ثلاث مستويات: - **المستوى 0 (QoS 0)**: يُسمى "مرة واحدة كحد أقصى". في هذا المستوى، يتم إرسال الرسالة مرة واحدة فقط من الناشر إلى الوسيط، ولا يوجد تأكيد استلام من الوسيط للناشر، ولا من المشترك للوسيط. لذلك، قد تضيع الرسالة ولا تصل، لكن هذه الطريقة هي الأسرع. - **المستوى 1 (QoS 1)**: يُسمى "مرة واحدة على الأقل". هنا، يرسل الناشر الرسالة ويظل يكرر إرسالها حتى يتلقى تأكيد استلام من الوسيط. الوسيط بدوره يرسلها للمشترك ويظل يكرر حتى يتلقى تأكيد استلام من المشترك. هذا يضمن وصول الرسالة مرة واحدة على الأقل، لكن قد تصل أكثر من مرة (تكرار) إذا ضاع التأكيد. - **المستوى 2 (QoS 2)**: يُسمى "مرة واحدة بالضبط". هذا المستوى يستخدم آلية مكونة من أربع خطوات بين الناشر والوسيط وبين الوسيط والمشترك لضمان وصول الرسالة مرة واحدة فقط دون فقدان أو تكرار. وهو الأكثر موثوقية ولكنه الأبطأ بسبب الخطوات الإضافية. إذن، التصنيف هو: **0 QoS: مرة واحدة كحد أقصى (بدون تأكيد، قد تُفقد)، 1 QoS: مرة واحدة على الأقل (يوجد تأكيد، احتمال تكرار)، 2 QoS: مرة واحدة بالضبط (أعلى موثوقية، بدون تكرار)**.

سؤال 9: أنشئ مخططاً لمثال على ثلاثة أجهزة تتصل بواسطة بروتوكول (MQTT)، أحدها كناشر، والأجهزة الآخران كمشتركين.

الإجابة: س9: مثال: `home/room/temp` [حساس (ناشر)] <——> [وسيط MQTT] <——> [هاتف (مشترك)] يقوم الناشر بإرسال الحرارة للوسيط، ويستقبلها المشترك.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** في بروتوكول MQTT، هناك ثلاثة أدوار رئيسية: - **الناشر (Publisher)**: جهاز يرسل بيانات (رسائل) إلى موضوع (Topic) معين عبر وسيط. - **المشترك (Subscriber)**: جهاز يستقبل البيانات من موضوع معين مشترك فيه عبر الوسيط. - **الوسيط (Broker)**: خادم وسيط يتلقى الرسائل من الناشرين ويوزعها على المشتركين المهتمين بنفس الموضوع. الموضوع (Topic) هو سلسلة نصية (مثل `home/room/temp`) تُستخدم لتصنيف البيانات.
  2. **الخطوة 2 (التطبيق):** لننشئ مثالاً بثلاثة أجهزة: 1. **جهاز حساس درجة حرارة**: يعمل كناشر. يقيس درجة الحرارة في غرفة ويرسلها إلى الوسيط تحت الموضوع `home/room/temp`. 2. **جهاز هاتف ذكي**: يعمل كمشترك. يشترك في الوسيط لاستقبال بيانات من الموضوع `home/room/temp` لعرض درجة الحرارة. 3. **جهاز كمبيوتر لوحي**: يعمل كمشترك آخر. يشترك أيضاً في الوسيط لاستقبال بيانات من نفس الموضوع `home/room/temp` لعرض درجة الحرارة أو تخزينها. الوسيط (Broker) هو الخادم الذي يدير الاتصالات بين هذه الأجهزة.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، المخطط: **[حساس درجة حرارة (ناشر)]** ---(يرسل بيانات `home/room/temp`)---> **[وسيط MQTT (Broker)]** <---(يوزع البيانات)--- **[هاتف ذكي (مشترك)]** <---(يوزع البيانات)--- **[كمبيوتر لوحي (مشترك)]** في هذا المخطط، الناشر (الحساس) يرسل قراءة الحرارة إلى الوسيط تحت الموضوع `home/room/temp`. الوسيط يتلقى الرسالة ويرسلها تلقائياً إلى جميع المشتركين (الهاتف والكمبيوتر اللوحي) المشتركين في نفس الموضوع. لذلك، الإجابة هي: **مثال: `home/room/temp` \n[حساس (ناشر)] <——> [وسيط MQTT] <——> [هاتف (مشترك)]\nيقوم الناشر بإرسال الحرارة للوسيط، ويستقبلها المشترك.**

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 3 بطاقة لهذه الصفحة

ما هي درجات جودة الخدمة (QoS) الثلاث في بروتوكول MQTT، وما هو مستوى الموثوقية لكل منها؟

  • أ) QoS 0: مرة واحدة بالضبط. QoS 1: مرة واحدة على الأقل. QoS 2: مرة واحدة كحد أقصى.
  • ب) QoS 0: مرة واحدة على الأقل (يوجد تأكيد). QoS 1: مرة واحدة كحد أقصى (بدون تأكيد). QoS 2: مرة واحدة بالضبط.
  • ج) QoS 0: مرة واحدة كحد أقصى (بدون تأكيد، قد تُفقد). QoS 1: مرة واحدة على الأقل (يوجد تأكيد، احتمال تكرار). QoS 2: مرة واحدة بالضبط (أعلى موثوقية، بدون تكرار).
  • د) جميع المستويات تضمن وصول الرسالة مرة واحدة بالضبط، لكن تختلف في السرعة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: QoS 0: مرة واحدة كحد أقصى (بدون تأكيد، قد تُفقد). QoS 1: مرة واحدة على الأقل (يوجد تأكيد، احتمال تكرار). QoS 2: مرة واحدة بالضبط (أعلى موثوقية، بدون تكرار).

الشرح: 1. QoS 0: أسرع مستوى، لا يوجد تأكيد استلام، قد تضيع الرسالة. 2. QoS 1: يضمن وصول الرسالة مرة واحدة على الأقل، لكن قد تتكرر إذا ضاع التأكيد. 3. QoS 2: يستخدم آلية من 4 خطوات لضمان وصول الرسالة مرة واحدة فقط دون فقدان أو تكرار، وهو الأكثر موثوقية والأبطأ.

تلميح: فكر في مستوى التأكيد المطلوب بين الناشر والوسيط والمشترك.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

في بروتوكول MQTT، ما هو الدور الرئيسي للوسيط (Broker)؟

  • أ) جهاز يقيس البيانات ويرسلها مباشرة إلى جميع المشتركين.
  • ب) هو خادم وسيط يتلقى الرسائل من الناشرين ويوزعها على المشتركين المهتمين بنفس الموضوع (Topic).
  • ج) برنامج على جهاز المشترك لاستقبال البيانات من الناشر دون وسيط.
  • د) قاعدة بيانات لتخزين الرسائل التاريخية فقط.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: هو خادم وسيط يتلقى الرسائل من الناشرين ويوزعها على المشتركين المهتمين بنفس الموضوع (Topic).

الشرح: 1. الوسيط (Broker) هو مركز الاتصال في نظام MQTT. 2. يستقبل الرسائل من الأجهزة الناشرة. 3. يخزن ويوزع هذه الرسائل على جميع الأجهزة المشتركة في الموضوع (Topic) المناسب.

تلميح: هو ليس ناشراً ولا مشتركاً، بل هو نقطة الوسط في الاتصال.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

في مخطط MQTT، إذا كان حساس درجة الحرارة ناشراً، والهاتف والكمبيوتر اللوحي مشتركين، فما هي الوظيفة الصحيحة للحساس؟

  • أ) يستقبل بيانات الحرارة من الوسيط ويعرضها على شاشته.
  • ب) يقيس درجة الحرارة ويرسل البيانات مباشرة إلى الهاتف والكمبيوتر اللوحي.
  • ج) يقيس درجة الحرارة ويرسل البيانات إلى الوسيط (Broker) تحت موضوع معين (مثل home/room/temp).
  • د) يشترك في موضوع الحرارة من الوسيط ليستقبل بيانات من أجهزة أخرى.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: يقيس درجة الحرارة ويرسل البيانات إلى الوسيط (Broker) تحت موضوع معين (مثل home/room/temp).

الشرح: 1. الناشر (Publisher) مثل الحساس، هو مصدر البيانات. 2. وظيفته: جمع البيانات (قياس الحرارة) وإرسالها إلى الوسيط. 3. يحدد موضوعاً (Topic) للبيانات المرسلة، مثل `home/room/temp`.

تلميح: تذكر أن الناشر يرسل ولا يستقبل البيانات في هذا السياق.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل