التأخير الزمني (Latency) - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 أساسيات الحوسبة الضبابية

المفاهيم الأساسية

الحوسبة الضبابية (Fog Computing): أشهر مثال على الخدمات الطرفية في إنترنت الأشياء، حيث يتم توزيع إدارة البيانات إلى أقرب مدى من عقد المستشعر أو المشغل.

التأخير الزمني (Latency): التأخير في معالجة البيانات عبر الشبكة، أو التأخير الزمني ما بين إجراءات المستخدم ووقت الاستجابة.

نقطة النهاية (Endpoint): خدمة توجيه البيانات، تختص بإرسال البيانات واستقبالها من الخدمات الأخرى وإليها. قد تكون برنامجاً أو جهازاً حاسوبياً متخصصاً.

البوابة (Gateway): تتيح القدرة على الاتصال للأجهزة التي لا يمكنها الاتصال مباشرة بالإنترنت.

خريطة المفاهيم

```markmap

إنترنت الأشياء: ملخص التعلم والمصطلحات

ماذا تعلمت

تعريف إنترنت الأشياء وتاريخه

التمييز بين استخدامات تطبيقات إنترنت الأشياء

فهم مساهمة إنترنت الأشياء في التقنيات الناشئة

وصف الكائنات الذكية واستخداماتها

تصنيف المستشعرات والمشغلات في الكائنات الذكية

أهداف الوحدة 2: إنترنت الأشياء في حياتنا

فهم طبقات الحوسبة

#### السحابية

#### الضبابية

##### أساسيات الحوسبة الضبابية

###### الهدف

###### المزايا

##### المفاهيم المرتبطة

###### التأخير الزمني (Latency)

###### نقطة النهاية (Endpoint)

###### البوابة (Gateway)

#### الطرفية

وصف مكونات أنظمة إنترنت الأشياء

معرفة بروتوكولات الشبكات وتقنيات الاتصالات

وصف التطبيقات الرئيسة لحلول إنترنت الأشياء

فهم أهمية إنترنت الأشياء في المستقبل القريب

تحديد المخاطر الأمنية للأنظمة المعقدة

معرفة التحديات التقنية

فهم مفاهيم الرقابة والتنظيم

المصطلحات الرئيسة (إنجليزي - عربي)

Actuator: مشغل

Digital-First Objects: الكائنات الرقمية

Internet of Things: إنترنت الأشياء

IoT Device: جهاز إنترنت الأشياء

Physical-First Objects: الكائنات المادية/الملموسة

Sensor: مستشعر

Smart Object: كائن ذكي

Thing: شيء

Fog Computing: الحوسبة الضبابية

Latency: التأخير الزمني

Endpoint: نقطة النهاية

Gateway: البوابة

الجزء الخاص بالإنترنت في إنترنت الأشياء

العملية

#### جمع القياسات من المستشعرات

#### إرسال أوامر التحكم إلى المشغلات

#### الاتصال بخدمة إنترنت الأشياء السحابية عبر بروتوكول

#### اتخاذ القرارات بناءً على البيانات المجمعة

بنية الحوسبة السحابية والضبابية والطرفية

#### السحابية (Cloud)

##### القلب النابض (مركز البيانات)

##### تخزين ومعالجة البيانات المجمعة

#### الضبابية (Fog)

##### وسيط بين السحابية والطرفية

##### معالجة البيانات عند أطراف الشبكة

###### تقليل التأخير الزمني

###### تقليص تحميل البيانات من الشبكة الأساسية

###### الحفاظ على البيانات الحساسة داخل الشبكة المحلية

###### تحليل ضمني للبيانات وفلترتها قبل الإرسال للسحابة

###### استجابة أسرع للأحداث مقارنة بالنموذج السحابي التقليدي

#### الطرفية (Edge)

##### بالقرب من الكائن المادي (الملموس) المنشئ للبيانات

```

نقاط مهمة

• الهدف التقني للحوسبة الضبابية هو توزيع إدارة البيانات إلى أقرب مدى من مصدرها (المستشعر/المشغل).
• تحليل البيانات بالقرب من مصدرها يؤدي إلى:

- تقليل التأخير الزمني.

- تقليص عمليات التحميل الكبيرة للبيانات من الشبكة الأساسية.

- الحفاظ على البيانات الحساسة داخل الشبكة المحلية.

• تقوم العقدة الضبابية بتحليل بيانات جميع المستشعرات القريبة منها، مما يمكنها من فلترة البيانات وإرسال البيانات ذات العلاقة فقط إلى الخدمة السحابية.
• توفر الطبقة الضبابية قدرة شبكية موزعة تسمح بمراقبة الأجهزة والتحكم بها وتحليلها في الوقت الفعلي دون انتظار الاتصال من التطبيق السحابي المركزي.

أساسيات الحوسبة الضبابية

Fog Computing Fundamentals

يمثل الهدف التقني الثابت لأنظمة إنترنت الأشياء، في توزيع إدارة البيانات إلى أقرب مدى من عقد المستشعر أو المشغل. تُعد الحوسبة الضبابية أشهر مثال على الخدمات الطرفية في إنترنت الأشياء، ويؤدي تحليل البيانات بالقرب من مصدرها إلى تقليل التأخير الزمني، وتقليص عمليات التحميل الكبيرة للبيانات من الشبكة الأساسية، والحفاظ على البيانات الحساسة داخل الشبكة المحلية.

هو التأخير في معالجة البيانات عبر الشبكة، أو التأخير الزمني ما بين إجراءات المستخدم ووقت الاستجابة.

هي خدمة توجيه البيانات، والتي تختص بإرسال البيانات واستقبالها من الخدمات الأخرى وإليها. قد تكون هذه النقطة مجرد برنامج أو جهاز حاسوبي متخصص.

تتيح البوابة القدرة على الاتصال للأجهزة التي لا يمكنها الاتصال مباشرة بالإنترنت، وتعمل نقطة الاتصال اللاسلكي كبوابة أيضاً.

غالباً ما تَتَحدَّم الخدمات الضبابية بالقرب من جهاز إنترنت الأشياء، وكذلك بالقرب من نقاط النهاية الطرفية. تتمثل إحدى ميزات هذا الأمر في إيجاد معرفة ضمنية للعقدة الضبابية بالمستشعرات التي تديرها بسبب قربها المادي بهذه المستشعرات. ونظراً لأن العقدة الضبابية يمكنها تحليل بيانات جميع المستشعرات في هذا الجزء، فيمكن توفير تحليل ضمني للرسائل المستقبلة بحيث يمكن اختيار إرسال البيانات ذات العلاقة فقط إلى الخدمة السحابية. يقلل هذا من حجم البيانات المرسلة في المراحل الأولى بشكل كبير، مما يجعلها أكثر فائدة في التطبيقات السحابية والخدمات السحابية. كذلك فإن توافر المعرفة السريعة بالتقنية الضبابية للاستجابة للأحداث في شبكة إنترنت الأشياء بشكل أسرع بكثير من النموذج السحابي التقليدي الذي عادةً ما يعاني من التأخير الكبير والاستجابة البطيئة في نقل البيانات ومعالجتها. وبذلك توفر الطبقة الضبابية قدرة شبكية موزعة تسمح بمراقبة الأجهزة والتحكم بها وتحليلها في الوقت الفعلي دون انتظار الاتصال من التطبيق المركزي السحابي وخوادم تحليلاته.

الخادم الضبابي

الخادم الضبابي

المسافة

شكل 2.2: مثال على ازدياد مدة التأخير الزمني حسب المسافة

بيانات المستشعرات

بيانات مصفاة

شكل 2.3: تحليل البيانات ضبابياً

Ministry of Education 2025 - 1447

أساسيات الحوسبة الضبابية Fog Computing Fundamentals يمثل الهدف التقني الثابت لأنظمة إنترنت الأشياء، في توزيع إدارة البيانات إلى أقرب مدى من عقد المستشعر أو المشغل. تُعد الحوسبة الضبابية أشهر مثال على الخدمات الطرفية في إنترنت الأشياء، ويؤدي تحليل البيانات بالقرب من مصدرها إلى تقليل التأخير الزمني، وتقليص عمليات التحميل الكبيرة للبيانات من الشبكة الأساسية، والحفاظ على البيانات الحساسة داخل الشبكة المحلية. --- SECTION: التأخير الزمني (Latency) --- هو التأخير في معالجة البيانات عبر الشبكة، أو التأخير الزمني ما بين إجراءات المستخدم ووقت الاستجابة. --- SECTION: نقطة النهاية (Endpoint) --- هي خدمة توجيه البيانات، والتي تختص بإرسال البيانات واستقبالها من الخدمات الأخرى وإليها. قد تكون هذه النقطة مجرد برنامج أو جهاز حاسوبي متخصص. --- SECTION: البوابة (Gateway) --- تتيح البوابة القدرة على الاتصال للأجهزة التي لا يمكنها الاتصال مباشرة بالإنترنت، وتعمل نقطة الاتصال اللاسلكي كبوابة أيضاً. غالباً ما تَتَحدَّم الخدمات الضبابية بالقرب من جهاز إنترنت الأشياء، وكذلك بالقرب من نقاط النهاية الطرفية. تتمثل إحدى ميزات هذا الأمر في إيجاد معرفة ضمنية للعقدة الضبابية بالمستشعرات التي تديرها بسبب قربها المادي بهذه المستشعرات. ونظراً لأن العقدة الضبابية يمكنها تحليل بيانات جميع المستشعرات في هذا الجزء، فيمكن توفير تحليل ضمني للرسائل المستقبلة بحيث يمكن اختيار إرسال البيانات ذات العلاقة فقط إلى الخدمة السحابية. يقلل هذا من حجم البيانات المرسلة في المراحل الأولى بشكل كبير، مما يجعلها أكثر فائدة في التطبيقات السحابية والخدمات السحابية. كذلك فإن توافر المعرفة السريعة بالتقنية الضبابية للاستجابة للأحداث في شبكة إنترنت الأشياء بشكل أسرع بكثير من النموذج السحابي التقليدي الذي عادةً ما يعاني من التأخير الكبير والاستجابة البطيئة في نقل البيانات ومعالجتها. وبذلك توفر الطبقة الضبابية قدرة شبكية موزعة تسمح بمراقبة الأجهزة والتحكم بها وتحليلها في الوقت الفعلي دون انتظار الاتصال من التطبيق المركزي السحابي وخوادم تحليلاته. --- SECTION: المستشعر (نقطة النهاية) --- الخادم الضبابي --- SECTION: المستشعر (نقطة النهاية) --- الخادم الضبابي --- SECTION: التأخير الزمني --- المسافة --- SECTION: المسافة --- شكل 2.2: مثال على ازدياد مدة التأخير الزمني حسب المسافة بيانات المستشعرات بيانات مصفاة شكل 2.3: تحليل البيانات ضبابياً Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **GRAPH**: Untitled Description: A bell-shaped curve representing a normal distribution, with a peak at the center and tapering towards the sides. The x-axis is labeled 'المسافة' (Distance) and the y-axis is labeled 'التأخير الزمني' (Latency). X-axis: المسافة Y-axis: التأخير الزمني Context: Illustrates that latency is lowest when the distance to the data source is minimal (at the peak of the curve) and increases as the distance increases, approaching zero latency at extreme distances.