نقاط نهاية الحوسبة الطرفية - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 نقاط نهاية الحوسبة الطرفية والضبابية

المفاهيم الأساسية

نقاط نهاية الحوسبة الطرفية/الضبابية: أجهزة إنترنت الأشياء الحديثة ذات قدرة حوسبة كافية لإجراء التحليلات والتصنيف على مستوى منخفض.

طبقة الاختزال: طبقة تتيح للتطبيقات التواصل مع بعضها من خلال واجهات برمجة تطبيقات (APIs) موحدة لمراقبة الموارد المادية وتوفيرها والتحكم بها.

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

####### المعرفة الضمنية بالموقع وانخفاض التأخير الزمني

####### التوزيع الجغرافي

####### النشر في نقاط نهاية إنترنت الأشياء

####### الاتصال اللاسلكي

####### استخدام التطبيقات الفورية

##### المفاهيم المرتبطة

###### التأخير الزمني (Latency)

###### نقطة النهاية (Endpoint)

###### البوابة (Gateway)

#### الطرفية

##### نقاط نهاية الحوسبة الطرفية

###### المفهوم: أجهزة إنترنت الأشياء ذات قدرة حوسبة لإجراء تحليلات على مستوى منخفض

###### الفوائد

####### سرعة الاستجابة للأحداث القريبة

####### تقليل زمن الاستجابة

####### تصفية وتحليل وإدارة البيانات

##### العمل مع الحوسبة الضبابية

###### آلية العمل

####### تتطلب طبقة اختزال لواجهات برمجة التطبيقات (APIs)

####### تتطلب آلية لدعم المحاكاة الافتراضية

###### تدفق البيانات

####### العقد الضبابية تتصل بأقرب طرف للشبكة

####### تطبيق إنترنت الأشياء يتصل بالطبقة السحابية

####### البيانات ذات الأهمية الزمنية الأقل ترسل للسحابة للتحليل والتخزين طويل الأجل

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

##### المزايا الرئيسية

###### القرب: العقدة الضبابية تكون أقرب ما يمكن من نقطة نهاية إنترنت الأشياء.

###### التوزيع الجغرافي: نشر واسع الانتشار، على عكس المركزية السحابية.

###### النشر مع نقاط النهاية: عادةً من 3000 إلى 4000 عقدة لكل بوابة.

###### الاتصال اللاسلكي: أبسط طريقة لتحقيق قابلية التوسع مع عدد كبير من نقاط النهاية.

###### التطبيقات الفورية: تفاعلات فورية بدلاً من المعالجة المجمعة.

#### الطرفية (Edge)

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

```

نقاط مهمة

• تكمل طبقات الحوسبة الطرفية والضبابية والسحابية بعضها البعض.
• تساعد الحوسبة الطرفية والضبابية في تصفية وتحليل وإدارة البيانات، مما يحد من إرسال جميع البيانات إلى السحابة.
• الفائدة الرئيسية هي سرعة الاستجابة للأحداث القريبة من جهاز إنترنت الأشياء، مما يقلل زمن الاستجابة.
• يتم إرسال البيانات ذات الأهمية الزمنية الأقل (مثل ملخصات البيانات) إلى السحابة للتحليل الزمني والتخزين طويل الأجل.

Edge Computing Endpoints

تتمتع الأنواع الأحدث من تقنيات إنترنت الأشياء، بقدرة حوسبة كافية لإجراء التحليلات والتصنيفية على مستوى منخفض. يُطلق على هذه الأجهزة تسمية نقاط نهاية الحوسبة الطرفية أو الضبابية، بل تُكمل جميع هذه الطبقات بعضها. تساعد طبقات الحوسبة الطرفية أو الضبابية في تصفيية البيانات وتحليلها وإدارتها. تحد هذه النقاط من جميع أجهزة إنترنت الأشياء، حيث تحل البيانات بشكل أسرع، مما يقلل من زمن الاستجابة. وتتمثل فائدة هذه التقنيات في سرعة الاستجابة للأحداث من الموارد القريبة من جهاز إنترنت الأشياء، وتنتج فورية. كما تتوفر أيضاً في الوقت نفسه موارد تخزين البيانات الضخمة ومعالجتها في مراكز البيانات السحابية عند الضرورة.

Edge and Fog Working Together

تتطلب الحوسبة الطرفية والضبابية استخدام طبقة اختزال لتمكين التطبيقات من التواصل مع بعضها. تعرض طبقة الاختزال واجهات برمجة التطبيقات الموحدة (Application Programming Interfaces - APIs) لمراقبة الموارد المادية وتوفيرها والتحكم بها. ولعدم المرونة واتساق عبر نظام إنترنت الأشياء، تتطلب طبقة الاختزال أيضاً آلية لدعم المحاكاة الافتراضية، مع القدرة على تشغيل أجهزة المادية. من ناحية البنية (أو هندسة الشبكة)، فتقوم العقد الضبابية بالاتصال بأقرب طرف إلى طرف الشبكة باستقبال البيانات من أجهزة إنترنت الأشياء، ويقوم تطبيق إنترنت الأشياء بالاتصال بالطبقة السحابية بعد ذلك بتوجيهه إلى الكائنات الذكية التي تولد البيانات طرفياً أو إلى العقدة الضبابية، ثم توجه البيانات عن دقائق إلى عقدة التجميع لتحليلها واتخاذ الإجراءات بشأنها. وترسل البيانات ذات الأهمية الزمنية الأقل إلى السحابة للقيام بعمليات التحليل والتخزين طويل الأجل. على سبيل المثال، يمكن لأقل العقد الضبابية إرسال ملخصات البيانات إلى السحابة للتحليل الزمني والتخزين. وتساعد مراعاة هذه العوامل في تحديد ما إذا كانت الحوسبة الطرفية أو الضبابية ستعمل على تحسين كفاءة النظام.

شكل 2.5: الطبقات الطرفية والضبابية في نظام إنترنت الأشياء

2025 - 1447

--- SECTION: نقاط نهاية الحوسبة الطرفية --- Edge Computing Endpoints تتمتع الأنواع الأحدث من تقنيات إنترنت الأشياء، بقدرة حوسبة كافية لإجراء التحليلات والتصنيفية على مستوى منخفض. يُطلق على هذه الأجهزة تسمية نقاط نهاية الحوسبة الطرفية أو الضبابية، بل تُكمل جميع هذه الطبقات بعضها. تساعد طبقات الحوسبة الطرفية أو الضبابية في تصفيية البيانات وتحليلها وإدارتها. تحد هذه النقاط من جميع أجهزة إنترنت الأشياء، حيث تحل البيانات بشكل أسرع، مما يقلل من زمن الاستجابة. وتتمثل فائدة هذه التقنيات في سرعة الاستجابة للأحداث من الموارد القريبة من جهاز إنترنت الأشياء، وتنتج فورية. كما تتوفر أيضاً في الوقت نفسه موارد تخزين البيانات الضخمة ومعالجتها في مراكز البيانات السحابية عند الضرورة. --- SECTION: الحوسبة الطرفية والضبابية معاً --- Edge and Fog Working Together تتطلب الحوسبة الطرفية والضبابية استخدام طبقة اختزال لتمكين التطبيقات من التواصل مع بعضها. تعرض طبقة الاختزال واجهات برمجة التطبيقات الموحدة (Application Programming Interfaces - APIs) لمراقبة الموارد المادية وتوفيرها والتحكم بها. ولعدم المرونة واتساق عبر نظام إنترنت الأشياء، تتطلب طبقة الاختزال أيضاً آلية لدعم المحاكاة الافتراضية، مع القدرة على تشغيل أجهزة المادية. من ناحية البنية (أو هندسة الشبكة)، فتقوم العقد الضبابية بالاتصال بأقرب طرف إلى طرف الشبكة باستقبال البيانات من أجهزة إنترنت الأشياء، ويقوم تطبيق إنترنت الأشياء بالاتصال بالطبقة السحابية بعد ذلك بتوجيهه إلى الكائنات الذكية التي تولد البيانات طرفياً أو إلى العقدة الضبابية، ثم توجه البيانات عن دقائق إلى عقدة التجميع لتحليلها واتخاذ الإجراءات بشأنها. وترسل البيانات ذات الأهمية الزمنية الأقل إلى السحابة للقيام بعمليات التحليل والتخزين طويل الأجل. على سبيل المثال، يمكن لأقل العقد الضبابية إرسال ملخصات البيانات إلى السحابة للتحليل الزمني والتخزين. وتساعد مراعاة هذه العوامل في تحديد ما إذا كانت الحوسبة الطرفية أو الضبابية ستعمل على تحسين كفاءة النظام. شكل 2.5: الطبقات الطرفية والضبابية في نظام إنترنت الأشياء --- SECTION: وزارة التعليم --- 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الطبقات الطرفية والضبابية في نظام إنترنت الأشياء Description: A diagram illustrating the layers of edge and fog computing in an IoT system. It shows three main layers: 'الطبقة الطرفية' (Edge Layer), 'الطبقة الضبابية' (Fog Layer), and 'مركز البيانات' (Data Center/Cloud Layer). The Edge Layer is depicted with devices like sensors ('مستشعر') and mobile devices ('جهاز خلوي'). The Fog Layer is shown with servers and data management icons. The Data Center is represented by a server rack. Each layer has associated functions: Edge Layer has 'معالجة البيانات في الوقت الفعلي' (Real-time Data Processing), 'تحليل البيانات' (Data Analysis), 'تصنيف البيانات' (Data Classification), 'تمثيل مرئي للمعلومات' (Data Visualization for Information), and 'تمثيل مرئي للمعلومات' (Data Visualization for Information). The Fog Layer has 'إدارة البيانات' (Data Management), 'تحليل البيانات' (Data Analysis), and 'تصنيف البيانات' (Data Classification). The Data Center has 'الاستثمار' (Investment/Resources), 'جمع البيانات' (Data Collection), and 'المراقبة' (Monitoring). The diagram uses arrows to show data flow and interaction between layers. Data: Conceptual diagram showing the relationship and functions of Edge, Fog, and Cloud computing layers in IoT. Context: Illustrates the hierarchical structure and functional distribution of data processing in IoT systems, differentiating between edge, fog, and cloud computing.