موقعیت‌یابی در دنیای اینترنت اشیا با معرفی یک سیستم جدید

سنسور ها و دیگر خدمات جایگزین اطلاع‌رسانی مکانی انرژی کمتری مصرف می‌کنند و سریع‌تر و ارزان‌تر از سرویس‌ جی‌پی‌اس سنتی خواهند بود. همزمان با این که موقعیت‌یابی اشیا قدرت را دست می‌گیرد.

کارشناسان می‌گویند سیستم‌های سنتی موقعیت‌یابی جغرافیایی مانند جی‌پی‌اس برای تشخیص مکان اشیا در دنیای پر از سنسورهای اینترنت اشیا مناسب برآورد نمی‌شوند. سیستم‌های متمرکز وابسته به نقاط مبدأ که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند جی‌پی‌اس، خدمات موقعیت‌یابی شبکه‌های تلفن همراه و موقعیت مکانی مبتنی بر وای‌فای مشکل‌ساز خواهند بود. متهمان معمول پهنای باند، مصرف بیش از اندازه انرژی و هزینه‌ها هستند.

مشکل این است که دستگاه‌های اینترنت اشیا برای برقراری ارتباط با نقاطی پایه‌ای چه ماهواره‌ها باشند یا دکل‌های مخابراتی نیاز دارند که پهنای باند زیادی می‌طلبد و برای پوشش دادن فاصله‌ها و همچنین مجموعه‌ای از تراشه‌ها می‌تواند مقدار قابل توجهی انرژی مصرف کند. سیستم همچنین احتمالاً به دلیل افزایش تعداد دستگاه‌ها دچار اختلال کارکرد می‌گردد؛ پیش‌بینی‌ها برای تعداد بسیار زیاد (میلیاردها) اشیا در سراسر جهان است، که در نهایت به اینترنت اشیا متصل می‌شوند.

دانشمندان دانشگاه توفتس می‌گویند برای برقراری ارتباط بین اشیا و مکان‌یابی، دسترسی به منابع در فواصل دور را باید فراموش کرد و تنها از الگوریتم‌های ساده جهت مشخص نمودن موقعیت تجهیزات در ارتباط با سایر سنسورها بهره برد. در یک بیانیه خبری که روی وب‌سایت دانشگاه توفتس منتشر شد، محققان می‌گویند: موقعیت‌یابی متمرکز می‌تواند بسیار ناخوشایند گردد، زیرا تعداد آیتم‌ها برای ردیابی به طور چشمگیری افزایش خواهند یافت. بنابراین باید کاری کرد تا آنها بدون نیاز به دسترسی مستقیم همگی تجهیزات به بنچ‌مارک‌ها بتوانند مکان خود را مشخص سازند. در این مورد، دانشمندان از یک شبکه بی‌سیم فایو‌جی (5G) صحبت می‌کنند. اما اساس غیر‌متمرکز، به گونه‌ای مفهومی، با سایر شبکه‌ها هم ارتباط دارد.

اطلاعات زیادی در مورد شبکه‌های تئوریک این‌چنینی با قابلیت خود تنظیم پیکربندی به وسیله پژوهشگران منتشر شده؛ در واقع، این جایی است که سنسورها در مورد وجود مکان گره‌‌های دیگر در داخل شبکه خودشان می‌آموزند به جای این که به آنها گفته شود چه کار باید انجام دهند. برای این منظور از تکنیکی به نام “پیاده روی تصادفی” استفاده می‌گردد که تا حدودی بر اساس الگوی یادگیری مورچه‌ها از سایر حشرات در همسایگیشان و به دلیل برخوردهای تصادفی با آنها بنا شده است. مورچه‌های کاوش‌گر مورچه‌های دیگر را برای ایجاد یک نمونه می‌شمارند.

طرح مفهومی خدمات مکان‌یابی دانشگاه توفتس چگونه کار می‌کند؟

طرح مفهومی خدمات مکان‌یابی غیر متمرکز دانشگاه توفتس از الگوریتم دستگاه به دستگاه بهره می‌برد. این فرایندی دشوار به نظر می‌آید زیرا فرض بر این گذارده شده که دستگاه به صورت متحرک است، بنابراین محاسبه و روشن‌سازی طول مسیر به صورت لحظه‌ای باید انجام گیرد. محققان می‌گویند راه حل در دستیابی به موقع به مکان‌ها وابسته است. اما همزمان آنها معتقدند که این طرح مفهومی کار می‌کند.

سنسورها، مکان خود را با سنجش موقعیت خود در ارتباط با یک مرکز توده دستگاه‌های دیگر یا یک دستگاه دیگر می‌سنجد، با بهره‌گیری از یک بنچ‌مارک دائمی ثابت و دور مانند دکل مخابراتی یا یک روتر. بر خلاف موقعیت‌یابی سنتی با اضافه نمودن تعداد بیشتری گره کارایی سیستم افزایش می‌یابد.

دکتر عثمان خان، دانشیار مهندسی برق و کامپیوتر در دانشکده مهندسی و از همکاران این پژوهش می‌گوید: علاوه بر این، نیاز به نصب تعداد بسیار زیادی فرستنده در ساختمان‌ها و محله‌ها از بین می‌رود که موجب صرفه‌جویی قابل توجهی در منابع مالی می‌گردد. با توجه به عدم نیاز به نصب دکل‌های متعدد کاهش هزینه‌ها مزیت قابل توجه این روش به حساب می‌آید.

خدمات موقعیت‌یابی بر پایه نرم‌افزار PoLTE

شرکت PoLTE می‌گوید با استفاده از نرم‌افزار و سیگنال‌های رادیویی برای مکان‌یابی، می‌تواند مصرف انرژی و هزینه‌های همراه آن را در اینترنت اشیا کاهش دهد. خدمات موقعیت‌یابی مبتنی بر نرم‌‌افزار این شرکت (که به تحقیقات دانشگاه توفتس ارتباطی ندارد) با خدمات کلاود بر اساس الگوریتم‌های پردازش مکان‌یابی پیچیده که می‌تواند از ماژول دستگاه تخلیه شود کار می‌کند. مشابه آنچه قرار است در طراحی شبکه 5جی در اپراتورهای وایرلس به کار گرفته شود.

سیستم PoLTE اطلاعات مکانی را به کلاود آپلود می‌کند و این جایی است که پردازش سنگین صورت می‌گیرد. این بار پردازش را از روی سنسور حذف می‌کند. بنابراین، مشابه طرح مفهومی دانشگاه توفتس خدمات مکان‌یابی را به فراتر از سیستم‌های سنتی ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) ارتقا می‌دهد. این شرکت ادعا می‌کند که الگوریتم “موتور موقعیت‌یابی” مبتنی بر کلاود ابداعی آنها نه تنها می‌تواند به طور موثر اینترنت اشیا و دستگاه‌های مرتبط و متحرک را به صورت لحظه‌ای موقعیت‌یابی کند، بلکه به طور یکپارچه در بین محیط‌های داخلی و خارجی حرکت داشته باشد.

شرکت PoLTE در وب‌سایت خود شرح می‌دهد: به دلیل عدم استفاده از مجموعه‌ای از تراشه‌ها به علاوه ریزپردازنده، سنسورها و سایر موارد (که در سیستم‌های سنتی استفاده می‌گردد) مصرف انرژی از باتری‌ تا کسری از سیستم‌های سنتی مبتنی بر جی‌پی‌اس و سایر فناوری‌های مشابه قدیمی کاهش می‌یابد. سیستم مکان‌یابی متحرک ابداعی اینترنت اشیا به چیزی پراهمیت در آینده نزدیک بدل خواهد شد. اتومبیل‌های خودران یکی از اشیایی هستند که می‌توانند از این سیستم بهره‌مند گردند.