سحابة المستشعرات الافتراضية - الجزء الثاني

يمكنُ تقديم المستشعرات الافتراضية وفق أربع تشكيلات مختلفة وهي: واحد إلى متعدد، ومتعدد إلى واحد، ومتعدد إلى متعدد، ومستشعرات استنتاجية، نذكرها بشيء من التفصيل:

المستشعرات من النوع واحد إلى متعدد (One-to-many):

في هذا التشكيل، يتم ربطُ مستشعرٍ فيزيائي واحد إلى عدة مستشعرات افتراضية، بحيث يكون لكلِّ مستخدمٍ نسخته الخاصة من المستشعر الافتراضي، بينما تتمُّ فعلياً مشاركةُ جهازِ الاستشعار الفيزيائي بين جميع أجهزة الاستشعار الافتراضية الواصلة إليه. تُحسب مدة وتردد أخذ القياسات من المستشعر الفيزيائي مع أخذ جميع المستخدمين بعين الاعتبار، ويتمُّ إجراءُ عمليةِ إعادة تقييم لهذه المدة عند انضمام مستخدمين جدد للنظام أو خروجهم منه، و بالتالي يمكن القولُ بأن هذا النظام يتَّسمُ بالديناميكية.

المستشعرات من النوع متعدد إلى واحد (Many-to-one):

في هذا التشكيل، تُقسَّمُ المساحةُ الجغرافية إلى مناطقَ جزئية، بحيث يمكن لكل منطقة أن تمتلك واحداً أو أكثر من أجهزةِ الاستشعار الفيزيائية ومن شبكات المستشعرات. يتَّصلُ جهاز الاستشعار الافتراضي المقَّدمِ للمستخدم بعدد من أجهزة الاستشعار الفيزيائية الموزعة في كل من هذه المناطق، وتُعرض للمستخدم نظرةً كليّة عن البيانات المجمّعة من هذه المستشعرات، وبالتالي عندما يحتاج المستخدم إلى تجميع البيانات المرتبطة بظواهر محددة في المنطقة، فإن جميع شبكاتِ المستشعرات اللاسلكيةِ المسؤولةِ عن هذه البيانات تنتقل إلى وضع التشغيل، ثم يحصل المستخدم على البيانات المجمّعة من هذه الشبكات عن طريق مستشعره الافتراضي. في هذه الحالة، يتمُّ تحديدُ الفاصل الزمني لأخذ القياسات من جميع أجهزة الاستشعار الفيزيائية المفعلة بناءً على قيمة الفاصل الزمني المطلوبة من قبل المستخدم. يمكن استخدام هذا التشكيل أيضاً لتوفير إمكانية التسامح مع الأخطاء في حالِ تعطّلِ بعض المستشعرات الفيزيائية أو فشلها في أخذ القياسات. فعندما تتعطل أجهزة الاستشعار الفيزيائية، يتم التقاطُ الخطأ من قِبل الطبقة المسؤولة عن التخاطب مع شبكة المستشعرات اللاسلكية في سحابة المستشعرات، ويتمُّ تبليغ جهاز الاستشعار الافتراضي، والذي يقوم بدوره باستقبال القياساتِ من جهاز فيزيائي فعّال آخر يوفر البيانات ضمن حدود جودة الخدمة المطلوبة، وبذلك يتكيف مع التغييرات الحاصلة في طبقة شبكة المستشعرات اللاسلكية بشكل غيرِ ظاهرٍ للمستخدم و بدون أي تدخل منه.

المستشعرات من النوع متعدد إلى متعدد (Many-to-many):

هي عبارةٌ عن دمجٍ بين التشكيلين واحد إلى متعدد و متعدد إلى واحد، إذ يمكنُ لجهاز الاستشعار الفيزيائي أن يرتبط بعدة أجهزة استشعار افتراضية، كما يمكن أن يكون جزءاً من شبكة مستشعرات توفر البيانات المجمّعة لجهاز استشعار افتراضي واحد. انظر الشكل (a) الذي يوضح كل من التشكيلات الثلاث السابقة.

المستشعرات الاستنتاجية:

يشير إلى تشكيلٍ متعددِ الاستخدامات من المستشعرات الافتراضية التي تقوم باستخلاص أو استنتاج قياساتها من خلال دمجِ عدةِ قيَمٍ مقدّمةٍ من أجهزة استشعار فيزيائية مختلفة. يمكن اعتبار هذا التشكيل تعميماً للأنواع الثلاثة السابقة، و لكن يكمنُ الاختلاف في أنواع أجهزة الاستشعار الفيزيائية التي يتصل بها جهاز الاستشعار الافتراضي، إذ يتصلُ جهاز الاستشعار الافتراضي مع أنواعٍ مختلفة من المستشعرات. أما في التكوينات الثلاثة السابقة، يتصلُ جهاز الاستشعار الافتراضي بنوع واحد فقط من المستشعرات.

أحد الأساليب التي يمكنُ استخدامُ هذا التشكيل من خلالها هو استشعار ظاهرة معقدة، والثاني هو أن يقومَ المستشعر الافتراضي بوظيفة أجهزة استشعار ليست متوفرة كمستشعرات فيزيائية أصلاً.

على سبيل المثال، يمكنُ لعدة أجهزة استشعارٍ فيزيائية مختلفة أن تساعدنا في الإجابة على استعلامات معقدة مثل، "هل جميع الظروف البيئية آمنة في المواطن البرية؟". في هذه الحالة، يمكن لجهاز الاستشعار الافتراضي أن يستخدم عدداً من القراءات حول الظروف البيئية من أجهزة استشعار فيزيائية من أجل حساب مستوى الأمان والإجابة على هذا الاستعلام.

و كمثال آخر، إذا أردنا استخدامَ مستشعرٍ للبعد في منطقة محددة، ولم يكن هناك مستشعر لاسلكي مخصص لهذا الغرض في تلك المنطقة، فعندها يمكن للمستشعر الافتراضي الاعتمادُ على قراءات الحساسات الضوئية لاستنتاج تغيرات حدة الإضاءة، ثم الاعتماد على هذه القيم لاستنتاج قيمة البُعد، وبالتالي توفير مستشعر البعد المطلوب. الشكل(b).

لنعد إلى مثالنا في المقال السابق حول الحركة المرورية، فجهاز الاستشعار الافتراضي يمكن أن يكون ضمن أي من التكوينات الأربعة السابقة، حيث يمكن للمستخدم أن يتفاعلَ مع جهاز استشعار واحد محدد لاستشعار تدفق الحركة المرورية ولتقييم حالة المرور، ويمكن للعديد من المستخدمين استخدامُ جهازِ الاستشعار عينِه في الوقت نفسِه (واحد إلى متعدد).

قد يقوم المستخدمُ بإعداد جهاز الاستشعار الافتراضي لتوفير المعلومات حول معدل درجة الحرارة في منطقة محددة من خلال قراءات عدة أجهزة استشعار فيزيائية (متعدد إلى واحد)، كما يمكنه أيضاً أن يقوم بإعداد أجهزة استشعار افتراضية استنتاجية من أجل تقييم الإحساس بالحرارة في منطقةٍ معينة أو ما يُدعى بمؤشر الحرارة من خلال دمج قراءات أجهزة استشعار الحرارة والرطوبة.

كما ذكرنا، الغايةُ من سحابات المستشعرات هي أخذُ العبء المرتبط بنشر وإدارة شبكة المستشعرات بعيداً عن المستخدم من خلال العمل كوسيطٍ بين هذا المستخدمِ وشبكات الاستشعار، مما يوفر سهولةَ الوصول إلى خدمة الاستشعار عن بعد، وبالتالي ستنحصرُ مهمة المستخدم بالتركيز على ابتكار التطبيقات المبنية على هذه الشبكات وبتحقيق الاستفادة القصوى منها.

نرجوا أن تكونوا قد اكتسبتم معلوماتٍ جديدة فيما يتعلق بسحابة المستشعرات الافتراضية، يمكنكم طرحُ الاستفسارات دائماً ومشاركة الآراء معنا!

-----------------------------

المصدر:

هنا