معماريّة إنترنت الأشياء

يوجد إنترنت الأشياء اليوم في كل مكان حولنا... من المساعد الصوتي الذكي مثل "سيري" و"أليكسا" إلى المنازل الذكية والمدن الذكية. 

من منظور إنترنت الأشياء يتم توصيل مليارات الأجهزة حول العالم بالإنترنت؛ حيث تقوم بجمع ومشاركة كم هائل من البيانات كل ثانية، ويتطلّب نمو البيانات الهائل هذا تخزين البيانات ومعالجتها بشكلٍ فعّال؛ حيث أدى الوعي المتزايد في العديد من المؤسسات إلى إعادة النظر في بنيتها التحتية من خلال اعتماد "معمارية إنترنت الأشياء" لتشغيل البنية التحتية التكنولوجية الخاصة بها، والتعامل مع الكمية المتزايدة من بياناتها.  

فما هي معمارية إنترنت الأشياء؟  

هنالك ثلاث طبقات معمارية لإنترنت الأشياء:

الحوسبة السحابيّة:

تعد الحوسبة السحابية من أكثر حلول الحوسبة استخدامًا؛ حيث تتم إزالة البيانات من غرف الخادم في المؤسسة وتتمركز في السحابة، ويمكن الوصول إليها من أي مكان باستخدام الإنترنت.

على الرغم من كل المزايا والاستخدامات الفعالة للحوسبة السحابية، إلا أن البيانات التي تتمركز في مكانٍ واحد تكون غير فعَّالة للتطبيقات الحساسة للوقت، نظرًا لأن البيانات يتم نقلها أوّلًا إلى السحابة ثم تتم معالجتها، مما قد يؤثر على هذه التطبيقات، وهنالك مشكلة أخرى لمركزية البيانات على السحابة وهي عرض النطاق التردّدي للشبكة؛ نظرًا للنمو الهائل لكمّيّة البيانات كل ثانية، ومن المتوقّع أن تكون معدّلات الإرسال بطيئة بسبب حركة المرور الكثيفة داخل الشبكة.

لذلك... من أجل تلبية متطلّبات الحسابات السريعة للبيانات -خصوصًا التطبيقات الحساسة للوقت- تم تعريف مفهوم الحوسبة الضبابيّة من قِبَل شركة سيسكو عام 2012.

الحوسبة الضبابيّة:

وهي عبارة عن طبقة تقع بين السحابة وحافّة الشبكة، وتكون أقرب إلى الأجهزة الطرفيّة التي تنتج البيانات وتعمل عليها مثل: أجهزة التوجيه في الشبكة.

السبب الرئيسي لإدخال الحوسبة الضبابيّة هو تقليل درجة مشاركة السحابة عن طريق تقريب وحدات المعالجة إلى أقرب نقطة ممكنة من الأجهزة الطرفيّة في الشبكة؛ حيث يتم جمع البيانات، ويمكن أن تكون هذه الأجهزة الطرفيّة أجهزة توجيه أو بوابات للشبكة أو أي جهاز آخر.

من الممكن أن يقلل استخدام الحوسبة الضبابيّة من استخدام النطاق التردّدي، مما يزيد من سرعة مرور البيانات داخل الشبكة ويقلّل أيضًا من مشكلة التأخير بالنسبة للتطبيقات التي تكون حساسة للوقت.

تعتبر الحوسبة الضبابيّة بمثابة تحسين كبير للحوسبة السحابيّة على الرغم من أنّها لا تزال محدودة الأداء من حيث عرض النطاق التردّدي للشبكة ووقت الاستجابة.

حوسبة الحافّة -حوسبة الحواف-:

في حوسبة الحافّة تتم معالجة البيانات على حافّة الشبكة في النقطة الأقرب إلى الأجهزة، أو على حافّة الأجهزة نفسها.

هذه الأجهزة يمكن أن تكون هواتف ذكيّة، أو أجهزة استشعار، أو أي جهاز يمكن ارتداؤه مثل الساعات الذكيّة، بالتالي البيانات الموجودة في حوسبة الحواف أكثر تمركزًا مقارنةً بالحوسبة السحابية والضبابيّة.

من المزايا الرئيسيّة لحوسبة الحافّة أنه يقلّل من التأخير الحاصل بين الأجهزة الطرفيّة والسحابة ويقلّل أيضًا من عرض النطاق التردّدي للشبكة؛ لأنه يستخدم موارد السحابة من الأجهزة الطرفيّة في طبقة الحوسبة الضبابيّة.

إذًا ماهي أفضل طريقة حوسبة عند تعاملنا مع إنترنت الأشياء؟

يمكن اعتبار الحوسبة السحابية والضبابية والحافة متشابهة من حيث الأداء؛ لأنها توفّر جميع الوظائف نفسها، وهي معالجة البيانات، ومع ذلك فإنها تختلف من حيث الموقع أو التمركز؛ حيث تتم معالجة البيانات والأداء.

ولا نستطيع القول بأن حوسبة الحواف أفضل من الحوسبة السحابيّة والضبابيّة، ولا العكس أيضًا، فلا يمكن الاعتماد على الحوسبة السحابيّة فقط عند التعامل مع التطبيقات والأجهزة الحساسة للوقت؛ حيث تكون سرعة الاستجابة لهذه التطبيقات عالية جدًّا مما قد يؤثّر التأخير عليها، وفي هذه الحالة تكون حوسبة الحواف مناسبة جدًّا للتعامل مع التطبيقات من هذا النوع، ومع تطوّر إنترنت الأشياء... أصبحت حوسبة الحواف أمرًا لا بد منه.

هل هذا يعني اندثار الحوسبة السحابية؟

كلا، الحوسبة السحابية لم تندثر فلا تزال هناك حاجة إلى الحوسبة السحابية في المواقف التي تتطلب حوسبة عالية وسعة تخزين كبيرة، مثل تحليل البيانات الضخمة كالبيانات التاريخية، وتلعب الحوسبة السحابية دورًا كبيرًا في التحوُّل الرقمي. 

وخلاصة القول هي أن كلًّا من الحوسبة السحابية والضبابية وحوسبة الحواف ضرورية للحصول على أكبر قيمة من البيانات لتحقيق النتائج المرجوة. 

كتابة: رهف الزهراني. 

المراجع:

الورقة البحثيّة (Cloud, Fog, and Edge Computing: A Software Engineering Perspective).

المقال التقني (IoT Talk: The Cloud, the Fog and the Edge Cloud).

الورقة البحثيّة (Cloud, fog and edge: Cooperation for the future).