در عصر دیجیتال، انواع فناوریها با سرعت بیسابقهای به تکامل خود ادامه میدهند. در این میان، اینترنت اشیا (IoT: Internet of Things) سویهای روشن از نوآوری است که وعده میدهد نحوه تعامل ما با دنیای اطراف تغییر خواهد کرد. از خانههای هوشمند گرفته تا اتوماسیون صنعتی تا حتی ترافیک، حملونقل و خودروها، همگی با اینترنت اشیا به سطح جدیدی رسیدهاند. این عرصه نویددهنده عصر نویی از اتصال و ارتباطات است که دستگاهها به طور یکپارچه با یکدیگر مرتبطاند و با هم همکاری میکنند تا کارایی، بهرهوری و آسایش را افزایش دهند.
با پیشرفت در فناوریهای ارتباطی، حسگرها و تحلیل دادهها، شبکههای ارتباطی میان وسایل نقلیه برای افزایش ایمنی، کارایی و پایداری در حوزه های مختلف حمل و نقل اثری بیبدیل خواهد داشت. در این جا بیشک میتوان گفت که فناوریای که نقش کلیدی خواهد داشت اینترنت اشیا خواهد بود.
در مقاله پیشرو میکوشیم که با مروری بر مفاهیم اینترنت اشیا، درباره مباحث پیرامونی شبکههای ارتباطی خودروها اطلاعات مفیدی را ارائه دهیم.
اینترنت اشیا چیست؟
به سادگی میتوان اینترنت اشیا را چنین تعریف کرد که شبکهای بههم پیوسته از دستگاههای روزمره تعبیهشده با حسگرها، نرمافزارها و سایر فناوریهاست که آنها را قادر میسازد تا دادهها را از راه اینترنت جمعآوری و تبادل کنند. این دستگاهها میتوانند از لوازم خانگی و گجتهای پوشیدنی گرفته تا ماشین آلات صنعتی و زیرساختهای شهری باشند.
اینترنت اشیا چگونه کار میکند؟
اینترنت اشیا بر پایه اصول جمعآوری و تبادل داده عمل میکند. دستگاهها مجهز به انواع حسگرهایی هستند که بیدرنگ درباره محیط، کاربردشان و حتی کاربرانشان اطلاعات متنوعی را جمعآوری میکنند. سپس این دادهها از راه اینترنت به سیستمی متمرکز یا پلتفرم ابری منتقل میشوند و در آنجا اطلاعات پردازش و تحلیل میشود و برای راهاندازی سیستم، ارائه خدمات و انجام اموری به صورت خودکار یا ارائه بینشها و اطلاعات تکمیلی به کار میروند.
مزایای کلیدی اینترنت اشیا
گسترش فناوری اینترنت اشیا مزایای زیادی را در حوزههای مختلف زیر به همراه دارد:
- بهبود بهرهوری: با سادهسازی فرآیندها و خودکارسازی وظایف، اینترنت اشیا به سازمانها کمک میکند کارآمدتر عمل کنند؛ در نتیجه، از هزینهها بکاهند و بهرهوری را افزایش دهند.
- بهبود عمق درک دادهها: انبوهی از دادههای تولید شده از سوی دستگاههای متصل به اینترنت، دیدگاه سودمند را درباره رفتار مصرفکنندهها، عملکرد عملیاتی و روندهای بازار ارائه میکند و به کسبوکارها برای تصمیمگیری مبتنی بر داده قدرت میدهد.
- سهولت بیشتر: دستگاههای هوشمند متصل به شبکه اینترنت اشیا، کارها و روالهای روزمره را ساده میکنند و سادگی و آسایش بیشتری را به کاربران ارائه میدهند. از سیستمهای امنیتی خودکار خانه گرفته تا گجتهای سلامتی پوشیدنی موجب میشود تا اینترنت اشیا به طور یکپارچه هرچه بیشتر در زندگی روزمره ما ادغام شوند.
- مدیریت بهینه منابع: اینترنت اشیا استفاده و مدیریت بهتر منابع را تسهیل میکند: انرژی، آب یا نقدینگی. با نظارت بر الگوهای استفاده و شناسایی ناکارآمدیها، سازمانها میتوانند ضایعات را به حداقل برسانند، کارایی منابع را به حداکثر برسانند یا ترافیکها را کنترل کنند تا سوخت و زمان کمتری بههدر برود.
- ایمنی و امنیت: در بخشهایی مختلفی مانند حمل و نقل، اینترنت اشیا نقش مهمی در افزایش ایمنی و اقدامات امنیتی ایفا میکند. سیستمهای نظارت از راه دور و شبکههای ارتباطی خودرو به خودرو تنها چند نمونه از چگونگی بهبود استانداردهای ایمنی به کمک اینترنت اشیا هستند.
شبکههای ارتباط خودروها و وسایل نقلیه
ادغام فناوریهای شبکههای ارتباطی خودروها و اینترنت اشیا میتواند نحوه تعامل وسایل نقلیه با یکدیگر، زیرساختها و اکوسیستم حملونقل وسیعتر را متحول کند درکنار این، مسیر توسعه روشهای جابهجایی ایمنتر، کارآمدتر و پایدار هموارتر خواهد شد. خوب است که پیش از پرداختن تلاقی این دو فناوری، به مفاهیم و انواع شبکههای ارتباط خودروها بپردازیم.
شبکههای ارتباطی خودرو، سیستمهای پیچیدهای (Complex Systems) هستند که ارتباط بین وسایل نقلیه، زیرساختها و سایر موجودات در اکوسیستم حملونقل را امکانپذیر میکنند. این شبکهها، مجهز به تبادل اطلاعات بلادرنگ بلافاصله (Real-Time) هستند که انتقال اطلاعات را تسهیل میکنند و ایمنی، کارایی و عملکرد کلی در جادهها و شریان ارتباطی شهری و برونشهری را افزایش میدهند.
اجزای شبکههای ارتباطی خودرو
تا اینجا به مزایا و اهمیت شبکههای ارتباطی خودرو اشاره کردیم. در ادامه هم به کارکرد این فناوری خواهیم پرداخت اما نکته مهم دیگری که باید به آن پرداخته شود، این است که شبکههای ارتباطی خودرو با این حجم از توانایی و کارکرد از چه اجزایی تشکیل شده است؟ به عبارت دیگر تجمع چه سختافزارها و نرمافزارهایی از شبکه ارتباطی خودرو را تشکیل میدهد؟
- سامانههای آنبرد (Onboard Systems): وسایل نقلیه مجهز به سیستمهای داخلی هستند که شامل حسگرها، پردازندهها و ماژولهای ارتباطی میشود. این سیستمها، دادهها را از منابع مختلف مانند دوربینها، رادار، لیدار و GPS جمعآوری میکنند.
- فناوریهای ارتباطی بیسیم: VCNها از فناوریهای ارتباطی بیسیم برای انتقال و دریافت دادهها استفاده میکنند. این فناوریها شامل ارتباطات کوتاه برد اختصاصی (DSRC)، شبکه ارتباطی خودرویی سلولی به همه چیز (C-V2X) و Wi-Fi است.
- اجزای زیرساخت: VCNها همچنین به اجزای زیرساختی مانند واحدهای کنار جاده (RSUs)، چراغهای راهنمایی، علائم جادهای و باجههای عوارض متکی هستند. این قطعات دادهها و نقاط ارتباطی بیشتری را برای وسایل نقلیه فراهم میکنند.
کارکردهای شبکههای ارتباطی خودرو
شبکه ارتباطی خودرو مهم و کارآمد است و این روزها طرفداران بسیاری دارد. از آنجایی که تکنولوژی تحت هرشرایطی جای خود را در زندگی روزمره باز میکند، خوب است به کارکرد شبکههای ارتباطی خودرو به صورت ویژه و موردی بپردازیم.
- برنامههای ایمنی: با تسهیل ارتباط بین وسایل نقلیه و زیرساختها، VCNها آگاهی موقعیتی و محیطی را بهبود میبخشند و اقدامات ایمنی پیشگیرانه را فعال میکنند و احتمال تصادفات و برخوردها را کاهش میدهند. این شبکهها برنامههای ایمنی مانند هشدار برخورد با یکدیگر (Cooperative Collision Warning) را فعال میکنند، به این صورت خودروها دادهها را برای تشخیص خطرات احتمالی برخورد مبادله میکنند و به رانندگان برای انجام اقدامات اصلاحی هشدار میدهند یا در خودروهای خودران رفتار و مسیرشان را اصلاح میکنند.
- مدیریت ترافیک: شبکههای ارتباطی خودروها از برنامهها و پروتکلهای مدیریت ترافیک با ارائه اطلاعات ترافیک در زمان واقعی، بهینهسازی جریان ترافیک و مدیریت ازدحام از طریق هدایت مسیر پویا و کنترل سیگنال ترافیک پشتیبانی میکنند.
- نظارت زیست محیطی: VCNها با جمعآوری دادههای کیفیت هوا، انتشار ترافیک، میزان سروصدا و حتی سطح نورانیت به پایش محیطی کمک میکنند. از این اطلاعات میتوان برای اجرای استراتژیهای رانندگی سازگار با محیطزیست و کاهش اثرات سو استفاده کرد.
- مدیریت ناوگانهای شهری: شبکههای ارتباطی میان وسایل نقلیه با ردیابی آنی و برخط وسایل نقلیه، به نظارت بر عملکرد خودروها و بهینهسازی برنامهریزی و زمانبندی مسیرها و رویهمرفته مدیریت ناوگان کمک میکنند.
انواع شبکههای ارتباط خودروها
شبکههای ارتباطی وسایل نقلیه شامل انواع مختلفی از فناوریها است که وسایل نقلیه را قادر میسازد با یکدیگر، زیرساختها، عابران پیاده و اکوسیستم حملونقل گستردهتر ارتباط برقرار کنند. در اینجا برخی از انواع مختلف شبکه های ارتباطی خودرو آورده شده است:
- ارتباط خودرو به وسیله نقلیه (V2V: Vehicle-to-Vehicle): ارتباط V2V که یک راه برای فعالسازی سامانههای امنیتی است، به وسایل نقلیه اجازه میدهد تا دادهها را با وسایل نقلیه مجاور مبادله کند.. وسایل نقلیه میتوانند به یکدیگر درباره برخورد احتمالی یا شرایط خطرناک جاده هشدار دهند.
- ارتباط خودرو به زیرساخت (V2I: Vehicle-to-Infrastructure): ارتباطات V2I انواع خودروها را قادر میسازد تا با زیرساختهای کنار جاده مانند چراغهای راهنمایی، علائم جاده و باجههای عوارضی ارتباط برقرار کنند. به این معنا که خودرو، قوانین راهنمایی و رانندگی و ترافیک شهری به صورت خودکار رعایت میکند؛ مواردی چون عبور نکردن از چراغ قرمز، اولویت عبور عابر پیاده و… . فناوری V2I برای ماشینهای خدمات اضطراری مانند آمبولانسها یا ماشینهای آتشنشانی، گزینه بسیار خوبی هستند. ارتباط با زیرساخت این خودرو میتوانند در زمان اضطرار و نیاز از این اطلاعات استفاده کنند و برای مثال بهترین و خلوتترین مسیر را برای رسیدن به مقصد انتخاب کنند.
- ارتباط خودرو به عابر پیاده (V2P: Vehicle-to-Pedestrian): ارتباطی به شکل V2P شامل خودروهایی است که دادهها را با عابران پیاده یا گجتهای پوشیدنی به واسطه عابران پیاده مبادله میکنند. این میتواند با ارائه هشدار به رانندگان در هنگام نزدیکی عابران پیاده یا عبور از جاده، ایمنی را افزایش دهد.
- ارتباط خودرو به شبکههای ابری (V2C: Vehicle-to-Cloud): در ارتباطات V2C خودروها و حسگرها، دادهها را با پلتفرمها یا خدمتدهندگان ابری مبادله میکنند. این میتواند شامل خدماتی مانند بهروزرسانی نرمافزاری، اطلاعات ترافیک و راهحلهای پیشنهادی مدیریت ناوگانها باشد.
- ارتباط خود با شبکههای برقی و الکترونیکی (V2G: Vehicle-to-Grid): این نوع ارتباط بهصورت دو طرفه، میان وسایل نقلیه الکتریکی و شبکه برق برقرار خواهد شد. V2G اجازه میدهد خودروهای الکتریکی انرژی خود را در طول دورههای اوج تقاضا به شبکه برگردانند یا انرژی اضافی را از منابع تجدیدپذیر دریافت کند.
- خودرو به هر چیز (V2X: Vehicle-to-Everything): این نوع ارتباط همه اشکال شبکههای ارتباطی خودرویی را در برمیگیرد. هدف این رویکرد، ایجاد یک اکوسیستم حملونقل متصل و جامع است که در آن وسایل نقلیه بتوانند با تمام عناصر زیرساختی، عوامل ترافیکی، راههای شهری و برونشهری ارتباط برقرار کنند.
تقاطع IoT و VCN
همانطور که اشاره شد ادغام شبکههای ارتباطی خودرو (VCN) با اینترنت اشیا (IoT) نشاندهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری حملونقل است که یک رابطه همزیستی ایجاد می کند که قابلیت های هر دو سیستم را افزایش می دهد. در این ادغام، دستگاههای اینترنت اشیا مستقر در وسایل نقلیه، زیرساختها و محیط اطراف، حجم وسیعی از دادههای بلادرنگ را در مورد عوامل مختلف مانند شرایط ترافیک، الگوهای آبوهوا، زیرساختهای جادهای و حتی رفتار وسایل نقلیه و عابران پیاده در نزدیکی جمعآوری میکنند.
این انبوهدادهها (Wealth of Data) به عنوان یک منبع ارزشمند برای وسایل نقلیه متصل به VCN عمل میکند، زیرا آگاهی موقعیتی بیشتری را درباره محیطهای واقعی ارائه میدهد. موارد متعددی پیرامون شبکههای ارتباط خودروها پیشتر اشاره شد که در ادامه میکوشیم، اثر اینترنت اشیا بر آنها را روشنتر کنیم. با استفاده از داده های جمع آوری شده بهواسطه اینترنت اشیا، خودروها و انواع وسایل نقلیه میتوانند تصمیمات آگاهانهتری بگیرند و عملکرد کلی در جادهها را بهبود بخشند.
- آگاهی موقعیتی و محیطی: دستگاههای اینترنت اشیا دادهها را از منابع متعدد، از جمله حسگرها، دوربینها و سیستمهای نظارت محیطی جمعآوری میکنند و به خودروها دید جامعی از محیط اطراف خود ارائه میدهند. این آگاهی موقعیتی افزایش یافته به وسایل نقلیه اجازه می دهد تا خطرات احتمالی، موانع یا تغییرات در شرایط جاده را به طور موثرتری پیش بینی کرده و به آنها پاسخ دهند.
- تصمیمگیری: با دسترسی به دادههای آنی و برخط از دستگاههای متصل به اینترنت اشیا، هر خودرو یا حتی دستهای از خودروها میتوانند تصمیمات آگاهانهتری درباره مسیریابی، برنامهریزی راه و حتی استراتژیهای رانندگی بگیرند. به عنوان مثال، وسایل نقلیه میتوانند به صورت پویا سرعت خود را تنظیم کنند یا خطوط را بر اساس جریان ترافیک، شرایط جاده، یا وجود مناطق کارگاهی یا دست ساختوساز یا تصادفات پیشرو تغییر دهند.
- بهینهسازی عملکرد: با بررسی و تحلیل دادههای جمعآوریشده از سوی اینترنت اشیا، خودروها میتوانند پارامترهای عملکرد خود مانند بهرهوری سوخت، مصرف انرژی و برنامههای نگهداری خودرو را بهینه کنند. به عنوان مثال، وسایل نقلیه می توانند الگوهای سرعت یا شتاب خود را برای به حداکثر رساندن بهرهوری سوخت بر پایه شرایط ترافیکی زمان واقعی و شرایط جاده (میزان شیب، ناهمواریها، پهنا و…) تنظیم کنند.
- سیستمهای کنترل تطبیقی: VCNهای ادغام شده با دادههای اینترنت اشیا، خودروها را قادر میسازد تا سیستمهای کنترل تطبیقی را پیادهسازی کنند. به این شکل، حرکات خودرو به صورت پویا تنظیم میشود. به عنوان مثال، اگر خودرویی مجهز به سیستمهای کروز کنترل تطبیقی باشد، میتوانند به طور خودکار سرعت و فاصله ایمن را برپایه شرایط ترافیکی لحظهای و رفتارهای آنی خودروهای اطراف تنظیم کنند.
چالشها و ملاحظات
همانطور که اشاره شد، ادغام شبکههای ارتباطی خودرو با اینترنت اشیا مزایای بیشماری را برای سیستمهای حملونقل ارائه میکند. با اینحال، چالشها و ملاحظاتی وجود دارد که باید برای اطمینان از یکپارچهسازی و استقرار موفقیتآمیز این فناوری مورد توجه قرار گیرند که میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- تعامل و پروتکلها: اطمینان از قابلیت همکاری بین دستگاههای مختلف اینترنت اشیا و فناوریهای VCN برای ارتباطات یکپارچه و تبادل داده بسیار مهم است. عدم استانداردسازی راههای ارتباطی و وجود پروتکلهای پراکنده میتواند منجر به مشکلاتی در یکپارچگی و خودسازگاری سیستم شود و مانع از اثربخشی مناسب شود.
- امنیت و حریم خصوصی: دستگاه های IoT حجم وسیعی از دادههای حساس از جمله اطلاعات مکانی، دادههای فنی خودرو و اطلاعات شخصی را جمعآوری میکنند. تضمین امنیت و حریم خصوصی برای جلوگیری از دسترسی غیرمجاز و سوءاستفاده از اطلاعات شخصی بسیار مهم است.
- قابل اتکا بودن و تاخیر شبکه: برای عملکرد مؤثر سیستم های VCN و IoT ضروری است که بتوان همواره قابل اتکا باشد. مشکلاتی مثل وجود تأخیر در شبکه یا قطع آن میتواند ارتباط بین وسایل نقلیه و زیرساختها را مختل کند و ایمنی و کارایی را به خطر بیندازد.
- مقیاسپذیری: با افزایش تعداد دستگاههای اینترنت اشیا و وسایل نقلیه متصل، مقیاسپذیری به یک چالش مهم تبدیل میشود. زیرساختها و سیستمها باید بتوانند حجم زیادی از دادهها را مدیریت کنند و تعداد روزافزون دستگاههای متصل را در خود جای دهند.
- پایداری و نگهداری زیرساختها: استقرار و نگهداری حسگرهای IoT، زیرساخت VCN و شبکههای ارتباطی نیازمند سرمایهگذاری و منابع قابل توجهی است. دولتها، شرکتها و سازمانها باید بودجه و منابعی را برای اطمینان از استقرار و نگهداری گسترده این سیستمها اختصاص دهند.
- چارچوبهای نظارتی و قانونی: توسعه چارچوبها و استانداردهای نظارتی برای ادغام VCN با اینترنت اشیا برای رسیدگی به مسائل حقوقی و تنظیمگری ضرورت دارد چرا که اطمینان از انطباق چارچوبهای شبکه با مقررات حفظ حریم خصوصی و ایجاد دستورالعملهایی برای به اشتراکگذاری و استفاده از دادهها مسائل حساسی هستند.
- خطرات سایبری: دستگاههای IoT و زیرساخت VCN در معرض حملات سایبری از جمله هک، بدافزار و باجافزار هستند.
اجرای اقدامات امنیت سایبری قوی، مانند رمزگذاری، احراز هویت، و سیستمهای تشخیص نفوذ، برای محافظت در برابر تهدیدات سایبری بسیار مهم است چرا که یک حمله ساده DDoS میتواند خطرات زیادی را برای شبکه داشته باشد. - مدیریت و تحلیل دادهها: مدیریت و تحلیل دادهها، در حجم وسیع که از سوی تعداد فراوانی از دستگاههای اینترنت اشیا و سیستمهای VCN تولیده شده است چالشهایی را در حیطه ذخیرهسازی، پردازش و تفسیر ایجاد میکند. برای آنکه بتوان به صورت عملی و موثر، از دادهها به ارزش افزوده رسید، به استراتژیهای مدیریت داده و ابزارهای تحلیلی مناسب نیاز است.
- پذیرش و اعتماد کاربر: ایجاد اعتماد و پذیرش در بین کاربران برای پذیرش سیستمهای VCN و اینترنت اشیا یکپارچه بسیار مهم است. آموزش کاربران درباره مزایا، حفاظت از حریم خصوصی و بهبود ایمنی این فناوریها میتواند به غلبه بر مقاومتها و تردیدها کمک کند.
- تاثیرات محیطزیستی: استقرار و بهرهبرداری از دستگاههای IoT و زیرساخت VCN ممکن است پیامدهای زیست محیطی، از جمله مصرف انرژی در قسمتهای پردازشی و تولید زبالههای الکترونیکی فراوان به همراه داشته باشد. اجرای شیوههای پایدار، مانند طراحیهای کممصرف و امحا یا بازیافت مسئولانه قطعات الکترونیکی، میتواند این اثرات زیست محیطی را کاهش دهد.
پرداختن به این چالش ها و ملاحظات برای استفاده از پتانسیل کامل ادغام VCN با اینترنت اشیا و درک مزایای سیستمهای حمل و نقل ایمنتر، کارآمدتر و هوشمند ضروری خواهد بود. همکاری میان همه ذینفعان، از جمله دولتها، شرکتهای صنعتی، ارائهدهندگان فناوری و نهادهای نظارتی، کلیدی برای غلبه بر این چالشها و ایجاد نوآوری در این عرصه خواهد بود.
اهمیت یادگیری شبکه ارتباطی خودرو
با توجه به سرعت پیشرفت علم و جایگزینی راهکارها و فناوریهای جدید، داشتن اطلاعات عمومی در مورد اینترنت اشیا، امری واجب و ناگریز است اما اگر در دسته عاشقان این حوزه قرار میگیرید و دوست دارید نقش اینترنت اشیا در شبکه ارتباطی خودرو و سیر تکاملی آن را بدانید و از آن در مسیر شغلی خود نیز استفاده کنید، به شما دوره آموزشی شبکههای ارتباطی و مبانی امنیت اینترنت اشیا را پیشنهاد میکنیم.
کلام آخر شبکه ارتباطی خودروها
به سوی اکوسیستمی برای حملونقل هوشمند
ادغام شبکههای ارتباطی خودرو با اینترنت اشیا نشاندهنده تغییراتی زیربنایی و دگرگونی در نحوه درک و تعامل ما با مسئله حملونقل است. با استفاده از قدرت داده و توسعه فناوریهای ارتباطاتی، میتوانیم راهحلهای حملونقل ایمنتر، کارآمدتر و پایدارتر ایجاد کنیم که کیفیت زندگی را افزایش میدهد و باعث رونق اقتصادی میشود. از طریق همکاری، نوآوری و تعهد مشترک به استفاده از فناوری برای منافع بیشتر، میتوانیم راه را به سوی یک اکوسیستم حملونقل هوشمند هموار کنیم.
منابع:
یک پاسخ
خوب بود