چكيده:
خانه هوشمند مجموعه اي از تكنولوژي ها و سرويس ها در شبكه اي خانگي براي بهبود كيفيت زندگي
است. كه در سال هاي اخير بسيار گسترش يافته و به جزء جدايي ناپذير تمامي ساختمان هاي مسكوني و
غير مسكوني تبديل شده است. تكنولوژي كه چه از نظر بهبود كيفيت زندگي و چه از نظر صرفه جويي در
مصرف انرژي بسيار سودمند است. تكنولوژي خانه هوشمند بيشتر از يك ده است كه مفهوم شبكه وسايل و
تجهيزات را در خانه معرفي كرده است. بيشتر ابزارهايي كه در سيستم هاي كامپيوتري استفاده مي شوند
مي توانند در سيستم خانه هوشمند مجتمع سازي شوند. شبكه خانه هوشمند شامل زير سيستم هاي
ناهمگون است كه نيازمند برقراري ارتباط و تبادل داده با يكديگرند تا بتوانند با هم همكاري داشته باشند و
وظايف مشترك را به درستي اجرا نمايند. در اين رابطه دو مسئله وجود دارد: اول برقراري ارتباط بين
سيستم ها و دوم همكاري و انجام وظايف مشترك است. در اين پروژه به بررسي و مقايسه ي تكنولوژي هاي
ارتباطي خانه هوشمند و ميان افزارها و تكنولوژي هاي به كار رفته براي ايجاد همكاري در ميان سيستم
هاي خانه هوشمند پرداخته ايم.
واژه هاي كليدي: خانه هوشمند، تكنولوژي هاي ارتباطي، ميان افزارها، قابليت همكاري
فهرست مطالب
عنوان
شماره ي صفحه
فصل 1:فصل اول: مقدمه 1
-1 پيشگفتار ..................................................................................................................................................... 2 -1
-2 ابزارها و تكنولوژي هاي خانه هوشمند ................................................................................................. 4 -1
-1 سيستم ها ......................................................................................................................................... 4 -2 -1
-2 تكنولوژي خانه هوشمند ................................................................................................................ 6 -2 -1
-3 وسايل ................................................................................................................................................ 6 -2 -1
-3 قابليت همكاري . ......................................................................................................................................... 6 -1
فصل 2: فصل دوم: تكنولوژي هاي ارتباطي 11
-1 تكنولوژي هاي ارتباطي خطوط برق .................................................................................................. 12 -2
12 .............................................................................................................................................. X10 -1 -1 -2
14 .............................................................................................................................. . INSTEON -2 -1 -2
16 .............................................................................................................................. . LonWorks -3 -1 -2
18 .............................................................................................................................. . HomePlug -4 -1 -2
-2 تكنولوژي هاي بي سيم با برد كوتاه .................................................................................................... 21 -2
21 ................................................................................................................................ . Bluetooth -1 -2 -2
22 ...................................................................................................................................... . ZigBee -2 -2 -2
24 .................................................................................................................................... . Z-Wave -3 -2 -2
-3 جمع بندي ................................................................................................................................................ 26 -2
فصل 3: فصل سوم: ميان افزارها 27
-1 انواع ميان افزارها .................................................................................................................................... 28 -3
28 ................................................................................................................................... . CORBA -1 -1 -3
29 ........................................................................................................................................... COM -2 -1 -3
30 ................................................................................................................ . .Net Framework -3 -1 -3
-4 ميان افزارهاي جاوا . ...................................................................................................................... 31 -1 -3
32 .................................................................................................................................. . OSGi-1-4 -1 -3
34 ...................................................................................................................................... Jini -2-4 -1 -3
-5 وب سرويس . .................................................................................................................................. 35 -1 -3
37 ......................................................................................................................................... . SOAP -6 -1 -3
39 .......................................................................................................................................... . UPnP -7 -1 -3
40 ........................................................................................................................................ Amigo -8 -1 -3
-2 جمع بندي . .............................................................................................................................................. 42 -3
عنوان
شماره ي صفحه
فصل 4: فصل چهارم: نتيجه گيري 43
-1 نتيجه گيري و مقايسه تكنولوژي هاي ارتباطي . .............................................................................. 44 -4
-2 نتيجه گيري و مقايسه ميان افزارها.................................................................................................... 46 -4
مراجع 47
پيوست 50
فهرست شكل ها
عنوان
شماره ي صفحه
شكل 1-زير سيستم ها در محيط خانه هوشمند . ..................................................................................................... 3
شكل 2-اتوماسيون خانگي . ............................................................................................................................................ 5
شكل 3-قابليت همكاري در ميان سيستم هاي ناهمگون . ...................................................................................... 8
شكل 4-سطوح قابليت همكاري براي محيط خانه هوشمند . ................................................................................. 9
با زير سيستم هاي متفاوت و مسيرياب ها و گروه هاي گره ........................... 17 lonworks شكل 5-شبكه
20 ................................................................................................. HomePlug C&C شكل 6-لايه هاي ساختار
23 .................................................................................................................................. ZigBee شكل 7-طرح شبكه
24 ....................................................................................................................... Z-Wave شكل 8-ساختار پروتكلي
31 ..................................................................................................................... . ..Net شكل 9-همكاري با استفاده از
33 ................................................................................................................. OSGi شكل 10 - ساختار شبكه خانگي
35 ........................................................................................................................... . Jini شكل 11 - ساختار يك شبكه
شكل 12 - نقش ها و عملكرد وب سرويس . .............................................................................................................. 36
39 ........................................................................................................................ SOAP شكل 13 - ساختار يك پيام
فهرست جدول ها
عنوان
شماره ي صفحه
44 .................................................................................................................. PLC جدول 1-مقايسه تكنولوژي هاي
45 ........................................................................................................... . ZigBee وBluetooth جدول 2-مقايسه
١
فصل اول: مقدمه
٢
-1-1 پيشگفتار
بر طبق تعريف انجمن خانه هاي هوشمند، خانه هوشمند مجموعه اي از تكنولوژي ها و سرويس ها در شبكه
اي خانگي براي بهبود كيفيت زندگي است. اين شبكه هوشمند شامل امكانات ارتباطي ، سرگرمي ، امنيت ،
آسايشي و اطلاعاتي و سرويس هايي براي افراد معلول و سالمند است. خانه هاي هوشمند توانايي آشكاري
در راحت تر كردن زندگي و افزايش رفاه در آن را دارند و شبكه خانگي آسودگي خاطر را براي ساكنان آن
ايجاد مي كند. خواه شما در محل كار باشيد يا در تعطيلات خانه هوشمند شما را از آنچه در آن مي گذرد
مطلع مي سازد و يك سيستم امنيتي در مواقع اضطراري كمك بزرگي براي شما خواهد بود. براي مثال در
موقع آتش سوزي نه تنها ساكنان را با زنگ خطر مطلع مي كند كارهاي لازم را همچون باز كردن همه درها
، تماس با آتش نشاني و روشن كردن لامپ هاي راه رو ها براي ايمني بيشتر و... را نيز انجام مي دهد. خانه
Z‐ هوشمند همچنين باعث صرفه جويي در مصرف انرژي نيز مي شود اين به علت سيستم هايي همچون
است كه باعث كاركرد كمتر وسايل خانه مي شوند، اين وسايل در حالت خواب 1 قرار مي ZigBee و Wave
گيرند و با فرمان ها بيدار 2 مي شوند. روشنايي اتاق ها به طور اتوماتيك خاموش مي شوند وقتي ساكنان اتاق
را ترك كنند و دماي اتاق ها بر اساس اينكه كسي در محل هست يا نه تنظيم مي شوند. در خانه هوشمند
صورت حساب هاي مصرف انرژي به ميزان يك سوم يك خانه معمولي خواهد بود. در مورد نگهداري از افراد
معلول و سالمند خدماتي همچون آلارم زمان مصرف دارو ها و تماس با بيمارستان در صورتي كه داروها
بيشتر مصرف شوند يا قطع شوند، براي افراد دچار فراموشي بستن شير آب در صورت پر شدن وان يا سينك
و يا خاموش كردن اجاق گاز در صورت سر رفتن غذا يا سوختن وجود دارد. يا كنترل از راه دور خانه براي
نگهداري از كودكان يا افراد سالمند تنها در خانه[ 1]. امروزه شما به راحتي مي توانيد سيستم ها و وسايل
خانه ي خود را به وسيله ي تلفن همراه يا اينترنت كنترل كنيد. خانه هوشمند باعث مي شود خانه به طور
كامل اتومات رفتار كند و اين آساني و آسايش را براي انجام تمامي فعاليت هاي روزانه در خانه ايجاد مي
كند. كنترل اتوماتيك، ويژگي هاي آموزشي و تفريحي ، ويژگي هاي ارتباطي و وسايل هوشمند و دسترسي
از راه دور به اين ويژگي ها از طريق تلفن و اينترنت، همه با هم همكاري مي كنند تا خانه هوشمند محيطي
.[ مناسب تر و مرفه تر باشد [ 2
تكنولوژي خانه هوشمند بيشتر از يك ده است كه مفهوم شبكه وسايل و تجهيزات را در محيط خانه معرفي
كرده است. بيشتر ابزارهايي كه در سيستم هاي كامپيوتري استفاده مي شوند مي توانند در سيستم خانه
هوشمند مجتمع سازي شوند [ 1]. شبكه خانه هوشمند شامل زير سيستم هايي است شامل:
sleep ١
Wake up ٢
٣
-1 سرگرمي هاي خانگي
-2 كنترل دسترسي و نظارت و مراقبت
-3 مديريت انرژي
-4 خودمختاري خانه(اتوماسيون خانگي)
-5 محاسبات پشتيباني و درماني
و يك دروازه مسكوني 1 كه اين زير سيستم ها را مديريت مي كند.در شكل 1 نشان داده شده است.
شكل 1.زير سيستم ها در محيط خانه هوشمند
خانه هوشمند تنها به معناي مكاني با تعدادي وسيله كه وظايف و اجراهاي ساده اي را انجام مي دهند
نيست بلكه سيستم توزيع شده اي است با موجوديت هايي كه با يكديگر كار مي كنند و همكاري دارند براي
اين همكاري وسايل و سيستم ها نه تنها بايد به يكديگر وصل شوند كه بايد توانايي انجام اجرا هاي مشترك
را داشته باشند يعني وظايفي را به شكل مشترك انجام مي دهند. اين توانايي قابليت همكاري ناميده مي
شود[ 3]. اين سيستم ها بسيار متفاوت با يكديگرند از اين نظر كه هدف و كاركردهاي متفاوت دارند و به طور
جداگانه گسترش يافته اند. اين تفاوت كه نا همگوني 2 خوانده مي شود به اين معنا است كه اجزاء و وسايل
اين زير سيستم ها بدون اصلاح يا واسط هايي بين آنها توانايي كاركرد و همكاري با يكديگر را ندارند. اين
Residential Gateway ١
Heterogeneous ٢
۴
يكي از مشكلات خانه هوشمند است.كه در ادامه به اين مشكل و راه حل هاي ارائه شده در اين زمينه
خواهيم پرداخت.
در ابتدا براي آشنايي بيشتر به طور مختصر به ابزارها و تكنولوژي هايي كه مي توانند در محيط خانه
هوشمند مجتمع و به كار برده شوند خواهيم پرداخت.
-2-1 ابزارها و تكنولوژي هاي خانه هوشمند
-1-2-1 سيستم هاي خانه هوشمند
اصطلاح خانه هوشمند به طور رايج به مسكني اطلاق مي شود كه از كنترلر خانه براي مجتمع سازي
سيستم هاي اتوماسيون خانگي گوناگون استفاده مي كند . كنترلر هاي معمول آنهايي اند كه تنها در طول
برنامه نويسي به كامپيوتري بر پايه ويندوز متصل مي شوند و در زمان اجراي وظايف به صورت مستقل عمل
مي كنند. سيستم هاي خانگي مجتمع سازي شده در خانه هوشمند از طريق كنترلر خانه مي توانند با
يكديگر ارتباط برقرار كنند. شبكه خانگي شامل سيستم هاي ارتباط ، سرگرمي ، امنيت ، آسايشي و
اطلاعاتي است. اتوماسيون خانگي 1 به سرعت به صورت تكنولوژي هاي الكتريكي گسترش يافته اند. سيستم
هاي حامل جريان برق 2 تكنولوژيهايي اند كه براي ارسال سيگنال هاي كد شده در امتداد سيم كشي
الكتريكي موجود در خانه براي سوئيچ هاي قابل برنامه نويسي يا خروجي ها به كار مي روند. اين سيگنال ها
فرمان ها را براي سرويس هاي خاص حمل مي كنند و كنترل مي كنند كه يك وسيله در چه زماني و
چگونه بايد عمل كند. يك فرستنده ي سيستم هاي حامل جريان برق به عنوان مثال مي تواند پيام هاي
خود را توسط سيم كشي خانه انتقال دهد و يك گيرنده در هر خروجي الكتريكي در خانه مي تواند آن را
دريافت كند و فرمان مربوطه انجام شود. و البته تكنولوژي هايي براي كنترل از راه دور نيز در خانه هوشمند
x10, lonworks براي كنترل وسايل از راه دور نياز است. مثال هايي از تكنولوژي هاي خطوط انتقال برق
.[ , تكنولوژي هاي بي سيم هستند[ 1
Home Automation ١
Powerline Carrier Systems(PCS) ٢
ي انتقال
نال هاي
تقال مي
وپايي 1 يا
هوشمند
ود. خط
كه امكان
هم آورده
شيوه اي براي
ه باشد. سيگن
گيرنده را انت
تاسيسات ارو
بين وسايل
تفاده مي شو
ل خط تلفن ك
رل شبكه فراه
عت.
است x ق 10
كي وصل شده
ين فرستنده
ترش گذرگاه
باط ديجيتال
ده است است
و توابعي مثل
ر صنعت كنتر
ل و نقل ،صنع
نگي
ل جريان برق
جريان الكتريك
تال ارتباط بي
بر روي گست
شده، براي ارتبا
ولي ايجاد شد
ط نا متمركز
روشندگان در
مان ها ، حمل
۵
2
.اتوماسيون خا
سيستم حامل
به خطوط ج
طلاعات ديجيت
ايل هوشمند
ل جاسازي ش
كشي معمو
سيستم ارتباط
رده است.
بازي براي فر
كنترل ساختم
شكل تقال داده در
هر وسيله كه
ه است كه اط
ن خانه با وسا
پروتكل كنترل
كه با سيم
ز طريق يك س
هم متصل كر
ليت همكاري
ري شبكه و ك
عمول براي انت
از راه دور ه
راديويي كوتاه
تجهيز كردن
شده اند . اين پ
ه دو سيمي
وسيله ها را از
مي كند به
استاندارد قابل
راي خودمختا
Euro
وتكل هاي مع
ها در كنترل
مل فركانس ر
در اروپا براي
متمركز شد In
خط گذرگا
همه ي و In
سايل را فراهم
LonWork
انداردي باز بر
opean Installa
يكي از پر
سيگنال ه
شام x10
دهد[ 1]. د
nstabus
شامل دو
nstabus
كنترل وس
s سيستم
است. استا
tion Bus ١
۶
-2-2-1 تكنولوژي خانه هوشمند
همه ي وسايل دريافت كننده اند و كنترل مي شوند، منظور از كنترل كردن سيستم، همچون كنترل از راه
دور ، فرستنده ها هستند . اگر شما لامپي را كه در اتاق ديگري است بخواهيد خاموش كنيد فرستنده ها
پيام كد شده اي را كه شامل :
• يك هشدار به سيستم كه فرماني ارسال شده است
• يك شماره شناسايي براي وسيله اي كه بايد فرمان را دريافت كند
• يك كد كه شامل فرمان اصلي است مثل "خاموش كردن"
داراي x به وسايل مرتبط ارسال مي كنند. همه ي اين ها در كمتر از يك ثانيه اتفاق مي افتند ، اما 10
محدوديت هايي است . ارتباط از طريق خطوط الكتريكي هميشه قابل اطمينان نيست به اين علت كه اين
مي تواند مداخله الكتريكي را x خطوط توسط برق ديگر وسيله ها دچار نويز 1 مي شوند. يك وسيله 10
توسط يك فرمان قطع كند و واكنش نشان دهد يا ممكن است فرمان را دريافت نكند به طور كل. تكنولوژي
رقابت مي كنند. تعدادي از آنها به جاي استفاده از خطوط انتقال برق از امواج x هاي ديگري امروزه با 10
عمل مي كنند . اگر چه شبكه WiFi راديويي براي ارتباط استفاده مي كنند كه در آنها سيگنال ها همچون
ندارند چون فرمان هاي آنها به صورت پيام هاي WiFi هاي خودمختار خانگي نيازي به همه امكانات شبكه
Z‐ و ZigBee كوچك است. از جمله شبكه هاي راديويي كه در شبكه اتوماسيون خانگي استفاده مي شود
است. هر دو اين تكنولوژي ها براي رساندن پيام ها راه هاي متعددي در شبكه دارند[ ١]. در ادامه Wave
تكنولوژي هاي ارتباطي را به طور كامل بيان خواهيم كرد.
-3-2-1 وسيله هاي خانه هوشمند
وسايل قابل برنامه نويسي كه توان انجام تقريبا هر كاري را دارند بسيار فراوان شده اند. تقريبا هيچ وسيله اي
در خانه هوشمند نيست كه درجه اي از خودكاري را نداشته باشد. تركيب خودكاري و قابل برنامه نويسي
بودن و هوش مصنوعي قدم بعدي در سيستم خانه هوشمند است.
-3-1 قابليت همكاري
noisy ١
٧
گفته شد كه خانه هوشمند مجموعه اي از تكنولوژي ها و سرويس ها در شبكه اي خانگي براي بهبود
كيفيت زندگي است. محيط خانه هوشمند به عنوان محيطي شناخته شده است كه در آن سيستم هاي
ناهمگون متعددي نياز به همكاري با يكديگر و انجام وظايفشان به طور كار آمد دارند. با رشد سريع و روز
افزون برنامه ها ، سرويس ها و وسايل در محيط خانه هوشمند ايجاد قابليت همكاري بسيار سخت به نظر
مي رسد. اين به علت طبيعت خانه هوشمند است كه به صورت ساختاري توزيع شده است كه به درجه قابل
اطميناني از قابليت همكاري نياز دارد كه همكاري براي مديريت سيستم هاي نا همگون در برگيرنده ي سكو
هاي متفاوت است. اين سيستم ها ي نا همگون به صورت جدا و با سيستم عامل هاي متفاوت، سكو هاي
برنامه سازي متفاوت و سطوح متفاوتي از سرويس ها ساخته شده اند. در نتيجه به مكانيسمي نياز است تا
اين سيستم هاي متفاوت بتوانند با يكديگر ارتباط برقرار كنند و به صورت كار آمد و صرف نظر از سكوي
عملكردشان با يكديگر همكاري داشته باشند. پيشرفت هاي جديد در محاسبات و ارتباطات باعث گسترش
پژوهش ها در سيستم هاي خانه هوشمند شده است[ 4] .محيط خانه هوشمند به صورت موجوديتي تعريف
شده كه مي تواند توابعش را بر طبق اطلاعاتي كه از ساكنان خانه جمع آوري كرده است براي نياز هاي
ساكنان خانه تنظيم كند.
محيط خانه هوشمند شامل سيستم هاي نا همگون زير است كه هر يك خود داراي وسايل و تجيزات
متفاوت اند:
-1 سرگرمي هاي خانگي
-2 كنترل دسترسي و نظارت و مراقبت
-3 مديريت انرژي
-4 خودمختاري خانه(اتوماسيون خانگي)
-5 محاسبات پشتيباني و درماني
استاندارد هاي متعدد و ميان افزارهاي مجهز به پروتكل هاي ارتباطي متفاوتي وجود دارد كه بطور
محاسباتي براي سيستم هاي ناهمگون در محيط خانه هوشمند سازگار شده اند.
براي ارتباط سيستم هاي سرگرمي خانگي مي UPnP1, Jini ,HAVi براي مثال ميان افزارهايي همچون 1
مناسب براي اتوماسيون خانگي و LonWorks و X توانند استفاده شوند در صورتي كه تكنولوژي 10
Universal Plug and Play (UPnP) ١
ت محيط
عملكرد
يط خانه
تعددي و
ل است،.
ه نويسي
ي تنها به
همكاري
ين است
اجراهاي
مل هاي
تا قابليت
شكل 3
ارهاي متفاوت
است كه در
ي وظايف محي
يستم هاي مت
د بسيار مشكل
ان هاي برنامه
بليت همكاري
ك وظايف و
ي نا همگون ا
ي همكاري و
ا سيستم عام
ي لازم است ت
.[ شده است[ 4
ت و ميان افزا
آن مشكلاتي
همگون تمامي
د بتواند با سي
حال رشد اند
م عامل ها، زبا
شده است. قاب
اجراي مشترك
سيستم هاي
وماتشان براي
ه هوشمند با
د، مكانيسمي
هايي ايجاد ش
مگون
با خصوصيات
د كه نتيجه
ستم هاي نا ه
ستم ها كه بايد
ز افزوني در ح
ت در سيستم
چيده تبديل ش
ه موفقيت در
اري در ميان
ر گرفتن ملزو
وظايف خانه
ساخته شده اند
و
ميان افزار ه
يستم هاي نا هم
٨
هاي ناهمگون
سوق مي دهد
د زيادي سيس
اين زير سيس
با سرعت روز
تيجه ي تفاوت
مسئله اي پيچ
گانه نيست كه
قابليت همكا
بدون در نظر
براي اجراي
ي متفاوت س
كنولوژي ها ري در ميان سي
شد. سيستم ه
داده فشرده س
ل اينكه تعداد
ت و همكاري
رار كنند كه
است كه در نت
نا همگون به م
ت هاي چندگ
دشواري ايجاد
مستقل از هم
سيستم ها
و ساختار هاي
ن مشكلات تك
د.
3
.قابليت همكار
H
و نظارتي باش
وي محيطي
اولين مشكل
دهند. مديريت
ي ارتباط برقر
يت همكاري
سيستم هاي ن
ها با موجوديت
كي از علل د
طور جدا و م
اند. بنابراين
زبان متفاوت
براي رفع اين
نشان مي دهد
شكل Home Audio V
هاي مراقبتي
شمند را به سو
جاد مي شود.
را انجام مي د
هاي مسكوني
وم مسئله قابلي
فزارها براي س
صال سيستم ه
نيز هست. يك
سيستم ها به
توسعه يافته
زبان هاي ميز
را ايجاد كند.
هاي لازم را
Video Interop
سيستم ه
خانه هوش
محيط ايج
هوشمند ر
با دروازه
مشكل دو
و سخت اف
معناي اتص
با يكديگر
كه اين س
مشترك ت
متفاوت، ز
همكاري ر
تكنولوژي
erability ١
ه مبادله
ها قابليت
مي كند.
اي براي
در شكل
ي كند و
ل ارسال
مي تواند
PPP و W
كه ها در
اطلاعات
ن اطلاعات كه
اند كه در آنه
پايه تقسيم م
سطح ها، پايه
يت همكاري
گون فراهم مي
ه هاي معمول
تصال پايه را م
Wi‐Fi ، رنت
سيعي از شبك
طه ي انتقال
ستفاده از اين
ري ارائه داده
كاري اتصال
ي رسد اين س
ي عمومي قابلي
هوشمند
سيستم ناهمگ
د توسط رسانه
شود. سطح ات
نشان داد. اتر
ميان طيف وس
هي، كه بواسط
د سيستم و اس
قابليت همكار
و قابليت همك
ت. به نظر مي
شد. سطح هاي
ي محيط خانه ه
عات بين دو س
پايه مي تواند
سانه ها فراهم
OSI ي مرجع
ستم ها در م
وافق آدرس ده
٩
ت دو يا چند
ل هايي براي ق
مكاري شبكه
رفته شده است
هوشمند باش
ت همكاري براي
اند:
ي تبادل اطلاع
كاري اتصال پ
دستيابي رس
هفت لايه اي
پايه اند .
ها را بين سيس
وي مسائل تو
تبادل اطلاعات
5]و[ 6] مدل ]
، قابلبت همك
گر OSI رجع
ر محيط خانه
سطح هاي قابليت
يح داده شده ا
سيري را براي
. قابليت همك
ايين و قوانين
فيزيكي مدل
براي اتصال
تبادل پيام ه
. كه اين بر ر
ورت توانايي ت
شود[ 3]. در [
مكاري نحوي
ت لايه اي مر
كاري كامل در
ت.
شكل 4 .س
در زير توضي
صال پايه
اتصال پايه مس
قرار مي كند.
هاي سطح پا
ه داده و لايه ف
د هاي معمول
كه
شبكه توانايي
يجاد مي كند
مكاري به صو
ت تعريف مي ش
به قابليت هم
م از مدل هفت
ه قابليت همك
اده شده است
اين سطح ها
همكاري اتص
يت همكاري
شبكه را بر ق
ز گزاري داده
ي لايه شبكه
ي از استاندارد
همكاري شبك
يت همكار ش
نه هوشمند اي
قابليت هم
شده است
همكاري ب
اين تقسيم
رسيدن به
4 نشان د
هر يك از
-1 قابليت
سطح قابلي
ارتباطات
داده ، رمز
به وسيله
مثال هايي
-2 قابليت
سطح قابلي
محيط خا
١٠
بين سيستم هاي نا همگون در شبكه هاي ارتباط چند گانه در حال افزايش اند، تعريف مي شود. سطح
نشان داده OSI قابليت همكاري شبكه به وسيله ي لايه هاي شبكه ، انتقال، نشست و برنامه در مدل مرجع
مي شود . مثال هايي از استاندارد هاي قابليت همكاري شبكه همچون پروتكل كنترل انتقال 1 ، پروتكل
ديتاگرام كاربر 2 ، پروتكل انتقال فايل 3،پروتكل تحليل آدرس 4 و پروتكل اينترنت 5 هستند.
-3 قابليت همكاري نحوي
سطح قابليت همكاري نحوي اشاره دارد به توافق قوانين كه ساختار داده ها 6 و همچنين ساختار تبادل
اطلاعات رمز گزاري شده بين سيستم هاي ناهمگون را مديريت مي كند. اين سطح مكانيسمي را براي درك
ساختار داده در تبادل پيام ها در بين دو موجوديت در محيط خانه هوشمند فراهم مي آورد . قابليت
نشان داده مي شود. تعدادي از توابع كه در اين OSI همكاري نحوي با برنامه و لايه ي نمايش مدل مرجع
طرح هاي تبادل پيام ، SOAP سطح فراهم مي شوند عبارتند از: ساختار محتوي پيام ، همچون رمز گزاري 7
، همچون منتشر كننده/ثبت كننده ي غير همزمان 8 و انتقال يك كاراكتر داده از يك ساختار براي ديگران ،
هستند .
تكنولوژي هاي ايجاد قابليت همكاري
تعدادي از ميان افزارها و زبان هاي واسط براي ايجاد قابليت همكاري به سمتي مي روند تا از مديريت
سيستم هاي ناهمگون پشتيباني كنند. از انتخاب هاي معمول در اين زمينه كربا 9 ، مدل شئ ماكروسافت
11 ، نسخه سازماني 2 سان جاوا 12 و زبان نشانه گزاري توسعه پذير 13 كنسرسيوم .NET كامپوننت 10 ، چارچوب
شبكه گسترده جهاني 14 بر پايه وب سرويس هستند. در ادامه به توضيح و ارزيابي اين تكنولوژي ها مي
پردازيم.
Transprot Control Protocol (TCP) ١
User Datagram Protocol(UDP) ٢
File Transfer Protocol(FTP) ٣
Address Resolution Protocol(ARP) ٤
Internet Protocol(IP/IPv6) ٥
Format ٦
Simple Object Access Protocol(SOAP) ٧
Asynchronous Publish/Subscribe ٨
Common Object Request Broker Architecture(CORBA) ٩
Microsoft Component Object Model(COM) ١٠
.NET Framework ١١
Sun's Java 2 Enterprise Edi􀆟on(J2EE) ١٢
Extensible Markup Language ١٣
World Wide Web Consor􀆟um's (W3C) ١٤
١١
فصل دوم: تكنولوژي هاي ارتباطي
١٢
-1-2 تكنولوژي هاي ارتباطي خطوط برق 1
X10 -1-1-2
همچون يك پروتكل همه منظوره ي بين المللي و يك استاندارد باز غير رسمي براي ارتباطلات سيم كشي،
براي تمامي جنبه هاي اتوماسيون خانگي شامل امنيت خانگي ، كنترل وسايل خانگي ،كنترل روشنايي x10
خانگي و ... استفاده مي شود. اين تكنولوژي از سيم كشي الكتريكي موجود در خانه براي انتقال داده هاي
استفاده مي كند براي اينكار داده ها بايد كد شده باشند و به فركانس x ديجيتال بين وسايل بر اساس 10
تجهيز شده باشد به طور x مناسب خطوط حامل جريان تبديل شده باشد. سيستمي كه با پروتكل 10
معمول شامل يك واحد كنترل كننده با يك انتقال دهنده و اجزاء كنترل شده چند رسانه اي با يك دريافت
كننده مي باشد، كه هر يك از اين ها با كد آدرس خود از بقيه متمايز مي شود. كد آدرس از 16 كد خانه و
شامل يك كد شناسه است كه با كد خانه و كد تابع x 16 كد واحد ساخته شده است. هر بسته داده 10
ادامه مي يابد . با پيشرفت هاي خانگي مشتري مي تواند با وارد كردن فرمان ها و كد آدرس اجزاء در يك
شيوه ي برنامه نويسي شونده وسايل خانگي را از راه دور كنترل نمايد در اين حالت كنترل كننده ها و اجراء
.[ كنترل شونده(وسايل خانگي) مي توانند از طريق خطوط انتقال با هم مرتبط نباشند[ ٧
:[ شامل دو موجوديت است[ 8 x ساختار 10
در سوكت x اين واحد ها براي كنترل وسايل به آنها اضافه مي شوند .واحد هاي 10 : x -1 واحد هاي 10
هاي الكتريكي نصب مي شوند.
سيگنال هاي x هستند . يك كنترل كننده 10 x اين ها اجزاء اساسي ساختار 10 : x -2 كنترل كننده 10
مي فرستند بر روي خطوط انتقال و پاسخ ها را دريافت مي كنند. براي x كنترل را براي واحد هاي 10
استفاده كرد. x مي توان از چند كنترل كننده 10 x كنترل مجموعه اي از واحد هاي 10
از نظر عملكردي به سه دسته تقسيم مي شوند: x اجزاء 10
را دارند. x كه وسيله هايي اند كه توانايي فرستادن سيگنال هاي 10 x -1 فرستنده هاي 10
وسايلي كه مي توانند سيگنال هاي فرستاده شده را دريافت كنند. x -2 گيرنده هاي 10
كه هم سيگنال را مي فرستند و هم دريافت مي كنند. x -3 گيرنده فرستنده هاي 10
PLC(Power Line Communication) ١
١٣
به طور كلي تمامي واحدها دريافت كننده اند و تمامي كنترل كننده ها فرستنده اند.
:[ كنترل كننده ها در سه نوع دسته بندي مي شوند[ 8
-1 كنترل كننده هاي كوچك: كه به خطوط انتقال وصل مي شوندو براي دريافت فرمان هاي كاربران تهيه
شده اند و اغلب براي نمايش وضعيت وسايل داراي صفحه نمايش اند.
-2 كنترل كننده هاي بي سيم: بر روي خطوط انتقال نصب مي شود و البته داراي يك واسط فركانس
راديويي هستند و نيازمند يك كنترل از راه دور است تا كاربران بتوانند فرمان ها را وارد كنند كه با فركانس
راديويي به كنترل كننده ها فرستاده شوند. كنترل كننده آنها را تجزيه كرده و با اتصال به واحد ها آنها را
اجرا مي كند.
-3 كنترل كننده كامپيوتر: اين كنترل كننده ها اهميت عملي فراواني دارد و از واسط هاي خطوط انتقال و
ار اس- 232 استفاده مي شود كه آنها را قادر مي سازد به گذرگاه هاي ترتيبي كامپيوتر وصل شوند . كه
كاربران را قادر مي سازد كه از برنامه هاي اختصاصي استفاده كنند براي وارد كردن فرمان ها كه توسط
كنترل كننده تجزيه مي شوند.
داراي دو فاز است فازه انتخاب و فاز فرمان .كنترل كننده در فاز انتخاب آدرس وسيله را براي x ارتباط 10
كنترل در خطوط انتقال قرار مي دهد و در فاز فرمان، فرمان مورد نظر را روي خطوط قرار مي دهد .
: [ در مقايسه با تكنولوژي هاي مشابه[ 7 x از جمله مزاياي 10
• هزينه كمتر براي توسعه كامل
• به سيم كشي اضافي در خانه نيازي نيست
• آساني نصب براي راحتي بيشتر ساكنان خانه
• قابليت سازگاري و قابليت همكاري در ميان محصولات تجاري
:[8] x معايب 10
قابل كنترل اند 265 عدد است x • ماكسيمم وسيله كه با 10
امكان دارد در اثر اختلال ايجاد شده توسط ديگر وسايل از بين بروند ،آسيب x • سيگنال هاي 10
ببينند يا متوقف شوند.
١۴
• مكانيسمي براي درك اينكه فرمان انجام شده به درستي يا نه ندارد.
هيچ اطلاعي در مورد نوع وسيله ها ندارد. X10 •
INSTEON -2-1-2
است كه x تكنولوژي است كه هدف اصلي آن به كار رفتن به عنوان يك جايگزين براي 10 INSTEON
سعي در رسيدن به زمان پاسخ كم و قابليت اطمينان و نيرومندي در انتقال داده مي باشد. اين اهداف از
طريق تركيب سيم كشي برق و فركانس راديويي با پروتكلي كه به اين منظور طراحي شده است محقق مي
شود. يعني هم مي تواند با سيم كشي و يا فركانس راديويي و يا هر دو وسايل را به يكديگر مرتبط سازد.
است. همواره INSTEON مزيت به كار بردن دو رسانه براي انتقال داده افزايش قابليت اطمينان در شبكه
.[ موانعي در گسترش شبكه هايي كه با يك رسانه ي انتقالي فيزيكي منفرد كار مي كنند وجود دارد[ 7
به عنوان يك شبكه نقطه به نقطه براي اتوماسيون خانگي با پيچيدگي ، مصرف برق و نرخ داده INSTEON
نقطه اند به اين معنا كه مي توانند INSTEON كم و هزينه پايين شناخته شده است. همه ي وسايل
دريافت كننده يا فرستنده يا تكرار كننده ي پيام ها باشند بدون نياز به يك كنترل كننده اصلي يا نرم افزار
آن را قويتر مي كند از اين جهت كه وسايل INSTEON مسير ياب پيچيده. اضافه كردن وسايل به
پيام هاي يكديگر را به طور همزمان تكرار مي كنند بنابراين وسيله بيشتر، سيگنال هاي قويتر و INSTEON
همچنين با تعداد وسيله بيشتر تعداد مسير هاي انتقال پيام ها نيز بيشتر است. اين تكرار پيام ها توسط
.[ محدود شده است زيرا ممكن است يك پيام تا بينهايت توسط وسايل تكرار شود[ 9 INSTEON
تلفن و سيستم هاي سرگرمي توزيع ، WiFi ، مي تواند به شبكه هاي ديگري همچون اينترنت INSTEON
اجازه مي دهد به صورت قسمتي از محيط خانه هوشمند مجتمع INSTEON شده وصل شود. اين ويژگي به
مي تواند در انواع مختلفي از تجهيزات ساخته شود و هر نوع از تجهيزات INSTEON سازي شود. تكنولوژي
مي توانند با ديگر وسايل كه با تكنولوژي هاي INSTEON رابه هم مرتبط كند. وسايل INSTEON غير
همكاري داشته باشد. وسايل Bluetooth , ZigBee , Z‐Wave , HomePlug ديگر مرتبط اند همچون
داراي طول ثابت اند و INSTEON از طريق ارسال پيام با يكديگر ارتباط دارند [ 10 ]. پيام هاي INSTEON
هيچ گونه اطلاعات مسير يابي از منبع يا مقصد خود ندارند. پيام هاي آن به دو نوع اند : استاندارد و تمديد
يافته 1 كه نوع استاندارد براي فرمان هاي مستقيم وكنترل در اتوماسيون خانگي طراحي شده و نوع تمديد
يافته گزينه هاي بيشتري را براي كاربر ايجاد مي كند به وسيله ي داده هاي كاربر كه مي توانند به اين پيام
Extended ١
١۵
ها اضافه شوند براي دانلود كردن يا آپلود كردن داده ها[ 7]. پيام ها را به نوع ديگري نيز مي توان دسته
بندي كرد[ 10 ] : پيام هاي انتشار ، انتشار گروه، مستقيم ، تاييد
پيام هاي انتشار: شامل اطلاعات عمومي بدون مقصد خاص است. كه مستقيم براي همه ي وسايل موجود در
محدوده ارسال مي شوند. اين پيام ها تاييد نمي شوند.
پيام هاي انتشار گروه: به گروهي از وسايل كه زياد به صادر كننده پيام وصل مي شوند ارسال مي گردند .
اين پيام ها نيز به طور مستقيم تاييد نمي شوند. وقتي پيامي از اين نوع به گروهي ارسال مي شود صادر
كننده پيام مستقيمي مبني بر پاك كردن 1 به اعضاي گروه مي فرستد و منتظر تاييد از هر وسيله مي ماند.
پيام هاي مستقيم: پيامي نقطه به نقطه كه براي يك گيرنده خاص فرستاده مي شود و گيرنده يك پيام
تاييد دريافت آن را به فرستنده ارسال مي كند.
مي باشد كه به فرستنده هاي پيام هاي مستقيم ارسال مي NAK و 3 ACK پيام هاي تاييد: شامل پيام هاي 2
شود به معناي تاييد دريافت پيام يا دريافت نكردن آن است .
به عنوان مثال يك وسيله مي تواند با فرستادن يك فرمان به صورت يك پيام انتشار گروهي خود را به ديگر
وسايل بشناساند. پيام هاي تاييد براي اطلاع از انجام درست فرمان ها است.
:[10] INSTEON مزاياي
بدون تاخير به فرمان ها پاسخ مي دهند INSTEON • پاسخ دهي سريع ،وسايل
• نصب آسان و بدون نياز به سيم كشي مجدد
• قابليت اطمينان بيشتر به خاطر تكرار پيام ها توسط هر وسيله
• هزينه ي كم زيرا به كنترل كننده هاي خاص يا الگريتم هاي مسير يابي پيچيده نياز ندارد
مي توانند هم زيستي داشته باشند در سيم x و 10 INSTEON سيگنال هاي ، x • سازگاري با 10
كشي يكسان بدون دخالت دو طرف. در يك شبكه از هر دو اين ها مي توان استفاده كرد.
.Bluetooth , ZigBee , Z‐Wave , HomePlug • توان همكاري با ديگر تكنولوژي ها همچون
Cleanup ١
Acknowledgement ٢
Negative acknowledgement ٣
١۶
LonWorks -3-1-2
انتخاب ارزاني را براي اتصال حسگر ها و محرك ها در يك محيط شبكه سيستم LonWorks شبكه هاي
ناميده مي شود و يك LonTalk از پروتكل ارتباطي كه LonWorks هاي باز فراهم مي آورد. تكنولوژي
ريزپردازنده برنامه كنترل در يك تراشه مجتمع سازي شده كه به آن تراشه ي عصبي گويند استفاده مي
كه از توليد كننده هاي مختلف اند ايجاد LonWorks كند تا استانداردي براي ارتباط بين وسايل
يك شبكه كنترل نقطه به نقطه و همه منظوره است كه شامل وسيله هاي LonWorks .[ كند[ 11
هوشمند مي باشد و از واسط هاي ارتباطي همچون كابل هاي هم محور و جفت شده ، فيبر ، خطوط انتقال
يك راه حل باز را براي LonWorks برق و فركانس راديويي و مادون قرمز پشتيباني مي كند[ 7]. سكوي
اتوماسيون خانگي ، صنعتي ، حمل و نقل و شبكه هاي كنترل فراهم مي آورد. يك شبكه كنترل هر گروهي
از وسايل كه در يك مد نقطه به نقطه براي نظارت سنسور ها ، كنترل محرك ها ، ارتباطات قابل اطمينان،
مديريت عملكرد شبكه و فراهم كردن دسترسي محلي و از راه دور به داده هاي شبكه با يكديگر كار مي
از پروتكل هاي شبكه كنترل LonWorks كنند مي باشد. براي انجام اين وظايف يك شبكه ي
استفاده مي كند. اين پروتكل كه به صورت نرم افزاري دائمي در تراشه هاي ANSI/EIA/CEA‐709.1
.[ شناخته مي شود [ 12 LonTalk عصبي و فرستنده گيرنده هاي هوشمند پياده سازي شده به نام
را پياده سازي مي كند. هر تراشه عصبي سه OSI همه ي لايه هاي مدل مرجع LonWorks تكنولوژي
كنترلر كوچك 1را كپسوله كرده است كه هر يك از اين كنترلر ها مسئول توابعي بر طبق لايه هاي خاص
است: اولين كنترل و پردازش در لايه فيزيكي را پياده سازي مي كند. دومين مسير يابي و OSI مدل مرجع
آدرس دهي شبكه را مديريت مي كند آنچه در لايه ي 3 تا 6 است و در آخر اجراي سرويس ها ي سيستم
گره خوانده مي شود كه شامل يك LonWorks عامل و برنامه هاي كاربر است. هر نقطه كنترل در
حسگر/محرك ،تراشه عصبي با يك كد شناسايي 48 بيتي يكتاست همچنين يك گيرنده فرستنده كه به
.[ واسط فيزيكي متصل اند[ 7
: [ مديريت و طراحي شبكه[ 11
بسيار ساده تر از شبكه هاي معمول است زيرا توليدات از يك پروتكل LonWorks نصب شبكه كنترل
استاندارد و واسط شبكه قابل همكاري استفاده مي كنند. فرآيند نصب شامل اتصال وسايل به يك واسط
فيزيكي و توصيف اينكه كدام وسايل بايد با ابزارهاي نصب به يكديگر متصل شوند است و همچنين ممكن
است نياز باشد مسير ياب هايي براي اتصال داخلي وسايل ارتباطي مختلف نصب شود بسته به حوزه شبكه و
Microcontroller ١
١٧
فرم آدرس دهي سلسله LonTalk ميزان ترافيك در هر كانال. براي آسان شدن مسير يابي پيام ها ، پروتكل
مراتبي را با استفاده از آدرس هاي دامنه ، زير سيستم و گره تعريف كرده است. اين فرم آدرس دهي مي
تواند براي آدرس دهي كامل دامنه، يك زيرشبكه خاص يا يك گره خاص استفاده شود . به علاوه گره هاي
پراكنده را مي توان با آدرس دامنه و گروه آدرس دهي كرد.
است. هر گره به طور فيزيكي به يك كانال وصل LonTalk يك كانال يك واسط فيزيكي براي پيام هاي
است. وسايل ارتباطي مي توانند سيم كشي خطوط برق ، فيبر نوري ،فركانس راديويي و . . . باشد.
يك دامنه مجموعه اي منطقي از گره ها در يك يا چند كانال است. يك ارتباط بين گره ها مي تواند تنها در
يك دامنه مشترك باشد. بنابراين يك دامنه يك شبكه مجازي را شكل مي دهد. دامنه هاي چند گانه مي
توانند كانال هاي يكسان را اشغال كنند، بنابراين دامنه ها ممكن است براي جلوگيري از دخالت بين گره ها
در شبكه هاي متفاوت استفاده شوند.
با زير سيستم هاي متفاوت و مسيرياب ها و گروه هاي منطقي گره. LonWorks شكل 5 .يك شبكه
يك زير شبكه يك مجموعه منطقي از گره ها در يك دامنه است تعداد گره ها بين 127 تا 255 است بيشتر
از 255 گره مي تواند يك دامنه را تشكيل دهد. همه گره ها در يك زير شبكه بايد در يك كانال باشند يا در
كانال هايي كه به هم مرتبط اند. اگر يك گره متعلق به دو دامنه باشد بايد گره به يك زير شبكه در هر
دامنه اختصاص پيدا كند . همه ي گره ها در يك دامنه به طور معمول به يك زير شبكه اختصاص پيدا مي
كنند مگر اينكه گره ها در كانال هاي متفاوت باشند و مسير ياب ها در وسط آنها در اين صورت چون زير
شبكه نمي تواند از مسير ياب ها عبور كند در اين صورت گره ها بايد در زير شبكه هاي متفاوت قرار گيرند.
١٨
:[١١] LonWorks مزاياي
• درجه بالايي از قابليت همكاري
استفاده مي كند كه درجه بالايي قابليت LonMark از اجزاء استاندارد LonWorks يك گره
همكاري را تضمين مي كنند
• كاهش هزينه هاي نصب
در بسياري از كاربرد ها ،يك شبكه جديد مي تواند با استفاده از سيم كشي سابق به سيستم موجود
گرانتر است. x اضافه شود البته در مقايسه با 10
• ساده شدن توسعه ي نرم افزارها
از آنجا كه برنامه ها توزيع شده اند ،وظايف نرم افزارها مي توانند به قسمت هاي كوچك تر و برنامه
هاي قابل مديريت شكسته شوند .
• گسترش سريع سيستم هاي جديد
ارتباطات را مديريت مي كند پس طراحان سيستم مي توانند بر روي LonWorks تكنولوژي
كاركرد مناست برنامه ها تمركز نمايند.
• آزادي در انتخاب واسط هاي ارتباط
از واسط هاي ارتباطي مختلفي مي توان استفاده كرد همچون سيم كشي ، LonWorks در
فركانس راديويي و . . .
HomePlug -4-1-2
شامل گروهي از توليد كنندگان ، ايجاد كنندگان سرويس ها و HomePlug Powerline توافق نامه
فروشندگان است كه سعي در ايجاد استاندارد ها و ويژگي هايي براي محصولات و سرويس هاي شبكه سيم
كشي خانه در جهت سودمندي و قابل همكاري بيشتر دارند. از جمله استاندارد هاي ارائه شده توسط اين
. HomePlug C&C ، HomePlug BPL ، HomePlug AV ، HomePlug گروه عبارت است از: 1.0
شامل يك پروتكل لايه فيزيكي و يك پروتكل كنترل HomePlug به طور كلي همه ي ويژگي هاي
به منظور ضمانت ارتباطات قابل اطمينان در واسط OSI دسترسي واسط 1 يا لايه پيوند داده در مدل مرجع
از HomePlug ، هاي خطوط برق است. براي يك نرخ انتقال داده قابل مقايسه بدون ملاحظه ي هزينه ها
تسهيم تقسيم فركانس متعامد 2 استفاده مي كند كه رشته هاي داده را در يك گروه از رشته هاي بيتي
Medium Access Control (MAC) Protocol ١
Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) ٢
١٩
موازي تقسيم مي كند تا در زير حامل 1 هاي فاصله دار مساوي چند گانه تلفيق و متصل شوند. به علاوه
براي به حداقل رساندن نويز هاي وسايل الكتريكي موجود در خانه از برگ برگ سازي داده ها و كشف
نوع ديگري HomePlug خطاي فروارد 2 استفاده مي شود. همچنين در لايه كنترل دسترسي واسط ها در
از پروتكل دستيابي چندتايي با پرهيز از برخورد 3 كه همچون يك برنامه رقابتي براي واسط دسترسي كانال
به كار مي رود، شامل مكانيسمي براي كشف دسترسي به كانال بر اساس اولويت است. با اين پروتكل لايه
فيزيكي مي تواند از ارسال و دريافت داده در يك مد پشت سر هم پشتيباني كند كه وسايل متصل شده
ارسال داده را تنها وقتي آغاز مي كنند كه داده اي براي ارسال داشته باشند. فرستنده خاموش مي شود و
دوباره به مد دريافت برمي گردد وقتي دريافت داده تمام شد[ 7]. در ادامه مختصري در مورد استاندارد هاي
توضيح داده شده است. HomePlug
براي ايجاد قابليت اعتماد براي يك ارتباط فاقد هر OSI بر روي مدل مرجع HomePlug C&C استاندارد 4
استانداردي مي سازند كه HomePlug گونه نويز و دخالت طراحي شده است. اين استاندارد به همراه 1.0
با پهناي باند كم ، هزينه كم ارتباطي با قابليت اعتماد بالا براي برنامه ها ي محيط خانه هوشمند ايجاد مي
صرف نظر از محصول ، فروشنده ، برنامه و پروتكل ها با يكديگر همزيستي HomePlug C&C كند. وسايل
متصل است و توابع و سرويس هاي MAC به لايه پيوند داده يا 5 HomePlug C&C دارند. پشته پروتكل
متمم را فراهم مي آورد. هدف اصلي اين پشته اطمينان از قابليت همكاري كامل در ميان وسايل مختلف از
توليد كننده هاي متفاوت ، ايجاد سرويس ها و توابع پيشرفته و گسترش و نصب آسان وسايل
.[ است[ 13 HomePlug C&C
:[13] HomePlug C&C از جمله مزاياي
• راه حلي ايده آل براي كنترل و فرمان دادن در وسايل خانه ، امنيت و اتوماسيون خانگي است كه
سراسر خانه را بطور كامل پوشش مي دهد.
• بسيار ارزان كه مي تواند به هر وسيله و برنامه اي كه در خانه موجود است اضافه شود.
• نصب راحت كه ايجاد يك شبكه امن را به طور كامل فراهم آورده است بدون نياز به مهارت يا
فرآيند پيچيده اي براي نصب .
• قابليت همكاري كامل بين وسايل از توليد كنندگان متفاوت با اضافه كردن پشته پروتكلي.
subcarrier ١
Forward Error Correction(FEC) ٢
Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) ٣
HomePlug Command & Control ٤
Medium Access Control (MAC) ٥
٢٠
• هر وسيله يا برنامه مي تواند رويدادها را آغاز كند و وسايل شبكه بايد توانايي انجام فعاليت هاي اين
رويدادها و ارسال وضعيت به فرمان و نقطه كنترل شروع كننده رويداد را داشته باشد.
را به دو لايه ميزبان و واسط تقسيم مي كند. OSI مدل هفت لايه اي HomePlug C&C ساختار
HomePlug C&C شكل 6 . لايه هاي ساختار
و لايه شبكه MAC لايه واسط شامل سه لايه اول مدل مرجع است يعني لايه فيزيكي ،لايه پيوند داده يا
كه انتقال داده ها ،كشف و كنترل خطا و مسيريابي را به عهده دارند و لايه ميزبان شامل چهار لايه بالاتر
است كه زبان توصيف رايج را براي تعريف وسايل در رابطه با سرويس ها پشتيباني شده، خاصيت ها و
فعاليت هاي سرويس و قسمت هايي همچون اجراي پروفايل وسايل و اتصال سرويس هاي لايه هاي پايين
.[ تر ارائه مي دهد[ 13
را پياده سازي مي كنند مي توانند با ولتاژ كم خطوط برق ارتباط با سرعت HomePlug وسايلي كه 1.0
بالا داشته باشند. اين پروتكل ايجاد شبكه هاي كلاس اترنت را در كانال هاي خطوط برق ممكن مي
سازد.پروتكلي كه يك مجتمع سازي ارزان را براي تجهيرات شبكه ايجاد مي كند تا به عنوان گره در شبكه
استاندارد شبكه با سرعت بالا در خانه است. HomePlug خانگي فعاليت كنند. به بيان ديگر پروتكل 1.0
با ديگر پروتكل ها همزيستي دارند به خاطر استفاده از باند فركانس متفاوت از HomePlug وسايل 1.0
.[14] LonWorks و X فركانس تكنولوژي هاي كنترل خطوط برق همچون 10
براي دسترسي به اينترنت با HomePlug BPL براي انتقال داده هاي چند رسانه اي و HomePlug AV
.[ سرعت بالا در شبكه خانگي هستند[ 7
٢١
-2-2 تكنولوژي هاي بي سيم با برد كوتاه
Bluetooth-1-2-2
بلوتوث يك ارتباط كم هزينه بي سيم را در ميان وسايل قابل حمل و دستي با حداكثر نرخ انتقال داده ي
يك مگابايت در هر ثانيه در محدوده ي 100 متر فراهم كرده است.كه كاربران را قادر به تبادل ،انتقال و
همگام سازي داده ها، بدون ارتباط كابلي، مي سازد. از خصوصيات مثبت بلوتوث مي توان به ارزان بودن ،
مصرف كم برق، تضمين قابليت همكاري اشاره كرد. ساختار سخت افزاري بلوتوث همانند ديگر سيستم هاي
بي سيم ، شامل يك بلوك فركانس راديويي ، يك بلوك منطقي باند پايه ديجيتال ، يك ريزپردازنده با
يا حافظه ي فلش براي نگهداري نرم افزارها است. [ 15 ]. بلوتوث از اصلاح خطاي فروارد 1 و ROM حافظه ي
تكرار درخواست اتوماتيك 2 براي بهبود قابليت اعتماد با كاهش خطاها در انتقال داده ها استفاده مي كند.
يك شبكه بلوتوث استاندارد پيكونت 3 خوانده مي شود كه شامل گروهي از وسايل تجهيز شده با بلوتوث است
كه از يك كانال ارتباطي مشترك استفاده مي كنند.در پيكونت تنها يك وسيله به عنوان واحد كارگزار 4 كه
به طور فعالانه با ديگر وسايل همگام مي شود ، در حالي كه مجموعه اي از وسايل به عنوان واحد هاي
مشتري 5 كه به طور غير فعال با واحد هاي كارگزار ارتباط برقرار مي كنند. يك واحد كارگزار مي تواند
همزمان با هفت مشتري فعل و انفعال داشته باشد و با بيش از دويست واحد مشتري همگام شود بدون
داشتن ارتباط با آنها . بلوتوث براي جلوگيري از دخالت ها و نويز ها در يك فركانس روش دسترسي
چندگانه تقسيم زمان 6 را براي ارتباط بين واحد كارگزار و هر مشتري در پيكونت پذيرفته است كه واحد
هاي كارگزار قادر به برقراري ارتباط با ديگر واحد هاي مشتري از طريق پويش در يك مد نقطه به نقطه مي
سازد. مسائل تعيين نشاني و رمز گذاري در لايه فيزيكي بلوتوث صورت مي گيرد. وسايل بلوتوث نمي توانند
براي تعيين نشاني كردن به سازمان كليد عمومي 7 وابسته باشد به دليل ماهيت اين شبكه. بلوتوث يك
مكانيسم پاسخ-رقابت و يك كليد شبكه ، كه با يك شماره شناسايي شخصي 8 كه كاربر ايجاد كرده توليد مي
مي شود، فراهم كرده كه كاربر را قادر مي سازد يك دامنه مطمئن را در ميان وسايل بلوتوث شخصي براي
Forward Error Correction(FEC) ١
Automatic Repeat‐requet(ARQ) ٢
piconet ٣
master ٤
slave ٥
Time Division Multiple Access(TDMA) ٦
Public Key Infrastructure(PKI) ٧
Personal Identification Number(PIN) ٨
٢٢
تعيين نشاني ايجاد كند . همچنين كليد شبكه تمايل به توليد دنباله اي از كليد هاي رمزي براي انتقال داده
.[ هاي بعدي قبل از تعيين نشاني وسايل دارد[ 7
بلوتوث پشته پروتكلي شامل پروتكل هايي مخصوص تكنولوژي بلوتوث و پروتكل هايي قابل استفاده براي
ديگر سكوها همچون پروتكل برنامه بي سيم 1 و پروتكل بسته داده ي كاربر 2 است. پروتكل هاي موجود
مجددا براي تسريع در گسترش پروتكل بلوتوث در لايه هاي بالايي در يك زمان براي آسان كردن انطباق
برنامه هاي موجود و به جامانده براي كار با وسايل بلوتوث و تضمين قابليت همكاري برنامه هاي اين وسايل
.[ استفاده مي شوند [ 15
Zigbee-2-2-2
است . خصوصيتي براي لايه فيزيكي و لايه كنترل IEEE استانداردي بر پايه ي 802.15.4 Zigbee
براي پشتيباني از انواع وسيعي از برنامه ها Zigbee . دسترسي واسط در پروتكل شبكه هاي محلي شخصي
كه وسايل كم هزينه و كم مصرف نياز دارند طراحي شده است.اين استاندارد بر پوشش بخشي از بازار كه
قبلا پوشش داده نشده بود به دليل فقدان تكنولوژي هايي با انتقال داده ي بي سيم پايين و سيكل اتصال
پايين تمركز داشت. علت ايجاد اين پروتكل جديد فراهم آوردن قابليت همكاري بين وسايل ساخته شده
توسط شركت هاي متفاوت است. اتوماسيون خانگي، صنعتي و هر نوع ديگري كه نيازمند يك شبكه كنترل
يك تكنولوژي بي سيم دوسويه است از جمله Zigbee .[ باشد از اين تكنولوژي مي تواند استفاده كند[ 16
ويژگي هاي آن برد كم، هزينه كم، مصرف كم برق و نرخ انتقال داده ي كم است كه آن را براي هر دامنه
مرتبط به نظارت و كنترل از راه دور كه با حسگرها و محرك هاي در حال كار مجتمع سازي شده اند بسيار
مفهوم شبكه آن را بيان مي كند زيرا پيام ها در آن شبيه حركت زيك Zigbee مناسب تر مي كند[ 7]. نام
اساسا سه نوع وسيله را در ايجاد Zigbee . زاك عمل مي كنند براي جستجوي بهترين راه به دريافت كننده
شبكه نياز دارد: هماهنگ كننده هاي شبكه قدرتمند، وسايل تمام كاركرد 3 كه به صورت هماهنگ كننده
شبكه يا مسيرياب هاي معمولي استفاده مي شوند كه براي پشتيباني از توپولوژي هاي مختلف مناسب اند و
مي تواند از طيفي از Zigbee، وسايل كم كاركرد 4 كه با پيچيدگي كم ايجاد شده اند .با اين سه نوع وسيله
Wireless Application Protocol(WAP) ١
User Datagram Protocol(UDP) ٢
Full Function Device(FFD) ٣
Reduced Function Device(RFD) ٤
در شكل
شبكه به
ن داده به
يستم در
ني كند كه د
هنگ كننده
جريان Mes
ا را به زير سي
م
م 1 را پشتيبا
ه صورت هما
h تركيب يا
ب ها داده ها
ZigBee
اخته و محكم
تركيب در هم
ZigBee
گرفته اند و به
اند. در شبكه
ي كه مسير يا
e ه در وسايل
ه
كيبي خود سا
٢٣
و همچنين ت
e طرح شبكه ي
ز شبكه قرار
راكنده شده ا
ه ي ستاره اي
.
ري نصب شد
پروتكلي ساده
هر شبكه
بكه بندي ترك
ي چندگانه
رخت خوشه
شكل 7 . ط
رتمند در مركز
ي در شبكه پر
يك زير شبكه
به گره برسد.
وره زندگي باتر
د كم و پشته پ
6 وسيله در ه
ن به خاطر شب
وپولوژي هاي
ل ستاره و در
شده است.
ل كارگزار قدر
سايل مشتري
مي شود. در ي
ستند تا داده
ق برحسب دو
نتيجه ي برد
يش از 5535
قابل اطمينان
بكه بندي با تو
داده
ي شبكه شامل
7 نشان داده
ستاره، وسايل
وند و ديگر و
انتقال داده م
ح بالاتر مي فر
[7]: ZigBe
مصرف كم برق
هزينه كم، در
شتيباني از بي
نتقال داده ي
نعطاف در شبك
اييد جامعيت
Mesh
طرح هاي
شماره ي
در شبكه
كار مي رو
مسيرياب
يك سطح
ee مزاياي
• م
• ه
• پش
• ان
• ان
• تا
network ١
از باتري
ما شرايط
ك كه به
در شكل
MAC ه
فركانس
ه بين دو
يد داده 3
كه برق آنها
ب است. مسلم
روتكلي كوچك
د Z‐Wave ي
ر 2 است و لايه
ها به وسايل
ك انتقال داده
بدون بار مفي
ا حسگرهايي
ي كنند مناسب
كم كند .
يك پشته پر
شته پروتكلي
كانال منچستر
ه در آن پيام
ي در طول يك
2ACK چوب
ادي وسيله با
ك استفاده مي
ت ارتباط را ك
شده است با
يافته است. پش
Z‐Wave
با كدگذاري ك
مكانيسمي كه
رد.
تاييد درستي
ق با يك چارچ
٢۴
-كه تعداد زيا
ه هاي كوچك
ن است كيفيت
گي ساخته ش
ه اختصاص ي
e اختار پروتكلي
1 را FSK ش
فاده مي كند
اشغال قرار دار
دد 1 بر اساس
داده ي موفق
نترل متمركز-
از انتقال بسته
شناخته ممكن
وماسيون خانگ
ن به ابزار خانه
شكل 8 .سا
رت تلفيق روش
استف CSMA
در مد ا Z‐W
و
ارسال مجد
يك دريافت د
اي محيط كن
شده اند-كه ا
خالت منابع ناش
ي كنترل و اتو
قابل اطمينان
ده شده است.
به صور Z‐W
A/CA ستاندارد
Wave د وقتي
تاييد داده 4 در اين لايه ي
Fr
Da
برا ZigBee
شود تجهيز
ي همچون دخ
Z‐Wave-
بيشتر براي Z
تقال پيام ها ق
8 نشان دهد
Wave كي در
كه از اس Z‐W
دسترسي دارند
ل 3 مسئوليت
عهده دارد. د
requency‐shif
Man
tr
ata acknowled
تكنولوژي
تامين مي
بد محيطي
-3-2-2
Z‐Wave
منظور انت
شماره ي
لايه فيزيك
Wave در
راديويي د
لايه انتقال
گره را بر
ft Keying ١
nchester ٢
ransport ٣
dgement ٤
٢۵
در انتهاي يك چارچوب براي درستي داده قبل از انتقال checksum انجام مي پذيرد. به علاوه يك بايت
داده قرار داده شده است.
لايه مسيريابي 4 مسئول مسيريابي فريم از يك گره به گره ديگر بر اساس مكان استقرار كنترل كننده و
وسيله ي كنترل شده است. در حقيقت يك ليست تكرار كننده شامل يك فريم به منظور تضمين فريم براي
گره مقصد از طريق تكرار كننده هاي معين شده است. همچنين لايه مسيريابي به طور پويا جدول مسيريابي
را براي همه ي نود ها ،از طريق پويش توپولوژي شبكه، نگهداري مي كند.
لايه كاربرد 5 فرمان هاي مربوط به پروتكل ها يا فرمان هاي برنامه ها را كدگشايي و در شبكه اجرا مي كند.
فرم در اين لايه شامل يك سر آيند نوع است كه شامل اطلاعات فرمان همچون پارامترهاي مربوط به
عملكرد هاي خاص مي باشد. به طور معمول فرمان ها براي شناسايي وسايل بايد داراي شماره شناسايي
خانه و شماره شناسايي گره باشند.
نيز براي پشتيباني از خود سازي طرح شبكه بندي تركيبي دو مجموعه گره را Z‐Wave ، ZigBee همانند
تعريف مي كند: يك كنترل كننده در پشتيباني از ساختن يكسري پارامترها براي ايجاد شبكه و شناسايي
گره هاي تابع جديد كه به شبكه مي پيوندند، و وسايل تابع كه به صورت گره پاياني يا تكرار كننده به كار
مي رود با قابليت مسير يابي براي ارسال داده.
:[7] Z‐Wave مزاياي
• سادگي نصب و گسترش با نصب آدرس اتوماتيك براي مديريت شبكه راحت تر.
• هزينه ي كم به علت مجتمع سازي شدن بر روي يك تراشه
• مصرف برق بسيار پايين با كمك پشته پروتكلي كوچك و شكل فريم فشرده شده
• بسيار كوچك از نظر اندازه ي سخت افزار كه آن را براي مجتمع شدن با ديگر وسايل مناسب مي
كند
• عملكرد عالي در جلوگيري از دخالت ها و نويز ها با پشتيباني از دو روش تاييد ، الگوريتم عقب گرد
و پرهيز از تصادم
نداشتن هيچ مكانيسمي براي تضمين امنيت داده ها در ارتباطات است. Z‐Wave از معايب
retransmission ١
چارچوب تاييد :ACK frame ٢
Data payload ٣
routing ٤
application ٥
٢۶
-3-2 جمع بندي
در اين فصل به بررسي و بيان مزايا و معايب تكنولوژي هاي ارتباطي كه در خانه هوشمند به كار مي رود
را كه در ابتدا تنها تكنولوژي هاي ارتباطي به كار رفته PLC پرداختيم. در ابتدا تكنولوژي هاي خطوط برق يا
در شبكه خانه هوشمند بود را و در ادامه تعدادي از تكنولوژي هاي بي سيم برد كوتاه را كه امروزه بيشتر
گسترش يافته اند را بيان كرديم. نياز به صرفه جويي در انرژي باعث ايجاد ملاحظاتي در تكنولوژي شبكه و
هزينه هاي گسترش در طراحي خانه هوشمند شده است، به خصوص براي اتوماسيون خانگي. در ميان
و تكنولوژي هاي شبكه برد PLC تكنولوژي ها شناخته شده در حوزه ي خانه هوشمند ، تكنولوژي هاي
كوتاه و با نرخ داده ي كم بي سيم توجه بيشتري را به خود اختصاص داده اند. با وجود پيشرفت هاي ديگر
بيشترين كاربرد را در سيستم خانه هوشمند دارند. INSTEON و X تكنولوژي هاي ديگر هم اكنون 10
در فصل نتيجه گيري مزاياي اين تكنولوژي ها را با يكديگر مقايسه مي كنيم.
٢٧
فصل سوم: ميان افزارها
٢٨
-1-3 انواع ميان افزارها
CORBA -1-1-3
اين استاندارد رابط برنامه هاي كاربردي ، پروتكل هاي رابطه اي ومد لهاي اطلاعاتي شئ / سرويس 1 را
مي كند كه م يتواند نرم افزارهاي ناهمگون (نوشته شده به زبان هاي متفاوت) را به هم مرتبط سازد. هدف
. [ ايجاد چارچوبي مشترك بر پايه برنامه هاي شئ گرا با خصوصيات واسط هاي گوناگون است[ 4 CORBA
مي توانيم از شي در پلتفرم هاي توزيع يافته ، به صورت مشترك استفاده كنيم؛ CORBA بنابراين با استفاده از
CORBA . بدون نگراني از اين كه شي در چه موقعيت مكاني قرارگرفته يا به چه پلتفرمي متعلق است
مي تواند كدهاي نوشته شده (در برخي زبان هاي برنامه نويسي) را بسته بندي و به آن اطلاعاتي از قبيل
تواناي اجرايي كدها و چگونگي اجراي آن ها را اضافه نمايد. به طوري كه اين كدهاي بسته بندي شده (يا
كه تحت شبكه قرار دارند، اجرا شود. (CORBA شي ها) بتوانند از برنامه هاي ديگر (يا حتي شي هاي
به سيستم هاي ناهمگون اجازه مي دهد با يكديگر ارتباط برقرار كنند صرف نظر از سكويي كه CORBA
به گونه اي ساخته شده كه اجازه مجتمع سازي طيف وسيعي ازسيستم CORBA .[ استفاده مي شود[ 4
هاي اشياء را مي دهد ومكانيسمي براي يافتن پياده سازي اشياء براي يك درخواست ،مهيا كردن پياده
سازي براي دريافت درخواست و در آخر ارتباط داده اي براي پاسخ به درخواست فراهم آورده است. همچنين
مكانيسمي را براي تعريف واسط ها بين اجزاء وتعيين سرويس هاي استاندارد همچون سرويس هاي شئ
،فهرست و نام گزاري سرويس ها وتبادل سرويس ها كه ويژگي قابليت همكاري را در برنامه هاي تحت
هستند با وجود تفاوت در سازنده، كامپيوتر، CORBA نشان مي دهد[ 3].برنامه هايي كه بر پايه CORBA
سيستم عامل، زبان برنامه سازي و شبكه مي توانند با يكديگر همكاري داشته باشند[ 17 ]. اين راه حل در
در دانشگاه تكزاس در آرلينگتون استفاده شده اين خانه به MavHome ساختار يك خانه هوشمند به نام 2
براي ارتباط اجزاء نرم CORBA صورت يك عامل هوشمند عمل مي كند ،ساختار آن با استفاده از واسط
افزاري و كنترل خطوط جريان برق براي مديريت سيستم ها در بيشتر وسايل محيط خانه هوشمند به كار
به يكديگر مرتبط شده اند وسايل استاندارد آسانتر از اجزاء ارتقاء يافته ، CORBA رفته است چون اجزاء با
مشكل قابليت همكاري را با بهبود ويژگي CORBA كنترل مي شوند. گر چه رويه MavHome توسط
همكاري در مديريت سيستم هاي نا همگون حل مي كند هنوز هم مشكلاتي در پياده سازي محيط خانه
:[ هوشمند هست[ 4
-1 براي استفاده از عملكرد ها نيازمند به اطلاعاتي از سيستم مشتري از نام روش سرور است.
-2 نياز به اصلاح براي قادر سازي سيستم ها براي همكاري در ميان سيستم هاي ناهمگون.
Object/Service ١
Managing An Intelligent Versatile Home ٢
٢٩
به منظور همكاري زير سيستم هاي نا همگون در اجراهاي مشترك نياز به اصلاحاتي است مخصوصا اگر
نباشند(سيستم هاي موجود كه تعويض آنها به صرفه نيست) كه اين CORBA سيستم ها تابع ويژگي هاي
اصلاحات از نظر هزينه زماني و مالي به صرفه نيست، بنابراين چارچوبي لازم است كه بدون اصلاح سيستم
.[ هاي موجود قابليت همكاري را در مديريت سيستم هاي ناهمگون ايجاد كند[ 3
COM1-2-1-3
معرفي شده توسط ميكروسافت كه كامپوننت هاي نرم افزاري را قادر به برقراري ارتباط با COM تكنولوژي
يكديگر مي سازد و برنامه ها را قادر مي سازد از اجزاء دودويي تعريف شده توسط سازندگان نرم افزار ساخته
يك مدل برنامه سازي بر پايه شئ است كه براي ترقي قابليت همكاري نرم افزارها كه اجازه COM . شوند
مي دهد برنامه ها و اجزاء به آساني با هم همكاري داشته باشند حتي اگر توسط فروشندگان متفاوت با زبان
هاي برنامه سازي متفاوت نوشته شده باشند يا اگر در ماشين هاي متفاوتي و با سيستم عامل هاي متفاوت
توسط توسعه دهندگان براي ايجاد اجزاء نرم افزاي قابل استفاده مجدد و اتصال COM .[ اجرا شوند[ 18
اجزاء به يكديگر براي ساختن برنامه ها واستفاده از سرويس هاي ويندوز بكار مي رود. جانشين هاي آن
هستند كه هدف آنها ايجاد مكانيسمي عام براي مجتمع سازي اجزاء در سكو هاي بر DCOM و 2 COM+
شبيه به يكديگرند تفاوت آنها در اين است كه CORBA وCOM پايه ويندوز است.از نظر قابليت همكاري
در سطح كدهاي CORBA مشكل قابليت همكاري را در ميان اجزاء نرم افزار دودويي حل مي كند اما COM
اجازه مي دهد به زبان COM/DCOM در سطح دودويي به اجزاء COM برنامه عمل مي كند[ 3]. عملكرد
از فعل و انفعالات بين يك شئ مشتري COM . باشند C++,Java,Visual Basic هاي متفاوتي همچون
وخدمتگزار پشتيباني مي كند ،كه هر دو مي توانند در يك فضاي آدرس(يك فرآيند)و يا در فرآيند هاي
متفاوت در يك ميزبان باشند. اين فعل و انفعال بين مشتري خدمتگزار به طوري تعريف شده كه ارتباط بين
به طور نامحسوسي فراخواني هاي مشتري را گرفته و براي COM اجزاء از ديد برنامه نويس پنهان است
پشتيباني مي كنند مي توان از COM ديگر اجزاء ارسال مي كند[ 17 ]. در تمامي سيستم هايي كه از
با سرور آن از راه دور استفاده مي شود. COM براي ارتباط يك مشتري DCOM، استفاده كرد DCOM
مكان اجزاء را از مشتري پنهان مي كند اين به اين معناست كه يك مشتري يا جزء DCOM
از اينكه ديگر اجزاء در همان زير سيستم اند يا در زير سيستم ديگري اطلاع ندارد. يك COM/DCOM
فايل نمايش داده مي شود زماني كه يك مشتري مي خواهد از EXE فايل يا DDL جزء در يك كامپيوتر با
فايل بايد اين فايل قبل از EXE در ابتدا بايد بارگزاري شود و با DDL فايل) استفاده كند DDL يك جزء (با
Microsoft Component Object Model(COM) ١
Distributed COM ٢
٣٠
استفاده ،اجرا آن شروع شود [ 17 ]. در هر صورت نياز به تبادل اطلاعاتي ميان مشتري و جزء مورد نظر است
در ايجاد قابليت همكاري است كه در ارتباط با سيستم هاي از راه دور قبل از عملكرد و COM واين مشكل
اجرا نياز به اطلاعاتي از آنهاست و اين خود نيازمند اصلاحاتي در سيستم هايي است كه تحت استانداردهاي
اين تغيير چندان پسنديده نيست از نظر ساكنان و توسعه دهندگان خانه CORBA نيستند همچون COM
.[ هوشمند [ 3
.NET Framework-3-1-3
ECMA‐ براي فراهم آوردن زبان ها و كامپوننت هاي استاندارد كه مطابق استاندارد .Net Framework
335 هستند توسط ميكروسافت ساخته شده است. اين تكنولوژي براي حل مشكلات و افزايش برنامه CLI1
قابليت استفاده مجدد از كد را در سكوهاي يك يا چند CLI .[ هاي برپايه اينترنت طراحي شده است[ 4
است كه اجازه مي CLR بيشتر در مكانيسم 2 .NET Framework سيستم عاملي فراهم مي آورد.سودمندي
در توليد CLR . دهد شئ هايي كه توسط يك زبان استفاده شده اند بتوانند در ديگر زبانها نيز استفاده شوند
كدهاي مديريت شده توسط زبان واسط ميكروسافت 3 پشتيباني مي شود. تمامي ابزارهاي گسترش زبان مي
توانند زبان واسط ميكروسافت يكساني توليد كنند صرفنظر از زبانهايي كه براي نوشتن كدهاي خاص
استفاده مي شوند. زبان واسط ميكروسافت يك سيستم نوع رايج 4را پياده سازي مي كند كه انواع پشتيباني
را تعريف كرده و نشان مي دهد كدهاي نوشته شده به يك زبان مي توانند ارتباط برقرار كنند CLR شده در
توسط محيطي كه از قابليت همكاري ميان زبان ها پشتيباني CLR . با كدهاي نوشته شده به زبان هاي ديگر
.[ را قادر مي سازد تا كلاس ها و شئ هاي يك زبان خاص در ديگر زبان ها استفاده شوند [ 4 .NET مي كند
قابليت همكاري را از طريق فراهم آوردن سكوهاي ميان زباني 5 باعث مي شود كلاس .NET Framework
.NET . ها و شئ ها قابل تعويض و قابل استفاده مجدد باشند بدون استفاده از زبان تعريف واسط 6 خاص
و كدهاي به جامانده 7 است. واسط كردن كدهاي به .NET همچنين قادر به مجتمع سازي برنامه هاي
جامانده به وسيله ي برنامه هاي توانا سازي پشتيباني مي شود، برنامه هاي توانا سازي كه قسمتي از محيط
مديريت نشده توليد شده اند. DLL براي دستيابي به توابع 8 CLR كدهاي مديريت شده هستند، توسط
پشتيباني كردن از كدهاي به جامانده يكي از فاكتورهاي افزايش درجه قابليت همكاري در محيط خانه
Common Language Infrastructure ١
Common Language Runtime ٢
Microsoft Intermediate Language ٣
Common Type System ٤
Cross‐language Platform ٥
Interface Definition Language ٦
legacy code ٧
Dynamic Link Library ٨
هوشمند
پتانسيل
د با زبان
ليد شده
كاربردي 1
ستم هاي
مكانيسم
ده اند كه
ن ويژگي
ي هاي خانه
ل شماره 9
د توسعه يابند
وند.كدهاي تو
.[ هند[ 3
برنامه هاي ك
كند. در سيس
زارهاي جاوا م
را فراهم آورد
ني شوند ،اين
ي تكنولوژي
ه[ 3]. در شكل
لف مي توانند
ه كامپايل شو
ا بهبود مي ده
و رابط هاي
را تقويت مي
كند. ميان افز
ي شئ گرا ،
همگون فراخوا
ل ايده آل برا
سترش برنامه
.NET ه از
تم هاي مختل
مديريت شده
ه سازي كدها
توزيع شده
د اين مولفه ر
را ايجاد مي
ي ميان افزاري
ك محيط نا ه
٣١
ند يك راحل
ي آن براي گس
.
مكاري با استفاده
از زير سيست
توليد كدهاي
ت ها در پياد
پروتكل هاي
استفاده شود
ليت همكاري
است ،لايه C
امه ها در يك
مي توان .NE
ستقل سكوي
NET فاده از
شكل 9 .هم
هاي مختلف
براي ت .NET
ق حذف تفاوت
فراهم آوردن
ليت همكاري
از راه دور قابل
CORBA به
سط ديگر برنا
A
ET Framew
ژگي هاي مس
ستم ها با استف
شده برنامه
Framewo
ري را از طريق
هاي جاوا
فزار جاوا با ف
سيستم با قابل
م و فراخواني ا
دور 2 كه شبيه
از راه دور توس
API(Applocatio
Remot
work . است
با زبان و ويژ
سازي زير سيس
9 نشان داده
ork وت و در
قابليت همكا
- ميان افزاره
هاي ميان اف
ساختن يك س
اوا تبادل پيام
ت متد از راه د
در مي سازد
on Program In
te Method Inv
هوشمند
مخصوصا
مجتمع س
در شكل
هاي متفاو
.NET در
4-1-3
تكنولوژي
كه براي س
بر پايه جا
درخواست
اشيا را قاد
nterface) ١
vocation ٢
٣٢
باعث گسترش اجراهاي مشترك بين سيستم ها و تبادل اطلاعات نيز شده است[ 3]. درخواست متد از راه
دور مكانيسمي در اختيار برنامه نويسان جاوا قرار مي دهد كه مي توانند از طريق آن متد اشياي گوناگون را بر
روي يك ماشين مجازي جاوا 1 راه دور اجرا كنند. مكانيسم هاي فراخواني راه دور متفاوتي در دنياي نر مافزار
ايجاد شده اند، اما درخواست متد از راه دور بر خلاف بسياري از آ نها، محدود به انواع داد هاي اوليه يا
ساختارهايي متشكل از داده هاي ساده نيست و ب هكمك آن م يتوان اشياي نرم افزاري را به تمامي همانند يك
پارامتر عبور داد يا بازگرداند. اين ويژگي از درخواست متد از راه دور يك مكانيسم منحصرب هفرد مي سازد.
چنين خاصيتي به اين معني است كه يك برنامه نويس جاوا مي تواند به كمك درخواست متد از راه دور ،
كد هاي جديدي را در شبكه انتقال دهد و در ماشين هاي مجازي راه دور به صورت ديناميك آن ها را اجرا
نمايد. بدين ترتيب برنامه نويسان جاوا در زمان برنامه نويسي سيستم هاي گسترده، آزادي عمل زيادي به دست
خواهند آورد. در يك محيط گسترده، كلاين تهاي درخواست متد از راه دور مي توانند به نسخ ههاي جديد
سرويس هاي جاوا دسترسي داشته باشند و نيازي به توزي عكردن برنامه به كلاينت ها نخواهد بود. اما زماني كه
يا زبان هاي ديگري (غير جاوا) بخواهند با درخواست متد از راه دور C/C++ برنامه هايي به زبان هاي مانند
ارتباط بيابند، مشكلاتي ايجاد خواهد شد. در واقع درخواست متد از راه دور تكنولوژي ويژه جاوا است و
نمي توان از آن ب هراحتي براي ارتباط دادن برنام ههاي جاوا با نرم افزارهايي كه ب هزبان هايي غير جاوا توسعه
يافته اند، استفاده كرد. همه طراحي هاي پيشنهاد شده ي مان افزارهاي جاوا نيازمند نسب ماشين مجازي
جاوا براي سيستم هاي از راه دور و كامپوننت هاي محلي در سيستم هاي درگير اند. منفعت اصلي استفاده
از ميان افزارهاي جاوا در بهبود قابليت همكاري در ارتباط با اجراي مشترك و تبادل اطلاعات و پشتيباني
.[ كامل براي اصلاح سيستم هاي موجود است[ 3
OSGi- 1-4-1-3
است چارچوبي مديريت شده OSGi يكي از پياده سازي هاي ميان افزارهاي جاوا در محيط خانه هوشمند 2
برنامه هاي سرويس بر پايه جاوا را كه OSGi. و قابل توسعه براي اتصال وسايل مختلف در شبكه خانگي
داراي قابليت انتقال اطلاعات و توسعه پذيري اند را پشتيباني مي كند اين برنامه ها دسته خوانده مي
و مجموعه اي دسته OSGi شامل يك نمونه ماشين مجازي جاوا ، چارچوب OSGi شوند.يك سكوي
OSGi. صورت مي گيرد OSGi است.همكاري دسته ها از طريق ثبت سرويس هاي آنها در فهرست سرويس
مشخصاتي را براي دروازه سرويس ها فراهم كرده كه تكنولوژي هاي سرويس هاي مختلف را طوري
هماهنگ مي كند تا بتوانند وسايل مختلف را در شبكه هاي مختلف براي ارتباط با يكديگر پشتيباني كنند.با
Java Virtual Machine ١
Open Service Gateway Initiative ٢
٣٣
نقش كامل OSGi، كه بر روي بهبود قابليت همكاري Jini,UPnP,HAVi وجود تكنولوژي هايي همچون
كننده اي دارد به دليل تمركز بر روي تحويل سرويس ها[ 19 ].شكل شماره 10 نشان مي دهد چگونه
در يك شبكه خانگي تركيب شده اند. OSGi تكنولوژي هاي شبكه مختلف از طريق
OSGi شكل 10 .ساختار شبكه خانگي
يك محيط محاسباتي،كامپوننت گرا ،و استاندارد شده را براي سرويس هاي شبكه شده OSGi مشخصات
بر پايه ماشين مجازي جاوا است،هر برنامه دراين چارچوب در يك OSGi تعريف مي كند[ 3]. خصوصيات
به قدرت محاسباتي كمي نياز داشته باشد همچنين OSGi ماشين مجازي جاوا اجرا مي شود كه باعث شده
ساختار مديريت از راه دور منعطف آن اجازه مديريت چند سكو را از يك قلمرو مديريت مي
محيط جاوا را به محيطي برتر براي مجتمع سازي نرم افزارها تبديل مي OSGi دهد[ 20 ].سكوي سرويس
كند.جاوا قابليت جابجايي را كه براي پشتيباني محصولات در سكوهاي متفاوت نياز است را فراهم مي كند.
امكانات اوليه استاندارد شده اي را فراهم مي آورد كه اجازه مي دهد برنامه ها از اجزاء OSGi تكنولوژي
كوچك ،قابل استفاده مجدد و تركيبي 1 ساخته شوند. براي كوچك كردن اتصال در شبكه و مديريت بهتر
ساختار سرويس گرايي را كه قادر مي سازد اجزاء به طور پويا يكديگر را براي همكاري OSGi آنها ،تكنولوژي
Collaborative components ١
٣۴
هزينه هاي زماني و مالي گسترش خود را از طريق OSGi با يكديگر كشف كنند ايجاد كرده .تكنولوژي
مجتمع سازي زير سيستم هاي اجزاء پيش ساخته و پيش آزموده شده كاهش داده است و همچنين هزينه
محيط استاندارد شده اي را براي برنامه ها(كه دسته OSGi هاي نگهداري را نيز كاهش داده است چارچوب
يا مجموعه خوانده مي شوند) فراهم مي آورد. اين دسته ها مي توانند واسط هاي جاوا را براي تعيين
سرويس ها پياده سازي كنند و سرويس ها را در فهرست سرويس ها ثبت كنند .مشتري ها سرويس ها را از
فهرست مي يابند. اين شبيه به ساختار سرويس گرا همچون وب سرويس است تفاوت در اين است كه وب
مي شود OSGi سرويس همواره به چند لايه انتقال نياز دارد كه باعث كند شدن بسيار آن نسبت به
مكانيسم هاي فراواني براي ايجاد امكان همكاري و تامين همكاري فراهم كرده OSGi .چارچوب
و غير OSGi است[ 21 ].اما خوبي وب سرويس در اين است كه مي تواند قابليت همكاري را بين سكوهاي
.[ فراهم كند[ 22 OSGi
Jini-2-4-1-3
يك ميان افزار است براي فراهم كردن مجموعه اي رابط هاي برنامه هاي كاربردي Jini تكنولوژي شبكه
همچون پروتكل هاي شبكه . سكوي نرم افزاري را ايجاد مي كند كه همه ي وسايل را قادر به برقراري
هر وسيله Jini ارتباط با يكديگر ، صرف نظر از سيستم عامل ها يا محدوديت هاي واسط ها. در يك محيط
سرويس هايي را براي ديگر وسيله ها فراهم مي كند. هر وسيله واسط هاي خود را منتشر مي كند كه ديگر
وسيله ها از طريق آنها مي توانند با اين وسيله و در نتيجه به سرويس ها آن دسترسي يابند . اين تكنولوژي
همه انواع وسايل،شامل وسايل الكتريكي خانگي ،وسايل صوتي و ديگر وسايلي كه قسمتي از شبكه هاي
كامپيوتري معمول نيستند را پشتيباني مي كند. هر وسيله به صورت يك مشتري يا كارگذار در اين شبكه
است و همه ي Java يك تكنولوژي كشف سرويس كه ساختار آن بر پايه Jini .[ فعاليت مي كند [ 23
سرويس هاي لازم براي پشتيباني از برنامه هاي موازي و توزيع شده را فراهم مي كند. به خاطر استقلال پايه
مي تواند براي فعل و انفعالات بين سرويس ها و مشتري ها به كد هاي همراه استناد كند . Jini ، اي جاوا
را فراهم Jini سرويس هاي جستجو فهرست هايي از سرويس هاي قابل دسترسي براي مشتري ها در شبكه
قابليت استفاده و دسترسي خود را توسط ارسال شئ هاي نماينده به Jini مي كنند. در ابتدا سرويس هاي
يك يا چند سرويس فهرست ثبت مي كنند . شئ هاي نماينده در اصل همان درايور هاي وسايل ان كه به
نوشته شده اند كه به مشتري ها اجازه مي دهند سرويس ها را كنترل كنند . و شامل پروتكل هايي Java
براي اتصال به سرويس هاي جستجو و براي كشف پوياي سرويس هاي جستجو در محدوده ي انتشار است.
زماني كه يك مشتري به يك سرويس جستجو وصل مي شود مي تواند سرويس هاي مورد نظرش را جستجو
٣۵
جستجو بر اساس نوع شئ سرويس ، Jini كند و آنگاه شئ هاي نماينده سرويس متناظر را بارگذاري كند. در
كه به طور عمومي با استفاده از واسط جاوا تعيين مي شود، و مجموعه اي از ويژگي هاي توصيفي است . از
بر اساس كرايه است كه اجازه مي دهد كرايه دهندگان دسترسي به Jini بين بردن داده هاي ناخواسته در
يك منبع(همچون انباره شئ نماينده در يك سرويس جستجو) را بر پايه زمان عطا كنند . همچنين براي
اخطار همگام از رخداد مسائل قابل توجه، مثل كشف يك سرويس جستجوي جديد و قابليت دسترسي به
به دست كم يك سرويس جستجوي قابل دسترس Jini . يك سرويس مورد نياز، در شبكه فراهم شده است
نياز دارد و هيچ مد بدون فهرستي وجود ندارد كه مشتري ها و سرويس ها يكديگر را به طور مستقيم كشف
شامل ابزارهاي ديگري همچون يك سرويس تراكنش و يك Jini كنند و با هم فعل و انفعال داشته باشندو
اجاره ي ايجاد سرويس هاي زيادي را مي دهد زيرا يك Jini پياده سازي جاوا اسپيس 1 است. پوياي كد در
شئ نماينده كه به وسيله ي يك مشتري بارگذاري شده است مي تواند محاسبات را در سمت مشتري يا
.[ سمت سرويس يا هر دو انجام دهد[ 24
Jini شكل 11 . ساختار يك شبكه
-5-1-3 وب سرويس
وب سرويس يك سيستم نرم افزاري براي پشتيباني از قابليت همكاري سرور به سرور 2 در يك شبكه است
كه استانداردي را براي همكاري نرم افزارها ي متفاوت فراهم آورده است كه در سكو ها و چارچوب هاي
گوناگون اجرا مي شود .ساختار آن يك ساختار قابليت همكاري است[ 25 ]. به بياني ديگر وب سرويس
مجموعه اي از استاندارد ها و پروتكل هاست كه متد رايجي را براي فعل و انفعالات برنامه اي ميان برنامه ها
است كه XML ، سرويس ها و وسايل فراهم مي آورد[ 4] وب سرويس خانواده اي از پروتكل هايي بر مبناي
JavaSpaces ١
machine to machine ٢
٣۶
ساختن برنامه ها،اپليكيشن هاي توزيع شده فراواني را فراهم مي كند.طرح بنيادي وب سرويس بر اساس
انتشار،كشف و درخواست است[ 26 ]. درخواست مفهوم استاندارد شده ي عملكردش را بر اساس پروتكل هاي
.[ وب توصيف مي كند مستقل از سيستم عامل ، سرور برنامه، زبان برنامه نويسي ،پايگاه داده و مدل اجزاء[ 3
ساختار وب سرويس بر پايه فعل و انفعال سه نقش است :فراهم آورنده سرويس،فهرست سرويس،درخواست
:[ كننده سرويس كه اين فعل و انفعال شامل انتشار كشف و درخواست است. اين نقش ها[ 4
-1 تهيه كنند سرويس 1 : ايجاد سرويس هاي وب و انتشار آنها براي محيط خارجي به وسيله ثبت آنها
در فهرست سرويس.
-2 فهرست سرويس 2 : فهرست هايي قابل جستجو است از توضيحات سرويس هايي است كه اين
توضيحات توسط فراهم آورنده سرويس انتشار يافته اند.
-3 درخواست كننده سرويس 3 : برنامه اي است كه سرويس را مي يابد و درخواست مي كنديا يك فعل
و انفعال را با يك سرويس آغاز مي كند. در شكل 12 اين نقش ها نشان داده شده اند.
شكل 12 .نقش ها و عملكرد وب سرويس
service provider ١
service registry ٢
service requester ٣
٣٧
اين نقش ها بر اساس سه تكنولوژي استاندارد اصلي است: پروتكل دسترسي آسان 1 ،زبان توصيف وب
اند كه به صورت مكانيسم هايي براي تعريف داده XML همه اين استانداردها بر پايه . UDDI سرويس 2 و 3
معرفي شده اند. كه اولين بار در كنسرسيوم شبكه گسترده جهاني 4 ايجاد شده اند[ 3]. اين تكنولوژي هاي
زمينه ارتباط بين برنامه ها را ايجاد مي كند به شكلي كه مستقل از زبان برنامه نويسي ، سيستم عامل و
سخت افزار است . وب سرويس داراي اطلاعاتي است كه نحوه استفاده از آن را توضيح مي دهد . اين
كه به برنامه ها مي گويد اين وب XML توضيحات در زبان توصيف وب سرويس نوشته مي شود ، متني به
سرويس چه اطلاعاتي لازم دارد و چه اطلاعاتي را بر مي گرداند. توضيحات زبان توصيف وب سرويس در دو
سطح است سطح انتزاعي كه شامل پيام هايي است كه دريافت و فرستاده مي شوند وسطح واقعي (سخت
افزاري ) در آن انتقال و جزئيات ساختار سيم براي يك يا چند رابط معيين مي شود. پورت ها 5 اطلاعات
اتصال واسط ها را با يك آدرس شبكه تركيب مي كند و در آخر يك سرويس همه ي پورت هايي را كه يك
آخرين مولفه در پياده سازي وب سرويس است كه UDDI . واسط را اجرا مي كنند گروه بندي مي كند
ساختمان UDDI . هدف اصلي آن تشخيص يك چارچوب براي توصيف و پيدا كردن وب سرويس هاست
هاي داده و رابط هاي برنامه كاربردي را ، براي انتشار توضيحات سرويس در فهرست و جستجوي فهرست
تبديل به يك انبار سرويس UDDI براي پيدا كردن توضيحات انتشار يافته ، تعريف مي كند. انتظار مي رود
سازمان هاي تجاري براي گسترش اطلاعات تجاري آنها و سرويس با ارزش افزوده براي محيط خانه هوشمند
شود. وب سرويس در محيط خانه هوشمند به عنوان راحل باقوه براي ابعاد مختلف قابليت همكاري در
.[ مديريت سيستم هاي نا همگون شناخته مي شود[ ٣
SOAP -6-1-3
SOAP6 يك مكانيسم ارتباط بين برنامه اي است كه هدف از آن تبادل اطلاعات ساخت يافته در محيط
شامل يك SOAP . توزيع شده است اين تبادل اطلاعات از طريق فرستادن و دريافت پيام صورت مي گيرد
براي پشتيباني از برنامه SOAP . متد كپسوله كردن فراخوان هاي رويه از راه دور 7 در پيام هايش نيز هست
هاي نا مرتبط 8 ايجاد شده تا بتوانند پيام هاي غير همزمان يك جانبه را رد و بدل نمايند[ 3].هدف اصلي
ايجاد روش براي فرستادن ديتا بين سيستم هايي است كه بر روي شبكه پخش شده اند . وقتي يك SOAP
Simple Object Access Protocol ١
WDSL(Web Services Description Language) ٢
Universal Description Discovery Integration ٣
world wide web (w3c) ٤
EndPoint ٥
The Simple Object Access Protocol ٦
Remote Procedure Calls ٧
Lossely Coupled ٨
٣٨
وسيله اي براي ارتباط و انتقال ديتا بين SOAP برنامه شروع به ارتباط با وب سرويس مي كند ، پيغام هاي
به وب سرويس فرستاده مي شود و يك تابع يا ساب روتين را در آن به SOAP آن دو هستند . يك پيغام
اجرا در مي آورد به اين معني كه اين پيغام از وب سرويس تقاضاي انجام كاري مي كند . وب سرويس نيز از
استفاده كرده و عمليات خود را آغاز مي كند . در انتها نيز نتايج را با يك پيغام SOAP محتواي پيغام
تشكيل شده از SOAP ، XML ديگر به برنامه اصلي مي فرستد .به عنوان يك پروتكول مبتني بر SOAP
را كه بر روي شبكه منتقل مي شود XML ي است . اين الگو ها شكل پيغام هاي XML يك سري الگو هاي
را مشخص مي كند ، مانند نوع ديتا ها و اطلاعاتي كه براي طرف مقابل تفسير كردن متن را آسان كند . در
طراحي شده است ولي از آن در HTTP براي انتقال ديتا بر روي اينترنت و از طريق پروتكول 1 SOAP اصل
از بخشهاي : پوشش 3 كه SOAP ديگر مدلها مانند شبكه محلي 2 نيز مي توان استفاده كرد . يك پيغام
محتواي پيام و نحوي عملكرد آن را شرح مي دهد و مجموعه اي از قواعد رمزگذاري شده براي بيان نمونه
ها ، برنامه اي كه انواع داده را تعريف كرده و يك قرارداد براي نمايش فراخواني و پاسخ رويه ي از راه دور.
هر پوشش شامل عنوان 4 و بدنه 5 است[ 3]. اطلاعاتي كه بايد انتقال يابند در بدنه قرار مي گيرند و اطلاعات
اضافه و سرويس هاي ارزش افزوده در عنوان قرار مي گيرند. اين پروتكل در دو مد استفاده مي شود مد
7 . در مدل سند فعل و انفعالات بين دو برنامه با توافق بر سر ساختار سندهايي كه بين RPC سند 6 و مد
درخواست را كپسو له مي كند در صورتي كه SOAP پيام RPC آنها انتقال مي يابد رخ مي دهد. و در مد
را نشان مي دهد. SOAP پيام هاي ديگر پاسخ را كپسوله كنند[ 4]شكل 13 ساختار پيام
Hypertext transfer protocol ١
Local Area Network ٢
Envelope ٣
Header ٤
Body ٥
document‐style ٦
RPC‐style ٧
٣٩
SOAP شكل 13 .ساختار يك پيام
UPnP -7-1-3
UPnP1 مجموعه اي از پروتكل هاي شبكه است چارچوب محاسباتي توزيع شده بر پايه تكنولوژي وب،
ساختاري براي اتصال داخلي در هر نوع وسيله الكتريكي در حقيقت تكنولوژي است براي كشف سرويس .
هدف از آن شرح مفهوم اتصال و پخش 2 براي وسايل اتصال يافته در يك شبكه . ساختار آن بر پايه پروتكل
كه اين باعث آسان شدن مجتمع سازي وسايل مختلف، UDP ,HTTP, XML ,SOAP، TCP/IP هاي
ابتدا بايد دو مفهوم را بيان كنيم: UPnP انتقال داده و كنترل در شبكه خانگي مي شود[ 27 ].براي درك
يك شئ است كه سرويس ها و متغيير ها را در شبكه اضافه مي UPnP وسيله و نقطه كنترل. يك وسيله
كند، پاسخ به درخواست هاي نقاط كنترل. و نقطه كنترل به هر سرويسي گفته مي شود كه تنها براي
پروتكل ها ارتباط ميان وسيله ها و نقاط كنترل را تعريف مي كند . UPnP كنترل وسايل ديگر است.ساختار
فراخواني كرده اند) UPnP پروتكل هاي ارتباط بين مشتري 3 ها (نقاط كنترل را در زبان مخصوص UPnP
UPnP و سرويس ها را استاندارد مي كند بهتر از استاندارد شدن به استناد كد هاي همراه[ 24 ]. هر سرويس
اينكه هيچ پيكربندي نياز ندارد و UPnP هر نرم افزار و سخت افزاري مي تواند باشد. ويژگي اصلي ساختار
يك نام منطقي و اطلاع سرويس ها ، IP هر وسيله به طور خودكار كشف مي شود و عمل مي كند با يك
كد XML شامل توضيحات سرويس ها و وسيله ها كه به UPnP كه شبكه ارائه مي دهد[ 16 ]. خصوصيات
شده اند و تعدادي پروتكل براي پيكر بندي اتوماتيك محلي، كشف ، اعلان ،فعل و انفعالات
به شش ناحيه تقسيم مي شود : اولين آدرس دهي است كه UPnP مشتري/خدمتگذار است. خصوصيات
Universal Plug and Play ١
plug & play ٢
Client ٣
۴٠
و وسايل و UPnP مرتبط با ارزش دهي آغازين 1 وسايل است به منظور فعل و انفعال با ديگر موجوديت هاي
به طور عمومي توسط يك سرور بر پايه پروتكل IP داشته باشند . آدرس IP نقاط كنترل كه بايد آدرس
از پروتكلي به نام UPnP پيكربندي پويا 2 ايجاد مي شود اما در محيط هاي كوچك همچون شبكه خانگي
را توليد مي كند. ناحيه دوم كشف است ، كه به نقطه هاي IP كه به طور اتوماتيك آدرس هاي Auto‐IP
كه سرويس هاي مورد نظرش را ارائه مي دهند پيدا كند. كشف UPnP كنترل اجازه مي دهد وسايل
همچنين اعلان هاي وسايل را كه براي آگاهي از امكان دسترسي به وسيله ها كه در شبكه وارد شده اند
URL پوشش مي دهد . ناحيه سوم توصيف يا توانايي پاسخ در مورد وسايل خاص است. با استفاده از 3
بدست آمده در فاز كشف يك نقطه كنترل مي تواند سندي را كه سند توصيف وسيله ناميده مي شود را
بارگزاري كند كه به طور كامل هر وسيله را توصيف مي كند. اين سند يك سكوي بي طرف كه به طور كامل
بيان شده است. اگر يك نقطه كنترل تصميم بگيرد با يك سرويس از يك وسيله فعل و انفعال XML به
داشته باشد (بعد آزمايش سند توصيف وسيله ) كنترل براي فرستادن فرمان وسيله و دريافت پاسخ استفاده
صورت مي گيرد. براي آگاهي از SOAP مي شود. همه ي كنش ها و واكنش هاي كنترل از طريق پروتكل
رويدادهاي سرويس ها را ثبت مي كنند. اين مكانيسم بخش رويدادها UPnP تغيير حالات مهم نقاط كنترل
از فهرست سرويس Jini بر خلاف ديگر تكنولوژي ها همچون UPnP . مي سازد UPnP را در خصوصيات
براي محيط UPnP پشتيباني نمي كند و ارتباط بين مشتري ها و وسيله ها به طور مستقيم است. در نتيجه
هاي كوچك كه نياز كمتري به فهرست ها در آن است به علت كم بودن تعداد وسايلي كه به طور معمول در
شبكه اند[ 24 ]. هر سرويس مي تواند به طور پويا و اتوماتيك شبكه را ترك كند يا حذف شود بدون اينكه
ها را براي برنامه ها API واسط هاي برنامه هاي كاربردي يا UPnP. اطلاعاتي به طور ناخواسته حذف شوند
هاي مورد نياز كاربران را بسازند [ 28 ]و API تعيين نمي كند بلكه اجازه مي دهد فروشندگان سيستم عامل
در برنامه هاي UPnP . همچنين مستقل از وسيله ها ، سيستم عامل،زبان برنامه نويسي و واسطه ها است
چند رسانه اي همچون شاخه صوت و تصوير بهتر عمل مي كند.
Amigo -8-1-3
گرايش به اين دارد از طريق مجتمع سازي يكپارچه وسايل شبكه شده و Amigo ميان افزار قابل همكاري
سرويس هاي برنامه هاي وابسته در سيستم خانگي، محيط شبكه خانگي را نيمه هوشمند سازد. ساختار
به طور خاص براي ايجاد يك شبكه خانگي باز كه به طور پويا وسايل نا همگون بتوانند Amigo ميان افزار
Initialization ١
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) ٢
Uniform Resource Locator(URL) ٣
۴١
-1 كشف و : Amigo به اين شبكه اضافه شوند، طراحي شده است. توابع هسته ميان افزار قابل همكاري
براي كشف سرويس ها ،مستقل از پروتكل هاي كشف سرويس كه در سرويس هاي SDP قابليت همكاري
شبكه شده به منظور درخواست و آگاهي سرويس ها استفاده مي شود 2-قابليت همكاري فعل و انفعالات
سرويس براي تواناسازي فعل و انفعالات بين سرويس ها ،مستقل از پروتكل هاي مخصوص آن كه در
سرويس هاي شبكه به منظور دسترسي به سرويس هاي از راه دور استفاده مي شوند.
براي سه نوع گره در شبكه خانگي قابل استفاده است: مشتري سرويس 1 ،فراهم Amigo هسته ميان افزار
با استفاده از ميان افزارهاي به جامانده(موجود) Amigo كننده سرويس 2 و دروازه . سرويس ها در محيط
براي فعاليت درمحيط و مخصوصا براي فعل و انفعال با سرويس هاي شبكه شده از راه دور شبكه مي شوند.
اين ميان افزار اجازه مجتمع سازي سرويس هايي را كه برپايه تكنولوژي هاي ميان افزار نا همگون اندرا در
شبكه خانگي مي دهد.همچون ويژگي كه به وسيله اين ميان افزار قادر مي شود متد هايي با قابليت همكاري
را به صورت ميان افزارهاي مستقل پياده سازي كند تا سرويس هاي شبكه خانگي قابل كشف و قابل
دسترسي شوند به وسيله ديگر سرويس هاي شبكه شده و بلعكس،مستقل از ميان افزارهاي سرويس گرا كه
[ سرويس هاي زيادي بر اساس آن ها پياده سازي شده اند.[ 29
براي پشتيباني از تعدادي پروتكل هاي مهم كشف و ارتباط انتخاب شده تا قابليت همكاري را ايجاد Amigo
و به برنامه نويسان اجازه دهد پروتكل ها را خود انتخاب كنند در صورتي كه سرويس ها قادر به كار با متد
هاي مختلف باشند
:[ را در 3 دسته مي توان تقسيم كرد[ 30 Amigo اجزاء ساختار
-1 ميان افزارهاي پايه كه شامل مولفه هاي مورد نياز در شبكه وشامل راه حل هايي براي كشف ،قابليت
همكاري،امنيت،.... است.
-2 سرويس هاي هوشمند كاربر كه براي شبكه خانگي شامل راه حل هايي براي آگاهي متني،پروفايل هاي
كاربران،واسط هاي چند كيفيتي و ... است.
است كه شامل كتابخانه اي براي Amigo -3 چارچوب گسترش يافته كه براي ايجاد سرويس هاي آگاه
توضيحات سرويس ها است.
Service client ١
Service Provider ٢
۴٢
بيشتر تكنولوژي هاي مهم Amigo، قابليت همكاري را در چند سطح ايجاد مي كند Amigo ساختار
موجود در مورد سكوهاي سرويس، مدهاي برنامه نويسي، پروتكل هاي ميان افزار را مجتمع سازي مي كند .
مي توانند به صورت نرم افزارهاي متن باز 1 باشند. Amigo تعداد زيادي از ميان افزارهاي
-2-3 جمع بندي
در اين فصل به بررسي ميان افزارهاي خانه هوشمند را كه بيشتر براي حل مشكل قابليت همكاري در
سيستم خانه هوشمند به كار مي روند پرداختيم و مشخصه هاي فيزكي، پروتكل ها و ساختار هاي آنها را
بيان كرديم. تعدادي از آنها به طور خاص براي خانه هوشمند فراهم شده اند و تعداي نيز تكنولوژي هايي اند
كه مختص كليه شبكه هاي كامپيوتري اند و در خانه هوشمند نيز مي توانند به كار برده شوند.
Open source ١
۴٣
فصل چهارم: نتيجه گيري
۴۴
-1-4 نتيجه گيري و مقايسه تكنولوژي هاي ارتباطي
نياز به صرفه جويي در انرژي باعث ايجاد ملاحظاتي در تكنولوژي شبكه و هزينه هاي گسترش در طراحي
خانه هوشمند شده است، به خصوص براي اتوماسيون خانگي. در ميان تكنولوژي ها شناخته شده در حوزه
و تكنولوژي هاي شبكه برد كوتاه و با نرخ داده ي كم بي سيم توجه PLC ي خانه هوشمند ، تكنولوژي هاي
بر ديگر تكنولوژي ها PLC بيشتري را به خود اختصاص داده اند. مزاياي اصلي و علت برتري تكنولوژي هاي
دسترسي به خروجي سيم كشي برق در هر اتاق خانه است كه از سيم كشي اضافه و در نتيجه از هزينه
اضافه در بيشتر خانه ها جلوگيري مي كند و همچنين سبب راحتي در ارتباطات يكپارچه ابزارهاي مورد نياز
از طريق سيم كشي مي باشد.
در جدول شماره ي 1 تعدادي از تكنولوژي ها مقايسه شده اند .
نوع تكنولوژي X10 INSTEON Lonworks HomePlug C&C
60 نرخ انتقال داده 180 تا 1698 5.4k 3.6 يا K 7.5 k 1.25 تا K
pbs1) (
ارتباط ACK يكسويه بدون p2p/ACK دوسويه با p2p/ACK دوسويه با ACK دوسويه با
بالا بالا بالا با انتشار برنامه 2
برنامه 2
پايين قابليت اطمينان
2،047 گره در هر
شبكه
32،385 گره در هر
دامنه
256 فضاي آدرس 16،777،216
باز باز وابسته به سازنده باز استاندارد
ارزان گران ارزان ارزان هزينه
ساده پيچيده ساده ساده گسترش
PLC جدول 1 . مقايسه تكنولوژي هاي
يكسويه بودن و قابليت اطمينان پايين آن X همانطور كه در جدول نشان داده شده است از كاستي هاي 10
X است، همه ي پيام هاي كنترل كه فرستنده ها مي فرستند بدون هيچ تاييدي از گيرنده. با اين وجود 10
١ بيت بر ثانيه
simulcasting ٢
۴۵
در اتوماسيون خانگي مرسوم تر است به علت راحتي كار با آن براي كاربر و سادگي در نصب اما مشكلاتي
مانند قابليت اطمينان و فقدان مكانيسمي براي امنيت به علت محدوديت در طول فريم نيز در آن وجود
باعث كاربرد كم تر آن در اتوماسيون خانگي شده است با Lonworks دارد. در مقايسه با آن قيمت بالاي
وجود عملكرد عالي آن و پذيرش فراوان آن در ساختمان هاي هوشمند و نظارت صنايع توليدي. در بين اينها
با قيمت ارزان، قابليت اطمينان بالا و استاندارد باز، يك كانديد قابل اطمينان براي HomePlug C&C
به نظر مي رسد. PLC كنترل وسايل خانه در رابطه با تكنولوژي
است اما PLC تكنولوژي هاي بي سيم از نظر هزينه و نصب داراي ويژگي هاي مشترك با تكنولوژي هاي
مسائلي را نيز بايد در نظر گرفت. اولين مسئله اينكه ممكن است وسايل آنها در يك فركانس عمل كنند كه
اين باعث افزايش دخالت و نويز آنها بر روي يكديگر مي شود. دومين مسئله تضعيف سيگنال است همچنين
تخريب كيفيت انتقال داده ها در محيط بي سيم. اين تكنولوژي ها همچنين در مقابل دخالت هاي عمدي
همچون پخش پارازيت آسيب پذيرند. براي بلوتوث مانع اصلي براي شبكه ي كنترل خانه هزينه ي كلي آن
يا بي سيم به تنهايي يك راه حل كامل در شبكه PLC است. به طور كلي استفاده از يكي از تكنولوژي هاي
خانه هوشمند نيست. تنها از نقطه نظر صرفه جويي در مصرف انرژي ، بسيار مناسب است كه تكنولوژي هاي
را با تكنولوژي هاي بي سيم در بعضي كاربردها تركيب كنيم براي تامين نياز هاي عملي مرتبط با PLC
مكان ، تعداد همچنين نوع وسايل خانه در هر اتاق و تعداد سنسور ها و دستگاه هاي تنظيم كننده دما كه به
وسايل كنترل شده متصل اند.
با يكديگر مقايسه شده اند. zigbee و Bluetooth در جدول شماره ي 2
zigbee و Bluetooth جدول 2 .مقايسه ي
۴۶
داراي نرخ داده ي Z‐Wave بسيار كم است در مقايسه با آن zigbee با توجه با جدول نرخ انتقال داده
با وجود Bluetooth بسيار پايين تري است. به طور كلي نمي توان يكي را برتر از ديگري دانست زيرا مثلا
نرخ داده ي بالا و داراي برد كمي است و همچنين قابليت گسترش ندارد و مصرف برق آن نيز در مقايسه با
با نرخ داده ي بسيار كم داراي برد 100 متري است كه در مقايسه Z‐Wave بسيار زياد است . اما zigbee
بسيار بالاست و البته هر دوي اين تكنولوژي ها از دخالت ها و نويز ها جلوگيري مي كنند. Bluetooth با
براي انتقال داده ها ، Bluetooth اين تفاوت ها باعث استفاده ي آنها در كاربرد هاي متفاوت شده است
براي اتوماسيون خانگي كاربرد دارند. Z‐Wave براي كنترل و نظارت در محيط خانه هوشمند و zigbee
-2-4 نتيجه گيري ميان افزارها
ميان افزارهايي كه براي حل مشكل قابليت همكاري به كار مي روند و يا مختص خانه هوشمند ساخته شده
كه مشابه هم رفتار مي COM وCORBA اند براي حل اين مشكل اغلب راه كار هاي مشابه دارند مثل
در سطح COM در سطح كد برنامه عمل مي كند اما CORBA كنند و تنها تفاوت آنها در اين است كه
دودويي عمل مي كند و البته مشكل هر دو نيز يكسان است : 1-صلاح سيستم هاي به جامانده. 2- نياز به
.Net framework تبادل اطلاعات قبل از برقراري ارتباط بين مشتري و خدمتگذار. در مقايسه با اين دو
يك راه حل ايده آل به نظر مي رسد به اين علت كه هيچ يك از مشكلات آن دو را ندارد.
در مورد ميان افزارهاي جاوا كه با تبادل پيام و فراخواني از راه دور متد، همكاري سيستم ها و برنامه هاي
ناهمگون را بسيار آسان كرده اين مشكل وجود دارد كه اين ميان افزارها تنها براي برنامه ها و سيستم هاي
جاوا كار مي كنند و در همه ي وسايل يك شبكه نياز به نصب ماشين مجازي جاوا است تا بتوان از اين ميان
را نيز دارد يعني سيستم هاي به جامانده بايد CORBA مشكل OSGi افزارها استفاده كرد. و همچنين
اصلاح شوند.
بيشتر مناسب برنامه هاي چند رسانه اي صوتي و تصويري است از آنجا كه فهرست UPnP ميان افزار
و وب سرويس راه حل هاي مناسبي براي Amigo . سرويس ندارد و براي شبكه هاي كوچك مناسب است
به همين منظور طراحي شده است. Amigo قابليت همكاري به نظر مي رسند البته
۴٧
مراجع
۴٨
مراجع
[1] Rosslin John Robles , Tai‐hoon Kim , "Applications, Systems and Methods in Smart Home
Technology: A Review", International Journal of Advanced Science and Technology, Vol.
15,February, 2010
[2] Mohamad Rawidean Mohd Kassim, "Design, Development and Implementa􀆟on of Smart
Home Systems Using RF and Powerline Communication", the 2nd National Intelligent
Systems And Informa􀆟on Technology Symposium(ISITS' 07) , oct 30‐31, 2007, ITMA‐UPM,
Malaysia
[3] Thinagaran Perumal,Abdul Rahman Ramlli,Chui Yew Leong,Sha􀆩ri Mansor, Khairulmizam
Samsudin,"Interoperablility for Smart Home Environment Using Web Services"
,Interna􀆟onal Journal of Smart Home, Vol.2, No.4, October, 2008
[4] T.Perumal, A.R.Ramli ,C.Y.Leong,S.Mansor ,K.Samsudin,"Interoperability among
Heterogeneous Systems in Smart Home Environment", IEEE International Conference on
Signal Image Technology and Internet Based Systems,2008
[5] P.Young,N.Chaki ,V.Berzins,"Evalua􀆟on of middleware architectures in achiving system
interoperability" ,in Rapid Systems Prototyping,2003. Proceedings. 14th IEEE International
Workshop on , 2003
[6] George, T.Aphrodite,P.Michael,"Interoperability among Heterogeneous Services" IEEE
International Conference on, 2006, pp. 174‐181
[7] Jin Cheng, Thomas Kunz,"A Survey on Smart Home Networking", Carleton University
,Systems and Computer Engineering,Technical Report SCE‐09‐10, September 2009
[8] S.C.Kuchibhotla,"An OSGi Based So􀅌ware Infrastructure For Smart Homes of The
Future", A Thesis Presented to The Graduate School of The University of Florida for The
Degree of Master of Science, 2002
[9] INSTEON Compared ,URL http://www.insteon.net, January 2,2006
[10] INSTEON The Details , URL http://www.smarthome.com, August 11,2005
[11] LonWorks , LonWorks Technology What is it? , URL h􀆩p://www. Hitechnologies.nl
[12] LonMark Layer1‐6 Interoperability Guidelines, Version 3.4 , URL
http://www.echelon.com ,September 2005
[13] HomePlug Command&Control (C&C) Overview, http://www.homeplug.org , September
2008
۴٩
[14] M.K.Lee,R.E.Newman,H.A.Latchman,S.Katar and L.Yonge, "HomePlug 1.0 Powerline
Communication LANs‐Protocol Description and Performance Results version 5.4",
Interna􀆟onal Journal of Communica􀆟on Systems, v1.01, September 2002
[15] Bluetooth Architecture, http://www.bluetooth.com
[16] J.M.Maestre , E.F.Camacho,"Smart Home Interoperability: the DomoEsi project
approach", Interna􀆟onal Journal of Smart Home, Vol.3, No.3, July 2009
[17] Component Object Model, URL h􀆩p://msdn.microso􀅌.com
[18] The Component Object Model Specifica􀆟on, URL http://www.microsoft.com
[19] Long Ngo,"Service‐oriented architecture for home networks",TKK T‐110.5190 Seminar
on Internetworking, 2007
[20] C.Szczegielniak,"Methodology for Service Development in a Distributed Smart Home
Environment", Master Thesis, Hamburg University of Technology, October 2006
[21] OSGi Alliance , URL http://www.osgi.org
[22] OSGi Service Pla􀆞orm R3, URL h􀆩p://www.osgi.org/documents
[23] Jini, URL http://www.jini.org
[24] J.Allard, V.Chinta, S.Gundala, G.G.Richard, "Jini Meets UPnP: An Architecture for
Jini/UPnP Interoperability", IEEE Interna􀆟onal Conference on Apploca􀆟ons Internet,2003
.Proceedings.2003 Symposium on
[25] Web Services , URL http:// www.w3.org/TR/ws‐arch
[26] J.Parra, M.A.Hossain, A.Uribarren, E.Jacob and A.E.Saddik, "Flexible Smart Home
Architecture using Device Profile for Web Services:a P2P Approach", Interna􀆟onal Journal of
Smart Home, Vol.3, No.2, April, 2009
[27] UPnP, URL http://www.upnp.org
[28] UPnP Specifications Named International Standard for Device Interoperability for IPbased
Network Devices, URL http://www.upnp.org/news/documents ,February 05,2009
[29] N.Georgantas, S.B.Mokhtar, Y.Bromberg, V.Issarny, J.Kalaoja, J.Kantarovitch,"The Amigo
Service Architecture for the Open Networked Home Environment", Proceedings of the 5th
working IEEE/IFIP Conference on Software Architecture (WISCA 2005)
[30] Amigo Architecture, URL http://www.amigo‐project.org
۵٠
پيوست
۵١
پيوست
برنامه سمت سرويس دهنده: برنامه اي كه روي ماشين سرويس دهنده نصب مي شود كه در حالت انتظار
است تا تقاضايي مبني بر برقراري يك ارتباط دريافت كند.
برنامه سمت مشتري: برنامه اي كه روي ماشين مشتري نصب شده اند و در صورت نياز اقدام به درخواست
اطلاعات مي كند.
برگ برگ سازي داده: روشي براي مرتب سازي داده ها به طور غير همجوار است
تصادم: تداخل بسته هاي داده در يك مسير انتقال داده را تصادم گويند.
تسهيم تقسيم فركانس متعامد: روشي براي انتقال داده هاي ديجيتال است كه در سرويس هاي پخش صوت
به كار مي رود. به اين صورت عمل مي كند كه يك سيگنال را در چند كانال با فركانس هاي متفاوت تقسيم
مي كند.
توپولوژي شبكه: چگونگي بهم بندي و اتصال ماشينها به كانال انتقال و ايجاد يك شبكه واحد را اصطلاحا
توپولوژي شبكه گويند.
دسترسي چندگانه تقسيم زمان: يك روش دسترسي به كانال است كه با تقسيم يك سيگنال در بازه هاي
زماني متفاوت در يك كانال، به كاربران اجازه مي دهد يك كانال فركانس يكسان را به اشتراك بگزارند.
پروتكل: عبارت است از قرار دادي كه تعدادي كامپيوتر طبق آن با يكديگر ارتباط برقرار كرده و به تبادل
اطلاعات مي پردازند.
پشته پروتكلي: به كليه پروتكل هاي تعريف شده در لايه هاي يك شبكه كامپيوتري كه عملكرد صحيح
شبكه را تضمين مي كند اصطلاحا پشته پروتكلي گويند.
مجموعه اي از سخت افزارها، نرم افزارها، مردم، خط مشي ها و روش ها كه :(PKI) سازمان كليد عمومي
كاربران شبكه هاي عمومي نا امن همچون اينترنت را قادر مي سازد با استفاده از يك كليد عمومي رمزي و
يك كليد محرمانه ي رمزي كه از يك منبع موثق بدست مي آيند تا به طور محرمانه و امن به تبادل
اطلاعات و پول بپردارند .
شبكه اي كه هر گره آن مي تواند به صورت يك مسيرياب مستقل :Mesh Network شبكه تركيبي يا
فعاليت كند، صرف نظر از اينكه آيا به شبكه ديگري وصل است يا نه.
۵٢
شبكه نقطه به نقطه: در شبكه هاي نقطه به نقطه بين دو ماشين در شبكه، يك كانال فيزيكي و مستقيم
وجود دارد و هيچ ماشين ديگري به آن كانال متصل نيست. در چنين شبكه اي اگر بين دو ماشين مسير
مستقيمي موجود نباشد بسته هاي حاوي داده مي توانند با گذر از چند ماشين مياني به مقصد برسند.
شبكه يا سيستم باز: در يك سيستم يا شبكه باز تمام ماشين ها فارغ از تضادهاي سخت افزاري و نرم افزاري
با پايبندي به يك مدل مرجع و توافق بر سر مجموعه اي از استانداردهاي مستقل بين المللي قادرند با
يكديگر تبادل اطلاعات داشته باشند.
فريم: يك قطعه اطلاعات داراي هويت كه در لايه پيوند داده شكل مي گيرد.
قابليت سازگاري: (براي نرم افزارها) به معناي اين است كه يك نرم افزار خاص قابليت اجرا شدن در روي
يك ماشين يا سخت افزار خاص را دارد.
برنامه اي است كه كد هاي مياني (توليد شده توسط كامپايلرها) Jit يك كامپايلر :just in time كامپايلر
را به دستورالعمل هايي تبديل مي كند كه مي توانند به طور مستقيم به پردارنده فرستاده شوند.
كدگذاري منچستر: روشي براي انتقال بيت هاست كه به گيرنده اجازه مي دهد كه به آساني با فرستنده
همگام شود
يك سيستم كنترل خطا در انتقال داده است. كه در آن فرستنده دادهايي را به : (FEC) كشف خطاي فروارد
پيام ها مي افزايد كه كد اصلاح خطا ناميده مي شود. توسط اين كد دريافت كنند مي تواند خطا ها را كشف
و اصلاح نمايد بدون نياز به درخواست داده هاي اضافه از فرستنده.
كپسوله سازي اطلاعات: در معماري لايه هاي شبكه براي انتقال يك قطعه داده از يك لايه به لايه ديگر نياز
به اضافه كردن فيلد هايي به ابتدا و گاهي به انتهاي آن است با افزودن اين فيلد ها قطعه داده داراي هويت
مي شود و لايه همتا در ماشين گيرنده قادر به درك و پردازش آن خواهد بود، به اين فرآيند به اصطلاح
كپسوله سازي اطلاعات گويند.
پروسه اي است كه اصولا نيازمند مقداري اطلاعات است. (client) مدل مشتري، خدمتگذار: مشتري
پروسه اي است كه اطلاعاتي را در اختيار دارد و تمايل دارد تا اين اطلاعات را بر (server) سرويس دهنده
اساس ضوابطي كه خود تعيين كرده به اشتراك بگذارد و منتظر است تا يك متقاضي، واحدي از اين
اطلاعات را طلب كند و او آن را تحويل بدهد.
۵٣
مدل هفت لايه اي كه سازمان جهاني استاندارد سازي براي شبكه ارائه داده به گونه اي كه :OSI مدل مرجع
وظايف و خدمات شبكه در هفت لايه مجزا تعريف و ارائه مي شود. به ترتيب: 1- لايه فيزيكي، 2-لايه پيوند
داده، 3- لايه شبكه، 4- لايه انتقال، 5-لايه نشست، 6- لايه نمايش با ارائه، 7-لايه كاربرد.
مدل چهار لايه اي براي شبكه كه شبكه را به لايه هاي 1-لايه واسط شبكه 2-لايه شبكه :TCP/IP مدل
-3 لايه انتقال 4- لايه كاربرد تقسيم مي كند.
مسيريابي: اگر كامپيوتري بخواهد با يك كامپيوتر ديگر در اينترنت ارتباط برقرار كند، بسته هايش الزاما از
چند گره (كامپيوتر يا مسيرياب) عبور مي كند تا به مقصد برسد. به عملي كه يك گره بر روي بسته ها و
ارسال آنها به گره ديگر براي رسيدن به مقصد انجام مي دهد مسيريابي گفته مي شود.
پروتكلي براي انتقال سيگنال هاي منتقل شونده از طريق خطوط تلفن در شبكه هاي :CSMA/CA
802.11 است.
آدرس ، IP پروتكلي متكي به يك سرويس دهنده ويژه در شبكه كه به ماشين هاي متقاضي آدرس :DHCP
به صورت دستي يا خودكار به ماشين ها داده مي شود. IP و اطلاعات لازم را مي دهد. آدرس هاي
روش تلفيق بسامدي است كه اطلاعات ديجيتال را از طريق تغيير :(Frequency‐shift keying)FSK
گسسته فركانس موج حامل انتقال مي دهد.
مجموعه اي از فرامين استاندارد است كه بين برنامه مشتري و سرويس دهنده رد و بدل مي شود در :HTTP
حقيقت اين پروتكل طريقه صحبت كردن مشتري و سرويس دهنده را تبيين كرده است. مبادله اطلاعات به
صورت كاراكتر هاي اسكي صورت مي گيرد.
استانداردي است كه لايه فيزيكي و كنترل دسترسي واسط را براي شبكه هاي محلي :IEEE 802.15.4
است. ZigBee شخصي بي سيم برد كوتاه تعيين مي كند. اين استاندارد اساس تكنولوژي هاي مثل
كه روي همه ي ماشين هاي شبكه اينترنت موجود است بسته هاي اطلاعاتي را از مبدا تا IP پروتكل :IP
مقصد هدايت مي كند فارغ از آنكه آيا ماشينهاي مبدا و مقصد روي يك شبكه اند يا چندين شبكه ديگر بين
آنها واقع شده است.
متشكل از 4 عدد بوده كه با يك IP است. هر IP در اينترنت هر كامپيوتر داراي يك آدرس : IP Address
نقطه از هم جدا مي شوند. (مثل 217.219.175.11 ) هر كدام از اين اعداد حداكثر مي توانند 254 باشند.
هاي يك شبكه محلي را تشخيص داد. IP مي باشد كه از روي آن مي توان تعداد Mask داراي يك IP هر
۵۴
يك پروتكل جامع در اينترنت بوده و تمام كامپيوتر هايي كه با اينترنت كار مي كنند از آن : TCP/IP
تبعيت مي كنند.
استانداردي براي انتقال سريال داده هاي يكسويه دودويي است كه در بورد ها و مدارهاي :RS‐232
كه هر كدام براي نشان (A,B,C) الكترونيكي استفاده مي شود. اين استاندارد داراي نسخه هاي متفاوت است
دادن 0و 1 از سطح ولتاژ متفاوتي استفاده مي كنند.
كه ذاتا بدون اتصال است TCP/IP پروتكلي در لايه انتقال مدل :(user datagram protocol)UDP
يعني بدون آگاهي از سرنوشتي كه يك بسته خواهد داشت و بدون هماهنگي با هيچ موجوديت در شبكه، آن
را به سمت مقصد ارسال مي كند.
محتويات صفحه وب را به صورت ساختار يافته توصيف مي نمايد. :XML