گسترش اینترنت اشیا (IoT) به زیرساخت‌های ارتباطی قدرتمند، پایدار و کم‌تأخیر نیاز دارد و شبکه‌های نسل پنجم (5G) یکی از مهم‌ترین فناوری‌هایی هستند که می‌توانند این زیرساخت را فراهم کنند. 5G با ارائه ظرفیت بالاتر، تأخیر کمتر، پشتیبانی از تعداد بسیار زیادی دستگاه و قابلیت‌هایی مانند ارتباطات فوق‌قابل‌اعتماد و کم‌تأخیر، زمینه را برای توسعه نسل جدیدی از تجهیزات متصل فراهم کرده است. استانداردهای 3GPP از همان نسل‌های LTE نیز فناوری‌هایی مانند NB-IoT و LTE-M را برای ارتباطات کم‌مصرف و دستگاه‌های اینترنت اشیا توسعه داده‌اند و در 5G، مفاهیمی مانند Massive Machine-Type Communications (mMTC) و Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC) اهمیت بیشتری پیدا کرده‌اند.
اینترنت اشیا شامل مجموعه بزرگی از دستگاه‌ها و حسگرهایی است که برای جمع‌آوری، ارسال و دریافت اطلاعات به شبکه ارتباطی نیاز دارند. با افزایش تعداد این تجهیزات، شبکه‌های قدیمی با محدودیت‌هایی مانند ظرفیت، تأخیر و مصرف انرژی مواجه می‌شوند. برای مثال، در یک شهر هوشمند ممکن است هزاران حسگر برای کنترل ترافیک، روشنایی معابر، کیفیت هوا، پارکینگ و مدیریت انرژی به‌صورت هم‌زمان فعال باشند. 5G با طراحی معماری شبکه برای پشتیبانی از تعداد بسیار زیادی اتصال، می‌تواند پاسخ مناسبی به این نیاز ارائه دهد. یکی از کاربردهای مهم 5G در این حوزه، mMTC است که برای برقراری ارتباط با تعداد بسیار زیادی از دستگاه‌هایی طراحی شده که معمولاً حجم کمی از داده را ارسال می‌کنند. در کنار آن، فناوری‌های LTE مانند NB-IoT و LTE-M نیز برای دستگاه‌های کم‌مصرف و کاربردهایی که به پهنای باند بالا نیاز ندارند، توسعه یافته‌اند. بنابراین، مسیر رشد IoT تنها به افزایش سرعت اینترنت وابسته نیست، بلکه به ایجاد شبکه‌ای نیاز دارد که بتواند میلیون‌ها دستگاه متفاوت را با نیازهای ارتباطی مختلف مدیریت کند.
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های 5G برای اینترنت اشیا، کاهش تأخیر ارتباطی و افزایش قابلیت اطمینان شبکه است. این ویژگی در کاربردهایی اهمیت دارد که تصمیم‌گیری باید تقریباً در لحظه انجام شود. برای نمونه، در کارخانه‌های هوشمند، ربات‌ها و تجهیزات صنعتی می‌توانند به شبکه متصل باشند و اطلاعات مربوط به وضعیت دستگاه‌ها را در زمان کوتاه منتقل کنند. در خودروهای متصل و سامانه‌های حمل‌ونقل هوشمند نیز سرعت انتقال اطلاعات می‌تواند در واکنش سریع‌تر تجهیزات و مدیریت بهتر ترافیک نقش داشته باشد. 5G در قالب مفهوم URLLC برای کاربردهایی طراحی شده که به ارتباطات بسیار قابل‌اعتماد و کم‌تأخیر نیاز دارند. از طرف دیگر، قابلیت‌هایی مانند Network Slicing می‌توانند به اپراتورها اجازه دهند منابع شبکه را متناسب با نیاز یک کاربرد خاص اختصاص دهند. به این ترتیب، شبکه می‌تواند برای یک سرویس صنعتی، یک سامانه شهری یا مجموعه‌ای از تجهیزات IoT، ویژگی‌های ارتباطی متفاوتی فراهم کند. همین انعطاف‌پذیری باعث می‌شود 5G صرفاً یک فناوری برای سریع‌تر کردن اینترنت موبایل نباشد، بلکه به عنوان زیرساختی برای توسعه خدمات دیجیتال و صنعتی جدید مورد استفاده قرار گیرد.
ترکیب 5G با اینترنت اشیا می‌تواند زمینه‌ساز توسعه گسترده‌تر شهرهای هوشمند، کارخانه‌های هوشمند، کشاورزی هوشمند، سیستم‌های حمل‌ونقل متصل و زیرساخت‌های انرژی هوشمند باشد. در یک مزرعه هوشمند، برای مثال، حسگرهای مختلف می‌توانند اطلاعات مربوط به رطوبت خاک، دما، شرایط محیطی و وضعیت محصولات را جمع‌آوری و از طریق شبکه منتقل کنند تا سامانه‌های تحلیلی بتوانند بر اساس این داده‌ها تصمیم‌گیری کنند. در یک شهر هوشمند نیز تعداد زیادی حسگر می‌توانند به شکل مداوم اطلاعات مربوط به ترافیک، مصرف انرژی، پارکینگ و آلودگی هوا را ارسال کنند. استانداردهای ITU نیز کاربرد IoT را در حوزه‌هایی مانند کشاورزی هوشمند، مدیریت منابع و پایش محیطی مورد توجه قرار داده‌اند. با این حال، توسعه 5G و IoT چالش‌هایی مانند هزینه زیرساخت، پوشش شبکه، امنیت سایبری، مدیریت تعداد زیاد تجهیزات و مصرف انرژی را نیز به همراه دارد. در نتیجه، آینده اینترنت اشیا احتمالاً به ترکیبی از فناوری‌های مختلف مانند 5G، LTE-M، NB-IoT، پردازش لبه‌ای (Edge Computing)، هوش مصنوعی و رایانش ابری وابسته خواهد بود. در چنین اکوسیستمی، شبکه دیگر تنها وسیله‌ای برای انتقال داده نیست؛ بلکه به بخش اصلی زیرساخت هوشمندی تبدیل می‌شود که دستگاه‌ها، انسان‌ها و سامانه‌های دیجیتال را به یکدیگر متصل می‌کند.
راهنمای فنی تغذیه دقیق در کشاورزی هوشمند: تلفیق آزمون خاک، بافت و شوری، تصاویر ماهواره‌ای و حسگرها برای ساخت نسخه کوددهی متغیرمقدار، کنترل اجرای دستگاه و ارزیابی اقتصادی بدون اتکا به شاخص منفرد.
خواندن مقاله
راهنمای طراحی پایش و کنترل هوشمند اقلیم گلخانه: جانمایی حسگرها، تحلیل دما و رطوبت، مدیریت تهویه و فن، سایه‌انداز و سرمایش تبخیری، منطق کنترل مرحله‌ای و آزمون ایمنی برای تولید پایدار.
خواندن مقاله
راهنمای فنی طراحی آبیاری هوشمند با ترکیب داده حسگر رطوبت خاک، نیاز آبی گیاه، تبخیر و تعرق و پیش‌بینی بارش؛ از جانمایی حسگر تا کنترل ایمن شیر و ارزیابی پایلوت در مزرعه.
خواندن مقاله