مجهزسازی پلتفرم های اینترنت اشیا برای کاربردهای اینترنت اشیای اجتماعی: دیدگاه، نگاشت مشخصه و چالش ها
اینترنت اشیای اجتماعی (SIoT) یک الگوی نوظهور اینترنت اشیا است که در آن دستگاه های اینترنت اشیای مختلف با یکدیگر تعامل داشته و روابطی را با یکدیگر به منظور دستیابی به یک هدف مشترک ایجاد می کنند. در اصل، SIoT معماری سرویس گرا را انطباق می دهد، جاییکه دستگاه های اینترنت اشیای ناهمگن می توانند سرویس های خودکار را عرضه کرده یا درخواست کنند و از طرف مالکان شان همکاری داشته باشند. سیستم عامل (OS) ها در دستگاه های اینترنت اشیا بکار گرفته می شوند، زیرا قابلیت حمل، پشتیبانی پیوسته و دسترسی به کتابخانه های توسعه ای را فراهم می سازند؛ بنابراین منجر به سهولت در توسعه کاربردهای اینترنت اشیا می شوند. سیستم عامل های متعددی برای دستگاه های اینترنت اشیا دردسترس می باشند، ولی انتخاب یک سیستم عامل و انطباق سخت افزاری برای کاربرد اینترنت اشیای مورد نظر، عمل حائز اهمیتی است. در مورد SIoT ، انتخاب سیستم عامل ویژه برای دستگاه های سخت افزاری در کاربردهای متعدد حتی به دلیل ماهیت مشارکتی شان چالش انگیزتر است. مطالعات موجود در زمینه سیستم عامل ها عمدتا دامنه محور هستند و فاقد بحث در مورد ویژگی های معماری سخت افزاری می باشند. در نتیجه، انتخاب بهترین سیستم عامل برای پلتفرم های سخت افزاری متعدد برای توسعه دهنده ها غیرممکن است که منجر به عملکرد پایین شان در اکثر سناریوهای کاربردی می شود. این مقاله، ویژگی های استاندارد سیستم عامل و همچنین پلتفرم های سخت افزاری اینترنت اشیا را در نظر می گیرد و نگاشت مشخصه های معماری های سیستم عامل به سخت افزار را فراهم می سازد، در حالیکه به بررسی نیازمندی های منحصربفرد کاربردهای SIoT می پردازد. برای این منظور، دستگاه های اینترنت اشیا با محدودیت منبع به دلیل محدودیت های حافظه و توان شان مورد تاکید قرار می گیرند. همچنین، معماری سیستم عامل مدل برای دستگاه های موجود در کاربردهای SIoT پیشنهاد می شود و چالش های پژوهشی مربوطه شناسایی می شوند. این پژوهش از توسعه دهنده ها جهت استفاده بهینه از منابع پلتفرم اینترنت اشیا و ارائه یک سیستم عامل کارا برای کاربردهای SIoT پیشرو بهره مند خواهد شد.
کلمات کلیدی: اینترنت اشیای اجتماعی، سیستم عامل ها، معماری میکروکنترلر، سیستم های تعبیه شده، دستگاه هایی با محدودیت منبع.
Enabling IoT platforms for social IoT applications: Vision, feature mapping, and challenges
Future Generation Computer Systems Available online 13 December 2017
Abstract
Social IoT (SIoT) is an emerging paradigm of IoT in which different IoT devices interact and establish relationships with each other to achieve a common goal. In essence, SIoT adapts a service-oriented architecture where heterogeneous IoT devices can offer or request autonomous services and collaborate on behalf of their owners. Operating Systems (OSs) are employed in IoT devices as they offer portability, threading support and access to development libraries; thus allowing easiness in IoT application development. Several OSs are available for IoT devices, but selecting an OS and hardware befitting for a particular IoT application is a critical task. In case of SIoT, the specific OS selection for hardware devices in various applications is even more challenging because of their collaborative nature. Existing surveys on OSs are mostly domain oriented and lack the discussion on hardware architectural features. As a consequence, it is infeasible for developers to choose best-suited OS for various hardware platforms which results in their underperformance in many application scenarios. This paper considers standard features of OS as well as hardware IoT platforms and provides an OS-to-hardware architectures features-mapping while exploring the unique requirements of SIoT applications. In doing so, resource-constrained IoT devices are particularly emphasized due to their memory constraints and power limitations. Further, a model OS architecture is proposed for devices in SIoT applications and associated open research challenges are identified. This research will benefit developers to best utilize IoT platform resources and to envisage an efficient OS for futuristic SIoT applications.
Keywords: Social IoT, Operating systems, Microcontroller architecture, Embedded systems, Resource-constrained devices