CC BY
28БУЮМЛАР ИНТЕРНЕТИНИНГ АРХИТЕКТУРАСИ ВА УНДАГИ ДАСТУРЛАРНИНГ УЗАРО АЛОЦАСИНИ ТАЪМИНЛАШ ЖАРАЁНЛАРИ
Азимов Бунёд Рахимжонович,
Тошкент ахборот технологиялари университети катта укитувчиси, PhD Махмуджонова Гулшаной Мамиржон кизи,
Андижон давлат университети магистранти Якубова Одинахон Шукурбек кизи,
Андижон давлат университети магистранти https://doi.org/10.5281/zenodo.6811390 Аннотация. Ушбу мацолада %озирги кунда энг замонавий технология %исобланган IoT технологияси тадциц цилинди. Бу технологиянинг куп со%аларда инновацион ечимларни олиш имкониятлари келтирилди. IoT архитектураси, цулланилиш со%алари, хусусиятлари, тиббиёт со%асига тадбици, келажакдаги муаммолари ва иловаларга тадбици келтирилди. IoT архитектураси ва ундаги дастурларнинг узаро алоцасини таъминлаш жараёнлари келтириб утилган.
Калит сузлар: IoT, симсиз шахсий цурилмалар, миниатюр идентификация, актуаторлар датчиклар, ECG, сенсорлар, буюмлар интернети.
АРХИТЕКТУРА ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ И ПРОЦЕССЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОГРАММ В НЕМ Аннотация. В этой статье рассматривается технология интернета вещей, которая в настоящее время является самой передовой технологией. Были упомянуты возможности этой технологии для получения инновационных решений во многих областях. Архитектура Интернета вещей, Приложения, Функции, Медицинские приложения, Будущие проблемы и приложения. Описана архитектура интернета вещей и процессы, обеспечивающие работу приложений в нем.
Ключевые слова: IoT, беспроводные персональные устройства, миниатюрная идентификация, исполнительные датчики, ЭКГ, датчики, интернет вещей.
THE ARCHITECTURE OF THE INTERNET OF THINGS AND THE PROCESSES OF ENSURING THE INTERACTION OF PROGRAMS IN IT Abstract. This article deals with IoT technology, which is currently the most advanced technology. The possibilities of this technology for obtaining innovative solutions in many areas were mentioned. IoT Architecture, Applications, Functions, Medical Applications, Future Issues and Applications. The architecture of IoT and the processes that ensure the operation of applications in it are described.
Keywords: IoT, wireless personal devices, miniature identification, executive sensors, ECG, sensors, Internet of Things.
КИРИШ
Сунги йиллар давомида турли х,ил техник курилмалар («Things» - «ашёлар»)нинг Интернет тармогига оддий уланиш имконини берувчи радио тулкинли идентификациялаш RFID (Radio Frequency IDentification), симсиз сенсор тармоги WSN (Wireless Sensor Networkякин алока NFC (Near Field Communication), машиналараро М2М (Machine-to-Machine) ва инсон ва машина алокаси M2H (Machine to Human) алока тармоклари
SCIENCE AND INNOVATION 2022
№ 3
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
сезиларли даражада ривожланди. Бу эса уларнинг тармокка уланишлар сонини ошишига олиб келди.
Cisco IBSG компаниясининг консалтинг булими тах,лили буйича, 2008-2009 йиллар мобайнида Интернет тармогига уланган курилмалар ер юзидаги инсонлар сонидан ошиб кетган ва 2015 йилга келиб уларнинг микдори 25 миллиардни ташкил этди. 2020 йилга бориб эса бу курсаткич икки баробарга, яъни 50 миллиардни ташкил этади (1-расм). Шу куринишда «Интернет инсонлар» тушунчасидан «Интернет ашёлар», яъни IoT тушунчасига утиш жараёни амалга ошмокда [1, 2, 3, 4].
Бугунги кунга келиб одамлар таникли ривожланган компаниялар томонидан IoT платформаси ишлаб чикарилаётганини Интернет тармоги ёки ОАВ оркали укиганда ёки эшитганда буни эътиборсиз колдиради. Бунинг сабаби оддий - купчилик IoT бугунги кун хдкикатига айланганини тушуниб етмаган.
ТАДЦЩОТ МАТЕРИАЛЛАРИ ВА МЕТОДОЛОГИЯСИ
IoT (инг. Internet of Things - Интернет ашёлар, IoT) тушунчаси хдкида купгина таърифлар мавжуд. IoT бу - атрофдаги бизни ураб турган реаль ва виртуал объектларни бирлаштирган ягона тармокдир. Яъни, битта тармокда физик объектлар (ашёлар, цурилмалар, ускуналар) инсон иштирокисиз узаро ёки ташки мух,ит билан кисман ва тулик мулокат килиш имконини берувчи тушунча сифатида каралади [5].
1- расм. Интернет тармогига уланган одамлар ва курилмаларнинг вакт буйича тах,лили
(манба: Cisco IBSG, 2019)
Атрофимизни ураб турган барча нарсалар ва курилмалар (маиший техника, кийим-кечак, озиц-овцатдан тортиб электрон цурилмалар, автомабиллар, саноат ускуналари ва бошцалар) миниатюр идентификация ва сенсор (сезгир) курилмалар билан жих,озланган. Агар улар уртасида ягона алока каналлари мавжуд булса, бу объектларни нафакат кузатиш, балки уларни исталган жойда ва вактда бошкариш ёки улар инсон иштирокисиз узаро мулокат килиши мумкин.
Умуман олганда, ахборот-коммуникация нуктаи назаридан IoT тушунчасини куйидаги формула оркали ифодалаш мумкин:
IoT = сенсорлар (датчик) + маълумотлар + тармок + хизмат Оддий килиб айтганда, IoT - IP (Internet Protocol) протоколи ёрдамида бир-бири билан мулокот килувчи компьютерлар, сенсор курилмалари (датчиклар) ва ижрочи курилмалар (актуаторлар)нинг глобал тармогидир.
IoT тушунчасидаги х,ар битта ашё узаро вактинчалик ёки доимий тармокда мулокат килишлари учун уникал идентификаторга эга. Бу эса уларнинг географик жойлашуви
хакида маълумот олиш, мухитга мослаш, энергия сарфи, мантикий жараёнларни амалга ошириш имкониятини тулик автоматлаштиришга ёрдам беради. Бундан ташкари, улар узларига тегишли бошка курилмалар (ашёлар) билан узаро инсонлар иштироки/иштирокисиз мулокот килишлари мумкин.
IoT тушунчаси биринчи булиб 1990 йилда TCP/IP протоколи асосчиси Джон Ромки томонидан илгари сурилган. XXI асрга келиб эса ахборот-коммуникация технологияларининг жадал ривожланиши натижасида IoT тушунчаси шаклланди ва амалга тадбик килинди [6].
Бугунги кунга келиб IoT тушунчаси кулайлик ва хавфсизлик нуктаи назаридан инсоният ижтимоий ривожланишининг янги моделига айланиб бормокда. Интернет ашёлар, масофадан бошкарувчи тизимлар, «аклли уй-шахар-сайёра» каби тушунчаларнинг ривожланиши тармокка уланувчи курилмалар (ашёлар) сонининг ортишига олиб келмокда.
Бу эса IoT тушунчаси инсон фаолиятининг барча сохаларига кириб боришидан дарак беради. Якин келажакда IoT ёрдамида таълим, согликни саклаш ва тиббий ёрдам, аник тахлиллар, хавфсизлик ва бошкарув сохаларида катта ютукларга эришилади.
Сунгги вактларда тадкикотлар натижаси шуни курсатяптики, инсоният учун согликни саклаш сохасини ривожи иктисодий фойда келтиради. Олимларнинг айтишича согликни саклашга хизмат курсатиш ва уни куллаб кувватлаш жуда мураккаб жараёндир. Дунё микёсида саноат IoT технологиясини ривожлантириш учун миллиардлаб маблаг сарфламокда ва ушбу лойихаларнинг баъзилари куйидагилар хисобланади Хитойнинг Саноат ва ИТ вазирлигининг China's National IoT Plan, IoT буйича Европа тадкикот кластери (IERC), Япониянинг u-Strategy лойихаси, Буюк Британиянинг келажакдаги Интернети ва Италиянинг Netergit лойихаси. Тиббиёт ва согликни саклаш сохасидаги IoT технологиясини куллаш беморларга энг яхши тиббий ёрдам, энг киска вактда касалликни аниклаш, тиббий харажатларнинг пастлигидан ва коникарли хизматдан фойдаланишда кулай имкониятлар яратиб беради [7].
ТАДЦЩОТ НАТИЖАЛАРИ
Беморнинг танасига бириктирилган турли хил сенсорлар согликни саклаш маълумотларини ишончли олиш учун ишлатилади, тупланган маълумотлар тахлил килинади (баъзи тегишли алгоритмларни куллаган холда) ва турли хил узатиш воситаларидан(3G / 4G ёрдамида ёки Интернетга уланган Wi-Fi) фойдаланиб серверга юборилади. Барча тиббиёт мутахассислари маълумотларга интернет оркали киришлари ва куришлари, масофадан хизматларни такдим этишлари ва улар буйича тегишли карор кабул килишлари мумкин.
IoT технологияси инсон, объектлар, вакт ва манзил хдкида жуда куп маълумотларни такдим килади. Х,озирги Интернет технологияси ва IoT бирлашганда арзон нархлардаги сенсорлар ва симсиз алока асосида ишлайдиган катта хажмдаги платформалар ва инновацион хизматларни хосил килади.
Буюмлар интернетининг максади хар кандай жойда, хар кандай холатда, хар кандай нарсани ва хар кандай усул/тармок оркали хизматдан идеал тарзда фойдаланган холда уланишни таъминлашдир.
SCIENCE AND INNOVATION 2022
№ 3
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Буюмлар интернети (IoT) - бу мавжуд ва ривожланаётган ахборот-коммуникация технологияларига асосланган (жисмоний ва виртуал) нарсаларни бир-бирига улаш оркали илгор хизматларни такдим этувчи ахборот жамияти учун глобал инфратузилмадир.
"Буюмлар интернети" бу шунчаки машина билан алока, симсиз сенсор тармоклари, сенсор тармоклари, 2G / 3G / 4G, GSM, GPRS, RFID, WI-FI, GPS, микроконтроллер, микропроцессор ва х,оказолар эмас. Булар "Internet of things" иловаларини амалга оширишга имкон берадиган илгор тармок технологиялар х,исобланади.
IoT га технологияларни тадбик этишда уларни учта тоифага гурух,лаш мумкин:
(1) "ашёлар"дан фойдаланган технологиялар контекст маълумотларни олиш имконини беради;
(2) "ашёлар"дан фойдаланган технологиялар контекст маълумотларни кайта ишлаш имконини беради;
(3) хавфсизлик ва шахсий хдётни яхшилайдиган технологиялар.
2- расм. Интернет ашёлари: Фойдаланиладиган технологиялар тупламлари
Буюмлар интернети бу битта технология эмас, лекин у турли хил аппарат ва дастурий таъминотларнинг тупламидир. IoT ахборот технологиялари интеграциясига асосланган ечимларни такдим этади, бу маълумотлар ва алока воситалари учун ахборотлар саклаш ва олиш учун ишлатиладиган аппарат ва дастурий таъминотни, шунингдек, шахслар ёки гурух,лар уртасидаги алока учун ишлатиладиган электрон тизимларни уз ичига олади.
IoT дастурларининг энергия самарадорлиги, тезлик, хавфсизлик ва ишончлилик каби эх,тиёжларини кондириш учун мослаштириш керак булган алока технологияларининг турли хил аралашмаси мавжуд. Шу нуктаи назардан, турли хил стандартда ва мух,итда ишлайдиган IoT дастурларининг эх,тиёжларини кондирадиган, бозор томонидан кабул килинган, аллакачон хизмат курсатишга кодир булган ва кучли технологиялар томонидан куллаб-кувватланадиган бошкариладиган тармок технологияларидан фойдаланиш мух,им ахдмиятга эга. Ушбу тоифадаги стандартларга мисоллар Ethernet, WI-FI, Bluetooth, ZigBee, GSM ва GPRS каби симли ва симсиз технологияларни уз ичига олади.
IoT архитектураси IoT ни куллаб-кувватлайдиган турли хил технологиялар катламларидан иборат. Бу турли хил технологияларнинг бир-бири билан кандай богликлигини курсатишга ва турли сценарийларда IoT жойлаштирилишининг куламлилиги, модуллиги ва конфигурациясини амалга оширишда хизмат килади. 3-расмда IoT архитектураси батафсил курсатилган.
1оТнинг тадбик этиш сохдлари хилма хил хисобланади ва IoT иловалари турли хил фойдаланувчиларга хизмат килади. Турли хил фойдаланувчилар тоифалари турли хил эхтиёжлар учун фойдаланади.
о в .
Илова сат*
Хизмат
ва иловаларни
к,уллаб-к,увватлаш
сатх,и
Ак/ти ; Ак,лли х,аёт ; ша^арлар Ак,лли энергетика Ак,лли транспорт Ак,лли медицина Ак,лли индустрия
Ак,лли уй Ак,лли бино ЮТ Иловалар
Виртуал борлик,
Виртуал борлик, ва ЮТ хизматларини бошк,ариш
Виртуал идора хизматлари
ЮТ бизнес
жараёнларни
боск,ариш
Бизнес жараёнларни ишга тушуриш
Бошк,ариш к,обилиятлари Умумий / махсус бошк,ариш К,урилмаларни бошк,ариш Хавфсизлик Статистик та^лиллар
Кириш *ук,ук,и
Шифрлаш
Маълумотларни бошк,ариш
Маълумотлар омбори
Ахборот
сифатини
бошкариш
Бизнес жараёнларни моделлаштириш Идентификацияни бошк,ариш Аналитик платформалар Харакатдаги аналитика
Аутентификация
Башоратни тах;лил к,илиш
Интеллектуал та^лил
Тармок,/
Коммуникация
сат*и
Тармок, имконияти Транспорт CHfHMH Тармок, шлюзи Wi-fi ; GSM/GPRS 1 LTE ; Ethernet
Урнатилган сигнал процессори Операцион тизим Сим модул Микроконтроллер ; Шлюз
Ак,лли к,урилма/ у Сенсор сатх,и
Wi-fi ZigBee Ethernet UWB WIRED Сенсор тармок,лари Аналог Рак,амли
RFID GPS Инфрак,изил Гироскоп WSN Курилмалар Bluetooth
3- расм. Буюмлар интернети(IoT) архитектураси
МУ^ОКАМА
IoTra асосланган масофавий мониторинг килиш архитектураси, касалхона ахборот тизимига ухшаган турли хил тизимлар, етказиб бериш хизматлари тизими, контент бошкарув асослари, билимлар базаси тизимлари ва атроф-мухит интеграцияси платформаси каби лойихалар устида [AJ Jara, MA Zamora-Izquierdo va AF Skarmeta, 2017]лар иш олиб борган. Ушбу архитектурада RFID, симсиз шахсий курилмалар, урнатилган тизимлар, Monere ва Movital ускуналари, 6L0WPAN, HDP ва энг мухими, YOAPY деб номланган янги протоколи кулланилган. Таклиф этилган протокол истикболли лекин, у фавкулодда вазиятларда муаммоларни кандай хал килиш усуллари келтирилмаган.
[X. Boyi, X. Li Da, C. Hongming, X. Cheng, H. Jingyuan va B. Fengli, 2018] IoT маълумотларини саклаш ва кириш учун семантик маълумотлар моделини таклиф килишди. Таклиф этилган UDA-IOT тизими шошилинч тиббий ёрдам хизматида кандай ишлатилишини таъкидлайди. Улар карорларни куллаб-кувватлаш тизими (DSS-decision support system) ёрдамида муаммоларини хал килиш учун фойдаланилади.
[R Tabish, A. M. Galeb, R. Xusseyn, F. Touati, A. Ben Mnaouer, L.Xriji, 2018] 6LowPAN га асосланган "U-healthcare" деб номланган махаллий согликни саклаш тизимини ишлаб чикдилар, у ички ва ташки шароитларда саломатлик мониторинги билан шугулланади. Тизимда ECG ва хароратни масофадан бошкариш сенсорлари оркали маълумотлар окимини реал вактда укиш платформасидан фойдаланилади. Ишлаб чикарилган тизим сезгир маълумотларни узок серверда саклаши ва Ubuntu One каби бепул Cloud хизматидан фойдаланиши мумкин. Таклиф этилган тизимда турли хил курилмалар ва технологиялар ишлатилади: роутер, PC, IPv6, Serial Line Internet Protocol (SLIP), 3G / 4G, MSP430 ва CC2420 микроконтроллер, Tiny OS ва Contiki Очик кодли операцион тизим, ISR ва Wi-Fi. Таклиф этилган тизим Интернет тезлиги яхши булганда шунингдек, фавкулодда вазиятларда хам онлайн узатишга кодир.
[A. J. Jara, M. A. Zamora-Izquierdo va A. F. Skarmeta, 2013] IoT асосида масофадан туриб кузатиш учун янги архитектурани такдим этадилар ва YOAPY номли янги протоколдан фойдаланадилар. Таклиф этилган тизим беморнинг соглигини доимий равишда кузатиб бориш хусусиятига эга. Бутун дунёда одамлар соглигини самарали мониторинг килиш имкониятига эга булмагани учун купинча зарар куриши мумкин. Аммо, IoT оркали уланган кичик, кучли симсиз ечимлар энди тегишли беморларни мониторинг килиш учун олиб келиш эмас балки, бориб мониторинг килиш имконини бермокда. Ушбу ечимлар турли хил сенсорлардан беморнинг соглиги тугрисидаги маълумотларни ишончли олиш, маълумотларни тахлил килиш учун мураккаб алгоритмларни куллаш ва симсиз уланиш оркали согликни саклаш буйича тегишли тавсиялар беришга кодир булган тиббий мутахассислар билан алмашиш учун ишлатилиши мумкин. ХУЛОСА
Юкоридаги келтирилганларни хисобга олиб ЪТ технологияларига йуналтирилган тизимларнинг узаро алокасини таминлаш яъни интеграция килиш муаммолигича кулмокда. Хусусан Б.Б. Муминов ОАК ва Мехнат вазирлиги уртасида маълумотларни алмашиш структурасини ишлаб чиккан. Унда 150 хил типдаги маълумот алмашинади.
Лекин бу оким куринишидаги сигналларга ракамли ишлов бериш жараёнлари учун мулжалланмаган.
REFERENCES
1. Зайнидинов Х.Н., Махмуджанов С.У., Аллабергенов Р.Д., Яхшибаев Д.С. Интернет вещей (учебное пособие). T., «Aloqachi», 2019, 206 стр.
2. Imiru Takele Daba Gemechis File Duressa, "Extended cubic B-spline collocation method for singularly perturbed parabolic differential-difference equation arising in computational neuroscience" International journal for Numerical methods in biomedical engineering, Vol. 37, Issue 02, 2020. DOI https://doi.org/10.1002/cnm.3418
3. Prashant Patil, Rohan Waichal, Utkatsha Kumbhar, Vaidehi Gadkari // Patient Health Monitoring System using IOT, International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), Volume: 04 Issue: 01 | Jan -2017
4. Зайнидинов Х.Н., Махмуджанов С.У., Программа обработки биомедицинских сигналов методами сплайн -функции, Узбекистон Республикаси интеллектуал мулк агентлиги электрон хисоблаш машиналари учун яратилган дастурнинг расмий руйхатдан утказилганлиги тугрисидаги гувох,нома № DGU 04438. 01.06.2017.
5. Sharanbasappa Sali. "Health Monitoring System Using Wireless Sensor Network", January 2018, pp.04-12.
6. 4. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов. - 2-е. - Спб: Питер, 2006. - 751 с.
7. Свиньин С.Ф., Зайнидинов Х.Н. Комплекс программ для исследования геофизических полей. Тезисы докл. Международной конференции «Региональная информатика». Санкт-Петербург, 22-24 июня, 2004.-С.244.
8. B. Yan, S. He, and K. Sun, "Design of a network permutation entropy and its applications for chaotic time series and EEG signals," Entropy, vol. 21, no. 9, p. 849, 2019.
9. Nayeemuddin, S.Zahoor-ul-Huq, K.V.Rameswara Reddy, P.Penchala Prasad, IoT based Real Time Health Care Monitoring System using LabVIEW, International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE) ISSN: 2277-3878, Volume-8, Issue-1S4, June 2019.
10. Зайнидинов Х.Н., Бахромов С.А., Азимов Б.Р. Биомедицина сигналларни интерполяцион кубик сплайн моделларини куриш // «Muhammad al-Xorazmiy avlodlari» илмий-техника ва ахборот-тахлилий журнали. - Тошкент, № 4 (10), декабрь 2019, Б. 14-17.
11. Азимов Б.Р. Тенгмас ораликлар учун кубик сплайн куриш ва сигналларга тадбики // «Меъморчилик ва курилиш муаммолари» илмий-техника журнали. - Самарканд, №1 (2), 2020. Б. 66-70.
12. Djananjay Singh, Madhusudan Singh, Hakimjon Zaynidinov "Signal Processing Applications Using Multidimensional Polynomial Splines", Springer Briefs in Applied Sciences and Technology Series, Springer, Singapore. ISBN-978-981-13-2238-9. 2019.
