Internet of Things का भौतिक डिजाइन

IoT सिस्टम के भौतिक डिज़ाइन में उन चीज़ों/उपकरणों (Things/Devices) और प्रोटोकॉलों के लिए संदर्भित किया जाता है जिनका उपयोग IoT सिस्टम बनाने के लिए किया जाता है। इन सभी चीजों / उपकरणों (Things/Devices) को नोड डिवाइस कहा जाता है और हर डिवाइस की एक विशिष्ट पहचान होती है जो रिमोट सेंसिंग (remote sensing), एक्चुएटिंग (actuating) और मॉनिटरिंग (monitoring) का कार्य करती है।

चीज़ें/उपकरण (Things/Devices)

IoT सिस्टम में कनेक्शन बनाने, डेटा प्रोसेस करने, इंटरफेस प्रदान करने, स्टोरेज प्रदान करने और ग्राफिक्स इंटरफेस प्रदान करने के लिए चीज़ें/उपकरण (Things/Devices) का उपयोग किया जाता है। ये सभी डेटा को एक ऐसे रूप में उत्पन्न करते हैं जिसका विश्लेषण (analysis) एक विश्लेषणात्मक प्रणाली (analytical system) और कार्यक्रम द्वारा संचालन करने के लिए किया जा सकता है और सिस्टम को बेहतर बनाने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए तापमान सेंसर (temperature sensor) जिसका उपयोग तापमान का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, यह एक स्थान से डेटा उत्पन्न करता है और और फिर इसे एल्गोरिदम द्वारा निर्धारित (determine) किया जाता है।

कनेक्टिविटी (Connectivity)

डिवाइस और सर्वर के बीच कनेक्टिविटी के लिए यूएसबी होस्ट (USB host) और ईथरनेट (Ethernet) जैसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

प्रोसेसर (Processor)

डेटा को प्रोसेस करने के लिए CPU और अन्य यूनिट जैसे प्रोसेसर का उपयोग किया जाता है। इस डेटा का उपयोग IoT सिस्टम की निर्णय गुणवत्ता (decision quality) में सुधार के लिए किया जाता है।

ऑडियो/वीडियो इंटरफेस (Audio/Video Interfaces)

एक सिस्टम में ऑडियो और वीडियो रिकॉर्ड करने के लिए HDMI और RCA उपकरणों जैसे इंटरफेस का उपयोग किया जाता है।

इनपुट/आउटपुट इंटरफ़ेस (Input/Output interface)

सेंसर (sensors) और एक्चुएटर्स (actuators) को इनपुट और आउटपुट सिग्नल देने के लिए हम UART, SPI, CAN, आदि जैसी चीजों का उपयोग करते हैं।

भंडारण इंटरफेस (Storage Interfaces)

IoT डिवाइस से उत्पन्न डेटा को स्टोर करने के लिए SD, MMC, SDIO जैसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

अन्य चीजें जैसे DDR, GPU का उपयोग IoT सिस्टम की गतिविधि (activity) को नियंत्रित (control) करने के लिए किया जाता है।

IoT प्रोटोकॉल (IoT Protocol)

इन प्रोटोकॉल का उपयोग इंटरनेट पर एक नोड डिवाइस और सर्वर के बीच संचार स्थापित करने के लिए किया जाता है। यह IoT डिवाइस को कमांड भेजने और इंटरनेट पर IoT डिवाइस से डेटा प्राप्त करने में मदद करता है। हम विभिन्न प्रकार के प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं जो सर्वर और क्लाइंट-साइड दोनों पर मौजूद होते हैं और इन प्रोटोकॉल को नेटवर्क लेयर्स जैसे एप्लिकेशन (Application), ट्रांसपोर्ट (transport), नेटवर्क (network) और लिंक (link) लेयर द्वारा प्रबंधित (manage) किया जाता है।

एप्लीकेशन लेयर प्रोटोकॉल (Application Layer protocol)

इस लेयर के, प्रोटोकॉल यह परिभाषित करते हैं कि एप्लिकेशन इंटरफ़ेस का उपयोग करके निचली परत (lower layer) पर प्रोटोकॉल के साथ नेटवर्क पर डेटा कैसे भेजा जा सकता है। इन प्रोटोकॉलो में HTTP, WebSocket, XMPP, MQTT, DDS और AMQP प्रोटोकॉल शामिल हैं।

HTTP

हाइपरटेक्स्ट ट्रांसफर प्रोटोकॉल एक प्रोटोकॉल है जो मीडिया दस्तावेज़ों को प्रसारित करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग वेब ब्राउज़र और सर्वर के बीच संचार करने के लिए किया जाता है। यह एक सर्वर से अनुरोध (request) करता है और तब तक प्रतीक्षा करता है जब तक कि उसे प्रतिक्रिया (response) प्राप्त न हो|

वेबसाकेट (WebSocket)

यह प्रोटोकॉल क्लाइंट और होस्ट के बीच दो-तरफ़ा संचार (two-way communication) को सक्षम बनाता है जिसे एक नियंत्रित वातावरण (controlled environment) में चलाया जा सकता है। यह प्रोटोकॉल आमतौर पर वेब ब्राउज़र द्वारा उपयोग किया जाता है।

MQTT

यह एक मशीन-टू-मशीन कनेक्टिविटी प्रोटोकॉल है जिसे एक पब्लिश/सब्सक्राइब मैसेजिंग ट्रांसपोर्ट (publish/subscribe messaging transport) के रूप में डिजाइन किया गया था। और इसका उपयोग दूरस्थ स्थानों के लिए किया जाता है जहां एक छोटे कोड (small code footprint) की आवश्यकता होती है।

ट्रांसपोर्ट लेयर (Transport Layer)

इस लेयर का उपयोग डेटा सेगमेंट के प्रवाह (flow of data segments) को नियंत्रित करने और त्रुटि नियंत्रण (error control) के लिए किया जाता है। साथ ही, ये लेयर प्रोटोकॉल अंतर्निहित नेटवर्क (protocol underlying network) से  end-to-end message transfer क्षमता प्रदान करते हैं।

टीसीपी (TCP)

ट्रांसमिशन कंट्रोल प्रोटोकॉल (Transmission Control Protocol) एक प्रोटोकॉल है जो परिभाषित करता है कि एक नेटवर्क कैसे स्थापित किया जाये और कैसे बनाए रखा जाए जो इंटरनेट प्रोटोकॉल का उपयोग करके डेटा का उचित तरीके से आदान-प्रदान कर सके।

यूडीपी (UDP)

एक यूजर डेटाग्राम प्रोटोकॉल (User Datagram Protocol) इंटरनेट प्रोटोकॉल (IP) का एक हिस्सा है जिसे कनेक्शन रहित प्रोटोकॉल कहा जाता है। डेटा ट्रांसफर करने के लिए कनेक्शन स्थापित करने की इस प्रोटोकॉल में आवश्यकता नहीं होती।

नेटवर्क लेयर (Network Layer)

इस लेयर का उपयोग सोर्स नेटवर्क (source network) से डेस्टिनेशन नेटवर्क (destination network) पर डेटाग्राम भेजने के लिए किया जाता है। हम IPv4 और IPv6 प्रोटोकॉल का उपयोग एक होस्ट पहचान (host identification) के रूप में करते हैं जो पैकेट (packet) में डेटा स्थानांतरित करता है।

IPv4

यह एक प्रोटोकॉल पता है जो नेटवर्क से जुड़े प्रत्येक डिवाइस को असाइन किया गया एक अद्वितीय और संख्यात्मक लेबल (unique and numerical label) है। एक आईपी एड्रेस दो मुख्य कार्य करता है होस्ट एड्रेसिंग और लोकेशन एड्रेसिंग। IPv4 एक IP address है जो 32 बिट लंबा है।

IPv6

यह IPv4 का उत्तराधिकारी है जो IP address के लिए 128 बिट का उपयोग करता है। इसे IETF टास्क फोर्स (IETF task force) द्वारा लंबे समय से प्रतीक्षित समस्याओं से निपटने के लिए विकसित किया गया है।

लिंक लेयर (Link layer)

नेटवर्क की फिजिकल लेयर (physical layer) पर डेटा भेजने के लिए लिंक-लेयर प्रोटोकॉल का उपयोग किया जाता है। इस परत पर यह भी निर्धारित किया जाता है कि उपकरणों (devices) द्वारा पैकेट को कैसे कोड (coded) और संकेत (signaled) किया जाता है।

ईथरनेट (Ethernet)

यह प्रौद्योगिकियों (technologies) और प्रोटोकॉल (protocol) का एक सेट है जो मुख्य रूप से LAN में उपयोग किया जाता है। यह वायर्ड ईथरनेट नेटवर्क (wired Ethernet networks) के लिए भौतिक परत (physical layer) और मीडिया एक्सेस कंट्रोल (medium access control) को परिभाषित करता है।

Wi-Fi

यह LAN प्रोटोकॉल का एक सेट है और वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क को लागू करने के लिए मीडिया एक्सेस कंट्रोल और फिजिकल लेयर प्रोटोकॉल के सेट को निर्दिष्ट (specify) करता है।

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