سیستم های عامل مورد استفاده در اینترنت اشیاء IoT و خانه های هوشمند

دستگاههای هوشمند همواره از نظر انرژی و منابع دارای محدودیتهایی هستند؛ بنابراین سیستم عامل آنها علاوه بر دارابودن خصوصیاتی مانند کاربرد خوب، ارتباط و امنیت بالا، باید بسیار سبک هم باشد. در حال حاضر تعداد کمی سیستم عامل برای دستگاههای اینترنت اشیاء وجود دارد. در ادامه سیستم عامل های اصلی دستگاههای اینترنت خانگی معرفی میگردند

Contiki

یک سیستم عامل متنباز برای کاربردهای اینترنت اشیاء است که اتصال و کاربری های اینترنت اشیاء را برای میکروچیپهای کم هزینه و کم مصرف پشتیبانی میکند. این سیستم عامل با زبان Cنوشته شده و بر روی تعدادی از معماری میکروکنترلرها از جمله Atmel AVR ،Texas Instruments MSP430 و پلتفرم ESBاجرا شده است

Tiny OS -4.2
این ابزار رایگان و متنباز شامل یک مؤلفه مبتنی بر سیستم عامل و یک پلتفرم توسعهای باهدف کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم میباشد. این سیستم عامل با زبان nesCنوشته شده است.
:RIOT OS -4.3
یک سیستمعامل مبتنی بر میکرو کرنل است که مطابق با الزامات و نیازمندیهای خاص دستگاههای اینترنت اشیاء نوشته شده است. با اجرای ماژولار، RIOT OSکمترین میزان مصرف حافظه را تضمین میکند و اجازه اعمال تنظیمات سفارشی برای نیازمندهای خاص را میدهد.

مشخصات دستگاه های اینترنت اشیاء

Flash Memory	Power	Networks Protocols	Core Freq.	RAM	Device Type	Chipset
Up to 128GB	Battery	Wi-Fi, Bluetooth, NFC	iPhone	A7x Quad-core Processor	1.7Ghz	2GB
Nest Learning Thermostat	ARM Cortex-A8	800Mhz	512MB	2GB	Battery	Wi-Fi (802.11)
Wi-Fi (802.11)	Battery	Nest Smoke Detector	ARM Cortex-M4	100Mhz	128KB	512KB
ARM Cortex-M0	48Mhz	16KB	128KB
AC Power	Wi-Fi (802.11)	NETGEAR Router	Broadcom BCM4709A	1.0Ghz	256MB	128KB
AC Power	Wi-Fi (802.11)	Samsung Smart TV	ARM-based Exonys SoC	1.3Ghz	1GB	N/A
AC Power	Wi-Fi (802.11)	Up to 64GB	Up to 540Mhz	N/A	Samsung SmartCam	GM812x SoC
Elster REX2 Smart Meter	Teridian 71M6531F SoC	10Mhz	4KB	256KB	Battery	ZigBee (802.15.4)
Up to 256KB	Battery	ZigBee (802.15.4)	Philips Hue Light bulb	TI CC2530 SoC	32Mhz	8KB
Fitbit Smart Wrist Band	ARM Cortex-M3	32Mhz	16KB	128KB	Battery	Bluetooth LE
16 – 128KB	Battery	ZigBee, Wi-Fi, Bluetooth	Sensor Devices	Microcontroller	4 – 32Mhz	4 – 16KB

ناهمگن بودن تجهیزات سخت افزاری و نرمافزاری خانه های هوشمند، باعث ارائه راهکارهای متفاوتی برای انتقال اطلاعات شده است. چیزی که در این میان بین همگی یکسان است توجه به محدودیت های موجود و قابلیت های اینگونه دستگاه هااست. پروتکلهای ارتباطی اصلی مورد استفاده در خانههای هوشمند، طبق گروهبندی بر اساس مدل OSIدر زیر ارائه شدهاست

استاندارد802.15.1یک کنترل دسترسی واسطMAC بیسیم با مشخصات لایه فیزیکیPHYبرای انتقال داده با سرعت بالا و توزیع چند رسانهای در شبکه بیسیم شخصیWPANs ارائه میکند. این عمل با استفاده از فرکانس طیف گسترده FHSSبرای جلوگیری از تداخل و تراکم فرکانسی انجام میشود. این استاندارد جنبه های امنیتی شبکه مانند احراز هویت و رمزنگاری را بدون توجه به تمامیت پیام، تأمین میکند و معماری بلوتوث را بر روی لایههای PHYو MACمیسازد.

استاندارد مخصوص پروتکلهای MACو PHYبرای شبکه های با سرعت پایین WPANsو با دستگاههای تعبیهشده با ترافیک محدود، کم انرژی و با حافظه و توان پردازشی پایین مانند حسگرها میباشد. مجموعه پروتکلهای ارتباطی سطح بالای زیگبی بر روی قسمت پایین لایه های پیوند داده و فیزیکی IEEE 802.15.4میباشند.

فنّاوریIEEE 802.11 ، ارتباطات سرعت بالا در شبکه های محلی بیسیم را برای محدوده 20 تا 250 متر فراهم میکند و در حال حاضر بارمزنگاری WPAکار میکند.

پروتکل XMPPیک واسط پیام محور مبتنی بر XMLرا پیاده سازی میکند. این پروتکل برای دستگاه های اینترنت اشیاء مانند شبکه های هوشمند و یا نظارت راه دور استفاده میشود. در این بین پروتوکل CoAP نیزبرای دستگاه های الکترونیکی با منابع محدود است که نیاز به کنترل از راه دور و از طریق شبکه اینترنت را دارند. همچنین پروتوکل MQTTاتصالگرا، برای انتشار پیام های سبک وزن و پیاده سازی هایی با پیچیدگی و توان کم میباشد.