كثير من الناس في حيرة من أمرهم حول الفرق بين أجهزة DTU وأجهزة البوابة. سأشرح اليوم هذا الموضوع بوضوح، بدءًا من ماهية وحدة DTU. تُستخدم وحدات DTU على نطاق واسع في السوق عبر سيناريوهات مختلفة بما في ذلك الزراعة، والصناعة، وأنظمة حفظ المياه، والعديد من التطبيقات الأخرى.

ما هي وحدة مكافحة الإرهاب؟

A DTU (وحدة نقل البيانات) يعمل بشكل أساسي على نقل البيانات بشفافية إلى المنصات السحابية. يعني هذا الإرسال الشفاف أنه إذا كانت لديك بيانات من الواجهات التسلسلية RS-485 أو RS-232 في موقعك الميداني، فإن الأمر يشبه في الأساس تمديد كابل افتراضي إلى منصتك عن بُعد.

على سبيل المثال، عندما أقوم بنقل هذه البيانات بشفافية إلى المنصة السحابية عبر الطرق اللاسلكية، يمكن للمنصة السحابية معالجة هذه البيانات وإنشاء اتصال ثنائي الاتجاه وإدارة المعلمات. ولكن ما هي الخاصية الرئيسية؟ إنها تسمى "الإرسال الشفاف"، وهو ما يعني بالضبط ما يبدو عليه الأمر - أيًا كانت الصيغة التي تكون بها البيانات في المصدر، فإن هذه هي بالضبط الطريقة التي يتم إرسالها بها إلى المنصة. وهذا يتطلب من المنصة إجراء التحويلات المناسبة على البيانات. مع البروتوكولات الشائعة مثل Modbus RTU أو بيانات الاتصال التسلسلي RS-232، يجب على المنصة السحابية تحليل هذه البيانات قبل أن تتمكن من إجراء التحليل والمعالجة.

ما هي البوابة؟

A البوابة (تسمى حرفيًا "بوابة" باللغة الإنجليزية) تشبه إلى حد ما وحدة نقل البيانات (DTU)، فهي أيضًا جهاز يستخدم لنقل البيانات. لكن ما الذي يميز البوابات؟ تقوم البوابات بتحويل البروتوكول وتحليل البيانات. ماذا يعني هذا؟ على سبيل المثال، إذا كانت أجهزتي الميدانية تستخدم بروتوكول RS-485 Modbus RTU، ولكن النظام الأساسي السحابي يتطلب بروتوكول MQTT أو HTTP، يمكن للبوابة تنفيذ هذا التحويل بين البروتوكولات. هذا هو الفرق الأكبر من وحدة نقل البيانات (DTU).

مثال عملي

لنلقِ نظرة على مثال واقعي. لنفترض أن لدي جهاز استشعار لدرجة الحرارة والرطوبة يتصل عبر بروتوكول Modbus RTU من خلال واجهة RS-485. في حالة استخدام DTU، سيتم إرسال حزم البيانات السداسية العشرية التي يرسلها المستشعر، مثل "01 03 00 00 00 00 00 02 C4 0B"، إلى المنصة السحابية كما هي تمامًا. ثم تحتاج المنصة السحابية بعد ذلك إلى تحليل ذلك كأمر قراءة Modbus يقرأ السجلين 0 و1 من الجهاز رقم 1.

ومع ذلك، باستخدام البوابة، ستتلقى أولاً حزمة بيانات مودبوس هذه، ثم تقوم بتحليلها إلى قيم فعلية مثل 25.6 درجة مئوية لدرجة الحرارة و60.3% للرطوبة، ثم ترسلها إلى المنصة السحابية بتنسيق MQTT JSON، مثل {"درجة الحرارة": 25.6، "الرطوبة": 60.3}. يمكن للمنصة السحابية استخدام هذا مباشرةً دون الحاجة إلى تحليل بروتوكول مودبوس.

كيف تختار بينهما؟

عند إجراء الاختيار، ما الذي يجب أن نضعه في الاعتبار؟ يعتمد ذلك على سيناريو تطبيقنا المحدد. إذا كانت منصتك السحابية قد طوّرت بالفعل قدرات تحليل لأجهزة أو بروتوكولات محددة، فقد يكون استخدام وحدة تحليل البيانات الرقمية أبسط وأكثر مباشرة. أما إذا كانت منصتك السحابية عبارة عن منصة إنترنت الأشياء القياسية التي تتوقع تلقي تنسيقات بيانات موحدة، فإن استخدام بوابة سيكون أكثر ملاءمة.

الاختلافات في التفاصيل

هناك أيضًا اختلافات في التفاصيل. على سبيل المثال، لا تتطلب وحدات DTUs عادةً العديد من معلمات التهيئة - عادةً ما يكون مجرد تعيين معلمات المنفذ التسلسلي وعناوين الخادم والمنافذ كافياً. تحتاج البوابات، لأنها تقوم بتحويل البروتوكول، إلى تكوين المزيد من المعلمات، مثل عناوين سجل الجهاز، وأنواع البيانات، وصيغ التحويل، وما إلى ذلك، مما يجعل التكوين أكثر تعقيدًا نسبيًا.

فيما يتعلق بقدرة المعالجة، عادةً ما تحتوي وحدات الحوسبة الطرفية على معالجات أصغر وذاكرة أقل لأنها تحتاج فقط إلى إعادة توجيه البيانات دون تحليل معقد. أما البوابات، التي تحتاج إلى إجراء تحويل البروتوكول وتحليل البيانات (وغالبًا ما تكون حوسبة بسيطة)، عادةً ما تكون مواصفات الأجهزة فيها أعلى مع معالجات أقوى وذاكرة أكبر.

طرق التواصل وسيناريوهات التطبيق

تدعم كل من وحدات DTUs والبوابات العديد من طرق الاتصال اللاسلكية مثل 4G و NB-IoT و LoRa و WiFi وما إلى ذلك. ومع ذلك، غالبًا ما تُستخدم وحدات DTUs، نظرًا لكونها أقل تكلفة، في التطبيقات الحساسة من حيث التكلفة مثل نقاط المراقبة الزراعية المتفرقة أو نقاط المراقبة الزراعية العديدة أو محطات مراقبة الحفاظ على المياه. تُستخدم البوابات، ذات الوظائف الأكثر قوة ولكن بتكاليف أعلى، عادةً في السيناريوهات ذات المتطلبات الوظيفية الأعلى، مثل أتمتة المصانع أو أتمتة المباني.

الاعتبارات الأمنية

من من منظور أمني، يمكن للبوابات تنفيذ المزيد من تدابير الأمان على مستوى البيانات، مثل تشفير البيانات ومصادقة الجهاز، لأنها تقوم بتحليل البيانات ومعالجتها. أما وحدات نقل البيانات، التي تقوم فقط بالإرسال الشفاف دون معالجة البيانات نفسها، فعادةً ما تقوم بتنفيذ الأمان على مستوى الارتباط باستخدام تقنيات مثل VPN و SSL/TLS، إلخ.

أمثلة مشاريع حقيقية

لنلقِ نظرة على كيفية الاختيار في المشاريع الحقيقية. على سبيل المثال، إذا كان لدينا مشروع مراقبة دفيئة زراعية يحتاج إلى مراقبة درجة الحرارة والرطوبة والضوء ومستويات ثاني أكسيد الكربون في مئات الدفيئات الزراعية، وإذا كان كل دفيئة تحتوي على عدد قليل من أجهزة الاستشعار التي تستخدم بروتوكولات موحدة، فقد يكون استخدام وحدات DTU أكثر اقتصادا. يمكننا وضع وحدة DTU في كل دفيئة، والاتصال بأجهزة الاستشعار المحلية، ونقل البيانات إلى المنصة السحابية لتحليلها ومعالجتها بشكل موحد.

ومع ذلك، بالنسبة لمشروع أتمتة المصانع الذي يحتوي على معدات مختلفة تستخدم بروتوكولات مختلفة (Modbus وSiemens S7 وAllen-Bradley وبروتوكولات مخصصة للمعدات القديمة)، فإن استخدام وحدات نقل البيانات سيتطلب من المنصة السحابية دعم تحليل جميع هذه البروتوكولات - وهو عبء عمل كبير. سيسمح استخدام البوابات بتحويل البروتوكول على مستوى البوابة، وإرسال البيانات إلى المنصة السحابية بتنسيق موحد، مما يجعل تطوير المنصة السحابية أبسط بكثير.

في الختام، لكل من وحدات نقل البيانات DTUs والبوابات مزاياها، ونحن بحاجة إلى اختيار الأجهزة المناسبة بناءً على سيناريوهات ومتطلبات التطبيق الخاصة بنا. لنقل البيانات بشفافية وبسيطة ومنخفضة التكلفة، اختر وحدات نقل البيانات DTUs؛ أما بالنسبة لتحويل البروتوكول والمعالجة المسبقة للبيانات والأمان العالي، فالبوابات أكثر ملاءمة. آمل أن يمنح هذا الشرح الجميع فهماً أوضح للاختلافات بين وحدات نقل البيانات الرقمية والبوابات!