18 Laboratoriya mashg’uloti Mavzu: IoT – buyumlar interneti texnologiyasi asosida tarmoqni qurish Maqsad

18.1-rasm. IoT topologiyasi 
18.1 - rasmda ko‘rsatilgan topologiya Publisher-Abonent (yoki 
pub/sub) xabar almashish ssenariysiga mos keladi. Ushbu sxema noshir - 
axborot manbai - va abonent - uni qabul qiluvchi tushunchasini taqdim 
etadi. "Obuna" atamasi abonent tomonidan ma’lum bir nashriyotdan 
ma’lumot olish, shuningdek ma’lumot to‘plashni - qabul qilish 
chastotasi parametrlarini soddalashtirish maqsadida ishtirokchilar 
tomonidan amalga oshiriladigan ba’zi operatsiyalarni anglatadi. 
Bunday holda, sensor tuguni (Node) bir nechta sensorlardan 
ma’lumotlarni birlashtirganda (masalan, telemetriya tizimidagi 
ma’lumotlar) va obuna parametrlariga muvofiq so‘rov bo‘yicha yoki 
mustaqil ravishda ma’lum bir vaqt oralig‘ida yoki voqea sodir bo‘lganda 
serverga. Odatda datchiklarning o‘zi juda ibtidoiy bo‘lib, ularning 
vazifalari boshqariladigan parametr haqida doimiy ma’lumot uzatishga 
COAP, 
XMPP 
COAP, 
XMPP 
COAP, 
XMPP 
MQTT 
SOAP 
DDS 
DDS 
Broker 
(Ilova) 
Server 
Dastur 

---

kamayadi. SHuning uchun o‘lchangan ma’lumotlarni o‘qish va ularni 
oldindan belgilangan algoritmlarga muvofiq serverga yuborish uchun 
mas’ul bo‘lgan datchiklarni mikrokontroller bilan jihozlangan 
tugunlarga birlashtirish kerak bo‘ladi. Ko‘pincha, mijoz tizim bilan 
o‘zaro aloqada bo‘lishi uchun datchiklardan olingan yoki server 
tomonidan allaqachon qayta ishlangan ma’lumotlarni grafik tarzda aks 
ettirishga va tizimni boshqarishga xizmat qiladigan shaxsiy qurilmada 
o‘rnatilgan dastur ilovasi (Broker) talab qilinadi. Ushbu topologiya 
Brokerni kiritish uchun mo‘ljallangan. 
Broker - bu nashriyotlardan ma’lumotlarni qabul qilib, ularni 
tegishli obunachilarga etkazib beradigan server, murakkab tizimlarda, 
shuningdek, kiruvchi ma’lumotlarni tahlil qilish va qayta ishlash bilan 
bog‘liq turli xil operatsiyalarni bajarishi, xabarlar uchun ustuvor 
vazifalarni belgilashi va xabarlarni uzatish uchun navbatlarni tashkil 
qilishi mumkin. SHunday qilib, broker xabarlarni yo‘naltirish, saqlash 
va filtrlashni tashkil qiladi. Xabar navbati 
- bu xabarlar 
yuborilayotganda saqlanadigan konteyner yoki blok. Agar aloqa 
kanallari resurslari etarli bo‘lmasa yoki xabar yuborilayotganda qabul 
qiluvchi mavjud bo‘lmasa, navbat xabarni etkazib berilguncha ushlab 
turadi. 
Sensor tugunlari orasidagi maydonda (1-maydon) vaqtincha saqlash 
yoki qayta yo‘naltirish uchun sensor tugunlari o‘rtasida ma’lumotlarni 
tarqatishdan iborat bo‘lgan bir qator vazifalar bajariladi. Sensor 
tugunlari/sensorlari o‘rtasidagi aloqani ta’minlash uchun ma’lumotlarni 
qurilmalar o‘rtasida taqsimlovchi DDS (Ma’lumotlarni tarqatish 
xizmati) protokoli qo‘llaniladi. DDS UDP yordamida ko‘p tarmoqli 
tizimni amalga oshiradi va xabarlar muammoga javob berish usuli 
yordamida uzatiladi. Protokol tomonidan bajariladigan operatsiyalar o‘n 
uchta sinf tomonidan belgilanadi (Entity Class, WaitSet Class, Condition 
Class, Publisher Class, DataWriter Class, Abonent Class, DataReader 
Class, ReadCondition Class, QueryCondition Class va boshqalar). DDS 
protokoli mos keladigan sinflardan foydalangan holda o‘qish va 
yozishning ikkita asosiy operatsiyasini amalga oshiradi. 
O‘qish jarayoni mavjud bo‘lgan barcha qurilmalarda amalga 
oshiriladi. Ushbu operatsiyani bajarish natijasida ma’lumotlar mahalliy 
DDS keshidan o‘chirilmaydi va maxsus parametrlarni ko‘rsatish orqali 
yana o‘qish mumkin. Ma’lumotlarni yig‘ish quyidagi uchta usulda 
amalga oshiriladi: 

---

- So‘rovnoma (Polling)- ilova vaqti-vaqti bilan holat o‘zgarishi 
to‘g‘risida xabar berish uchun DDS ma’lumotlarini so‘raydi; 
- kutish ro‘yxatlari (WaitSets) - dastur ro‘yxatlarni ro‘yxatdan 
o‘tkazadi, o‘tgan voqealardan biri sodir bo‘lguncha kutadi; 
- tinglovchilar (Listeners) - ilova ushbu hodisalar yuz berganda 
ma’lum qilinadigan maxsus tinglovchilar sinflarini ro‘yxatdan o‘tkazadi. 
Tugun-broker bo‘limida bir nechta vazifalar amalga oshiriladi, 
masalan, sensor tugunini ro‘yxatdan o‘tkazish, tugunlarni sozlash, 
ma’lumotlarni uzatish va tarqatish va hk. Ushbu tarmoq segmentida 
XMPP va COAP protokollaridan foydalanish mumkin. 
XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol) - 
kengaytirilgan xabar va mavjudlik protokoli degan ma’noni anglatadi. 
IoT-ga qo‘llanganda, XMPP qurilmalarga murojaat qilishning oson 
usulini taqdim etadi. Foydalanuvchilarni aniqlash uchun elektron pochta 
manzillari formatiga o‘xshash (masalan, [e-mail]) 
unutilmas identifikatorlar (JID) ishlatiladi. XMPP protokolida XML 
matn formatidan foydalanadi. Transport protokoli TCP hisoblanadi. 
XMPP turli xil aloqa modellarini qo‘llab-quvvatlaydi (so‘rov-javob, 
nashr-obuna va boshqalar). 
XMPP-adreslash, ayniqsa, ma’lumotlar uzoqdan, ko‘pincha 
mustaqil punktlar o‘rtasida uzatilganda, masalan, ikkita abonent o‘zaro 
aloqada bo‘lganda foydalidir. Masalan, XMPP yordamida siz 
o‘zingizning uyingizdagi termostatga telefoningizdan kirish uchun veb-
serverga ulashingiz mumkin. Ushbu protokolning kuchli tomonlari, 
shuningdek, xavfsizlik va ko‘lamini kattalashtirish bo‘lib, uni 
iste’molchilarga mo‘ljallangan IoT dasturlari uchun ideal qiladi. 
COAP (Constrained Application Protocol, cheklangan dastur 
protokoli) - ixtisoslashgan cheklangan resurslarga ega bo‘lgan tarmoqlar 
va qurilmalar uchun mo‘ljallangan uzatish protokoli. Buni HTTP-ga 
qo‘shimcha deb hisoblash mumkin, ammo HTTP-dan farqli o‘laroq, 
COAP cheklangan qurilmalar uchun mo‘ljallangan. COAP UDP 
transport protokolidan foydalanadi. 
COAP protokoli tomonidan ishlatiladigan xabarlar so‘rovga javob 
berish mexanizmiga asoslangan: GET, PUT, HEAD, POST, DELETE, 
CONNECT. Mijozlar resurslarni boshqarish va nazorat qilish uchun 
xabarlardan foydalanadilar. So‘rov bo‘yicha kuzatuv bayrog‘i o‘rnatiladi 
va server asl xabar yuborilgandan keyin javob berishda davom etadi. Bu 
serverlarga sensor holatining o‘zgarishini oqimlash imkonini beradi. 

---

Broker-server tarmog‘i bo‘limida quyidagi vazifalarni ajratish 
mumkin: ma’lumotlarni yig‘ish va to‘plash; xabarlar navbatini tashkil 
etish; ma’lumotlarni tarqatish va saqlash. 
Message Queue Telemetry Transport (MQTT) protokoli telemetriya 
va masofadan nazorat qilish uchun mo‘ljallangan. U "noshir-obuna" 
prinsipi asosida qurilmalar o‘rtasida xabar almashish uchun ishlatiladi, 
ba’zi hodisalar yuz berganda qurilmalarga ma’lumotlarni yuborish va 
qabul qilishga imkon beradi. Ushbu protokol ikkilik: nashr yoki obuna 
asosida, TCP transport protokoli yordamida ishlaydi. Protokolda so‘rov 
va javobni taklif qiladigan 14 ta xabar ishlatiladi: CONNECT, 
CONNACK, PUBLISH, PUBACK, PUBREC, PUBREL, PUBCOMP, 
SUBSCRIBE, SUBACK, UNSUBSCRIBE, UNSUBACK, PIN-GREQ, 
PINGRESP, DISCONNECT. MQTT protokoli ko‘p sonli qurilmalar 
bilan band bo‘lgan tarmoqlar uchun javob beradi, chunki u kanaldagi 
yuklamani navbat bilan kamaytiradi. 
Turli platformalardagi uskunalardan foydalanadigan tarmoqlar 
uchun va oddiy xabar almashish protokolidan foydalanishga ruxsat 
berish orqali siz STOMP -dan foydalanishingiz mumkin. 
STOMP (Simple Text Oriented Message Protocol) oddiy matnli 
yo‘naltirilgan xabar protokoli) - bu ko‘plab tillar, platformalar va 
brokerlar bilan keng kooperatsiya qilinadigan oddiy xabar almashish 
protokoli. Ushbu protokol "nashriyot-obuna" naqshiga mos keladi va 
SEND, SUBSCRIBE, UNSUBSCRIBE, BEGIN, COMMIT, ABORT, 
ACK, NACK, DISCONNECT xabarlari yordamida "so‘rov-javob" usuli 
yordamida broker bilan aloqani tashkil qiladi. 
Protokol odatda HTTP ga o‘xshaydi, TCP transport protokolidan 
foydalanadi, oddiy protokol bo‘lib, STOMP mijozlariga ushbu 
protokolni qo‘llab-quvvatlaydigan har qanday xabar brokeri bilan aloqa 
o‘rnatishga imkon beradi. SHunday qilib, bu bitta dasturlash tilida 
tasvirlangan platforma va dasturiy ta’minoti boshqa tilda ishlab 
chiqilgan mijoz o‘rtasida xabar almashish uchun mo‘ljallangan aloqa 
usuli. 
1-rasmda ko‘rsatilgan topologiyaning yakuniy segmenti serverning 
foydalanuvchi dasturi bilan o‘zaro ta’siriga yo‘naltirilgan segmentdir. 
Ushbu sohada foydalanuvchi va tizimning o‘zaro aloqasi bilan bog‘liq 
vazifalar bajariladi: serverdan ma’lumot olish (ehtimol vositachi server 
ishtirokida, chunki ma’lumot tarqatilishi mumkin); foydalanuvchi 
tomonidan sozlanishi parametrlar (qabul qilish chastotasi ma’lumot, 
datchiklar va birliklarni yoqish / o‘chirish va boshqalar). 

---

Tarqatilgan hisoblash muhiti uchun veb-xizmatlar uchun eng ko‘p 
ishlatiladigan protokol SOAP hisoblanadi, chunki u masofaviy funksiya 
chaqiruvlari uchun javobgar bo‘lgan RPC (Remote Procedure Call) 
kirish mexanizmiga ega. 
SOAP (Simple Object Access Protocol) - almashish protokoli 
tarqatilgan hisoblash muhitida tuzilgan va o‘zboshimchalik bilan XML 
xabarlari. SOAP xabarning jo‘natuvchidan qabul qiluvchiga doimiy 
ravishda o‘tishini ta’minlash uchun asosiy ulanish modelidan 
foydalanadi, bu esa vositachilarga xabarning bir qismiga ishlov berish 
yoki qo‘shimcha elementlarni qo‘shish imkoniyatini beradi. SOAP 
ikkita kirish mexanizmini qo‘llab-quvvatlaydi - SOAP RPC va SOAP 
Message. 
SOAP RPC - bu Call ob’ektiga asoslangan oddiy so‘rov / javob 
protokoli. Ushbu ob’ekt (va xabarlarni yaratish va jo‘natishning ba’zi bir 
past darajadagi usullari) XML yordamida sinxronlashtirilgan masofaviy 
protsedura qo‘ng‘iroqlari uchun ishlatiladi. 
SOAP Message - bu asinxron aloqa uchun ishlatilishi mumkin 
bo‘lgan va so‘rovga darhol yoki kechiktirilgan javobni nazarda tutadigan 
SOAP xabarlarini yuborish va qayta ishlash protokoli. 
"So‘rov - javob" degan ma’noni anglatuvchi bir nechta xabarlar 
(Get, SOAPAction, SOAPAction-Response) tufayli protokoldan istalgan 
dastur qatlami SMTP, FTP, HTTP, HTTPS amaliy protokollari bilan 
foydalanish mumkin. IoT texnologiyasini tashkil qilish uchun Cisco 
Packet Tracer dasturida DLC100 boshqaruv shlyuzi mavjud, unga simli 
va simsiz qurilmalar ulangan. 18.2-rasmda IoT texnologiyasining misoli 
keltirilgan bo‘lib, unda boshqaruv shlyuzi (Internet port) tashkilotning 
mahalliy tarmog‘iga ulangan. Unga ko‘p sonli IoT qurilmalarini ulash 
rejalashtirilganligi sababli, boshqaruv shlyuzining Ethernet shlyuz 
portiga komutator ulangan. 

---