روبي

بروتوكول RuBee ( معيار IEEE 1902.1 ) هو بروتوكول لاسلكي نشط ثنائي الاتجاه، مصمم للبيئات القاسية وتطبيقات مراقبة الأصول عالية الأمان. يستخدم RuBee إشارات الموجات الطويلة لإرسال واستقبال حزم بيانات قصيرة (128 بايت ) في شبكة محلية إقليمية. يشبه هذا البروتوكول بروتوكولات IEEE 802 في كونه يعتمد على أجهزة إرسال واستقبال إشعاعية نشطة، تعمل بنظام الند للند عند الطلب. يتميز RuBee باستخدامه موجة حاملة منخفضة التردد (131 كيلوهرتز). 

تُعدّ IEEE 1902.1 مجموعة عمل " الطبقة الفيزيائية " التي تضم 17 عضوًا من الشركات. شُكّلت هذه المجموعة في أواخر عام 2006، وصدرت المواصفات النهائية كمعيار IEEE في مارس 2009. يتضمن المعيار تفاصيل مثل ترميز الحزم ومواصفات العنونة. وقد استُخدم البروتوكول تجاريًا بالفعل من قِبل العديد من الشركات في أنظمة وشبكات مراقبة الأصول. ^{[ 1 ]} ومع ذلك، سيُستخدم معيار IEEE 1902.1 في العديد من تطبيقات شبكات الاستشعار، مما يستلزم وجود هذا المعيار للطبقة الفيزيائية لضمان التوافق بين مختلف الشركات المصنّعة.

تم وضع معيار ثانٍ (1902.2) لوظائف البيانات عالية المستوى المطلوبة في شبكات الرؤية. توفر هذه الشبكات معلومات آنية عن حالة الأفراد والماشية والإمدادات الطبية وغيرها من الأصول القيّمة، بالإضافة إلى معلومات عن نسبها ومواقعها، ضمن شبكة محلية. سيتناول هذا المعيار طبقات ربط البيانات استنادًا إلى الاستخدامات الحالية لبروتوكول RuBee. وسيكون هذا المعيار أساسيًا لانتشار استخدام RuBee في تطبيقات الرؤية، حيث سيدعم قابلية التشغيل البيني لعلامات RuBee ورقائق RuBee وموجهات شبكة RuBee وغيرها من معدات RuBee على مستوى طبقة ربط البيانات.

تحتوي بطاقة RuBee على معالج مركزي رباعي البت ، وذاكرة وصول عشوائي ثابتة (sRAM) تتراوح سعتها بين 1 و5 كيلوبايت ، وبلورة ، وبطارية ليثيوم بعمر افتراضي متوقع يصل إلى عشر سنوات. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

يمكن تزويدها اختيارياً بمستشعرات وشاشات عرض وأزرار. بروتوكول RuBee ثنائي الاتجاه، ويعمل عند الطلب، ويعتمد على الاتصال المباشر بين الأجهزة. يمكنه العمل بترددات أخرى (مثل 450  كيلوهرتز)، لكن 131  كيلوهرتز هو الأكثر استخداماً. يستخدم بروتوكول RuBee عنوان IP (عنوان بروتوكول الإنترنت). قد يحتفظ الجهاز بالبيانات في ذاكرته الخاصة (بدلاً من تخزينها على خادم أو بالإضافة إليه). يعمل RuBee بنجاح في البيئات القاسية (حيث يكون أحد طرفي الاتصال أو كلاهما بالقرب من الفولاذ أو الماء)، مع شبكات تتكون من آلاف الأجهزة، ويتراوح مداه من 1 إلى 30 متراً (من 3 إلى 100  قدم) حسب تكوين الهوائي. هذا يسمح لأجهزة RuBee اللاسلكية بالعمل في بيئات قد تواجه فيها الأجهزة اللاسلكية الأخرى وتقنية RFID مشاكل.

تُستخدم شبكات RuBee في العديد من تطبيقات الرؤية، بما في ذلك اكتشاف الدخول والخروج في المنشآت الحكومية ذات الأمن العالي، والأسلحة والأسلحة الصغيرة في مستودعات الأسلحة ذات الأمن العالي، والأدوات المتخصصة ذات الأهمية البالغة للمهام، والرفوف الذكية للأصول عالية القيمة؛ وبوابات الدخول/الخروج الذكية.

تتمثل أبرز عيوب بروتوكول RuBee مقارنةً بالبروتوكولات الأخرى في السرعة وحجم الحزمة. إذ يقتصر بروتوكول RuBee على 1200 باود في التطبيقات الحالية، وهو نفس الحد الذي يحدده معيار IEEE 1902.1. ويمكن للبروتوكول أن يصل إلى 9600 باود مع فقدان طفيف في المدى. ومع ذلك، تعمل معظم تطبيقات المراقبة بكفاءة عند 1200 باود. ويقتصر حجم الحزمة على عشرات إلى مئات البايتات. ويتخلى تصميم RuBee عن النطاق الترددي العالي وسرعة الاتصال العالية لأن معظم تطبيقات المراقبة لا تتطلبها.

يُحقق استخدام الطاقة المغناطيسية ذات الموجة الطويلة عدداً من المزايا:

• عمر بطارية طويل - بفضل استخدام الترددات المنخفضة ومعدلات نقل البيانات المنخفضة، يمكن للرقائق وأجهزة الكشف العمل بسرعات منخفضة. ويؤدي استخدام تقنية رقائق CMOS (الأقل تكلفة) بحجم 4 ميكرومتر إلى استهلاك منخفض للغاية للطاقة. ويمكن لأنظمة الوسم بالموجات المغناطيسية LW أن تعمل لمدة تتراوح بين 5 و25 عامًا باستخدام بطاريات الليثيوم منخفضة التكلفة. ^{[ 6 ]} وهذا هو العمر الافتراضي المتوقع للبطارية أيضًا.
• تنتقل بيانات الوسم مع الأصل - نظرًا لتخزين البيانات في الوسم، تنخفض تكاليف تكنولوجيا المعلومات. هذا يعني أنه باستخدام قارئ محمول منخفض التكلفة، يمكن قراءة وسم RuBee والتعرف على معلومات الأصل - تاريخ التصنيع، تاريخ انتهاء الصلاحية، رقم الدفعة، إلخ - دون الحاجة إلى الرجوع إلى نظام تكنولوجيا المعلومات للبحث عنها. إضافةً إلى ذلك، لا تُعد المسافة بين القارئ والأصل عاملاً حاسمًا. يمكن لـ RuBee أيضًا الكتابة على الوسم من نفس نطاق قراءته. أما تقنية RFID، فتستخدم ذاكرة EEPROM، والكتابة على الوسم فيها عملية معقدة. (في حالة RFID، يكون النطاق محدودًا، ويتطلب طاقة أكبر، وتستغرق عمليات الكتابة وقتًا طويلاً).
• آمن على الإنسان – تُنتج محطة RuBee الأساسية طاقة راديوية لا تتجاوز النانوواط. لا تمتص الأنسجة البيولوجية الموجات المغناطيسية طويلة الموجة الصادرة من RuBee، كما أنها غير خاضعة للوائح السلامة والصحة المهنية. في الواقع، تُنتج RuBee طاقة أقل ومجالات مغناطيسية أضعف من أجهزة الكشف عن المعادن في المطارات وأجهزة كشف السرقة في متاجر البيع بالتجزئة التي تعمل بترددات مماثلة، وذلك بمعامل يتراوح بين 10 و100. تُشير دراسات نُشرت مؤخرًا إلى أن RuBee لا تُؤثر على أجهزة تنظيم ضربات القلب أو غيرها من الأجهزة القابلة للزرع (Hayes et al., 2007).
• آمنة بطبيعتها – تُنتج محطة RuBee الأساسية وعلامتها مستوى منخفضًا من الطاقة المغناطيسية غير قادر على تسخين المتفجرات أو إحداث شرارة. في دراسات مستقلة أجرتها وزارة الطاقة، مُنحت RuBee مسافة فصل آمنة (SSD) تساوي صفرًا، وهي التقنية اللاسلكية الوحيدة الحاصلة على هذا التصنيف. هذا يعني أنه يمكن وضع العلامات والمحطات الأساسية مباشرةً على المتفجرات شديدة الانفجار دون أي خطر للاشتعال العرضي أو التسخين.
• تتمتع علامات RuBee بمزايا فريدة في تطبيقات الأمن العالي، حيث توفر أمانًا وخصوصية فائقين . يتطابق نطاق التنصت (المدى الذي يمكن لشخص يملك موارد مالية غير محدودة من خلاله الاستماع إلى محادثات العلامة) مع نطاق العلامة نفسها. هذا يعني أنه إذا كان هناك من يستمع، فيجب أن يكون قريبًا بما يكفي لرؤيته. وهذا لا ينطبق على بروتوكولات RFID أو 802. ^{[ 7 ]} وبالتالي، لا يمكن لأحد الاستماع سرًا إلى محادثات العلامة/المحطة الأساسية. إضافةً إلى ذلك، ولأن علامات RuBee مزودة ببطارية وبلورة وذاكرة sRAM، فإنها تستخدم تشفيرًا قويًا بمفاتيح لمرة واحدة يصعب اختراقها، أو بلوحات لمرة واحدة يصعب اختراقها تمامًا. لهذه الأسباب، تُستخدم RuBee اليوم في العديد من تطبيقات الأمن العالي. وتُعد RuBee التقنية اللاسلكية الوحيدة المعتمدة للاستخدام في المواقع الحكومية الأمريكية الآمنة.
• نطاق حجمي مُتحكم به - يتمتع جهاز RuBee بنطاق حجمي أقصى يبلغ حوالي 900 متر مربع (10000 قدم مربع) باستخدام هوائيات حلقية حجمية. حتى من هوائي حجمي صغير بمساحة 900 سم مربع (قدم  مربع واحد)، يستطيع RuBee قراءة علامة ضمن حجم بيضاوي الشكل (إهليلجي) يبلغ حوالي 3 × 3 × 5  أمتار (10 × 10 × 15 قدمًا). تتيح ميزة خاصة في معيار IEEE P1902.1 تُعرف باسم Clip إمكانية وضع العديد من الهوائيات الحلقية المتجاورة في مجموعة هوائيات، والقراءة من عشرات إلى مئات المحطات الأساسية في وقت واحد.
• فعّالة من حيث التكلفة - مع تقنية RuBee، يمكن استخدام محطات أساسية وأجهزة توجيه بسيطة نسبيًا، مما يعني أن أجهزة الاستقبال وقارئات البطاقات يمكن أن تكون بأسعار معقولة مقارنةً بأجهزة الإرسال والاستقبال ذات الترددات العالية. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تتضمن العلامات شريحة واحدة وبطارية وبلورة وهوائيًا، ويمكن تسعيرها بشكل تنافسي مقارنةً بعلامات RFID النشطة (التي تتضمن بطارية).
• انخفاض التشويش – نظرًا لأن التشويش المحيط في منطقة ما يتناقص بنسبة 1/ r³ ، فإن نظام RuBee يُظهر حساسية أقل للتشويش الخارجي. ويُعدّ تشويش الفضاء السحيق العامل الرئيسي المحدد لحجم الهوائي.
• يمكن قراءتها من داخل قفص فاراداي لحجب الترددات اللاسلكية، على عكس علامات RFID ذات الترددات العالية في المجال البعيد ومعظم علامات RFID الموجودة على المعادن . ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

يشبه هذا البروتوكول، على المستوى الفيزيائي، بروتوكول NFC (بتردد حامل 13.56  ميجاهرتز، ويعتمد أساسًا على زوج من المحولات ذات القلب الهوائي) وبروتوكول Qi لنقل الطاقة الاستقرائي (بتردد حامل يتراوح بين 100  و300  كيلوهرتز). ويقوم كلا البروتوكولين بتعديل حمل ملف جهاز الاستقبال للتواصل مع جهاز الإرسال. ويمكن لبعض بطاقات NFC دعم معالجات بسيطة ووحدات تخزين محدودة، كما هو الحال في هذا البروتوكول. ويشترك بروتوكول NFC أيضًا في خصائص الأمان الفيزيائي للاتصالات "المغناطيسية" مثل RuBee، إلا أن إشارات NFC يمكن رصدها على بعد أميال من المصدر، بينما لا يمكن رصد إشارات RuBee إلا على مسافة قصوى تبلغ 20 مترًا (66 قدمًا) من المصدر. 

• جائزة الابتكار التكنولوجي لحلول رؤية سلسلة التوريد في أمريكا الشمالية للعام ، بريثفي راج، فروست آند سوليفان، 2007.
• "IEEE تبدأ معيارًا لاسلكيًا طويل الموجة لشبكات الرؤية في مجالات الرعاية الصحية وتجارة التجزئة والماشية؛ معيار IEEE P1902.1 لتقديم بروتوكول شبكة محلية لآلاف العلامات اللاسلكية منخفضة التكلفة ذات عمر بطارية طويل،" Business Wire ، 8 يونيو 2006.
• الأصول المرئية تروج لعلامات RuBee للبضائع التي يصعب تتبعها ، ماري كاثرين أوكونور، مجلة RF ، 19 يونيو 2006.
• تشارلز كابس، "المجال القريب أم المجال البعيد" ، EDN، 16 أغسطس 2001، الصفحات  95-102. مؤرشف في 25 مايو 2011، في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
• Hayes DL, Eisinger G, Hyberger L, Stevens JK. التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) والتوافق الكهرومغناطيسي (EMC) لعلامة راديو نشطة بتردد كيلو هرتز (Rubee، IEEE P1901.1) مع أجهزة تنظيم ضربات القلب (PM) وأجهزة تنظيم ضربات القلب القابلة للزرع (ICDs) Heart Rhythm 2007؛4:S398 (ملحق - ملخص).
• مارتن روش، دكتور في الطب، سيندي ووترز، ممرضة مسجلة، إيلين والش، ممرضة مسجلة، أنظمة الرؤية في تقديم الرعاية العظمية تُمكّن من تحقيق وفورات وكفاءات غير مسبوقة ، أخبار منتجات العظام الأمريكية، مايو/يونيو 2007.