تأثير آليات التشفير على استهلاك الطاقة في شبكات LoRaWAN و NB-IoT
DOI:
https://doi.org/10.65420/sjphrt.v2i1.105الكلمات المفتاحية:
إنترنت الأشياء، الشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة، إنترنت الأشياء ضيق النطاق، تشفير البيانات، استهلاك الطاقة، كفاءة الطاقةالملخص
مع التوسع السريع في إنترنت الأشياء (IoT)، أصبحت شبكات الطاقة المنخفضة واسعة النطاق (LPWAN) مثل LoRa و NB-IoT ضرورية لتوصيل الأجهزة ذات القدرات المحدودة من حيث الطاقة. ومع ذلك، يبرز الحفاظ على أمن التطبيقات مع تقليل استهلاك الطاقة كتحدٍ كبير بسبب المفاضلة بين كفاءة الطاقة وحماية البيانات. تبحث هذه الورقة في تأثير تنفيذ آليات الأمن، وتحديداً "تشفير البيانات المرسلة"، على استهلاك الطاقة في شبكات LoRa وNB-IoT. تسلط الدراسة الضوء على كيفية تأثير مخططات التشفير المختلفة على عمر البطارية، وزمن الانتقال، واستقرار أداء الاتصال. وتظهر النتائج الرئيسية أنه بينما تستخدم تقنية NB-IoT أجهزة تسريع أمني عبر وحدات خلوية لضمان الكفاءة، تعتمد LoRaWAN على تشفير AES-128 القائم على البرمجيات، مما يزيد من دورات وحدة المعالجة المركزية واستهلاك الطاقة. أظهرت النتائج التجريبية لشبكة LoRaWAN أن زيادة حجم مفتاح AES من 128 بت إلى 192 بت و256 بت تؤدي إلى ارتفاع كبير في استهلاك الطاقة وتأخير المعالجة. وبشكل محدد، أدى استخدام AES-256 إلى زيادة استهلاك الطاقة بنسبة 30-32% ووقت المعالجة بنسبة تصل إلى 32% مقارنة بالمعيار الأساسي. تخلص الدراسة إلى أنه على الرغم من أهمية الأمن، إلا أن تنفيذه يحتاج إلى تخطيط دقيق لمنع خفض كفاءة الطاقة بشكل حاد في أجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطاريات. ويُنصح باستخدام AES-128 لتحقيق التوازن بين الأمن واستهلاك الطاقة، جنباً إلى جنب مع أوضاع إدارة الطاقة مثل "النوم العميق" لإطالة عمر البطارية بشكل أكبر.
