DOI: https://doi.org/10.3844/jcssp.2024.574.584
تاريخ النشر: 2024-04-26
المؤلف: Paolino Di Felice وآخرون
الموضوع الرئيسي: الكتابة الأكاديمية والنشر
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نتائج دراسة رسم خرائط منهجية (SMS) تركزت على منصة ThingsBoard مفتوحة المصدر لإنترنت الأشياء، بعد دراسة سابقة حددت أنها وسيلة غنية بالميزات لتطوير تطبيقات إنترنت الأشياء. قام الباحثون بإجراء بحث شامل في قاعدة بيانات سكوبس، واسترجاع 55 مقالة تذكر ThingsBoard في سياقات مختلفة. كانت الدراسة تهدف إلى معالجة عدة أسئلة بحثية تتعلق بوجود ThingsBoard في الأدبيات الحالية، ومجالات تطبيقها، وتحديد الفجوات البحثية.
كشفت التحليلات عن مجموعة متنوعة من التطبيقات لـ ThingsBoard، مما يبرز مرونتها وفعاليتها عبر مجالات مختلفة ضمن مشهد إنترنت الأشياء. النتائج ذات صلة ليس فقط للمهنيين في إنترنت الأشياء ولكن أيضًا للعلماء، مما يسلط الضوء على إمكانيات المنصة لمشاريع إنترنت الأشياء المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، حددت الدراسة مجالات حيوية للبحث المستقبلي، لا سيما فيما يتعلق بالأمان وقابلية الاستخدام، والتي لا تزال غير مستكشفة بشكل كافٍ في الأدبيات الحالية.
مقدمة
تسلط مقدمة الورقة الضوء على النمو الكبير في سوق تكنولوجيا إنترنت الأشياء العالمي، الذي بلغ حوالي 406 مليار دولار أمريكي في عام 2022. على الرغم من هذا النمو، لا يزال تطوير تطبيقات إنترنت الأشياء يمثل تحديًا بسبب قضايا حرجة مختلفة. لمعالجة هذه التحديات، قام المؤلفون بإجراء دراسة رسم خرائط تركز على ThingsBoard، وهي منصة إنترنت الأشياء، لتلخيص المعرفة الحالية حول قدراتها وتطبيقاتها.
تكشف النتائج الرئيسية من الدراسة عن عدة جوانب حيوية لـ ThingsBoard. أولاً، تدير المنصة كميات كبيرة من البيانات في الوقت الحقيقي من خلال قاعدة بيانات SQL، مما يسهل استرجاع البيانات بسرعة للتحليل والتصور. ثانيًا، تدعم ThingsBoard كل من نماذج الحوسبة السحابية والحوسبة الضبابية/الحافة، مما يسمح بالمرونة في النشر بناءً على قيود التطبيق. من الجدير بالذكر أنها يمكن أن تتعامل مع أكثر من 20,000 جهاز و30,000 رسالة MQTT في الثانية، مما يبرز قابليتها للتوسع. تشير الدراسات المقارنة إلى أنه بينما تتفوق ThingsBoard على SiteWhere في أداء بروتوكول REST، فإن SiteWhere تتفوق في MQTT، على الرغم من معدل الخطأ الأعلى. أخيرًا، تُعرف ThingsBoard بقدراتها القوية في تصور البيانات، لا سيما في تطبيقات مثل مراقبة الرعاية الصحية عن بُعد، حيث تلعب لوحات المعلومات التفاعلية دورًا حيويًا في إدارة ومراقبة بيانات إنترنت الأشياء بشكل فعال.
الطرق
في هذا القسم، يحدد المؤلفون المنهجية لإجراء دراسة رسم خرائط منهجية (SMS)، كما عرّفها كيتشينهام وتشارتيرز (2007). تعتبر SMS أداة مراجعة أدبية شاملة، تهدف إلى تقييم وجود ومدى الأدلة البحثية حول مواضيع معينة ضمن مجال معين. تم هيكلة المنهجية في ثلاث مراحل رئيسية: التخطيط، والتنفيذ، والتقارير.
التركيز هنا هو على مرحلة التنفيذ، التي تتضمن ثلاث أنشطة حيوية: (أ) تحديد حاجة الدراسة، (ب) صياغة أسئلة البحث، و(ج) وضع بروتوكول الرسم. هذه الأنشطة ضرورية لضمان أن تكون المراجعة منهجية وتعالج الفجوات البحثية المحددة بشكل فعال. يؤكد المؤلفون أن مرحلة التنفيذ هي تنفيذ مباشر لمرحلة التخطيط، مما يبرز الترابط بين هذه المراحل في عملية SMS.
النتائج
تشير النتائج إلى انتشار كبير لكلمة “ThingsBoard” في الأدبيات الأكاديمية، حيث تشير 83.64% من نتائج بحث سكوبس المكونة من 55 عنصرًا إليها في العنوان أو الملخص. وهذا يشير إلى أن ThingsBoard هو محور التركيز في الغالبية العظمى من هذه الدراسات. التحليل المقدم في الجدول 3 يصنف مجالات التطبيقات المختلفة لمنصة ThingsBoard لإنترنت الأشياء، كاشفًا عن استخدامها عبر مجالات متعددة، على الرغم من أن التجارة لا تزال ممثلة بشكل غير كاف. تسلط الأدبيات الحالية الضوء على الفوائد المحتملة لإنترنت الأشياء في مجالات السوق الرقمية الرئيسية مثل إدارة المخزون، وإدارة سلسلة التوريد، وتخصيص المستهلك، مما يشير إلى أن المزيد من البحث في هذه المجالات من المحتمل أن يكون قادمًا.
بالإضافة إلى ذلك، تصنف النتائج استخدام ThingsBoard إلى أبحاث أساسية وتطبيقات عامة. في الأبحاث الأساسية، تم استخدامها للدراسات المقارنة مع منصات إنترنت الأشياء الأخرى، والتنفيذات النظرية، وتقديم مخططات مصادقة البلوكشين. في التطبيقات العامة، تم استخدام ThingsBoard لإنشاء بيئات مؤتمتة مع أمان البلوكشين، وتأسيس هياكل إنترنت الأشياء لمختلف التطبيقات، والعمل كمنصة سحابية لإنترنت الأشياء لأنظمة SCADA مفتوحة المصدر وأنظمة المراقبة العامة. يبرز هذا الاستخدام الشامل مرونة وأهمية ThingsBoard المتزايدة في مشهد إنترنت الأشياء.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الدراسة الضوء على المساهمات التي تم تحقيقها من خلال دراسة رسم خرائط منهجية (SMS) تركزت على منصة ThingsBoard مفتوحة المصدر لإنترنت الأشياء. تناول البحث أربعة أسئلة رئيسية: وجود دراسات تذكر ThingsBoard، والسياقات التي يتم الإشارة إليها، ودورها في هذه الدراسات، والفجوات في البحث الحالي. تشير النتائج إلى أن ThingsBoard يتم الاستشهاد بها بشكل متكرر عبر مجالات مختلفة، مما يجعلها موردًا قيمًا لمهنيي إنترنت الأشياء والباحثين على حد سواء. من الجدير بالذكر أن الدراسة حددت أن ThingsBoard حصلت على أعلى درجة بين سبع منصات إنترنت الأشياء مفتوحة المصدر في تحليل مقارن، متفوقة بشكل خاص في 11 من 14 ميزة تم تقييمها، على الرغم من أنها تأخرت في تحليلات البيانات، وهو قيد تم معالجته من خلال تقديم أداة Trendz Analytics.
علاوة على ذلك، حددت الدراسة فجوات كبيرة في الأدبيات، لا سيما فيما يتعلق بالخصوصية والأمان وقابلية الاستخدام لمنصة ThingsBoard. بينما تسمح المنصة بحقوق وصول قابلة للتخصيص، هناك نقص في الأبحاث التي تركز على هذه الجوانب الحيوية، خاصة في مجالات حساسة مثل الرعاية الصحية. يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى مزيد من التحقيق في تدابير قابلية الاستخدام وتنفيذ بروتوكولات الأمان، مشيرين إلى أن هذه المجالات تمثل تحديات مفتوحة للبحث المستقبلي. بشكل عام، تؤكد SMS على مرونة ThingsBoard وفعاليتها في تطبيقات إنترنت الأشياء بينما تدعو إلى تعزيز الانتباه الأكاديمي لأبعاد الأمان وقابلية الاستخدام الخاصة بها.
DOI: https://doi.org/10.3844/jcssp.2024.574.584
Publication Date: 2024-04-26
Author(s): Paolino Di Felice et al.
Primary Topic: Academic Writing and Publishing
Overview
This section presents the findings of a subsequent Systematic Mapping Study (SMS) focused on the ThingsBoard open-source IoT platform, following an earlier study that identified it as a feature-rich middleware for IoT application development. The researchers conducted a comprehensive search in the Scopus database, retrieving 55 articles that mention ThingsBoard in various contexts. The study aimed to address several research questions regarding the presence of ThingsBoard in existing literature, its application domains, and the identification of research gaps.
The analysis revealed a diverse range of applications for ThingsBoard, underscoring its versatility and effectiveness across different fields within the IoT landscape. The findings are relevant not only to IoT professionals but also to scholars, highlighting the platform’s potential for various IoT projects. Additionally, the study identified critical areas for future research, particularly concerning security and usability, which remain underexplored in the current body of literature.
Introduction
The introduction of the paper highlights the significant growth of the global Internet of Things (IoT) technology market, which reached approximately USD 406 billion in 2022. Despite this growth, the development of IoT applications remains challenging due to various critical issues. To address these challenges, the authors conducted a mapping study focusing on ThingsBoard, an IoT platform, to summarize the existing knowledge surrounding its capabilities and applications.
Key findings from the study reveal several critical aspects of ThingsBoard. First, the platform effectively manages large volumes of real-time data through an SQL database, facilitating quick data retrieval for analysis and visualization. Second, ThingsBoard supports both Cloud and Fog/Edge computing paradigms, allowing flexibility in deployment based on application constraints. Notably, it can handle over 20,000 devices and 30,000 MQTT messages per second, showcasing its scalability. Comparative studies indicate that while ThingsBoard outperforms SiteWhere in REST protocol performance, SiteWhere excels in MQTT, albeit with a higher error rate. Lastly, ThingsBoard is recognized for its robust data visualization capabilities, particularly in applications like Remote Healthcare Monitoring, where interactive dashboards play a crucial role in managing and monitoring IoT data effectively.
Methods
In this section, the authors outline the methodology for conducting a systematic mapping study (SMS), as defined by Kitchenham and Charters (2007). SMSs serve as a comprehensive literature review tool, aimed at assessing the existence and extent of research evidence on specific topics within a field. The methodology is structured into three main phases: Planning, Conducting, and Reporting.
The focus here is on the Conducting phase, which involves three critical activities: (a) defining the study need, (b) formulating the research questions, and (c) establishing the mapping protocol. These activities are essential for ensuring that the review is systematic and addresses the identified research gaps effectively. The authors emphasize that the Conducting phase is a direct implementation of the Planning phase, thereby underscoring the interconnectedness of these stages in the SMS process.
Results
The results indicate a significant prevalence of the “ThingsBoard” keyword in academic literature, with 83.64% of the 55-item Scopus search output referencing it in either the title or abstract. This suggests that ThingsBoard is a central focus in the majority of these studies. The analysis presented in Table 3 categorizes the various application domains of the ThingsBoard IoT platform, revealing its use across multiple fields, although commerce remains underrepresented. Existing literature highlights the potential benefits of IoT in key digital market areas such as inventory management, supply chain management, and consumer personalization, indicating that further research in these domains is likely forthcoming.
Additionally, the findings categorize the usage of ThingsBoard into basic research and general-purpose applications. In basic research, it has been utilized for comparative studies with other IoT platforms, theoretical implementations, and the introduction of blockchain authentication schemes. In general-purpose applications, ThingsBoard has been employed to create automated environments with blockchain security, establish IoT architectures for various applications, and serve as a cloud IoT platform for open-source IoT-based SCADA systems and generic monitoring systems. This comprehensive usage underscores the versatility and growing importance of ThingsBoard in the IoT landscape.
Discussion
The discussion section of the study highlights the contributions made through a systematic mapping study (SMS) focused on the ThingsBoard open-source IoT platform. The research addressed four key questions: the existence of studies mentioning ThingsBoard, the contexts in which it is referenced, its role in these studies, and the gaps in current research. The findings indicate that ThingsBoard is frequently cited across various domains, making it a valuable resource for IoT professionals and researchers alike. Notably, the study identified that ThingsBoard scored the highest among seven open-source IoT platforms in a comparative analysis, particularly excelling in 11 out of 14 evaluated features, although it lagged in data analytics, a limitation addressed by the introduction of the Trendz Analytics tool.
Furthermore, the study identified significant gaps in the literature, particularly concerning privacy, security, and usability of the ThingsBoard platform. While the platform allows for customizable access rights, there is a lack of research focusing on these critical aspects, especially in sensitive areas like healthcare. The authors emphasize the need for further investigation into usability measures and the implementation of security protocols, suggesting that these areas present open challenges for future research. Overall, the SMS underscores ThingsBoard’s versatility and effectiveness in IoT applications while calling for enhanced scholarly attention to its security and usability dimensions.