وبلاگ شخصی مهدی حیدری

شبکه هاي سنسوري بي سيم

پيشرفتهايي که امروزه در زمينه ارتباطات بي سيم ، سخت افزار و الکترونيک انجام گرفته ، بسيار چشم گير می باشد. اين موضوع به همراه تمايل روزافزون  به محصولات کم قيمت با کارايي بالا ، همگي دست به دست هم داده اند تا زمينه هاي لازم براي پيشترفت شبکه هاي سنسوري بي سيم  را فراهم کنند. اين شبکه ها مجموعه اي از حسگر ها هستند که در يک محيط نزديک به هم و يا درون منطقه اي خاص قرار گرفته اند. اين حسگرها اجزاي کوچکي هستند که نيازهاي اطلاعاتي ما را با دريافت ، پردازش و انتقال آن ها برآورده مي سازند. و برای اندازه گیری گروهی برخی از کمیت های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلاینده ها، در مکانهای مختلف یک محدوده کاربرد دارد. شبکه های حسگر با انگیزه استفاده در کاربردهای نظامی مانند نظارت بر میدان جنگ، توسعه پیدا کرد. اما امروزه شبکه های حسگر بی سیم در صنعت و بسیاری از مقاصد غیر نظامی استفاده می‌شوند، از جمله نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی، نظارت بر سلامت دستگاهها، نظارت بر محیط و یا خانه، کاربردهای مراقبت از سلامتی، خانه‌های هوشمند و کنترل ترافیک.  علاوه بر یک یا چند سنسور، هر گره از شبکه معمولا مجهز به یک فرستنده و گیرنده رادیویی (یا هر وسیله مخابراتی بی سیم دیگر)، یک میکروکنترلر کوچک، و یک منبع انرژی (معمولا یک باتری) است. اندازه یک گره سنسوری بسته به اندازه بسته بندی آن تغییر کرده و تا یک دانه شن قابل کوچک سازی است محدودیت های قیمت و اندازه در گره های حسگر منجر به محدودیت در منابعی مانند انرژی، حافظه، سرعت پردازش و پهنای باند در آنها می‌شود.

 یک شبکه سنسور معمولا تشکیل یک شبکه‌ (ad-hoc) را می دهد، به این معنی که هر گره از الگوریتم مسیریابی multi-hop استفاده می‌کند. (تعداد زیادی گره یک بسته اطلاعاتی را جلو برده و به ایستگاه مرکزی می رساند).

ساختار ارتباطي شبکه‌هاي حسگر

گره‌هاي حسگر در يک منطقه پراکنده مي‌شوند. همان‌طور كه قبلاً هم اشاره كرديم گره‌هاي حسگري داراي توانايي خودساماندهي هستند. هر کدام از اين گره‌هاي پخش‌شده داراي توانايي جمع‌کردن اطلاعات و ارسال آنها به پايانه‌اي موسوم به sink است. اين اطلاعات از يک مسير چند مرحله‌اي که زيرساخت مشخصي ندارد به سينک فرستاده مي‌شوند و سينک مي‌تواند توسط لينک ماهواره يا اينترنت با گره task manager ارتباط برقرار کند.

 اين سنسورها مزاياي بسيار زيادي نسبت به سنسورهاي عادي دارند. در بسياري از موارد ، به اين سنسورها با ديد گره هاي يک گراف و به خطوط ارتباطي ميان اين گره ها به چشم يالهاي گراف نگاه مي شود و در بسياري از تحليل ها و الگوريتم هاي ارايه شده از قوانين حاکم بر گرافها استفاده مي شود.  با توجه بدان چه گفته شد ، شباهت هاي بسيار زيادي ميان اين نوع شبکه ها و شبکه هاي مرسوم مي توان يافت ، ولي با ذکر چندين نمونه تفاوتهاي اين دو نوع را با هم بيان مي کنيم :

·         سنسورها و گره هاي اين شبکه در معرض خرابي و از کار افتادگي با ضريب بالا هستند.

·         همبندي اين شبکه ها مي تواند به تناوب تغيير کند.

·         در اين شبکه ها از ارتباطات همه پخشیbroadcasاستفاده مي شود ولي در شبکه هاي مرسوم عموما از ارتباطات نقطه به نقطه استفاده مي شود.

·         منابع انرژي اين گره ها محدود است.

·         در يک شبکه ممکن است هيچ شناسه جامعي براي گره ها وجود نداشته باشد.

اين گونه از شبکه ها علي رغم شباهت هايي که با شبکه هاي بي سيم ad-hoc  دارند . تفاوتهاي فراواني نيز دارند. اين اختلافات را در جدول 1 آورده ايم.

جدول 1 : مقايسه شبکه های بی سيم و سنسوری

اين دسته از شبکه ها کاربردهاي فراواني دارند که به اختصار عبارتند از :

·         کاربردهاي شهري و صنعتي

o        ترافيک

o        تشخيص هويت

o        امنيت منازل و ساير اماکن

·         کاربردهاي نظامي

o        طراحيهاي  نظامي

o        کنترل مسير حرکت ارتش

o        تشخيص مينهاي زير زميني

·         کاربردهاي پزشکي

o        بررسي علايم حياتي بيمار

    در اين شبکه ها همواره امکان از کار افتادگي حسگرها بنابر عوامل متعدد همچون کمبود انرژي ، آسيب فيزيکي و ... وجود دارد ، ولي شبکه بايد توانايي ادامه فعاليت خود را داشته باشد