شبکه های سنسوری بی سيم

پیشرفتهایی که امروزه در زمینه ارتباطات بی سیم ، سخت افزار و الکترونیک انجام گرفته ، بسیار چشم گیر می باشد. این موضوع به همراه تمایل روزافزون  به محصولات کم قیمت با کارایی بالا ، همگی دست به دست هم داده اند تا زمینه های لازم برای پیشترفت شبکه های سنسوری بی سیم  را فراهم کنند. این شبکه ها مجموعه ای از حسگر ها هستند که در یک محیط نزدیک به هم و یا درون منطقه ای خاص قرار گرفته اند. این حسگرها اجزای کوچکی هستند که نیازهای اطلاعاتی ما را با دریافت ، پردازش و انتقال آن ها برآورده می 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 ارتباطی شبکه های حسگر
گره‌های حسگر در یک منطقه پراکنده می‌شوند. همان‌طور كه قبلاً هم اشاره كردیم گره‌های حسگری دارای توانایی خودساماندهی هستند. هر کدام از این گره‌های پخش‌شده دارای توانایی جمع‌کردن اطلاعات و ارسال آنها به پایانه‌ای موسوم به sink است. این اطلاعات از یک مسیر چند مرحله‌ای که زیرساخت مشخصی ندارد به سینک فرستاده می‌شوند و سینک می‌تواند توسط لینک ماهواره یا اینترنت با گره task manager ارتباط برقرار کند.
این سنسورها مزایای بسیار زیادی نسبت به سنسورهای عادی دارند. در بسیاری از موارد ، به این سنسورها با دید گره های یک گراف و به خطوط ارتباطی میان این گره ها به چشم یالهای گراف نگاه می شود و در بسیاری از تحلیل ها و الگوریتم های ارایه شده از قوانین حاکم بر گرافها استفاده می شود.  با توجه بدان چه گفته شد ، شباهت های بسیار زیادی میان این نوع شبکه ها و شبکه های مرسوم می توان یافت ، ولی با ذکر چندین نمونه تفاوتهای این دو نوع را با هم بیان می کنیم :
•         سنسورها و گره های این شبکه در معرض خرابی و از کار افتادگی با ضریب بالا هستند.
•         همبندی این شبکه ها می تواند به تناوب تغییر کند.
•         در این شبکه ها از ارتباطات همه پخشیbroadcasاستفاده می شود ولی در شبکه های مرسوم عموما از ارتباطات نقطه به نقطه استفاده می شود.
•         منابع انرژی این گره ها محدود است.
•         در یک شبکه ممکن است هیچ شناسه جامعی برای گره ها وجود نداشته باشد.
این گونه از شبکه ها علی رغم شباهت هایی که با شبکه های بی سیم ad-hoc  دارند . تفاوتهای فراوانی نیز دارند. این اختلافات را در جدول 1 آورده ایم.

جدول 1 : مقایسه شبکه های بی سیم و سنسوری

شبکه هاي بي سيم

شبکه هاي بي سيم سنسوري

هر گره داراي يک شناسه عمومي مي باشد

گره ها ممکن است شناسه عمومي نداشته باشند

عموما از روش Point-to-Point براي ارتباطات استفاده مي کنند

عموما از روش broadcast  براي ارتباطات استفاده مي کنند

تعداد گره هاي آنها عموما کم است

تعداد گره هاي آنها عموما زياد است

از لحاظ منابع محاسباتي ، انرژي و حافظه در محدوديت نيستند

از لحاظ منابع محاسباتي ، انرژي و حافظه در محدوديت هستند

همبندي گره ها در شبکه بصورت ديناميک است

همبندي گره ها در شبکه بصورت متناوب تغيير مي کند

ارتباطات بصورت Bluetoth ، 802.11  و Ultrawideband است

ارتباطات بصورت AM/FM  است

پروتکلهاي ارتباطي TCP و UDP است

روشهايFlooding  و Gossiping  مد نظر است

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

پاسخ دهید