شبکه های حسگر بیسیم

 پیشرفتهای اخیر درکوچک سازی، طراحی مدارهای کم مصرف وتجهیزات ارتباطی بیسیم ساده و کم مصرف، همچنین توسعه شرکت­های تولیدکننده منابع انرژی کوچک به­همراه کاهش هزینه­های تولید کارخانه­ای موجب ایجاد فناوری جدیدی با نام شبکه­های حسگر­بیسیم گردید. پیشرفت فناوری­های  MEMS، ارتباط بیسیم والکترونیک دیجیتال، امکان ساخت گره­های حسگر کم هزینه، با مصرف کم چندمنظوره ودراندازه­های کوچک رابرای ارتباط درفواصل کوتاه فراهم ساخته است. این حسگرهای کوچک که شامل حسگر، واحد پردازش و واحد ارتباط می باشند، ایده شبکه­های حسگر بیسیم را برمبنای همکاری وهماهنگی تعداد زیادی ازاین گره­ها ایجاد نموده­اند. این شبکه­ها، حداقل امکانات محاسباتی و برخی ابزارهای حسی را برای حس محیط پیرامونی خود درقالب نوع جدیدی از شبکه­ها که به صورت گسترده درمحیط قرارمی گیرند بکار می برند. از حسگرها برای حس پارامترهایی نظیردما، نور، لرزش، صدا، تابش، رطوبت و… استفاده می شود.

حسگربیسیم

یک شبکه حسگر از تعداد زیادی گره­های حسگر تشکیل شده که به صورت متراکمی در اطراف پدیده فیزیکی مورد نظر پخش شده اند. نکته مهم در مورد شبکه­های حسگر بیسیم این است که نیاز نیست مکان حسگرهاکاملا مهندسی شده باشد، این خاصیت در کاربردهایی که امکان چینش حسگرها وجود ندارد یا این که امکان تغییر محل انها وجود دارد از اهمیت زیادی برخوردار است. نکته مهم دیگر در شبکه­های حسگربیسیم همکاری جمعی گره­های حسگر می باشد. گره­های حسگر شامل واحد پردازش می باشند، در نتیجه بجای ارسال داده خام به مقصد، از پردازنده خود استفاده کرده و بر روی داده ارسالی، محاسباتی در حد توان خود انجام می دهند و تنها قسمت­های مورد نیاز داده مورد نظر را ارسال می نمایند. خصوصیاتی که از شبکه­های حسگر بیسیم ذکر گردید امکان پشتیبانی از کاربردهای زیادی را به وجود می اورد. به عنوان مثال می توان به کاربرد درموارد سلامت، صنایع نظامی، امنیت و…اشاره کرد. در واقع می توان گفت شبکه­های حسگر، کاربر نهایی را نسبت به محیط اطراف خود هوشمند تر و اگاه تر می سازد.

حسگربیسیم2

خصوصیات مهم شبکه­ های حسگر بی سیم عبارتند از:

·  وابسته به کاربرد: به دلیل ادغام فناوری­های حسگر، پردازش و ارتباطات، محدوده وسیعی از کاربردها امکان پیاده سازی در شبکه­های حسگر بیسیم را دارند. اما باید توجه نمودکه نمی توان برای تمام کاربردها یک سناریو را اجرا نمود، بلکه هر کاربرد پیکربندی و پروتکل مخصوص به خود را نیاز دارد. به عنوان مثال شبکه­های حسگر با تراکم پایین از حسگرها و نیز با تراکم بالایی از حسگرها کار می کنند در حالی که پروتکل­های این دو حالت بسیار با یکدیگر متفاوت می باشند.

· تعامل با محیط: به دلیلتعاملشبکه­های حسگر با محیطاطرافشان، خصوصیات ترافیکی انها با دیگر شبکه­های موجود متفاوت می باشد. به طور معمول شبکه­های حسگر دارای ترافیکی با نرخ پایین می باشند، اما در مواقعی که پدیده مورد نظر روی می دهد دارای ترافیک انفجاری می گردند.

· مقیاس پذیری: به صورت تئوری، شبکه­های حسگر نسبت بهشبکه­های تک کاره دارای تعداد بسیار بیشتری نهاد می باشند که نیاز به راه حل­هایی متفاوت و مقیاس پذیرتر دارند.

· انرژی: مشابه با بعضی انواع شبکه­های تک کاره، منابع انرژی محدود بوده و مصرف انرژی مهمترین معیار برای پیکر بندی انها می باشد. در بعضی موارد، باطری موجود در گره­های حسگر قابل شارژ دوباره نمی باشد و به همین دلیل نیاز به طول عمر بیشتر حسگر می باشد.

· خود پیکربندی: مشابه با شبکه­های تک کاره شبکه ­های حسگر نیاز به خود پیکربندی برای دارا بودن شبکه­ای پیوسته دارند، اما به دلیل تفاوت در ترافیک و انرژی مصرفی روش­های متفاوت مورد نیاز می باشد. به همین دلیل گره­های حسگر نیاز به درک محل جغرافیایی خود دارند.

· قابلیت اطمینان و کیفیت سرویس: شبکه ­های حسگر بیسیم، مفاهیم متفاوتی از قابلیت اطمینان و کیفیت سرویس را ارائه می نمایند. در حال حاضر سرویس­هایی که شبکه­های حسگر ارائه می دهند کاملا مشخص نمی باشد. در بعضی موارد ارسال عادی بسته کافی بوده و در بعضی موارد نیاز به اطمینان بسیار بالا در ارسال داریم. نرخ ارسال بسته معیار کاملی نمی باشد، مسأله مهم مقدار و کیفیت اطلاعات ارسالی به گره چاهک مورد نظر در مورد پدیده مشاهده شده می باشد.

· داده محور: در اکثر کاربردهای شبکه­های حسگر، با استفاده افزونه از گره­های حسگر می توان از منابع انرژی ضعیف تر و ارزان تر استفاده نمود. مورد مهمتر این است که این گره­ها چه اطلاعاتی را مشاهده می نمایند. این تغییر در اولویت ها ما را نیازمند تغییر در شبکه از گره محور به داده محور می نماید.

· سادگی: به دلیل کوچک بودن گره­ها و محدود بودن انرژی، نرم­افزار مورد استفاده در سطح شبکه و گره­ها باید بسیار ساده تر از نرم­افزارهای امروزی باشند. این سادگی نیاز به تغییر در لایه­های استاندارد شبکه دارد. هنگامی که تعداد زیادی از گره­های حسگر به صورت متراکم در کنار هم قرار گرفته باشند، گره­های همسایه بسیار به یکدیگر نزدیک خواهند بود؛ در نتیجه ارتباط چند پرشه در شبکه­های حسگر در مقایسه با ارتباطات مرسوم تک پرشه بسیار انرژی کمتری مصرف می نماید. بنابراین میزان انرژی که برای ارتباطات استفاده می گردد پایین می اید.

یکی از مهمترین محدودیت­های موجود در گره­های شبکه­های حسگر، کمبود منابع انرژی می باشد. گره­های حسگر معمولا حاوی منابع انرژی محدود و غیرقابل تقویتی می باشند. بنابراین برخلاف شبکه­های قدیمی که دسترسی به کیفیت سرویس هدف اصلی می باشد، در پروتکل­های شبکه­های حسگر تکیه به مصرف بهینه منابع می باشد. گره­ها باید مکانیزم­های تعادلی که به کاربرد نهایی امکان افزایش طول عمر شبکه را از طریق پهنای باند کمتر یا افزایش تاخیر ارسال می دهد را درخود ایجاد نمایند

منبع : دانشگاه پیام نور مشهد

604
۰
۱۷ فروردین ۹۳

فرزانه تقدیسی

کارشناس ارشد هوش مصنوعی – پس از اتمام دوره Elastix & MCSE & CCNA & CCNP و اخذ مدارک بین المللی در این حوزه مشغول به کار شدم