فنآوری اطلاعات خیلی سریع به عنوان یک وسیله ضروری در جامعه مطرح شد. با رشد هر چه بیشتر این فن آوری ضرورت به کارگیری کامپیوتر، برای رفع نیازها، در جامعه روز به روز بیشتر احساس می شود. پیشرفتهای اخیر در کاهش هزینهها و کوچک کردن وسایل محاسباتی، همچنین استفاده از تکنولوژیهای ارتباطی بیسیم و سنسورها، زندگی روزمره بشر را ساده کرده است. شبکه های سنسور یکی از تکنولوژیهای کلیدی در آینده خواهند بود. در سال 1999 مجله تجارت هفتگی این شبکه ها را یکی از مهمترین تکنولوژیهای قرن بیست و یکم معرفی کرد[2]. دستگاههای ارزان و هوشمند با چندین سنسور داخل خود که به صورت بیسیم شبکه شده اند، امکانات بینظیری برای اندازه گیری و کنترل در صنعت، کشاورزی، شهرها و محیط زیست فراهم کرده اند. شبکه های سنسور این تکنولوژی را برای استفاده در طیف وسیعی از سیستمهای دفاعی، شناسایی و نظارت ارائه کرده اند.
شبکه های حسگر بیسیم[1] جهت جمع آوری اطلاعات در مناطقی که کاربر نمی تواند حضورداشته باشد مورد استفاده قرار می گیرند. در یک شبکه حسگر ، حسگرها به صورت جداگانه مقادیر محلی را نمونه برداری (اندازه گیری) می کنند و این اطلاعات را درصورت لزوم برای حسگرهای دیگر و در نهایت برای مشاهده گر اصلی ارسال می نمایند. عملکرد شبکه این است که گزارش پدیده هایی را که اتفاق میافتد به مشاهده گری بدهد که لازم نیست از ساختار شبکه و حسگرها به صورت جداگانه و ارتباط آنها چیزی بداند. این شبکه ها مستقل و خودگردان بوده وبدون دخالت انسان کار می کنند. معمولا تمامی گرهها همسان میباشند و عملاً با همکاری با یکدیگر، هدف کلی شبکه را برآورده می‌سازند. هدف اصلی در شبکه های حسگر بیسیم نظارت و کنترل شرایط و تغییرات جوی، فیزیکی و یا شیمیائی در محیطی با محدوده معین میباشد. پیشرفتهای اخیر در طراحی و ساخت تراشههای تجاری این امکان را به وجود آورده است که عمل پردازش سیگنال و حسکنندگی در یک تراشه انجام گردد که به این قطعات حسگرهای شبکه بیسیم گفته می شود که شامل سیستمهای میکروالکترومکانیکی مانند حسگرها، محرکها و قطعات رادیویی میباشد.
در شبکه های بیسیم حسگر فقط یک یا دو ایستگاه پایه وجود دارد و تعداد زیادی نودهای حسگر در محیط پخش گردیدهاند. به علت محدودیت برد این حسگرها و انرژی باتری خیلی از نودها قادر به ارتباط مستقیم با ایستگاه پایه نمی باشند. اما سریعاً با تکیه بر نودهای نظیر خود و نودهای حسگر دیگر، به ارتباط با ایستگاه پایه می پردازد.
شبکه های حسگر بیسیم، نوع خاصی از شبکه های کامپیوتری هستند که برای انجام کارهای نظارتی تعبیه شده اند. این شبکه ها از تعداد زیادی (حتی هزاران) گره کوچک با قابلیت و قدرت پایین و همچنین ارزان قیمت تشکیل شده اند. این گره ها که هر کدام سنسور نامیده می شوند، می توانند اطلاعاتی را از محیط اطراف خود دریافت کرده و با انجام یکسری عملیات، اطلاعات را برای همسایگان خود ارسال کنند.
فصل اول
کلیات تحقیق
1-1.شرح مساله
1-1-1 .تشریح ابعاد : شبکه های حسگر بیسیم، نوع خاصی از شبکه های کامپیوتری هستند که برای انجام کارهای نظارتی تعبیه شده اند. این شبکه ها از تعداد زیادی (حتی هزاران) گره کوچک با قابلیت و قدرت پایین و همچنین ارزان قیمت تشکیل شده اند. این گره ها که هر کدام سنسور نامیده می شوند، می توانند اطلاعاتی را از محیط اطراف خود دریافت کرده و با انجام یکسری عملیات، اطلاعات را برای همسایگان خود ارسال کنند. در شبکه های حسگر بیسیم پروتکل های بسیاری به موضوع مسیریابی پرداخته اند. این پروتکل ها می توانند از دید ساختار شبکه به دسته مسیریابی تخت، سلسله مراتبی و مبتنی بر مکان تقسیم شوند. در مدل تخت همه گره ها نقش یا کار مساوی دارند اما در سلسله مراتبی گره ها نقش مختلفی بازی می کنند و در مدل مبتنی بر مکان نیز از موقعیت گره های سنسور برای مسیردهی داده در شبکه استفاده می شود. انواع مختلف این پروتکل ها در اینجا مورد بررسی قرار گرفته و در مواردی با پارامترهایی با هم مقایسه شده اند.
1-1-2 .حدود مساله : در شبکه های حسگر بیسیم، تعداد زیادی گره با امکانات مخابره، پردازش، حسکردن محیط و غیره در محیطی با چهارچوب معین پراکنده شده اند. رویداد اتفاق افتاده و یا سوالات پرسیده شده از سوی گره مرکزی و ماموریت محوله بر هر گره موجب می شود، ارتباطاتی بین گرهها برقرار شود. اطلاعات رد و بدل شده می‌تواند گزارشی از وضیعت محدوده که زیر نظر گرههای حسگر میباشد به گره مرکزی و یا درخواستی از سمت گره مرکزی به سمت گرههای حسگر باشد. گره مرکزی به عنوان درگاه ارتباطی شبکه حسگر با سایر سیستمها و شبکه های مخابراتی، در واقع گیرنده نهایی گزارش از گرههای حسگر میباشد و بعد از انجام یکسری پردازشها، اطلاعات پردازش شده را به کاربر ارسال می کند (با بهره گرفتن از یک رسانه ارتباطاتی مانند اینترنت، ماهواره و غیره). از سوی دیگر، درخواستهای کاربر نیز توسط این گره به شبکه انتقال مییابد.
شرح این ایده را به چند قسمت تقسیم کرده و بخش های هر قسمت را تشریح می کنیم.
1-1-3 .معرفی دقیق مسأله : با توجه به منطقه ای که به طور گسترده پوشش داده می شود، طول عمر فعالیت باتری حسگرها و امکان داشتن آسیب گره در طول استقرار، تعداد زیادی حسگر را در برنامه های کاربردی شبکه های حسگر بیسیم احتیاج داریم. پیش بینی شده است که صدها و یا حتی هزاران حسگر گره درگیر خواهد شد. طراحی و کاربرد چنین شبکه بزرگی به مدیریت استراتژی های معماری مقیاس پذیر نیاز دارد. علاوه بر این، حسگرها در چنین محیط های با انرژی محدود شده و باتری هایشان را نمی توانند شارژ کنند. بنابراین، طراحی الگوریتم انرژی آگاهانه یک فاکتور مهم ا برای افزایش طول عمر حسگر می شود. برنامه محوری دیگر اهدافی را طراحی می کنند، به عنوان مثال تشخیص و طبقه بندی وفاداری زیاد، همچنین بررسی می شود.
1-1-4 .بیان جنبه‌های مجهول و مبهم و متغیرهای مربوط به پرسش‌های تحقیق : عواملی چون اقتصادی بودن سیستم، تواناییهای مورد انتظار، تعداد انبوه گرهها و عملی شدن ایدهها در محیط واقعی، موجب گشته هر گره با برخی محدودیتهای سختافزاری مواجه باشد . این محدودیتها عبارتند از:
هزینه پائین: سیستم نهایی از نظر اقتصادی باید مقرون به صرفه باشد. لذا چون تعداد گرهها در یک شبکه بسیار زیاد است، هر چه از هزینه هر گره کاسته شود، صرفه جویی بیشتری در سطح شبکه صورت می‌پذیرد.
حجم کوچک: گرهها به نسبت محدودهای که زیر نظر دارند بخشی را به حجم خود اختصاص میدهند. هر چه این نسبت (حجم گره به محدوده زیر نظر) کمتر باشد، عملکرد شبکه بهتر میباشد و از طرفی در اکثر موارد برای اینکه گرهها جلب توجه نکنند و یا بتوانند در برخی مکانها قرار بگیرند لازم است که حجم بسیار کوچکی داشته باشند.
انرژی مصرفی پائین: منبع تغذیه گرهها محدود میباشد و در عمل معمولاً امکان تعویض یا شارژ مجدد غیرممکن میباشد. لذا باید از انرژی موجود به بهترین نحو ممکن استفاده گردد.
نرخ بیت پائین: به خاطر وجود برخی محدودیتها (انرژی و غیره)، عملا میزان نرخ انتقال و پردازش اطلاعات در یک گره حسگر پائین است.
خودمختار بودن: هر گره بایستی از سایر گرهها مستقل باشد و بتواند عملکرد خود را طبق تشخیص و شرایط خود انجام دهد.
قابلیت تطبیق پذیری: در طول انجام نظارت بر محیط، ممکن است شرایط در هر زمانی دچار تغییرات شود. مثلا برخی از گرهها خراب گردند. لذا هر گره باید بتواند وضعیت خود را با شرایط بوجود آمده جدید تطبیق دهد.
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فرم در حال بارگذاری ...
