پروژه پایانی شبکه های حسگر بی سیم

چکیده

یک شبکه حسگر بی سیم از تعداد زیادی از نودهای حسگر در یک ناحیه خاص تشکیل شده است که هر یک از آنها توانایی جمع آوری اطلاعات از محیط را دارا می باشد و داده های جمع آوری شده را به نود سینک ارسال می کند. هر چند که به طور کلی راجع به شبکه های حسگر بی سیم تحقیقات زیادی صورت گرفته است، در مورد کیفیت سرویس در این شبکه ها هنوز به اندازه کافی کار نشده است. کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم نسبت به شبکه های سنتی بسیار متفاوت است. از آنجایی که زمینه کاربرد این شبکه ها بسیار وسیع می باشد، پارامترهای کیفیت سرویس در آنها متفاوت است. بعضی از پارامترهایی که در ارزیابی کیفیت سرویس مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: پوشش شبکه، تعداد بهینه نودهای فعال در شبکه، طول عمر شبکه و میزان مصرف انرژی.

کلید واژه ها: کیفیت سرویس، شبکه های حسگر بی سیم، پوشش، آتوماتای یادگیر.

مقدمه

شبکه های حسگر بی سیم جهت جمع آوری اطلاعات در مناطقی که کاربر نمی تواند حضور داشته 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 راکه اتفاق می افتد 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 گره ها همسان می باشند و عملاً با همکاری با یکدیگر، هدف کلی شبکه را برآورده می سازند. هدف اصلی در شبکه های حسگر بی سیم نظارت و کنترل شرایط و تغییرات جوی، فیزیکی و یا شیمیائی در محیطی با محدوده معین، می باشد.

شبکه حسگر بی سیم نوع خاصی از شبکه های موردی است. مبحث شبکه های حسگر بی سیم یکی از موضوعات جدید در زمینه مهندسی شبکه و فناوری اطلاعات می باشد. پیشرفت های اخیر در طراحی و ساخت تراشه های تجاری این امکان را به وجود آورده است که عمل پردازش سیگنال و حس کنندگی در یک تراشه انجام گردد که به این قطعات حسگرهای شبکه بی سیم گفته می شود که شامل سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS) مانند حسگرها، محرک ها و قطعات رادیویی RF می باشد...

شبکه های حسگر بیسیم

یک شبکه حسگر بیسیم مجموعه ای از تعداد بسیار زیادی گره حسگر با ابعاد کوچک و قابلیتهای مخابراتی و محاسباتی محدود است که به منظور جمع آوری و انتقال اطلاعات از یک محیط به سمت یک کاربر و یا ایستگاه پایه به کاربرده می شود. پیشرفتهای اخیر در فناوری ساخت مدارات مجتمع در اندازه های کوچک از یک سو و توسعه فناوری ارتباطات بیسیم از سوی دیگر، زمینه ساز طراحی شبکه های حسگر بیسیم گردیده است.

تفاوت اساسی این شبکه ها با شبکه های سنتی و قدیمی، ارتباط آن با محیط و پدیده های فیزیکی است. شبکه های سنتی، ارتباط بین انسانها و پایگاه های اطلاعاتی را فراهم می کنند در حالی که شبکه های حسگر به طور مستقیم با جهان فیزیکی در ارتباط هستند. این شبکه ها با استفاده از حسگرها، محیط فیزیکی را مشاهده کرده و سپس بر اساس مشاهدات خود تصمیم گیری نموده و عملیات مناسب را انجام می دهند.

شبکه حسگر بیسیم، یک نامگذاری عمومی برای انواع شبکه های مختلفی است که به منظورهای خاص طراحی می شوند. بر خلاف شبکه های سنتی که همه منظوره اند، شبکه های حسگر تک منظوره اند. منظور از تک منظوره بودن این شبکه ها آن است که نیازمندیها و شرایط طراحی یک شبکه حسگر بیسیم بسته به کاربرد آن متفاوت خواهد بود. در صورتی که گره ها توانایی حرکت داشته باشند، شبکه میتواند گروهی از رباتهای کوچک در نظر گرفته شود که با هم به صورت تیمی کار می کنند و جهت مقاصد خاصی مثلا بازی فوتبال و یا مبارزه با دشمن طراحی شده است...

تحمل پذیری خطا و قابلیت اطمینان

هر گره ممکن است خراب شود یا در اثر رویدادهای محیطی مثل تصادف یا انفجار بکلی نابود شود یا در اثر تمام شدن منبع انرژی از کار بیفتد. منظور از تحمل پذیری یا قابلیت اطمینان این است که خرابی گره ها نباید عملکرد کلی شبکه را تحت تاثیر قرار دهد. در واقع می خواهیم با استفاده از اجزای غیر قابل اطمینان یک شبکه قابل اطمینان بسازیم.

توپولوژی

توپولوژی شبکه یکی از مفاهیم اولیه در شبکه های حسگر است که دیگر موارد نظیر مسیریابی و ... بر روی آن تعریف می شود. توپولوژی ذاتی شبکه حسگر، توپولوژی گراف است. به دلیل این که ارتباط گره ها بیسیم و به صورت پخش همگانی است و هر گره با چند گره دیگر که در محدوده برد آن قرار دارد ارتباط دارد، الگوریتم های کارآ در جمع آوری داده و کاربردهای ردگیری اشیا شبکه را درخت پوشا در نظر می گیرند. چون ترافیک اصولاً به فرمی است که داده ها از چند گره به سمت یک گره حرکت می کنند، مدیریت توپولوژی باید با دقت انجام شود. یک مرحله اساسی مدیریت توپولوژی، راه اندازی اولیه شبکه است. گره هایی که قبلاً هیچ ارتباط اولیه ای نداشته اند، در هنگام جایگیری و شروع به کار اولیه باید بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. الگوریتم های مدیریت توپولوژی در راه اندازی اولیه، باید امکان عضویت گره های جدید و حذف گره هایی که به دلائلی از کار می افتند را فراهم کنند. پویایی توپولوژی از خصوصیات شبکه های حسگر است که امنیت آن را به چالش می کشد. ارائه روش های مدیریت توپولوژی پویا به طوری که موارد امنیتی را هم پوشش دهد از موضوعاتی است که جای کار زیاد دارد...