شبکه بی‌سیم حسگر

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

این مقاله به تمیزکاری نیاز دارد. لطفاً آن را تا جایی که ممکن است از نظر املا، انشا، چیدمان و درستی بهتر کنید. سپس این الگو را از بالای مقاله حذف کنید. محتویات این مقاله ممکن است غیرقابل اعتماد و نادرست یا جانبدارانه باشد یا قوانین حقوق پدیدآورندگان را نقض کرده باشد.

شبکه بی‌سیم حسگر [1]شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم (WSN) شبکه بی سیم است شامل ، تعمیم فاصله ای ، دستگاه های خودکار و استفاده گیرنده برای همکاری در کنترل فیزیکی و شرایط محیط یست. مثل دما ، صدا ، لرزش یا ارتعاشات و فشار ، حرکت و آلودگی و در موقعیت های مختلف . توسعه شبکه ارتباطی در اصل با تحریک یا ایجاد انگیزش در استفاده نظامی مثل جستجو در میدان جنگ . اگر شبکه های ارتباطی گیرنده بی سیم در حال حاضر در محیط های شهری هم استفاده می شوند شامل نظارت محیط و محل های سکونت ، استفاده بهداشتی و سلامتی ، کنترل دستگاههای خود کارخانه و نظارت در ترافیک .

علاوه بر آن یک یا بیشتر گیرنده های هر گره در شبکه ارتباطی گیرنده به نوعی مجهز شده است با فرستنده و گیرنده رادیویی یا دیگر دستگاههای ارتباطی بی سیم . پورت ورودی و خروجی کوچک و منبع انرژی که معمولاً از باتری تامین می شود اندازه ی یک گره گیرنده می تواند متنوع باشد از اندازه ی جعبه کفش گره پایین میآید تا به اندازه یک دانه یا غبار.

هزینه یا قیمت بطور مشابه متغییر است ، حدوداً ، از صدها دلار تا چند سنت است . بستگی به اندازه شبکه گیرنده و پیچیدگی که لازمه ی گره های گیرنده مجزا و خاص است . اندازه و هزینه محدود است به گره های گیرنده حاصل این محدودیت ها در انرژی ، حافظه ، سرعت می بسته ، پهنای باند یا برد است.

در علم کامپیوتر و ارتباط از راه دور ، گیرنده بی سیم شبکه شامل فضای تحقیقی فعال با تعداد متعددی کارگاه و قرار های کنفرانس هر ساله است .

فهرست مندرجات ۱ کاربرد ها ۱.۱ نظارت بر محیط ۲ مشخصه ها: ۳ پایگاه ها : ۳.۱ سخت افزار: ۳.۲ استانداردها: ۳.۳ نرم افزارها: ۳.۴ سیستم عامل : ۳.۵ میان افزار: ۳.۶ زبان برنامه نویسی: ۳.۷ الگوریتم: ۳.۸ شبیه سازی: ۳.۹ تجسم فکری داده ها: ۴ كنفرانس ها ۵ منبع

[ویرایش] کاربرد ها

استفاده از (WSN) یا گیرنده های بی سیم متنوع و زیاد است . آنها برای استفاده در کاربردهای تجاری و صنعتی برای کنترل داده ها و برای استفاده در جایی که استفاده از گیرنده های بی سیمی مشکل و گران است . و می توانند در محیط های بیابانی هم گسترش یابند و سالها باقی بمانند . (برای کنترل تغییراتی محلی) بدون نیاز به تعویض و تغذیه منبع انرژی می توانند پیرامون این محیط به کنترل پیشرفت های اینترودر ، Intruder (انتقال اطلاعات از یک گره به بعدی) استفاده های زیادی از (WSN،گیرنده بی سیم) وجود دارد.

نوعی استفاده از گیرنده بی سیم یا WSN شامل نظارت ، ردیابی ، کنترل است . تعدای از استفاده های خاص شامل نظارت محل های مسکونی ، ردیابی هدف ، کنترل راکتور هسته ای ، آشکار سازی حریق ، نظارت ترافیک و غیره .... در نوعی استفاده از WSN پراکنده است در محیطی که نیاز به جمع آوری اطلاعات به واسطه گره های گیرنده است .

[ویرایش] نظارت بر محیط

کنترل یا نظارت بر محیط نوعی استفاده از گیرنده بی سیم است. در نظارت محیط ، گیرنده بی سیم در ناحیه ای گسترش می یابد که تعدادی پدیده یا حادثه باید تحت نظارت باشد. برای مثال تعداد زیادی از این گره های فرستنده و دریافت کننده می توانند در میدان جنگ برای آشکار کردن تجاوز دشمن بجای استفاده از مین های زمینی گسترش داده شوند.

زمانی که این حس گر یا گیرنده اتفاقی را که تحت نظر بوده (گرما، فشار ، صدا ، نور ، زمین هایی با خواص مغناطیسی و لرزش و ارتعاش و غیره) پیدا می کنند لازم است که اتفاق گزارش شود به یکی از پایگاه ها که می تواند عمل مناسبی باشد (مثلاً ارسال پیغام به اینترنت یا ماهواره ) بستگی به استفاده صحیح و درست دارد هدف های متفاوت احتیاج به تکنیک های اطلاعاتی متفاوت دارد و بستگی دارد به عواملی مثل پاسخ های سریع و بی درنگ ، حشو اطلاعات (که می تواند اسباب از طریق تجمع اطلاعات باشد) و نیز مسائل امنیتی لازم است.

[ویرایش] مشخصه ها:

مشخصه های منحصر به فرد گیرنده ی بی سیم :

• گره های گیرنده با مقیاس کم
• قدرت محدود که می توان ذخیره یا تخلیه شود
• شرایط محیطی نا مناسب
• نقص های گره
• ترک گره
• شبکه دینامیک توپو لوژی
• نقص ارتباطات
• غیر یکنواختی گره ها
• گسترش با مقیاس بالا
• عملکرد خودکار

گره های گیرنده را می توان کامپیوتر های کوچکی تصور کرد. کاملاً اساسی و در وجه مشترکشان در ساختار و اجزاء آنها معمولاً شامل واحد پردازنده و قدرت اشتباه محاسبه ی محدود و حافظه ی محدود هستند گیرنده ها (شامل شرایط خاص مدارها) دستگاه ارتباطی (معمولاً فرستنده و گیرنده رادیویی و نوری متناوب) و منبع انرژی هم معمولاً از باتری است. پایگاه ها بنیادی از یا چند اجزاء برجسته از شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم (WSN) با محاسبه ی بیشتر انرژی ، منبع ارتباطاتی ، آنها مثل دروازه بین گره گیرنده و کاربر نهایی عمل می کنند.

[ویرایش] پایگاه ها :

[ویرایش] سخت افزار:

فصل اصلی گره گیرنده شامل : اصلی ترین موضوع با قیمت کم با گره های گیرنده کوچک است . با ملاحضه به این اهداف ، گره های گیرنده در حال حاضر در اصل نمونه های اولیه هستند . از کوچک سازی و کاهش هزینه متوجه می شویم که اهداف اخیر و آینده در پیشرفت رشته MEMS و NEMS است و تعدادی از گره های گیرنده پایین ارائه می شوند و تعدادی از گره ها هنوز در مرحله تحقیق هستند. نظر کلی راجع به استفاده از شبکه ، پایگاه ها و اجزاء و موضوعات مربوط در SNM قابل دسترس است.

[ویرایش] استانداردها:

زمانیکه مسیر اصلی کامپیوترها درخور استانداردها ست – تنها استاندارد رسمی که در شبکه های ارتباطی گیرنده بی سیم پذیرفته شده ISO 18000-7 و 610wpan و بی سیم HART و در پایین تعداد دیگری از استانداردها که تحقیق شده اند برای استفاده توسط محققین این رسته :

• Zig Bee
• Wibree

[ویرایش] نرم افزارها:

انرژی منبع کمیاب گره های شبکه بی سیم است و تعیین کننده عمر شبکه ارتباطی گیرنده های بی سیم (WSN) است بطور متوسط می توانند در تعداد بالایی در محیطهای گوناگون گسترش یابند در مناطق دور افتاده و دشمن ، همراه ارتباطات تک کاره به عنوان کلید برای این علت الگوریتم و پروتکل احتیاج دارد به دنبال این پیامدها :

• بیشینه سازی عمر .
• توانمندی و تحمل عیب
• روش تنظیم .و نصب خودکار

بعضی از موضوع های داغ در تحقیق نرم افزارهای ( WSN)

• امنیت
• قابلیت انتقال و ترک ( زمانی که گره های گیرنده و یا پایگاه ها در حال حرکت اند.)
• میان افزار ، طراحی سطح متوسط اولیه بین نرم افزار و سخت افزار است.

[ویرایش] سیستم عامل :

سیستم عامل برای گره های شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم به نوعی پیچیدگی اش کمتر از اهداف کلی سیستم عامل است . هردو به دلیل احتیاجات خاص و درخواست شکبه ارتباطی خاص و به دلیل اضطرار یا تحمیل منبع در پایگاه سخت افزاری شبکه گیرنده است برای مثال کاربرد استفاده شبکه گیرنده معمولاً همکاری متقابل مثل یک کامپیوتر نیست. به همین علت ، سیستم عامل احتیاجی به پشتیبانی کاربرد ندارد علاوه برآن تحمیل یا اضطرار منبع در دوره حافظه و نقشه حافظه سخت افزار را پشتیبانی می کند و ساختمانی می سازد مثل حافظه مجازی که هردو غیر ضروری و غیر ممکن برای انجام دادن هستند. شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم ، سخت افزارهایش فرقی با سیستم های سنتی تعبیه شده ندارد و بنابراین استفاده از سیستم عامل تعبیه شده ممکن است مثل ecos یا VC/OS برای گیرنده شبکه ارتباطی و اگرچه مثل سیستم عامل طراحی شده اند با خواص بلادرنگ و برخلاف سیستم عامل تعبیه شده سنتی اگر ، سیستم عامل هدف مخصوص شبکه های ارتباطی گیرنده است . اغلب پشتیبانی بلادرنگ ندارد. Tiny Os شاید اولین سیستم عاملی باشد که مخصوصا طراحی شده برای شبکه ارتباطی گیرنده بر خلاف بیشتر سیستم عامل های دیگر Tiny Os براساس برنامه کامپیوتری یا فرآیندی که هر مرحله اجرا مربوط به تحمیلات خارجی است برنامه نویسی می کند و مدل را به جای طرح برنامه ای که بیش از یک مسیر منطقی استفاده می کند و هر مسیر هم‌زمان اجرا می شود که می گوییم (multithread).

TinyOs برنامه دستوری که تشکیل شده از گرا و کارهایی که تداوم پیدا می کند در تکامل معنایی زمانی که پیشامد خارجی رخ می دهد و مانند وارد شدن اطلاعات و خواندن گیرنده.

TinyOs خبر می دهد از گرای مناسبی که اتفاقات را شرح می دهد گرا می تواند ارسال کند کارهایی را که برنامه ریزی شده با هسته اصلی TinyOs در زمانی عقب تر. هردوی سیستم TinyOsو برنامه نوشته شده برای TinyOs که آنها نوشته شده اند با برنامه نویسی C است. Nesc طراحی شده برای یافتن Race-Condition (حالت نا معینی که به هنگام عملکرد هم‌زمان دستورالعمل های دو کامپیوتر به وجود می آید و امکان شناخت این مسئله که کدام یک از آنها ابتدا تمام خواهد شد وجود ندارد) بین وظایف و گراها.

و همچنین سیستم های عاملی هستند که اجازه برنامه نویسی در C را می دهند مثل سیستم عامل هایی شامل Contiki و MANTIS و BT nut و SOS و Nano-RK .

Contiki طراحی شده اند برای پشتیبانی و اندازه گیری بارگیری در شبکه و پشتیبانی زمان اجرای بارگیری در استاندارد فایلهای ELF . هسته Contiki را برنامه کامپیوتری یا فرآیند کامپیوتری است که هر مرحله اجرا مربوطه به عملیات خارجی است Event-driven اما سیستم پشتیبانی می کنند از (طرح برنامه ای که بیش از یک مسیر منطقی است و هر سیر هم‌زمان اجرا می شود) Multithread در زمینه پیش درخواست ها – علاوه بر آن شامل خطوط برجسته ای که فراهم می کند خطوطی را که مثل برد برنامه نویسی اما با حافظه خیلی کوچک در بالای سر.

برخلاف Event-driven ، هسته Contiki و MANTIS و Nano-RK هسته هایی که بر اساس قبضه ای انحصاری Multithread است . با قبضه ای انحصاری Multithread که کاربرها صراحتا احتیاجی به ریز پردازنده برای دیگر پردازش ها ندارند . در عوض هسته زمان را تقسیم می کند به پردازش های فعال و تصمیم می گیرد که کدام پردازش می تواند کار کند ولی می تواند استفاده از برنامه نویسی را راحت کند.

شبکه ارتباطی و گیرنده مثل TinyOs و Contiki و SOS و Even-driven سیستم عاملی است که ترکیب اولی SOS که پشتیبانی برای ظرفیت بارگیری. سیستم عامل کامل ساخته شده از ظرفیت های کوچک‌تر و سریع SOS همچنین تمرکز در پشتیبانی برای مدیریت حافظه دینامیک است .

[ویرایش] میان افزار:

تلاش و تحقیق های قابل ملاحضه ای که اخیرا در طراحی میان افزار شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم است . این نگرش کلی می تواند دسته بندی بشود به : توزیع پایگاه داده ها ، عامل حرکت ، پایگاه رویدادها .

[ویرایش] زبان برنامه نویسی:

برنامه نویسی گره های گیرنده مشکل است زمانی که مقایسه شوند با سیستم های کامپیوتری معمولی. منبع اجباری طبیعی از این گره ها بالا می رود به مدل های برنامه نویسی جدید. اگرچه بیشتر گره های بطور جاری برنامه ریزی شده اند در C

• C@t (زمان@محاسبات در نقطه ای از فضا)
• DSL ( توزیع ترکیبات زمانی )
• Galsc
• Nec C
• Proto thread
• SNACK
• SQTL

[ویرایش] الگوریتم:

WSN متشکل از تعداد زیادی از گره های گیرنده هستند . از این رو الگوریتم برای WSN توزیع الگوریتمی است. در WSN منبع کمیاب انرژی است؛ و یکی از گرانترین عامل انرژی انتقال اطلاعات است . برای این دلیل تحقیق الگوریتمی در WSN بیشتر تمرکز می کند . در مطالعه و طراحی آگاهانه از انرژی الگوریتم برای انتقال اطلاعات از گره های گیرنده به پایگاه انتقال اطلاعات معمولاً Multi-hop ( از یک گره به یک گره به طرف پایگاه ) به علت رشد چند برابر در هزینه انرژی انتقالات رادیویی نسبت به مساحت انتقال.

نگرش های الگوریتمی با تفکیک خود WSN از نگرش پروتکل با این حقیقت که مدهای ریاضی که استفاده می شوند انتزاعی تر هستند . کلی تر هستند اما گاهی اوقات کمتر واقعی هستند در مدل هایی که استفاده می شود طراحی پروتکل

[ویرایش] شبیه سازی:

پایگاهای هستند که مخصوصا طراحی شده اند برای شبیه سازی کرئن شبکه ارتباطی گیرنده مثل TOSSIM ، که قسمتی از TinyOs و شبیه سازی قدیمی شبکه که استفاد می شود مثل Sn-2 ، لیست وسیعی از ابزارهای شبیه شازی برای شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم می تواند پیدا شود و در CRUISE WSN که ابزار شبیه سازی پایگاه معلومات

[ویرایش] تجسم فکری داده ها:

از شبکه ارتباطی بی سیم اطلاعات جمع آوری می شوند و معمولاً ذخیره می شوند به فرم و اطلاعات عددی در پایگاه مرکزی . برنامه های متعددی هستند مثل Tosgui و Sensor و MonSense ( Gsn که آسان می کند جستجو این مقدار اطلاعات علاوه بر آن Geopatial cosortinm که استانداردهای خاص برای توانایی وجه مشترک شان و رمز گذاری اطلاعات که این توانایی را دارد که مرتب کند سایت های نا همگون را در اینترنت که به هر کسی اجازه می دهد به طور انفرادی کنترل شبکه های ارتباطی گیرنده بی سیم بپردازد از طریق نرم افزار که برای جستجو در اینترنت ذخیره شد.

[ویرایش] كنفرانس ها

• IEEE Wireless Hive Networks Symposium
• SenSys - ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems
• IPSN - ACM/IEEE International Conference on Information Processing in Sensor Networks
• EWSN - European Conference on Wireless Sensor Networks
• SECON - IEEE Communications Society Conference on Sensor and Ad Hoc Communications and Networks
• International Conference on Networked Sensing Systems
• DCOSS
• Algosensor
• MASS - Mobile Ad-hoc and Sensor Systems
• EmNets

[ویرایش] منبع

حتما به موضوع Wsan هم نگاهی بیاندازید . (شبکه بی سیم حسگر و عامل [wsan])

• گروه مورد توجه دریافت بی سیم ( http://www.wisig.org) و گروه مورد توجه پایگاه انگلیسی فرستنده و گیرنده شبکه ارتباطی بی سیم .
• شبکه های ارتباطی گیرنده بی سیم ( ویکی Wiki)

(http://wsn.oversigma.com/wiki/index.php/main-page) شامل مطالب عمده ای که از این صفحه حذف شده و کافی نبوده است وبرای عموم شنوندگان

• اختلالات در تجهیزات صنعتی:

(http://blog.ienonline.com/index.php/ien-blog/comments/overview-wireless-sewor-neteork) مروری بر شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم

• لینک Zig Bee (http://www.zigbeelinks.com) لینک اطلاعات راجع به سخت افزار راه حل توسعه zig bee و 802.15.4 استفاده ها
• منابع شبکه ارتباطی گیرنده های بی سیم (WSN) (http://www.daintree.net/resowcos/index.php)

WSNوZigBeeو802.15.4 منابعی شامل گزارش هیئت دولت و فهرست معانی.