شبکه های حسگر بیسیم

با توجه به پیشرفت های بسیار در عرصه شبکه های بی سیم و امکان استفاده از این نوع ارتباط در بسیاری از وسایل الکترونیکی، نوعی ارتباط شبکه ای به وجود آمده است که در آن تنها رایانه ها به هم متصل نیستند، بلکه کلیه تجهیزات الکترونیکی بر مبنای پروتکل های استاندارد نیز با یکدیگر در تعاملند. پیشرفت های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بی سیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربری های گوناگون داده است.

این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی (بر اساس نوع حسگر) و پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده ای برای ایجاد و گسترش شبکه های موسوم به شبکه های بی سیم حسگر1 شده اند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره های حسگری است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع آوری اطلاعات از محیط می پردازند. لزوما مکان قرار گرفتن گره های حسگری، از قبل تعیین شده و مشخص نیست.

چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می آورد که بتوانیم آنها را در مکان های خطرناک یا غیرقابل دسترس رها کنیم این سنسورها با دریافت اطلاعات از محیط و اعمال پرداش اولیه آنها را به سمت ایستگاه های کنترلی می فرستند و پس از انجام پردازش و تصمیم گیری عمل مورد نظر توسط قسمت های اجرایی صورت می پذیرد. در این سیستم ها بر خلاف سیستم های سیمی قدیمی، از یک سو هزینه های پیکربندی و آرایش شبکه کاسته می شود و از سوی دیگر به جای نصب هزاران متر سیم فقط باید دستگاه های کوچکی را که تقریبا چند سانتیمتر مکعب هستند را در نقاط مورد نظر قرار داد. شبکه به سادگی با افزودن چند گره گسترش می یابد و نیازی به طراحی پیکربندی پیچیده نیست.

یک نمونه از پیاده سازی سخت افزاری گره های حسگر ذره میکا دانشگاه برکلی امریکا است. این نمونه، یک واحد حسگر کوچک (چندین اینچ مکعب) با یک واحد پردازنده مرکزی، منبع تغذیه، رادیو و چندین عنصر حسگر اختیاری است.

پردازشگر آن یک پردازنده 8–بیتی است که همراه با 128 کیلوبایت حافظه برنامه، 4کیلوبایت حافظه اصلی برای داده، 512کیلوبایت حافظه فلش کار می کند. رادیوی آن یک رادیوی کم مصرف 916مگاهرتز با پهنای باند40 کیلو در ثانیه است. رادیو در حالت دریافت 4.8 میلی آمپر و در حالت ارسال تا 12میلی آمپر و در حالت خواب 5 میکروآمپر مصرف می کند. کاهش اندازه برای ساختن گره های ارزان و البته تسهیل گسترش آن بسیار مهم است. گروه های تحقیقاتی امیدوارند که ضمن حفظ موثر توانایی های حسگری و ارتباطی بتوانند موارد لازم حسگری، مخابره اطلاعات و محاسبات سخت افزاری همراه با منبع تغذیه را در اندازه ای در حدود چند میلیمتر مکعب فراهم کنند. تاریخچه شبکه های حسگر بی سیم اگرچه تاریخچه شبکه های سنسوری را به دوران جنگ سرد و ایده اولیه آن را به طراحان نظامی صنایع دفاع آمریکا نسبت می دهند ولی این ایده می توانسته در ذهن طراحان ربات های متحرک مستقل یا حتی طراحان شبکه های بی سیم موبایل نیز شکل گرفته باشد و با توجه به گستردگی این شبکه ها می توان تاریخچه آن را در زمینه های مرتبط دیگر نیز جستجو کرد. در دوره جنگ سرد شبکه های آکوستیک در آمریکا توسعه بسیاری پیدا کرد،این شبکه ها برای نظارت بر زیردریایی ها بکار می رفت.امروزه تعدادی از این سنسورها توسط سازمان نوآ2 جهت نظارت بر فعالیت های لرزه نگاری در اقیانوس ها استفاده می شود. در دهه 80 با ایجاد پروتکل جدیدی در شبکه آرپانت (نسل قبلی اینترنت) ،روش ارتباطی جدیدی بر اساس مفهوم شبکه سنسوری بکار گرفته شد. شبکه سنسوری توزیع شده3 در این قضیه نقش اساسی را ایفا می کرد. در ادامه در دهه 80 و 90 توسعه وسیعی از شبکه های سنسوری در فعالیت های نظامی صورت گرفت و اولین محصولات تجاری نیز در این زمان تولید شد. در اواخر دهه 90 و دهه اول قرن جدید با پیشرفت های گسترده در محاسبات و ارتباطات، نسل جدیدی از تکنولوژی شبکه های سنسوری بوجود آمد.

نسل جدید سنسورها با قیمت های بسیار پایین تر و اندازه های کوچکتر و قدرت محاسبات بیشتری نسبت به سنسور های قدیمی بوجود آمد. کلید توسعه و رواج یک تکنولوژی ایجاد استاندارد های مخصوص به آن تکنولوژی می باشد.ایجاد استانداردهای a/b/g802.11 که همگی بر مبنای شبکه های بی سیم می باشد و دیگر سیستم های بی سیم مانند بلوتوث، zigbee و wimax باعث امکان بوجود آمدن ارتباطات همه گیر وقابل اطمینان در شبکه ها شده است. کاربرد شبکه های سنسوری شبکه های سنسوری از لحاظ کاربردی به گروه های بسیاری تقسیم می شود که به تعدادی از آنها می پردازیم: کنترل محیط شبکه های بی سیم حسگر می توانند برای کنترل و نظارت بر محیط به کار روند. کنترل مواد آلاینده، کشف آتش سوزی جنگل و شمارش تعداد گیاهان و حیواناتی که در یک مکان خاص زندگی می کنند از نمونه کاربردهای این سیستم است. مراقبت های بهداشتی و سلامت نصب سنسورها بر بدن بیماران جهت کنترل علائم حیاتی آنها، برای زمانی که نیاز است این بیماران یک مدت زمان زیادی تحت کنترل باشند. راهنمایی بیماران برای مصرف دارو (حسگرهای جاسازی شده در بسته های دارو تا زمانی که یک بیمار دارو را به صورت اشتباه مصرف کرد، یک پیام هشدار تولید می شود) و یا نظارت و شناسایی رفتار و حرکات افراد ،بطور مثال شناسایی زمین خوردن افراد سالخورده و اعلام به بخش مراقبت از نمونه این کاربردها هستند.

کاربردهای نظامی شبکه های سنسور بی سیم می توانند به عنوان بخش مهمی از سیستم های ارتباطی، نظارتی، ناوبری و پردازش نظامی مورد استفاده قرار گیرند. گاهی اوقات در این شبکه ها نودها با فرستنده و گیرنده های ماهواره ای جهانی gps همراه می شوند که در موقعیت یابی دقیق مناطق جنگی مورد استفاده واقع می شود. نمونه دیگر کاربرد نظامی این شبکه ها برای محافظت از مرزها بدون حضور انسان است. در این روش سنسورهای نظارتی (دوربین های کوچک هوشمند) همراه با دیگر سنسورها به گردآوری داده از محیط می پردازند و در صورت تشخیص هر وضعیتویژه ای، بخش کنترل مرکزی سیستم را آگاه می سازند. سیستم مرکزی می تواند با پردازش اطلاعات رسیده واکنش مناسبی را انجام دهد؛ مانند: فعال شدن مین ها به طور خودکار در منطقه هدف و یا روشن شدن محل در تاریکی شب و یا گزارش به نزدیکترین مقر نظامی. یکی دیگر از مزایای این روش محافظت از مناطقی است که دارای شرایط جغرافیایی سخت هستند، به طوری که حضور انسان در آنجا مشکل یا غیرممکن باشد. کشاورزی و دامداری استفاده از شبکه های بی سیم حسگر در کشاورزی اجازه می دهد تا آبیاری به طور دقیق انجام شود و بارور کردن خاک با قرار دادن سنسورها در داخل خاک انجام می شود. برای این کار تعداد سنسور نسبتا کمی نیاز است (تقریبا یک سنسور در هر صد متر مربع. ) به همین نحو، برای کنترل آفت در زمین کشاورزی می توان از این شبکه استفاده کرد.

شبکه های حسگر بیسیم

مطالب مشابه :

تفاوت های شبکـه های حسگـر با شبـکـه های ادهاک

شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم

امنيت در شبكه هاي حسگر بي سيم

بهبود کارآیی روش های انتشار اطلاعات در شبکه های حسگر بیسیم از طریق تجمیع اطلاعات

مسیریابی در شبکه های بیسیم حسگر-قسمت دوم

شبکه‌های حسگر بی‌سیم (Wireless Sensor Networks)

تاريخچه شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم

مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم زیر آب - شبکه های سنسور بی سیم زیر آب

بررسی شبکه های حسگر بیسیم کامل

شبکه های حسگر بیسیم