شبکه حسگر بی سیم

شبکه های حسگر بی سیم ستون فقرات بسیاری از سیستم های پایش و کنترل مدرن، از جمله اینترنت اشیا (IoT)، هستند. با توجه به استفاده گسترده از شبکه های ارتباطی و سهولت انتقال و جمع آوری اطلاعات از طریق این شبکه ها، شبکه های حسگر بی سیم (WSN) به طور فزاینده ای محبوب شده اند. قابلیت استفاده در هر محیطی بدون نیاز به پایش محیطی و مهندسی این شبکه ها منجر به افزایش استفاده از آنها در زمینه های مختلف شده است. اکثر شبکه های بی سیم زیرساخت ندارند و گره های حسگر تعبیه شده دارای توان محدودی هستند. شبکه های حسگر بی سیم شامل تعداد زیادی نود حسگر می باشند که در یک محیط پراکنده شده اند. این نوع از شبکه وسیله مناسبی برای جمع آوری و ارسال اطلاعات محیطی و یا اطلاع رسانی وقوع یک رخداد، به یک نود مرکزی می باشد. این شبکه ها دارای ویژگی ها و خصوصیات و محدودیت های مربوط به خود می باشند که موجب متمایز شدن شبکه های حسگر از سایر شبکه ها شده است. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی نودهای حسگر است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده اند و به جمع آوری اطلاعات از محیط می پردازند. لزوما مکان قرار گرفتن نودهای حسگر از قبل تعیین شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می آورد که بتوانیم آنها را در مکان های خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم. ساختار شبکه حسگر سلح برخلاف شبکه های رایج یک WSN طراحی ها و محدودیت های منابع خود را دارد. محدودیت منابع شامل مقدار محدود انرژی، دامنه کوتاه ارتباطی، پهنای باند کم و پردازش و ذخیره سازی محدود در گره هاست. محدودیت های طراحی وابسته به کاربرد و محیطی است که نظارت خواهد شد. محیط نقش کلیدی در تعیین اندازه شبکه، نحوه توزیع گره ها و توپولوژی شبکه دارد. اندازه شبکه نسبت به محیط تحت نظر گرفته شده متغیر است. برای محیط های بسته تعداد گره های کمی برای تشکیل شبکه در فضاهای محدود لازم است در حالی که ممکن است فضاهای آزاد به تعداد گره های بیشتری برای پوشش ناحیه بزرگ تر نیاز داشته باشند. موانع موجود در محیط نیز می توانند ارتباط میان گره ها را محدود نمایند که در واقع روی همبندی شبکه یا توپولوژی تاثیر می گذارند. شبکه های حسگر بی سیم از لحاظ ساختارمندی به دو گروه قابل طبقه بندی هستند: ساختارمند و بدون ساختار. یک WSN بدون ساختار نوعی است که شامل مجموعه انبوهی از گره های حسگر است. ممکن است گره های حسگر به صورت یک شبکه اقتضایی در یک حوزه پخش شوند. یک بار که گره ها پخش شدند شبکه به حال خود رها می شود تا وظایف و عملیات نظارت و کشف عیب ها انجام شود که سخت است چون تعداد گره ها زیاد است. در یک WSN ساختارمند بخش یا تمام گره های حسگری با نقشه قبلی پخش می شوند. مزیت یک شبکه ساختارمند این است که می توان گره های کمتری پخش نمود و در نتیجه نیاز به نگهداری کمتر و هزینه مدیریتی کمتری خواهد داشت؛ به این خاطر گره های کمتری می توان پخش نمود که گره ها برای پوشش دادن ناحیه در نقاط خاصی قرار می گیرند ولی در پخش به صورت اقتضایی ممکن است نواحی پوشش داده نشده وجود داشته باشد. WSNهای فعلی در روی زمین، زیر زمین و در زیر آب پخش می شوند. یک شبکه حسگر برحسب محیط با چالش ها و محدودیت هایی روبرو است. پنج نوع WSN وجود دارد که عبارتند از: (۱) WSNهای زمینی که معمولا شامل صدها تا هزاران گره حسگر بی سیم ارزان هستند که از قبل مشخص شده در منطقه مورد نظر پخش شده اند. در پخش گره های حسگر می توانند توسط هواپیما پخش شده و به صورت تصادفی در منطقه هدف جای گیرند؛ در پخش به صورت از قبل طرح ریزی شده، مدل های جایگذاری شبکه ای، جایگذاری بهینه و جایگذاری دوبعدی وجود دارند. در یک WSN زمینی ارتباط امن در یک محیط متراکم حائز اهمیت است. گره های حسگری زمینی باید به طور موثر قادر به ارسال داده ها به ایستگاه پایه باشند.

کلیدواژه ها:

شبکه حسگر بی سیم ، WSN ، شبکه های ساختارمند ، شبکه های بدون ساختار ، شبکه های حسگر زمینی