تحقیق شبکه حسگر بیسیم

توضیحات

پیشگفتار

 در چند سال گذشته، دگرگوني مهمي در دنياي كامپيوترهاي شخصي به وجود آمده است. استفاده از خط تلفن براي ارتباط اينترنت روز به روز كمتر مي شود، و كامپيوترها ديگر ابزاري تجملي به حساب نمي آيند. امروزه بازار كامپيوتر به مشتريان دفاتر اداري كوچك / دفتر كار خانگي نگاه مي كند. قيمت كامپيوتر چنان پايين آمده است كه مي توان يك سيستم كامل با يك مانيتور بزرگ و يك چاپگر را به قيمتي كمتر از پانصد هزار تومان تهيه كرد. قيمت وسايل شبكه سازي نيز بسيار پايين آمده است و مي توانيد بعضي از مسيريابهاي (router) سرعت بالا، ديواره هاي آتش (firewall) و سوئيچ ها را هر كدام با قيمتي كمتر از 100 هزار تومان بخريد. اين دو روند را با اين حقيقت در نشر بگيريد كه ارتباطات باند عريض (broadband) نيز به تدريج در حال بازكردن جاي خود بين كاربران خانگي است و خانه هاي چند كامپيوتري نيز موسوم شده است. بديهي است كه امروزه كاربران كامپيوتر با اين امكانات تمايل دارند كه يك ارتباط اينترنت باند عريض را به طور اشتراكي روي همه كامپيوترهاي خانه به كار بگيرند و فايل هاي مورد نياز كاربرانخانه را به كامپيوترهاي مختلف خانه بفرستند.

یك روش وصل كردن سيستم ها به يكديگر در يك شبكه خانگي استفاده از سيم است. كامپيوترها را با استفاده از كابلهاي اترنت (Ethernet) استاندارد، جعبه تقسيم ها هابها(Hub) و سوئيچ ها مي توان به هم وصل كرد و يك شبكه با سيم را به وجود آورد. شبكه با سيم اغلب بهترين راه است، چون سريع، نسبتاً ارزان، و مطمئن است، اما سيم كشي در خانه كار پردردسري است، مگر اين كه در ساختمان از قبل سيم كشي براي يك شبكه كامپيوتري تدارك ديده شده باشد. افزون بر اين، سيم كشي روكار چهره زشتي به اتاق ها مي دهد.پیشرفت‌های اخیر در زمینه الكترونیك و مخابرات بی‌سیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه كوچك، قیمت مناسب و كاربری‌های گوناگون داده است. این حسگرهای كوچك كه توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی، بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده‌ای برای ایجاد و گسترش شبكه‌های موسوم به شبكه‌های بی‌سیم حسگر WSN (Wireless Sensor Network) شده‌اند.

چکیده

توسعه شبکه‌های حسگر بی‌سیم برای کاربردهای پزشکی این فناوری را به سمت شبکه‌های حسگر بدنی(BSNS) سوق می‌دهد. حسگرهای بیولوژیکی قادر به ثبت الکتریکی ضربان قلب، فعالیت ماهیچه‌ای، اندازه‌گیری دمای بدن و فشار خون، فعالیت الکترودرمال در کنار دیگر پارامترهای بهداشت و درمان هستند به عنوان مثال شتاب‌سنج‌ها می‌توانند برای تشخیص آهنگ ضربان قلب، حرکت یا حتی فعالیت‌های ماهیچه‌ای مورد استفاده قرار بگیرند.

به دلیل قابل حمل بودن دستگاه‌هایی مانند پخش‌کننده‌های MP3 و تلفن‌های همراه که رواج یافته‌اند مردم به طور معمول این دستگاه‌ها را پیرامون بدن خود حمل می‌کنند. در سال 1995 زیمرمن به مطالعه درباره نحوه عملکرد این قبیل دستگاه‌های الکترونیکی در نزدیکی یا داخل بدن انسان پرداخت.او اصطلاح شبکه بی‌سیم شخصی (PAN) را به کار برد و از آن به عنوان یک کانال ارتباطی برای ارتباطات درون بدنی استفاده نمود. بعدها در حدود سال 2001 اصطلاح PAN برای دربرگرفتن ارتباطات و موارد کاربرد قابل کاشت در بدن و پوشیده شدن در اطراف یا داخل بدن به شبکه بدنی (BAN) تغییر شکل داد. شبکه حسگر بدنی (BSN) نامیده می‌شود.

کلمات کلیدی : WBAN، شبکه‌های حسگر بی‌سیم ، BSNS، PAN

فهرست مطالب

فصل اول (شبکه های حسگر بی سیم )

عنوان ……………………………… شماره صفحه

مقدمه …………………………………………………………… 2

1 – شبکه حسگر بی سیم ………………………………………………………..11

1-2- كاربردها …………………………………………………….15

1-3- مزيت‌ها …………………………………17

-4-1  مشخصه ها ………………………………………….. 18

1-4-1- ویژگی های ………………………………………. 19

1-4-2- ویژگی‌های عمومی یك شبكه حسگر ……………………….21

1-4-3- ساختار ارتباطی ……………………………………………..24

1-4-4- پایگاه ها …………………………….. 25

1-4-6- زبان برنامه نویسی ……………………………………………….. 30

1-5- معماري شبکه‌هاي حسگر………………………………….. 32

1-5-1- اجزاي نرم‌افزاري …………………………………………………….. 33

1-5-2- فاکتورهای طراحی ……………………………… 34

1-5-3- تحمل خرابی ……………………………………………. 34

1-5-5- هزینه تولید………………………………………… 35

1-5-6- محدودیت‌های سخت افزاری یک گره حسگر ……………………. 35

1-5-7- ویژگی‌های سخت‌افزاری………………………… 37

1-6- امنیت شبکه های بی سیم …………………………………. 40

1-6-1- منشأ ضعف امنیتی در شبکه‌های بی‌سیم و خطرات معمول ……………40

1-6-3- سه روش امنیتی در شبکه‌های بی سیم ………………………………. 41

1-6-4- ابزار هاي Sniff وScan شبكه هاي محلي بي سيم …………………….. 43

1-6-5- ابزار هايي كه رمزنگاري WEP را مي شكنند ……. …………. 44

1-6-7- ابزارشكستن احراز هويت ( Authentication ) …………………….. 45

1-6-8- حملات متداول شبكه هاي محلي بي سيم  ………………………….. 46

1-6-9- تماس هاي تصادفي يا مغرضانه ……………………………………….. 46

1-6-10- چالشهای امنیتی برای شبکه های حسگر بیسیم – مسیریابی پویا به عنوان رویکردی امنیتی …………………………………………………… 48

فصل دوم (مسیریابی و مکان یابی در شبکه های حسگر بیسیم)

2-1- مسیریابی و مکان یابی در شبکه های حسگر بیسیم با استفاده از اطلاعات قابل دسترس بوسيله گره ها………………………………………………. 52

2-2-پروتکل‌های مسیریابی …………………………….54

2-3- پروتکل‌های روش اول …………………………………………………….. 55

2-4-پروتکل‌های روش دوم …………………………………………………. 57

2-5- روشهای مبتنی بر فاصله …………………………………….. 58

2-6-روش‌های مسیریابی در شبکه‌های حسگر……………………………….. 59

2-7-مفاهیم کلي و مشکلات عمده ………………………………………… 62

2-7-1- روش شایعه پراکنی(شایعه ای) …………………………………………. 63

2-7-2- روش اسپین …………………………………………………… 64

2-8-مقايسه با روش‌هاي قبلي …………………………………………….. 65

2-8-1-روش انتشار مستقيم (بهبود) ……………………………….. 68

2-8-2-روش انتشار هدایت شده ……………………………………….. 69

2-8-3-روش مسيريابي جغرافيايي مطلع از انرژی ………………………. 71

2-8-4- موارد مورد استفاده……………………………….. 72

فصل سوم (شبکه حسگر بیسیم در حوزه سلامت)

3-1-شبکه حسگر بیسیم در حوزه سلامت …………………………………………….. 76

3-2-مزایای اصلی وبالقوه سیستم M-Healthبه شرح زیر می باشد……………….. 82

3-2-1-اهداف سیستم های M-Health ……………………………….. 84

3-3-کاربردهای نظارت برسلامت …………………………………………………………………. 85

3-4-چالش ها و مسائل ……………………………………………………………… 86

3-4-1-كنترل ازدحام در WSN ………………………………………………….. 90

3-4-2-كنترل نرخ ……………………………………………………………… 90

3-4-3-روش مبتني بر اتوماتاي يادگيرنده براي جلوگيري از ازدحام در WSN يا LACAS …………………………………………………………………91

3-4-3-1-اتوماتاي يادگيرنده …………………………………………………….. 92

3-4-4-نمونه ی  پیاده سازی شده شبکه حسگر ……………………………….92

فصل چهارم (بررسي نرم ا فزارهاي شبيه سازي شبكه)

4-1-بررسي نرم ا فزارهاي شبيه سازي شبكه ……………………………… 95

4-2-خصوصيات لازم براي شبيه سازهاي شبكه ………………………………… 95

4-3-شبيه ساز NS(v2) ………………………………………………… 97

4-4-شبیه ساز Ptolemy II …………………………………………………….. 114

4-4-1-مدل سازی شبکه های بی سیم ……………………………….. 116

4-5-1پیاده سازی در Ptolemy II …………………………….175

4-6- توضیح اجرای یک طرح نمونه برای کنترل بیماران  …………………. 189

سخن پایانی ………………………………………………. 194

منابع و ماخذ ……………………………………………. 195

توجه:

• برای مشاهده مطالب کامل لطفا اقدام به خرید فایل نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.