توضیحات

عنوان فارسی: جمع آوری داده در شبکه های حسگر بی سیم

چکیده
مقدمه
فصل اول: پوشش
فصل دوم: امنیت
فصل سوم: خوشه بندی
فصل چهارم: زمانبندی و مصرف انرژی
فصل پنجم: شبیه سازی شبکه حسگری بی سیم و مکان یابی
فصل ششم: مسیریابی
فصل هفتم : جمع آوری داده
فصل هشتم: کاربردها
خلاصه
نتیجه
منابع

چکیده

مقدمه 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) پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده ای برای ایجاد و گسترش شبکه های موسوم به WSNشده اند.

شبکه های بی سیم حسگر

با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه می کند. در واقع قدرت شبکه های بی سیم حسگر در توانایی به کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند.

در این پروژه اصول کلی شبکه های حسگر از جمله امنیت، پوشش،مصرف انرژی، جمع آوری داده و … مختصراتوضیح داده شده اند.

کلمات کلیدی: شبکه، بی سیم، پوشش، امنیت،خوشه بندی، پیش بینی زلزله،کاربرد حسگر در کشاورزی.

مقدمه:

شبکه حسگر بیسیم به مجموعه ای از حسگرها که به صورت خودبرپا و به صورت بیسیم با یکدیگر مرتبط شده اند و همگی پدیده خاصی را اصطلاحا حس می کنند گفته می شود. تعداد این حسگرها می تواند بسیار زیاد و دامنه پراکندگی آنها نیز می تواند بسیار وسیع باشد. حسگر های این شبکه می توانند به صورت دستی در مکانهای مورد نظر قرار گیرند و ثابت شوند و یا اینکه به صورت تصادفی در محل مورد نظر برای حس کردن پراکنده شوند. هدف اصلی در این شبکه ها بعد از برپایی در درجه اول جمع آوری اطلاعات و بعد از آن هر چه بیشتر بودن عمر شبکه است. اگرچه تاریخچه شبکه های حسگر 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 متحرك مستقل یا حتی طراحان شبکه های بی سیم موبایل نیز شکل گرفته باشد.

در زیر چند اصطلاح تعریف می شوند:

حسگر : وسیله ای که وجود شیئ رخداد یک وضعیت یا مقدار یک کمیت فیزیکی را تشخیص داده و به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند .حسگر انواع مختلف دارد مانند حسگرهای دما ,فشار ,رطوبت ,نور ,شتاب سنج ,مغناطیس سنج و…

کارانداز : با تحریک الکتریکی یک عمل خاصی مانند باز و بسته کردن یک شیر یا قطع و وصل یک کلید را انجام می دهد.

گره حسگر : به گره ای گفته می شود که فقط شامل یک یا چند حسگر باشد.

گره کارانداز : به گره ای گفته می شود که فقط شامل یک یا چند کارانداز باشد.

گره حسگر/کارانداز : به گره ای گفته می شود که مجهز به حسگر و کار انداز باشد.

شبکه حسگر : شبکه ای که فقط شامل گره های حسگر باشد .این شبکه نوع خاصی از شبکه حس /کاراست. در کاربردهایی که هدف جمع آوری اطلاعات و تحقیق در مورد یک پدیده می باشد کاربرد دارد .مثل مطالعه روی گردبادها.

میدان حسگر/کارانداز : ناحیه کاری که گره های شبکه حس/کار در آن توزیع میشوند.

چاهک :گرهی که جمع آوری داده ها را به عهده دارد .و ارتباط بین گره های حس/کار و گره مدیر وظیفه را برقرار می کند.

شبکه حس/کار :شبکه ای متشکل از گره های حسگر و کار انداز یا حسگر/کارانداز است که حالت کلی شبکه های مورد بحث می باشد .به عبارت دیگر شبکه حس/کارشبکه ای است با تعداد زیادی گره که هر گره می تواند در حالت کلی دارای تعدادی حسگر و تعدادی کارانداز باشد .در حالت خاص یک گره ممکن است فقط حسگر یا فقط کارانداز باشد .

این تحقیق به چند بخش تقسیم شده است:

امنیت، پوشش، خوشه بندی، شبیه سازی، کاربردها،مسیر یابی، مصرف انرژی، جمع آوری داده و مکان یابی.

البته در اینجا ذکر این نکته لازم است که شبیه سازی و مکان یابی مختصرا توضیح داده شده اند.به همین جهت این دو موضوع در یک فصل قرار گرفته اند.

امیدوارم مختصر مطالب مطرح شده در این تحقیق برای کسانی که علاقه مند به تحقیق در این زمینه هستند، مفید واقع شود و بتواند معرفی مختصری از دنیای بزرگ بی سیم باشد.

در شبکه های حسگر، هر گره حسگر حداقل دارای یک واحد حسگری و یک واحد ارتباطی است که می توانند به واسطه این قسمت ها، اطلاعاتی را جمع آوری نموده و به ایستگاه پایه( یک لپ تاپ یا که نزدیکترین منطقه منطقه نسبت به گره در سطح حسگر واقع شده، منتقل کنند.آرایش گره و (PC یک جایگذاری آن به صورت تصادفی و یا از پیش قطعی شده می باشد که حالت تصادفی و یا قطعی بودن آن وابسته به کاربرد و محیط حسگر تعیین می شود.

برای حالت تصادفی می توان زمانی را در نظر گرفت که تعدادی از گره های حسگر از یک هواپیما سقوط کنند، مسلما در چنین کاربردی نمی توان به طور دقیق جایگاه، چگونگی استقرار و تراکم گره ها در محیط را مشخص نمود. و ممکن است برخی از مناطق بیشتر از مناطق دیگر شامل گره های حسگر باشد.

گره های حسگر 3 مدل حسگری دارند:

-1 وضعیت فعال: یک حسگر می تواند در محیط حضور فعال داشته باشد و با گره های حسگر دیگر ارتباط برقرار کند.

-2 وضعیت خواب: در وضعیت خواب حسگر نمی تواند داده ها را انتقال دهد. زمانی که یک گره سیگنال مناسب را دریافت کند آن گره می تواند حالت خودش را به وضعیت فعال تبدیل کند، که این سیگنال می تواند از یک حسگر دیگر یا از خود ایستگاه پایه باشد. زمانی که حسگر در وضعیت خواب است انرژی کمتری را نسبت به وضعیت فعال از دست خواهد داد.

-3 وضعیت خاموشی: در این حالت گره کاملاً خاموش است.

حسگرها برای زندگی انرژی کاملاً محدود شده ای دارند اگر تمام حسگرها در یک محیط، در یک زمان فعال شوند عمر شبکه حسگر برابر خواهد با عمر یک سیگنال حسگر. البته موارد بیان شده با فرض این است که تمام گره های حسگر انرژی یکسانی داشته باشند.

مجموعه پوششی در شبکه های حسگر بی سیم:

هر حسگری می تواند به طور مؤثر و کاربردی برنامه ریزی شود (UP TIME) زمان به روز شدن و عمر شبکه های حسگر بی سیم به طور احتمالی افزایش خواهد یافت. برای این که طول عمر شبکه های حسگر بی سیم افزایش یابد، بایستی گره ها به زیر مجموعه هایی تقسیم شوند که به آن مجموعه پوششی می گویند. طول عمر به مدل مصرف انرژی و نیازمندی های پوششی بستگی دارد که در مقاله های مختلفی مورد بحث قرار گرفته است.کلیه مجموعه های پوششی برای پوشش دادن به اهداف نظارتی مناسب هستند. و تمام حسگرها در وضعیت خواب یا در وضعیت فعال یک مجموعه پوششی زمان بندی شده دارند. مجموعه های پوششی می توانند گسسته یا پیوسته باشند. اگر مجموعه پوششی گسسته باشد، هر حسگر فعال در یک مجموعه پوششی اجازه اشتراك گذاری دارد و مزیت آن این است که هر مجموعه حداکثر عمر خود را داشته باشد و می توان با سوئیچینگ بین مجموعه پوششی ها اهداف پوششی را گسترش داده و تا حدودی مجموعه های پوششی را قدرتمند نمود.

حال اگر مجموعه پوششی پیوسته باشد، دیگر نمی توان آن را به چند مجموعه تسهیم کرد و چناچه انجام این کار مدنظر باشد، بایستس زمان کوتاهی را هدر داد. البته گزارش هایی نیز موجود است از این که از مجموعه پوششی پیوسته استفاده شده است اما نوع این الگوریتم باید از نوع سناریوی الگوریتم زمان بندی شده باشد.

توجه