چکیده
شبکه های حسگر بیسیم نوع خاصی از شبکه های کامپیوتری هستند که برای انجام کارهای نظارتی تعبیه شده اند. این شبکه ها از تعداد زیادی (حتی هزاران) گره کوچک با قابلیت و قدرت پایین و همچنین ارزان قیمت تشکیل شده اند. این گره ها که هر کدام سنسور نامیده می شوند، می توانند اطلاعاتی را از محیط اطراف خود دریافت کرده و با انجام یکسری عملیات، اطلاعات را برای همسایگان خود ارسال کنند. در شبکه های حسگر بیسیم پروتکل های بسیاری به موضوع مسیریابی پرداخته اند. این پروتکل ها می توانند از دید ساختار شبکه به دسنه مسیریابی تخت، سلسله مراتبی و مبتنی بر مکان تقسیم شوند. در مدل تخت همه گره ها نقش یا کار مساوی دارند اما در سلسله مراتبی گره ها نقش مختلفی بازی می کنند و در مدل مبتنی بر مکان نیز از موقعیت گره های سنسور برای مسیردهی داده در شبکه استفاده می شود. انواع مختلف این پروتکل ها در اینجا مورد بررسی قرار گرفته و در مواردی با پارامترهایی با هم مقایسه شده اند.
واژه های کلیدی:
شبکه های حسگر بیسیم، پروتکل، مسیریابی، گره، انتقال داده.
معرفی شبکه های حسگر بیسیم
شبکههای حسگر بیسیمجهت جمع اوری اطلاعات در مناطقی که کاربر نمیتواند حضورداشته باشدمورد استفاده قرار می گیرند. در یک شبکه حسگر ، حسگرها به صورت جداگانه مقادیر محلی را نمونه برداری (اندازه گیری) می کنند و این اطلاعات را درصورت لزوم برای حسگرهای دیگر و در نهایت برای مشاهده گر اصلی ارسال می نمایند. عملکرد شبکه این است که گزارش پدیده هایی را که اتفاق میافتد به مشاهده گری بدهد که لازم نیست از ساختار شبکه و حسگرها به صورت جداگانه و ارتباط انها چیزی بداند. این شبکه ها مستقل و خودگردان بوده وبدون دخالت انسان کار میکنند. معمولا تمامی گرهها همسان میباشند و عملاً با همکاری با یکدیگر، هدف کلی شبکه را براورده می‌سازند. هدف اصلی در شبکههای حسگر بیسیم نظارت و کنترل شرایط و تغییرات جوی، فیزیکی و یا شیمیائی در محیطی با محدوده معین میباشد. پیشرفتهای اخیر در طراحی و ساخت تراشههای تجاری این امکان را به وجود اورده است که عمل پردازش سیگنال و حسکنندگی در یک تراشه انجام گردد که به این قطعات حسگرهای شبکه بیسیم گفته میشود که شامل سیستمهای میکروالکترومکانیکی(MEMS)[1] مانند حسگرها، محرکها[2] و قطعات رادیوییRFمیباشد.
تاریخچه شبکه های حسگر
اولین نمونههای شبکه های حسگر برای کاربردهای نظامی طراحی و اجرا شدند تا نیروهای ارتشی بتوانند در یک منطقه جدید، بدون نیاز به برپا کردن تجهیزات خاص مرتبط با زیر ساخت شبکه با هم ارتباط داشته باشند. طبیعت پویا و متغیر محیط فعالیت ارتشها باعث میشود استفاده از تجهیزات شبکههای ثابت چندان مناسب به نظر نرسد. از سوی دیگر روشهای دیگر ارتباطات بیسیم در فرکانسهای بالای Mhz100کار میکنند، پس تنها هنگامی که دید مستقیم وجود داشته باشد ارتباط برقرار است. این مشکلات به خوبی با استفاده از شبکههای حسگر برطرف میشود. زیرا ارتباط در این شبکهها چندگامه[3] است یعنی بین مبدا و مقصد لازم نیست دید مستقیم وجود داشته باشد و یا حتی این دو در محدوده امواج یکدیگر باشند، بلکه با استفاده از تعدادی گره میانجی، ارتباط مبدا و مقصد برقرار میشود. لازم به یاداوری است که اجزای تشکیل دهنده شبکههای حسگر تنها همان گرهها هستند و نیازی به تجهیزات از پیش تعیین شده ندارند.
فهرست مطالب
عنوان شماره صفحه
فصل اول
مقدمات و کلیات
1-1 مقدمه. 2
1-2 معرفی شبکه های حسگر بیسیم.. 2
1-3 تاریخچه شبکه های حسگر. 4
1-4 ساختار هر گره حسگر. 5
1-4-1 اجزاء درونی یک گره حسگر. 6
1-4-2 محدودیت های سخت افزاری یک گره حسگر. 7
1-5 پشته پروتکلی.. 8
1-6 مزایای شبکه های حسگر بیسیم.. 9
1-7 کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم.. 10
1-8 طراحی شبکه های حسگر بی سیم.. 13
فصل دوم
مسیریابی در شبکه های حسگر بیسیم
2-1 مقدمه. 17
2-2 پروتکل های مسیریابی.. 17
2-3 عوامل موثر در طراحی پروتکل های مسیریابی.. 17
2-3-1 دینامیک شبکه. 17
2-3-2 جایگذاری حسگرها در شبکه. 17
2-3-3 محدودیت انرژی.. 18
2-3-4 مدل انتقال اطلاعات.. 18
2-3-5 ترکیب دادهها18
2-4 مسیریابی تخت... 18
2-4-1 پروتکل سیل اسا19
2-4-2 پروتکل شایعه پراکنی.. 19
2-4-3 پروتکل SPIN.. 20
2-4-3-1 SPIN1. 21
2-4-3-2 SPIN2. 22
2-4-4 انتشار مستقیم.. 22
2-4-5 GBR.. 23
2-4-6 EAR.. 24
2-5 مسیریابی سلسله مراتبی.. 25
2-5-1 پروتکل LEACH.. 26
2-5-2 پروتکلSEP. 32
2-5-3 پروتکل PEGASIS. 33
2-5-4 پروتکل TEEN و APTEEN.. 35
2-5-5 پروتکل SOP. 36
2-5-6 پروتکل Sensor Aggregates Routing. 38
2-5-7 پروتکل VGA.. 39
2-5-8 پروتکل HPAR.. 39
2-5-9 پروتکل TTDD.. 40
2-6 پروتکل های مسیریابی مبتنی بر مکان.. 41
2-6-1 پروتکل GAF. 42
2-6-2 پروتکل GEAR.. 43
جمع بندی و پیشنهادات.. 45
فهرست منابع.. 47
پروژه مسیر یابی در شبکه های حسگر بیسیم