شبکه‌های حسگر بی‌سیم(WSN)

شبکه‌های حسگر بی‌سیم WSN

(wireless sensor networks wsn)

پیشرفت‌های گوناگون اخیر درزمینه الکترونیک و مخابرات بی‌سیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربری‌های گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی مانند دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، سبب پیدایش ایده‌ای برای ایجاد و گسترش شبکه‌های موسوم به شبکه های حسگر بی سیم WSN شده‌اند.

یک شبکه حسگر تشکیل شده از تعداد زیادی گره‌های حسگر که در یک محیط به‌طور گسترده پخش‌شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگر، از قبل تعیین‌شده و مشخص نخواهد بود. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌کند که بتوانیم آن‌ها را در مکانه‌ای خطرناک و یا غیرقابل‌دسترس رها کنیم.

از سوی دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم‌های شبکه‌های حسگر باید دارای توانایی‌های خودسامان دهی باشند. دیگر خصوصیت‌های منحصربه‌فرد شبکه‌های حسگر، توانایی همکاری و هماهنگی بین گره‌های حسگر می باشد.

هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر می باشد و به‌جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گره‌ای که مسئول پردازش و نتیجه‌گیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام داده و سپس داده‌های نیمه پردازش‌شده را ارسال خواهد کرد.

بااینکه هر حسگر به‌تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه خواهد کرد. درواقع قدرت شبکه‌های بی‌سیم حسگر در توانایی به‌کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادر هستند سرهم و سازمان‌دهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها و یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند.

گستره کاربری شبکه‌های بی‌سیم حسگر بسیار وسیع است و از کاربردهای کشاورزی، پزشکی و صنعتی تا کاربردهای نظامی را شامل می‌شود. به‌عنوان‌مثال یکی از متداول‌ترین کاربردهای این فنّاوری، نظارت بر یک محیط دور از دسترس می باشد.

مثلاً نشتی یک کارخانه ی شیمیایی در محیط وسیع کارخانه می‌تواند توسط صدها حسگر که به‌طور خودکار یک شبکه بی‌سیم را تشکیل می‌دهند، نظارت‌شده و در هنگام بروز نشت شیمیایی سریعا به مرکز اطلاع داده شود.

WSN

در این سیستم‌ها برخلاف دستگاه‌های سیمی قدیمی، از یک طرف هزینه‌های پیکربندی و آرایش شبکه کاسته می‌شود از طرفی دیگر به‌جای نصب هزاران متر سیم فقط باید دستگاه‌های کوچکی را که تقریباً به‌اندازه یک سکه هستند.

شبکه حسگر بی‌سیم (Wireless Sensor Network) یا WSN به یک شبکه بی‌سیم از حسگرهای خود راهبر گفته می‌شود که بافاصله پخش‌شده‌ و برای اندازه‌گیری گروهی برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلاینده‌ها، در مکانه‌ای مختلف یک محدوده کاربرد دارد.

شبکه‌های حسگر باانگیزه استفاده در کاربردهای نظامی مانند نظارت بر میدان جنگ، توسعه پیدا کرده است؛ اما امروزه شبکه‌های حسگر بی‌سیم در صنعت و بسیاری از مقاصد غیرنظامی هم استفاده می‌شوند، ازجمله نظارت و کنترل فرایندهای صنعتی، نظارت بر سلامت دستگاه‌ها، نظارت بر محیط و یا خانه، کاربردهای مراقبت از سلامتی، خانه‌های هوشمند و کنترل ترافیک.

علاوه بر یک یا چند حس‌گر، هر گره از شبکه معمولاً مجهز به یک فرستنده و گیرنده رادیویی (هر وسیله مخابراتی بی‌سیم دیگر)، یک میکروکنترلر کوچک و یک منبع انرژی (معمولاً یک باتری) می باشد. اندازه یک گره سنسوری بسته به‌اندازه ی بسته بندی آن تغییر کرده و تا یک‌دانه شن قابل کوچک‌سازی می باشد؛ که قطعات این شن ریزه در ابعاد میکروسکوپی هنوز باید ساخته شوند.

قیمت هر گره حسگر می‌تواند بین چند صد دلار تا چند سنت، بسته به‌اندازه و پیچیدگی موردنیاز یک گره متفاوت باشد. محدودیت‌های قیمت و اندازه در گره‌های حسگر منجر به محدودیت در منابعی مانند انرژی، حافظه، سرعت پردازش و پهنای باند در آن‌ها خواهد شد.

یک شبکه حس‌گر به طور معمول تشکیل یک شبکه‌های بی‌سیم اقتضایی (ad-hoc) را می‌دهد، به این معنی که هر گره از الگوریتم مسیریابی multi-hop استفاده می‌کند. (تعداد زیادی گره یک بسته اطلاعاتی را جلو برده و به ایستگاه مرکزی می‌رساند). در حال حاضر شبکه‌های بی‌سیم حسگر یکی از موضوعات فعال تحقیقاتی در علوم کامپیوتر و ارتباطات می باشد که هرساله تعداد بی‌شماری کارگاه و اجلاس در این زمینه انجام می‌شود.

اجزایی که شبکه نظارت شبکه‌های حسگر بی‌سیم را تشکیل می‌دهند عبارت‌اند از:

سخت‌افزار شبکه‌های حسگر بی‌سیم

ذخیره ارتباطی شبکه‌های حسگر بی‌سیم

میان‌افزار، انباشته امن داده‌ها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پنج × 5 =