شبکه حسگر بی‌سیم(1)

شبکه حسگر بی‌سیم (Wireless Sensor Network/ WSN) به یک شبکه بی سیم از حسگرهای خودراهبر گفته می‌شود که با فاصله پخش شده اند و برای اندازه گیری گروهی برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلاینده ها، در مکانهای مختلف یک محدوده کاربرد دارد.

ویژگی های شبکه حسگر بی‌سیم

معرفی شبکه‌های بی‌سیم حسگر WSN پیشرفت‌های اخیر در زمینه 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 چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی (بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده‌ای برای ایجاد و گسترش شبکه‌های موسوم به شبکه‌های بی‌سیم حسگر WSN شده‌اند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگر ارزان و ضعیف است که با هدف احساس رویدادهای اتفاق افتاده در محیط تحت نظارت  بر پا می گردد و در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. هر واحد گره حسگر مجهز به سخت افزار احساس، فرستنده، پردازشگر، حافظه و باتری می باشد. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگری، از ‌قبل‌تعیین‌شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌آورد که بتوانیم آنها را در مکان‌های خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم‌های شبکه‌های حسگری باید دارای توانایی‌های خودسازماندهی باشند.

پس از استقرار، این شبکه به جمع آوری اطلاعات از منطقه مورد نظر پرداخته و اطلاعات را به گره های دروازه ارسال داشته تا توسط این واسط به کاربر نهایی برسد. به این ترتیب شبکه حسگر بی‌سیم اطلاعات و درک بهتری از منطقه مورد دیده‌ بانی را به کاربر خواهد داد. قدرت منحصر به فرد شبکه حسگر بی سیم در توانایی استقرار تعداد زیادی از گره ها ی حسگر کوچک نهفته است که می توانند پیکربندی خود را به عنوان یک شبکه انجام دهند. خصوصیت این شبکه این است که در مقایسه با شبکههای بی‌سیم رایج، در صورت نیاز به سادگی قابلیت پذیرش گره های حسگر جدید را بدون هیچگونه دوباره کاری و یا پیکربندی پیچیده، دارا  می باشد.

دیگر خصوصیت‌های منحصر به فرد شبکه‌های حسگری، توانایی همکاری و هماهنگی بین گره‌های حسگری است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای 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 می‌دهد و سپس داده‌های نیمه پردازش شده را ارسال می‌کند.

با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه می‌کند. ‌در واقع قدرت شبکه‌های بی‌سیم حسگر در توانایی به‌کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند.

شبکه‌های حسگر با انگیزه استفاده در کاربردهای نظامی مانند نظارت بر میدان جنگ، توسعه پیدا کرد. اما امروزه شبکه‌های حسگر بی سیم در صنعت و بسیاری از مقاصد غیر نظامی استفاده می‌شوند، از جمله نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی، نظارت بر سلامت دستگاهها، نظارت بر محیط و یا خانه، کاربردهای مراقبت از سلامتی، خانه‌های هوشمند و کنترل ترافیک.

کاربردهای شبکه های حسگر

استفاده از (WSN) یا گیرنده‌های بی سیم متنوع و زیاد است . آنها برای استفاده در کاربردهای تجاری و صنعتی برای کنترل داده‌ها و برای استفاده در جایی که استفاده از گیرنده‌های سیمی مشکل و گران است به کار می‌روند. برای مثال این شبکه‌ها می‌توانند در محیط‌های بیابانی هم گسترش یابند و سالها باقی بمانند. کاربرد دیگر اعلام خطر ورود مهاجم به یک محل کنترل شده و سپس ردیابی مهاجم باشد.

تعدای از استفاده‌های خاص شامل نظارت محل‌های مسکونی ، ردیابی هدف‌های متحرک، کنترل راکتور هسته ای، آشکار سازی حریق، نظارت ترافیک و غیره .... می‌باشد.شبکه های حسگر شامل مدلهای مختلفی از حسگرها از قبیل دماسنج، تصویری، مادون قرمز، صوتی و رادار می باشند که توانایی مانیتورینگ انواع شرایط مختلف را دارند. شرایط ذکر شده عبارتند از: دما، رطوبت، حرکت، نور، فشار، ترکیبات تشکیل دهنده، سطح اختلالات، وجود یا عدم وجود بعضی اشیاء وخصوصیات جاری از قبیل سرعت، جهت، اندازه و ...

نود های حسگر در دریافت های پیوسته، دریافت پدیده ها، تشخیص پدیده ها، تعیین محل و کنترل محلی عامل ها مورد استفاده قرار می گیرند. مفهوم حسگرهای کوچک و ارتباطات بی سیم میان آنها زمینه های کاربردی جدیدی را پیش رو قرار داده است. کاربردهای این شبکه ها در دسته های نظامی، محیطی، بهداشتی و دیگر موارد تجاری تقسیم بندی می شود. دسته هایی از جمله اکتشاف فضایی، پردازش شیمیایی و پیش بینی بلایای طبیعی نیز با توجه کمتری قابل بررسی می باشند.

برخی از دیگرکاربردهای شبکه های حسگر :

کاربردهای نظامی:

*مانیتورینگ نیروهای خودی

*نظارت منطقه جنگی

*شناسایی نیروهای مقابل و منطقه مورد استفاده دشمن

*هدف گیری

*تخمین و بررسی خسارات نبرد

*شناسایی و کشف حملات شیمیایی، بیولوژیکی و هسته ای

کاربردهای محیطی:

*بررسی جابجایی حیوانات

* مانیتورینگ شرایط محیط

*شناسایی آتش جنگلها

*کشف و نگاشت پیچیدگی های بیولوژیکی

*شناسایی زمین های مستعد

کاربردهای بهداشتی:

*مانیتورینگ وضعیت بیماران

*ردیابی و مانیتورینگ بیماران و پزشکان در محیط بیمارستان

*مدیریت دارو در بیمارستانها

کاربردهای خانگی:

*اتوماسیون خانه

*محیط هوشمند

کاربردهای تجاری:

*کنترل محیطی در ساختمان های کاری ( تهویه مطبوع و ... )

*موزه های تعاملی

*شناسایی و ردیابی دزدان ماشین

*کنترل و مدیریت کارخانجات

*شناسایی و ردیابی وسایل نقلیه

شلیان ذکراست در طراحی شبکه های حسگر عوامل متعددی نظیر: توانایی تحمل خطا، مقیاس پذیری، هزینه تولید، محدودیتهای سخت افزاری، رسانه مورد استفاده در تبادلات، توپولوژی ، محیط ومصرف انرژی تاثیر مهمی دارند.

    ادامه دارد...