آشنايي با فناوري شبكه هاي حسگر بي سيم
آشنايي با فناوري شبكه هاي حسگر بي سيم
فهرست
فصل اول كليات تحقيق
مقدمه 2
-1-1تعريف مسأله 3
2-1بيان سوألات اصلي تحقيق 3
3-1اهداف تحقيق 4
4-1مروري بر ساير فصل ها 4
فصل دوم پيشينه تحقيق
2-1- تاريخچه شبكه هاي حسگر بي سيم 6
2-2معرفي شبكههاي حسگر بيسيم 10
2-3- ساختمان گره 11
2-4 -كاربردهاي شبكههاي حسگر بيسيم 12
2-4- 1 -ايجاد امنيت 12
2-4-2 محيط و موجودات زنده 12
2-4- 3- صنعت 13
2-4-4 كنترل ترافيك 13
2-5 - چالشهاي شبكههاي حسگر بيسيم 14
2-6- مفاهيم قابل بحث و تحقيق در شبكههاي حسگر بيسيم 16
2-6-1 تنگناهاي سخت افزاري 16
2-6- 2توپولوژي 17
2-6-3 قابليت اطمينان 17
2-6-4 مقياس پذيري 18
2-6-5 قيمت تمام شده 18
2-6-6 شرايط محيطي 18
2-6-7رسانه ارتباطي 18
2-6- 8توان مصرفي گرهها 19
2-6-9 افزايش طول عمر شبكه 19
2-6-10- ارتباط بلادرنگ و هماهنگي 20
2-6-11امنيت 20
2-6-12 عوامل پيش بيني نشده 21
2-7 انواع ساختار شبكه حسگر بي سيم 21
2-7- 1ساختار خودكار: 22
2-7-2 ساختار نيمه خودكار: 22
فصل سوم روش هاي تحقيق
1-3تحقيق چيست؟ 24
2-3انواع روش هاي تحقيق: 24
3-3 روش تحقيق محقق 30
1-3-3-آشنايي كلي با مفهوم شبكه: 31
2-3-3انتخاب شاخه و حوزه ي مورد علاقه در زمينه ي شبكه ها: 31
3-3-3- بررسي و جمع آوري مطالب و مقالات مرتبط: 31
4-3-3انتخاب يك مسأله: 32
5-3-3- ادامه ي تحقيقات تا رسيدن به پاسخ هاي مورد نظر: 35
فصل چهارم تجزيه و تحليل
1-4مسيريابي در شبكههاي حسگر بيسيم 34
1-1-4مفهوم مسيريابي در شبكههاي حسگر بيسيم 34
2-1-4چالشهاي مسيريابي در شبكههاي حسگر بيسيم 36
3-1-4روشهاي پيشنهاد شده براي مسيريابي در شبكههاي حسگر بيسيم 42
1-3-1-4روش ارسال سيلآسا 42
4-1-3-2روشهاي مبتني بر خوشهبندي 45
4-1-3-3روش مبتني بر زنجير 46
4-1-3-4روشهاي مطلع از انرژي 46
4-2تقسيم بندي حملات با ديدگاه كلي: 50
4-2-1تقسيم بندي حملات از نظر عملكرد: 51
4-2-2-انواع حملات عدم سرويس دهي: 53
4-2-2-1حمله ي سايبيل: 54
4-2-3برخورد: 61
4-2-4خستگي (اتمام) منابع: 62
4-3معماري شبكه هاي حسگر بي سيم: 71
4-3-1شبكه ستاره اي(يك نقطه به چندين نقطه) 71
4-3-2شبكه توري (mesh network ) 71
4-3-3zig Bee 72
4-4بررسي نرمافزارهاي شبيهسازي شبكه 73
4-5 نمونه پيادهسازي شده شبكه حس/كار 75
4-6-4گمشده جنگي در منطقه دشمن و تعقيب كننده 80
4-6-5جهان كوچك 82
4-7مقايسه روش هاي تجميع داده هادر شبكه هاي حسگر بي سيم 83
4-7-1الگوريتم تجميع داده: 84
4-7-2مدل شبكه: 84
4-7-3-تأخير ارتباطات: 84
4-7-6- جزئيات الگوريتم 89
4-7-7نتيجه گيري 91
4-8-بررسي و مقايسه الگوريتم هاي خطايابي شبكه هاي حسگر بي سيم 92
4-8-1مدل خطا 93
4-8-2خطايابي 93
4-8-3مقايسه الگوريتم ها 95
4-8-4- نتيجه گيري 96
فصل پنجم بررسي چالشها و نتيجه گيري
5-1-چالش هاي شبكه حسگر بي سيم 99
2-5نتيجه گيري 100
5-3-منابع 102
مقدمه
امروزه زندگي بدون ارتباطات بيسيم قابل تصور نيست. پيشرفت تكنولوژي CMOS و ايجاد مدارهاي كوچك و كوچكتر باعث شده است تا استفاده از مدارهاي بيسيم در اغلب وسايل الكترونيكي امروز ممكن شود. اين پيشرفت همچنين باعث توسعه ريزحسگرها شده است. اين ريزحسگرها توانايي انجام حسهاي بيشمار در كارهايي مانند شناسايي صدا براي حسكردن زلزله را دارا ميباشند. همچنين جمعآوري اطلاعات در مناطق دور افتاده و مكانهايي كه براي اكتشافات انساني مناسب نيستند را فراهم كردهاند. اتومبيلها مي توانند از ريزحسگرهاي بي سيم براي كنترل وضعيت موتور، فشار تايرها، تراز روغن و . . . استفاده كنند. خطوط مونتاژ مي توانند از اين حسگرها براي كنترل فرايند مراحل طول توليد استفاده كنند. در موقعيتهاي راهبردي ريزحسگرها مي توانند توسط هواپيما بر روي خطوط دشمن ريخته شوند و سپس براي ردگيري هدف (مانند ماشين يا انسان) استفاده شوند. در واقع تفاوت اساسي اين شبكهها ارتباط آن با محيط و پديدههاي فيزيكي است. شبكههاي سنتي ارتباط بين انسانها و پايگاههاي اطلاعاتي را فراهم ميكند در حالي كه شبكه حس/كار مستقيماﹰ با جهان فيزيكي در ارتباط است و با استفاده از حسگرها محيط فيزيكي را مشاهده كرده و بر اساس مشاهدات خود تصميمگيري نموده و عمليات مناسب را انجام ميدهند. نام شبكه حس/كار بي سيم يك نام عمومي است براي انواع مختلف كه به منظورهاي خاص طراحي ميشود. برخلاف شبكههاي سنتي كه همه منظورهاند شبكههاي حس/كار نوعاً تك منظوره هستند. در هر صورت شبكههاي حسگر در نقاط مختلفي كاربرد دارند. برخي از اين كاربردها عبارتند از صنايع نظامي مانند ردگيري اشياء، بهداشت مانند كنترل علائم حياتي، محيط مانند آناليز زيستگاههاي طبيعي، مصارف صنعتي از جمله عيب يابي خط توليد، سرگرمي و بازيهاي مجازي و در مواردي در زندگي ديجيتالي به طور مثال ردگيري مكان پارك ماشين.
در اين مقاله ضمن معرفي شبكه حس/كار و شرح ويژگيها، قابليتها، محدوديتها و برخي كاربردهاي آن به طرح موضوعات پژوهشي در اين زمينه ميپردازيم. در بخش دوم مقاله معرفي از شبكه حسگر و برخي ويژگيهاي آن خواهيم داشت. در بخش سوم تعدادي از تعاريف كليدي را ذكر ميكنيم. سپس در بخش چهارم ساختمان داخلي گره حسگر/كارانداز را تشريح كرده و برخي از ويژگيها، كاربردها و پشته قراردادي آن را بررسي ميكنيم. در ادامه موضوعات مطرح در طراحي شبكههاي حس/كار را بهطور خلاصه ذكر ميكنيم و در بخش ششم به شناخت و بررسي نمونه پيادهسازيشده شبكه حس/كار (ذره ميكا) ميپردازيم. در ابتداي بخش هفتم نرمافزارهاي شبيهسازي شبكه را بررسي ميكنيم و سپس خصوصيات لازم براي شبيهسازهاي شبكه را مورد مطالعه قرار ميدهيم. در بخش هشتم شرح ميدهيم كه چطور مدلهايي از شبكههاي حسگر بيسيم را ايجاد ميكنند و براي مثال يك مدل پيشساخته را اجرا ميكنيم. در ادامه در بخش نهم گزارش نمونههايي از پيادهسازي وايجاد گرههاي حسگر شرح داده شده است. در بخش دهم برخي نمونههاي ايجاد شده توسط نرمافزارها را مورد بررسي قرار ميدهيم و در انتها نيز به نتيجهگيري مطالب گفتهشده خواهيم پرداخت.