دانلود مقاله شبکه های حسگر بی سیم

اختصاصی از رزفایل دانلود مقاله شبکه های حسگر بی سیم دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مشخصات این فایل
عنوان: شبکه های حسگر بی سیم
فرمت فایل: word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 53

این مقاله درمورد شبکه های حسگر بی سیم می باشد.

بخشی از تیترها به همراه مختصری از توضیحات هر تیتر از مقاله شبکه های حسگر بی سیم

شبکه‌های حسگر بیسیم
یک شبکه حسگر بیسیم مجموعه‌ای از تعداد بسیار زیادی گره حسگر با ابعاد کوچک و قابلیتهای مخابراتی و محاسباتی محدود است که به منظور جمع‌آوری و انتقال اطلاعات از یک محیط به سمت یک کاربر و یا ایستگاه پایه به کاربرده می‌شود. پیشرفتهای اخیر در فناوری ساخت مدارات مجتمع در اندازه‌های کوچک از یک سو و توسعه فناوری ارتباطات بیسیم از سوی دیگر، زمینه ساز طراحی شبکه‎های حسگر بیسیم گردیده است. (I. F. Akyildiz,2000)
تفاوت اساسی این شبکه‌ها با شبکه‌های سنتی و قدیمی، ارتباط آن با محیط و پدیده‌های فیزیکی است. شبکه‌های سنتی، ارتباط بین انسانها و پایگاه‌های اطلاعاتی را فراهم می‌کنند در حالی که شبکه‌های حسگر به طور مستقیم با جهان فیزیکی در ارتباط هستند. این شبکه‌ها با استفاده از حسگرها، محیط فیزیکی را مشاهده کرده و سپس بر اساس مشاهدات خود تصمیم‌گیری نموده و عملیات مناسب را انجام می‌دهند.
شبکه حسگر بیسیم، یک نامگذاری عمومی برای انواع شبکه‌های مختلفی است که به منظورهای خاص طراحی می‌شوند. بر خلاف شبکه‌های سنتی که همه منظوره‌اند، شبکه‌های حسگر تک منظوره‌اند. منظور از تک- منظوره بودن این شبکه‌ها آن است که نیازمندیها و شرایط طراحی یک شبکه حسگر بیسیم بسته به کاربرد آن متفاوت خواهد بود. در صورتی که گره‌ها توانایی حرکت داشته باشند، شبکه میتواند گروهی از رباتهای کوچک در نظر گرفته شود که با هم به صورت تیمی کار می‌کنند و جهت مقاصد خاصی مثلاً بازی فوتبال و یا مبارزه با دشمن طراحی شده است.(I. F. Akyildiz,2000)
از دیدگاه دیگر اگر در شبکه تلفن همراه، ایستگاه های پایه را حذف کنیم و هر گوشی را یک گره فرض کنیم، ارتباط بین گره‌ها باید به طور مستقیم و یا از طریق یک یا چند گره میانی برقرار شود. این خود نوعی شبکه حسگر بیسیم می‌باشد. اگرچه به نقلی تاریخچه شبکه‌های حسگر به دوران جنگ سرد و ایده اولیه آن به طراحان نظامی صنایع دفاع آمریکا بر می‌گردد، ولی این ایده میتوانسته در ذهن طراحان رباتهای متحرک مستقل و یا حتی طراحان شبکه‌های بیسیم موبایل نیز شکل گرفته باشد. به هرحال از آنجا که این فن نقطه....(ادامه دارد)

توپولوژی
توپولوژی شبکه یکی از مفاهیم اولیه در شبکه¬های حسگر است که دیگر موارد نظیر مسیریابی و ... بر روی آن تعریف می¬شود. توپولوژی ذاتی شبکه حسگر، توپولوژی گراف است. به دلیل این که ارتباط گره‌ها بیسیم و به صورت پخش همگانی است و هر گره با چند گره دیگر که در محدوده برد آن قرار دارد ارتباط دارد، الگوریتم های کارآ در جمع آوری داده و کاربردهای ردگیری اشیا شبکه را درخت پوشا در نظر می‌گیرند. چون ترافیک اصولاً به فرمی است که داده‌ها از چند گره به سمت یک گره حرکت می‌کنند، مدیریت توپولوژی باید با دقت انجام شود. یک مرحله اساسی مدیریت توپولوژی، راه اندازی اولیه شبکه است. گره‌هایی که قبلاً هیچ ارتباط اولیه‌ای نداشته‌اند، در هنگام جایگیری و شروع به کار اولیه باید بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. الگوریتم های مدیریت توپولوژی در راه اندازی اولیه، باید امکان عضویت گره‌های جدید و حذف گره‌هایی که به دلائلی از کار می‌افتند را فراهم کنند. پویایی توپولوژی از خصوصیات شبکه‌های حسگر است که امنیت آن را به چالش می‌کشد. ارائه روش های مدیریت توپولوژی پویا به طوری که موارد امنیتی را هم پوشش دهد از موضوعاتی است که جای کار زیاد دارد.
ساختارهای زیادی در توپولوژی مطرح است که بر اساس اولویت¬های مختلف و در شرایط متفاوت یکی بر دیگری برتری دارد. از جمله مواردی که در انتخاب یک ساختار تاثیر می¬گذارد می¬توان به مصرف انرژی ....(ادامه دارد)

کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم
شبکه های حسگر بی سیم عضوی جدید از خانواده شبکه های داده ای بی سیم با یک سری ویژگیها و نیازمندیهای خاص می باشند. یک شبکه حسگر بی سیم از تعداد زیادی از نودها در یک ناحیه خاص تشکیل شده است که هر یک از آنها توانایی جمع آوری اطلاعاتی مثل دما،فشار،رطوبت، نویز ، نور و غیره از ناحیه ای که در آن قرار دارد را دارا می باشد و داده های جمع آوری شده را به نود سینک ارسال می کند. از آنجایی که زمینه کاربرد این شبکه ها بسیار وسیع می باشد نیازمندیهای کیفیت سرویس آنها متفاوت می باشد. برای ما این امکان وجود ندارد که آنها را به صورت جداگانه مورد تحلیل قرار دهیم و همچنین نمی توان یک راه حل یکسان که تمام کاربردها را پشتیبانی کند پیشنهاد داد.
کمیته های مختلف, کیفیت سرویس در شبکه های حسگر را به گونه های متفاوتی تعریف می کنند. به عنوان مثال در کاربردهای تشخیص یک رویداد و یا ردیابی هدف ، خطا در تشخیص یا اطلاعات اشتباه در نتیجه  یک رویداد فیزیکی ممکن است دلایل متعددی داشته باشد که می تواند در نتیجه استقرار و مدیریت شبکه باشد یعنی مکانی که رویداد اتفاق می افتد بوسیله هیچ حسگر فعالی پوشش داده نشود. ما می توانیم پوشش محیط یا تعداد نودهای فعال را بعنوان پارامترهایی برای ارزیابی کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم در نظر بگیریم. علاوه بر این خطای بالا می تواند در نتیجه عملکرد محدود حسگرها باشد. مثل دقت مشاهده پایین یا نرخ گزارش پایین حسگرها. بنابراین می توان دقت مشاهده یا خطاهای اندازه گیری را بعنوان پارامترهای ارزیابی کیفیت سرویس انتخاب کرد. همچنین ممکن است خطا در نتیجه ار دست رفتن اطلاعات در طول انتفال صورت گیرد. ما می توانیم بعضی از پارامترهای مرتبط با انتقال اطلاعات را در محاسبه کیفیت سرویس استفاده نماییم. به هر حال نمی توان جنبه های کیفیت سرویس را به طور مطلق به صورت جداگانه در نظر گرفت و نیازمندیهای عمومی  یک کاربرد می تواند شامل همه پارامترها باشد . ما در اینجا دو نمای کلی از کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم را شرح می دهیم:
الف) کیفیت سرویس مبتنی بر کاربرد :
از این دیدگاه ما می توانیم پارامترهای کیفیت سرویس را پوشش شبکه، نمایش، خطاهای اندازه گیری و تعداد بهینه حسگرهای فعال در نظر بگیریم. به طور خلاصه برنامه های کاربردی نیازمندیهای خاص را در استقرار حسگرهای فعال، دقت اندازه گیری حسگرها و نظایر آن به شبکه حسگر تحمیل می کنند که مستقیما ....(ادامه دارد)

چالش های شبکه‌های حسگر بیسیم
به طور کلی شبکه‌های حسگر با مسائل فنی از قبیل پردازش داده، ارتباطات و مدیریت حسگرها روبرو هستند و از دلائلی که سبب به وجود آمدن این مسائل شده است میتوان به استفاده از این شبکه ها در محیطهای خشن (گرما و سرمای زیاد)، نا معین و دینامیک و همراه با محدودیتهای پهنای باند و انرژی اشاره کرد. همین عوامل سبب شده است تا شبکه‌های موردی (بدون زیر ساختار) در مسیریابی و کنترل شبکه، پردازش اطلاعات مشترک، روشهای تقاضا و انجام وظایف خود دچار مشکل گردند.
آگاهی از ویژگیهای شبکه، یکی از اصول اساسی در عملکرد صحیح حسگرهاست. هر گره لازم است که از مشخصات و محل همسایگان خود آگاهی یابد تا بتواند با آنها اطلاعات رد و بدل کرده و همکاری داشته باشد. در شبکه‌های ادهاک (بدون زیر ساختار)، توپولوژی شبکه بایستی کاملاً به صورت بلادرنگ عمل کرده و شبکه را نوسازی کند تا حسگرهای خراب شده را حذف و حسگرهای تازه را به شبکه اضافه نماید. اطلاع از کل شبکه برای حس کننده لازم نیست. بنابراین اگر حسگرها از همسایگان خود اطلاع داشته باشند کافیست. از طرفی دیگر، هر حسگر بایستی مکان خود را از نظر مختصاتی تا حدودی بداند. هنگامیکه استفاده از ابزارهای گران قیمتی مانند GPS   در دسترس نباشد، الگوریتم هایی بایستی وجود داشته باشند تا حسگر، مختصات خود را به کمک آنها تخمین بزند.
در شبکه‌ای که منابع، انرژی، پهنای باند و توان پردازش، به طور دائمی در حال تغییر است و سیستم بایستی به صورت خودکار به حیات خود ادامه دهد، تغییر در ساختار آن، یک نیاز اساسی است. به دلیل این که طرح خاصی برای ارتباطات در شبکه‌های بدون زیر ساختار وجود ندارد ارتباط بین الگوریتمها و نرم افزارها ضروری است، به ویژه وقتی که لینکهای ارتباطی به دلیل غیرقابل اطمینان بودن و محوشدگی ممکن است حذف شوند. به همین دلیل، تحقیقات بر روی موضوعات مربوط به اندازه شبکه‌ها و تعداد لینکها و گره‌ها برای پایین آوردن خطا و بالا بردن قابلیت اطمینان در شبکه ضروری به نظر میرسد.
همچنین شبکه‌هایی که بر روی زمین ایجاد می‌شوند به دلیل این که از امواج RF استفاده می‌کنند و این امواج قدرتشان با افزایش مسافت کاهش پیدا می‌کند از این رو مدیریت خوبی بر روی تجهیزات ارتباطی ....(ادامه دارد)

بخشی از فهرست مطالب مقاله شبکه های حسگر بی سیم

مقدمه
تاریخچه شبکه‌های حسگر بیسیم
شبکه‌های حسگر بیسیم
ساختار کلی شبکه حس/کار بی سیم
ساختمان گره
محدودیتهای سختافزاری یک گره حسگر
پشته پروتکلی
مسائل مطرح در شبکه های حسگر بی سیم
مسیریابی
تنگناهای سختافزاری
تحمل پذیری خطا و قابلیت اطمینان
توپولوژی
مقیاس پذیری
شرایط محیطی
رسانه ارتباطی
افزایش طول عمر شبکه
قیمت تمام شده
توان مصرفی گره‌ها
ارتباط بلادرنگ و هماهنگی
امنیت
عوامل پیش بینی نشده
پوشش محیط در شبکه های حسگر بی سیم
تجمیع داده ها در شبکه های حسگر
کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم
کیفیت سرویس در شبکه های داده ای سنتی
آتوماتای یادگیر
تاریخچه آتوماتای یادگیر
مزایای شبکه های حسگر بیسیم
برپایی سریع در مواقع اضطراری و فوری
مناسب بودن در محیطهای که بایستی پارازیت و اختلال نباشد
کاربردهای شبکه‌های حسگر بیسیم
ایجاد امنیت
محیط و موجودات زنده
صنعت
کنترل ترافیک
چالش های شبکه‌های حسگر بیسیم
نتیجه گیری
منابع

 فهرست منابع مقاله شبکه های حسگر بی سیم

1.    C. Y. Chong, S. P. Kumar, "Sensor Networks: Evolution, Opportunities, and Challenges," Proceedings of the IEEE Transaction on Computers, Vol. 91, pp.23-27, May, 2003.
2.    G. J. Pottie, W. J. Kaiser, "Wireless Integrated Sensor Networks," Communications of the ACM, May 2000.
3.    F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, E. Cayirci, "A Survey on Sensor Networks," IEEE Communications, Aug. 2002.
4.    F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarsabramaniam and E. Cayirci, "Wireless Sensor Networks: A Survey," Computer Networks, Vol. 38, pp. 393-422, March 2002.
5.    J. Hill, R. Szewczyk, A. Woo, S. Hollar, D. Culler, and K. Pister, "System architecture directions for networked sensors," In Proceedings of the 9 th International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, November 2000.
6.    J. N. Alkaraki and A.E. Kamal, "Routing Techniques in Wireless Sensor Networks: A Survey," IEEE Journal of Wireless Communications, vol. 11, No. 6, Dec. 2004.
7.    D. Estrin, R. Govindan, J. Heidemann, and Satish Kumar, "Next Century Challenges: Scalable Coordination in Sensor Networks," In Proceedings of Mobicom'99, 1999.
8.    J. M. Kahn, R. H. Katz and K. S. J. Pister, "Next Century Challenges: Mobile Networking for Smart Dust," in the 5 th Annual ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom 99), Aug. 1999.
9.    D. Estrin, L.Girod, G. Pottie, and M. Srivastava, "Instrumenting the World with Wireless Sensor Networks," in International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2001), Salt Lake city, Utah, May 2001.
10.    Akyildiz I. F., Su W., Sankarasubramaniam Y. and Cayircl E., “A survey on sensor networks”, in: Proceedings of the IEEE Communication Magazine, Vol. 40, pp. 102-114, August 2002.
11.    Kahn J.M., Katz R.H. and Pister K.S.J., “Next century challenges: mobile networking for smart dust”, in: Proceedings of the ACM MobiCom 99, Washington, USA, pp. 271–278,1999.
12.    D. Chen and K. Varshney, “QoS Support in Wireless Sensor Networks: A Survey” Department of EECS, Syracuse University Syracuse, NY, U.S.A 13244, 2004
13.    E. Crawley et al., “A Framework for QoS-Based Routing in the Internet, ” RFC 2386, http://www.ietf.org/rfc/rfc.2386.txt, Aug. 1998.
14.    S. Chakrabarti and A. Mishra, “QoS Issues in Ad Hoc Wireless Networks, ” IEEE Communications Magazine, pp. 142-148, February 2001.
15.    Narendra K. S., Thathachar M. A. L.; "Learning automata: An introduction"; Prentice Hall, 1989.
16.    Narendra K.S., Thathachar M. A. L. "Learning automata a survey"; IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, vol. 4, no. 4, July 1974.
17.    Sutton, R. S., and Barto, A.G.; "Reinforcement learning: Introduction"; MIT Press, 1998.