بررسی نحوه چیدمان نود ها در شبکه های سنسور و نحوه ارتباط بین آنها و تاثیر بر روی کنترل ازدحام و قابلیت اطمینان در شبکه های سنسور چکیده: شبکه هاي سنسور بي سيم شامل نودهاي کوچکي هستند با توانايي حس کردن، محاسبه و ارتباط. چنين شبکه هايي به طور معمول محدوديت منابع برای ارتباطات و محاسبه دارند و انرژی آنها که با باطری یا سلول های خورشیدی تامین می شود محدود است. پهناي باند لينک هايي که گرههاي سنسور را به هم متصل مي کنند معمولا محدود مي باشد و شبکه ها بيسيم هاي که سنسورها را به هم متصل مي کنند کيفيت سرويس محدودي دارند و ميزان بسته هاي گم شده در اين شبکه ها بسيار متغير مي باشد. با بالا رفتن قابليتهاي محاسباتي و ا رتباطات بي سيم شبكه هاي حسگر نقش بسيار مهمتري را در اغلب كاربردها خواهند داشت . اين موضوع يعني پر اهميت شدن نقش حسگرها باعث مي گردد كه اطلاعاتي كه حسگر ها به ما مي دهند از درجه بالايي از اهميت برخوردار باشند . اين امر باعث مي شود تا براي اطمينان از عملكرد صحيح اين سيستمها يك سري موارد نظير كلاس بندي حسگرها،محاسبه قابليت اعتماد،تحمل پذيري خطا،تركيب حسگرها و ... مورد بررسي قرار گيرند
بررسی نحوه چیدمان نود ها در شبکه های سنسور و نحوه ارتباط بین آنها و تاثیر بر روی کنترل ازدحام و قابلیت اطمینان در شبکه های سنسور چکیده: شبکه هاي سنسور بي سيم شامل نودهاي کوچکي هستند با توانايي حس کردن، محاسبه و ارتباط. چنين شبکه هايي به طور معمول محدوديت منابع برای ارتباطات و محاسبه دارند و انرژی آنها که با باطری یا سلول های خورشیدی تامین می شود محدود است. پهناي باند لينک هايي که گرههاي سنسور را به هم متصل مي کنند معمولا محدود مي باشد و شبکه ها بيسيم هاي که سنسورها را به هم متصل مي کنند کيفيت سرويس محدودي دارند و ميزان بسته هاي گم شده در اين شبکه ها بسيار متغير مي باشد. با بالا رفتن قابليتهاي محاسباتي و ا رتباطات بي سيم شبكه هاي حسگر نقش بسيار مهمتري را در اغلب كاربردها خواهند داشت . اين موضوع يعني پر اهميت شدن نقش حسگرها باعث مي گردد كه اطلاعاتي كه حسگر ها به ما مي دهند از درجه بالايي از اهميت برخوردار باشند . اين امر باعث مي شود تا براي اطمينان از عملكرد صحيح اين سيستمها يك سري موارد نظير كلاس بندي حسگرها،محاسبه قابليت اعتماد،تحمل پذيري خطا،تركيب حسگرها و ... مورد بررسي قرار گيرند تعريف شبكه حسگر : یک شبکه حسگر بی سیم،‌ متشکل از تعدادی حسگر هستند که در یک منطقه جغرافیایی پخش شده اند. هر حسگر از قابلیت برقراری ارتباط بی سیم و نوعی هوشمندی جهت پردازش سیگنال و نیز برقراری ارتباطات شبکه ای برخوردار است. يك شبكه حسگر بي سيم شامل تعداد زيادي نودهاي ظريف حسي است . اين نودها عموما به باتري ، پردازشگر ، حافظه و راديو جهت ارسال و دريافت اطلاعات مجهز هستند كه بطور متراكم براي هدفي خاص در ناحيه مورد نظر مستقر مي شوند . همچنين نودهايي كه از طريق لينكهاي بي سيم با يكديگر درارتباط هستند پي از جمع آوري اطلاعات مورد نياز از محيط ، آنها را پردازش كرده ، سپس پيام گزارشي را به SINK كه در واقع نود يا گره اصلي است و وظيفه جمع آوري اطلاعات را به عهده دارد ، تحويل مي دهد . چرا شبكه هاي حسگر ؟ امروزه زندگي بدون ارتباطات بي سيم قابل تصور نيست .پيشرفت تكنولوژي و ايجاد مدارات كوچك و كوچكتر باعث شده است تا استفاده از مدارات بي سيم در اغلب وسايل الكترونيكي امروز ممكن شود .اين پيشرفت همچنين باعث توسعه ريز حسگرها شده است . اين ريز حسگر ها توانايي انجام حس هاي بي شمار در كارهايي مانند شناسايي صدا براي حس كردن زلزله را د ارا مي باشند همچنين جمع آوري اطلاعات در مناطق دور افتاده ومكان هايي كه براي اكتشافات انساني مناسب نيستند را فراهم كرده است . . اتومبيل ها مي توانند از ريز حسگر هاي بي سيم براي كنترل وضعيت موتور ,فشار تايرها, تراز روغن و ... استفاده كنند .خطوط مونتاژ مي توانند ا ز اين سنسورها براي كنترل فرايند مراحل طول توليد استفاده كنند .در موقعيت هاي استراتژيك ريز حسگرها مي توانند توسط هواپيما بر روي خطوط دشمن ريخته شوند و سپس براي رد گيري هدف (مانند ماشين يا انسان ) استفاده شوند . در واقع تفاوت اساسي اين شبكه ها ارتباط آن با محيط و پديده هاي فيزيكي است شبكه هاي سنتي ارتباط بين انسانها و پايگاه هاي اطلاعاتي را فراهم مي كند در حالي كه شبكه ي حس/كار مستقيما با جهان فيزيكي در ارتباط است با استفاده از حسگرها محيط فيزيكي را مشاهده كرده , بر اساس مشاهدات خود تصميم گيري نموده عمليات مناسب را انجام مي دهند . فواید نودهای حسگر و سازگار در موارد زیر خلاصه می شود شبكه هاي حسگر در نقاط مختلفي كاربرد دارند برخي از اين كاربر د ها به صورت فهرست وار آورده شده است : • نظامي (براي مثال ردگيري اشياء) • بهداشت(براي مثال كنترل علائم حياتي) • محيط(براي مثال آناليززيستگاه هاي طبيعي) • صنعتي(براي مثال عيب يابي خط توليد) • سرگرمي(براي مثال بازي مجازي) • زندگي ديجيتالي(براي مثال ردگيري مكان پارك ماشين) • ساخت شبکه هایی با مقیاس بزرگ و پوشش مناطق مختلف اعم از مناطق قابل نفوذ و غیرقابل نفوذ. • امکان پیاده سازی پروتکلهای پیچیده و دریافت پیا مهای گزارشی از نودها. • کاهش تعداد ارتباطات مورد نیاز برای انجام کارها با انجام محاسبات قبلی به صورت توزیع شده یا متمرکز. • پیاده سازی حالات پیچیده ذخیره انرژی برای انجام عملیات وابسته به محیط، با توجه به حالت استقرار نودها. • حالتهاي نودهاي حسگر یک حسگر می تواند یکی از 4 حالت زیر را داشته باشد: • ارسال Transmit • دریافت Receive • بیکار Idle • خواب Sleep حالت بیکار، حالتی است که در آن گیرنده، هیچگونه ارسال و دریافتی ندارد و حالت خواب، زمانی است كه در آن رادیو، خاموش است. حالت انتقال، حالتی است که فقط پیام را براي نودهای ديگرمنتقل می کند . حالت دریافت، حالتی است که پیام های دریافتی را پردازش می کند و اطلاعات خود را به آن پیام ها اضافه ميکند. یکی از نکات جالب آن است که حالات دریافت و بیکاری به انرژی بیشتري نسبت به حالت انتقال نیاز دارند. در حالی که در شبکه بی سیم سنتی، توان ارسال دو برابر توان دریافت است. • توپولوژي شبكه هاي حسگر • ده ها، صدها تا هزاران نود در سراسر فضای تعیین شده پخش می شوند، ممکن است آنها ده ها فوت از یکدیگر فاصله داشته باشند • حتی اگر تعداد حسگرهای پخش شده بیش از حد نیاز برای انجام وظایف تعریف شده باشند، بازهم نودهای حسگری که غیرقابل دسترسي و در معرض خطرات و نابودی پی درپی هستند، نگهداری توپولوژی شبکه را یک وظیفه چالش گر می سازند. این خسارت به دلیل فقدان موقعیت سنجی دقیق و تحمل پذیری خطاست ، که الگوریتم های فراوان و متفاوتي باتوجه به نوع استقرار نودها (حسگرها) برای ایجاد و نگهداری این نوع توپولوژی هر ساله پیشنهاد می شود. تراکم نودها ممکن است به اندازه 20 نود در هر متر مکعب باشد. استقرار تعداد زیادی از نودها مستلزم مراقبت و نگهداری شبکه حسگر • می باشد. محدوديت هاي نودهاي حسگر • بايد انرژي مصرفي بسيار پاييني داشته باشد. • بايد بتواند در محيطهاي با تراكم بالاي حسگر عمل نمايد. • بايد هزينه توليد آن پايين باشد. • بايد مستقل بوده و بدون مراقبت به عمل خود ادامه دهد. • بايد قابليت انطباق با محيط را داشته باشد. معمولا نگهداری حسگرها و تغییر توپولوژی آنها در 3 فاز اصلی بررسی می شود: • فاز پیش از استقرار و استقرار • فاز پس از استقرار • فاز استقرار مجدد گر ههای اضافی اثير كنترل ازدحام در اين شبکه ها مي دانيم که گره هاي حسگر ، انرژي محدودي دارند. بنابراين اگر در يک گره ازدحام بوجود آيد آن گره به علت فعاليت زياد سريعا انرژي خود را از دست ميدهد. اين مشکل در کاربردهاي غير چندرسانه اي ممکن است تنها سبب پايين آمدن کارايي شود، ولي در کاربردهاي چندرسانه اي مشکلات خيلي بيشتري را ايجاد مي کند. بنابراين لازم است که مکانيسم هاي کنترل ازدحام سريع و کارامدي در شبکه WMSN به کار گرفته شود. کنترل ازدحام در WMSN بسيار مهم و حياتي است. در ميان کاربردهاي چندرسانه- اي، کاربردهايي که با انتقال ويديو در ارتباط هستند، به دليل نرخ توليد داده خيلي بالا و همچنين خاصيت انفجاري، خيلي بيشتر از ساير کاربردها در معرض خطر ازدحام قرار دارند . هر روشي که براي کنترل ازدحام ارائه مي گردد شامل سه مرحله است: • كشف ازدحام • اعلان ازدحام • كنترل ازدحام تاثير قابليت اطمينان هر گره ممكن است خراب شود يا در اثر رويدادهاي محيطي مثل تصادف يا انفجار بكلي نابود شود يا در اثر تمام شده منبع انرژي از كار بيفتد. منظور از تحمل پذيري يا قابليت اطمينان اين است كه خرابي گره ها نبايد عملكرد كلي شبكه را تحت تاثير قرار دهد. در واقع مي خواهيم با استفاده از اجزاي غير قابل اطمينان يك شبكه قابل اطمينان بسازيم. براي گره k با نرخ خرابي lk قابليت اطمينان با فرمول مدل مي شود. كه در واقع احتمال عدم خرابي است در زمان t بشرط اينكه گره در بازة زماني (0,t) خرابي نداشته باشد. به اين ترتيب هرچه زمان مي گذرد احتمال خرابي گره بيشتر مي شود