آشنایی با فناوری شبکه های حسگر بی سیم

آشنایی با فناوری شبکه های حسگر بی سیم

آشنایی با فناوری شبکه های حسگر بی سیم

فهرست

فصل اول کلیات تحقیق
مقدمه 2
-1-1تعریف مسأله 3
2-1بیان سوألات اصلی تحقیق 3
3-1اهداف تحقیق 4
4-1مروری بر سایر فصل ها 4

فصل دوم پیشینه تحقیق
2-1- تاریخچه شبکه های حسگر بی سیم 6
2-2معرفی شبکه‌های حسگر بیسیم 10
2-3- ساختمان گره 11
2-4 -کاربردهای شبکه‌های حسگر بیسیم 12
2-4- 1 -ایجاد امنیت 12
2-4-2 محیط و موجودات زنده 12
2-4- 3- صنعت 13
2-4-4 کنترل ترافیک 13
2-5 - چالشهای شبکه‌های حسگر بیسیم 14
2-6- مفاهیم قابل بحث و تحقیق در شبکه‌های حسگر بیسیم 16
2-6-1 تنگناهای سخت افزاری 16
2-6- 2توپولوژی 17
2-6-3 قابلیت اطمینان 17
2-6-4 مقیاس پذیری 18
2-6-5 قیمت تمام شده 18
2-6-6 شرایط محیطی 18
2-6-7رسانه ارتباطی 18
2-6- 8توان مصرفی گره‌ها 19
2-6-9 افزایش طول عمر شبکه 19
2-6-10- ارتباط بلادرنگ و هماهنگی 20
2-6-11امنیت 20
2-6-12 عوامل پیش بینی نشده 21
2-7 انواع ساختار شبکه حسگر بی سیم 21
2-7- 1ساختار خودکار: 22
2-7-2 ساختار نیمه خودکار: 22

فصل سوم روش های تحقیق
1-3تحقیق چیست؟ 24
2-3انواع روش های تحقیق: 24
3-3 روش تحقیق محقق 30
1-3-3-آشنایی کلی با مفهوم شبکه: 31
2-3-3انتخاب شاخه و حوزه ی مورد علاقه در زمینه ی شبکه ها: 31
3-3-3- بررسی و جمع آوری مطالب و مقالات مرتبط: 31
4-3-3انتخاب یک مسأله: 32
5-3-3- ادامه ی تحقیقات تا رسیدن به پاسخ های مورد نظر: 35

فصل چهارم تجزیه و تحلیل
1-4مسیریابی در شبکه‌های حسگر بیسیم 34
1-1-4مفهوم مسیریابی در شبکه‌های حسگر بیسیم 34
2-1-4چالشهای مسیریابی در شبکه‌های حسگر بیسیم 36
3-1-4روشهای پیشنهاد شده برای مسیریابی در شبکه‌های حسگر بیسیم 42
1-3-1-4روش ارسال سیل‌آسا 42
4-1-3-2روشهای مبتنی بر خوشه‌بندی 45
4-1-3-3روش مبتنی بر زنجیر 46
4-1-3-4روشهای مطلع از انرژی 46
4-2تقسیم بندی حملات با دیدگاه کلی: 50
4-2-1تقسیم بندی حملات از نظر عملکرد: 51
4-2-2-انواع حملات عدم سرویس دهی: 53
4-2-2-1حمله ی سایبیل: 54
4-2-3برخورد: 61
4-2-4خستگی (اتمام) منابع: 62
4-3معماری شبکه های حسگر بی سیم: 71
4-3-1شبکه ستاره ای(یک نقطه به چندین نقطه) 71
4-3-2شبکه توری (mesh network ) 71
4-3-3zig Bee 72
4-4بررسی نرم‎افزارهای شبیه‎سازی شبکه 73
4-5 نمونه پیادهسازی شده شبکه حس/کار 75
4-6-4گمشده جنگی در منطقه دشمن و تعقیب کننده 80
4-6-5جهان کوچک 82
4-7مقایسه روش های تجمیع داده هادر شبکه های حسگر بی سیم 83
4-7-1الگوریتم تجمیع داده: 84
4-7-2مدل شبکه: 84
4-7-3-تأخیر ارتباطات: 84
4-7-6- جزئیات الگوریتم 89
4-7-7نتیجه گیری 91
4-8-بررسی و مقایسه الگوریتم های خطایابی شبکه های حسگر بی سیم 92
4-8-1مدل خطا 93
4-8-2خطایابی 93
4-8-3مقایسه الگوریتم ها 95
4-8-4- نتیجه گیری 96

فصل پنجم بررسی چالشها و نتیجه گیری
5-1-چالش های شبکه حسگر بی سیم 99
2-5نتیجه گیری 100
5-3-منابع 102

مقدمه

امروزه زندگی بدون ارتباطات بی­سیم قابل تصور نیست. پیشرفت تکنولوژی CMOS و ایجاد مدارهای کوچک و کوچکتر باعث شده است تا استفاده از مدارهای بی­سیم در اغلب وسایل الکترونیکی امروز ممکن شود. این پیشرفت همچنین باعث توسعه ریزحسگرها شده است. این ریزحسگرها توانایی انجام حس‎های بی­شمار در کارهایی مانند شناسایی صدا برای حس‎کردن زلزله را دارا می‎باشند. همچنین جمع‎آوری اطلاعات در مناطق دور افتاده و مکان‎هایی که برای اکتشافات انسانی مناسب نیستند را فراهم کرده‌اند. اتومبیل‎ها می ‎توانند از ریزحسگرهای بی ‎سیم برای کنترل وضعیت موتور، فشار تایرها، تراز روغن و . . . استفاده کنند. خطوط مونتاژ می ‎توانند از این حسگرها برای کنترل فرایند مراحل طول تولید استفاده کنند. در موقعیت‎های راهبردی ریزحسگرها می ‎توانند توسط هواپیما بر روی خطوط دشمن ریخته شوند و سپس برای ردگیری هدف (مانند ماشین یا انسان) استفاده شوند. در واقع تفاوت اساسی این شبکه‎ها ارتباط آن با محیط و پدیده‎های فیزیکی است. شبکه‎های سنتی ارتباط بین انسان‎ها و پایگاه‎های اطلاعاتی را فراهم می‎کند در حالی که شبکه حس/کار مستقیماﹰ با جهان فیزیکی در ارتباط است و با استفاده از حسگرها محیط فیزیکی را مشاهده کرده و بر اساس مشاهدات خود تصمیم‎گیری نموده و عملیات مناسب را انجام می‎دهند. نام شبکه حس/کار بی ‎سیم یک نام عمومی است برای انواع مختلف که به منظورهای خاص طراحی می‎شود. برخلاف شبکه‎های سنتی که همه منظوره‎اند شبکه‎های حس/کار نوعاً تک منظوره هستند. در هر صورت شبکه‎های حسگر در نقاط مختلفی کاربرد دارند. برخی از این کاربردها عبارتند از صنایع نظامی مانند ردگیری اشیاء، بهداشت مانند کنترل علائم حیاتی، محیط مانند آنالیز زیستگاه‎های طبیعی، مصارف صنعتی از جمله عیب یابی خط تولید، سرگرمی و بازی‎های مجازی و در مواردی در زندگی دیجیتالی به طور مثال ردگیری مکان پارک ماشین.

در این مقاله ضمن معرفی شبکه حس/کار و شرح ویژگی‎ها، قابلیت‎ها، محدودیت‎ها و برخی کاربردهای آن به طرح موضوعات پژوهشی در این زمینه می‎پردازیم. در بخش دوم مقاله معرفی از شبکه حسگر و برخی ویژگی‎های آن خواهیم داشت. در بخش سوم تعدادی از تعاریف کلیدی را ذکر می‎کنیم. سپس در بخش چهارم ساختمان داخلی گره حسگر/کارانداز را تشریح کرده و برخی از ویژگی‎ها، کاربردها و پشته قراردادی آن را بررسی می‎کنیم. در ادامه موضوعات مطرح در طراحی شبکه‎های حس/کار را به‌طور خلاصه ذکر می‎کنیم و در بخش ششم به شناخت و بررسی نمونه پیاده‎سازی‎شده شبکه حس/کار (ذره میکا) می‎پردازیم. در ابتدای بخش هفتم نرم‎افزارهای شبیه‎سازی شبکه را بررسی می‎کنیم و سپس خصوصیات لازم برای شبیه‎سازهای شبکه را مورد مطالعه قرار می‎دهیم. در بخش هشتم شرح می‎دهیم که چطور مدل‎هایی از شبکه‎های حسگر بی‎سیم را ایجاد می­کنند و برای مثال یک مدل پیش‎ساخته را اجرا می‎کنیم. در ادامه در بخش نهم گزارش نمونه­هایی از پیاده­سازی وایجاد گره­های حسگر شرح داده شده است. در بخش دهم برخی نمونه‎های ایجاد شده توسط نرم‎افزارها را مورد بررسی قرار می‎دهیم و در انتها نیز به نتیجه‎گیری مطالب گفته‎شده خواهیم پرداخت.