وبلاگ

۱مقدمه

امروزه بحث سیستم‌های کنترل و نظارت از راه دور یکی از مباحث پرچالش در زمینه علوم الکترونیک و کامپیوتر می‌باشد. لذا محققان در هر زمان به دنبال راه حلی می‌باشند تا شرایط خاص و انتظارات مدنظر را پاسخ دهد؛ در شرایط و کیفیت کاری یکسان هر چه نسبت هزینه به کارائی پائینتر باشد، همان قدر محبوبیت آن شیوه بیشتر خواهد شد.

برای آگاهی از تغییرات محیط اطراف و یا وضعیت هر مجموعه ،نیازمند یکسری تجهیزات هستیم که بعنوان حسگر شناخته می شوند.حسگر‌ها تغییرات مدنظر (تغییرات فیزیکی یا شیمیایی) را در قالب یک پاسخ، به منظور اندازه گیری میزان تغییرات و یا وجود تغییر، ارائه می دهند. پس از جمع آوری اطلاعات مورد نیاز می‌توان سایر عملیات را بر اساس پاسخ ارائه شده، انجام داد.

پیشرفتهای اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بی سیم باعث شده ،بتوانیم گره‌های حسگر چندکاره، با توان مصرفی پایین و هزینه کم داشته باشیم که از نظر اندازه خیلی کوچک هستند و برای مسافت های کوتاه می‌توانند با هم ارتباط برقرار کنند. این گره‌های حسگر کوچک طبق نظریه شبکه های حسگر، دارای تجهیزات حس کردن، پردازش داده‌ها و مخابره می‌باشند. تفاوت اصلی شبکه های حسگر با سایر شبکه‌ها در ماهیت داده– محور (data – centric) و همچنین منابع انرژی و پردازشی بسیار محدود در آنهاست که موجب شده تا روش های مطرح شده جهت انتقال داده‌ها در سایر شبکه‌ها و حتی شبکه‌هایی که تا حد زیادی ساختاری مشابه شبکه‌های حسگر دارند مانند شبکه های موردی(AdHoc)، در این شبکه‌ها قابل استفاده نباشند. روند توسعه این شبکه‌ها در حدی است که مطمئناً این شبکه‌ها در آینده نزدیک،‌نقش مهمی را در زندگی روزمره ما ایفا خواهند کرد. از کاربردهایی که در حال حاضر برای شبکه حسگر مطرح می‌شود و روزبه‌روز بر تعدادشان افزوده می‌شود، می توان به کاربردهایی نظیر عمل ردیابی در محیط های گسترده جغرافیایی، سیستم‌های امنیتی، نظارت بر سازه‌های بزرگ، نظارت بر بیماران دارای وضعیت حساس و همچنین نظارت بر پارامترهای محیطی در مناطقی که حضور انسان در آنها خطرناک است و بسیاری کاربردهای دیگر اشاره کرد.

شبکه های حسگر در واقع تجمع تعداد زیادی از گره‌های حسگر می‌باشند که در محیط پراکنده شده‌اند و هر کدام به طور خودمختار و با همکاری سایر گره‌ها هدف خاصی را دنبال می‌کنند. گره‌ها، به هم نزدیک هستند و هر گره ای با گره دیگری می تواند ارتباط برقرار کند و اطلاعات خود را در اختیار گره دیگری قرار دهد و در نهایت وضعیت محیط تحت نظر، به یک گره مرکزی گزارش می شود.

عواملی چون اقتصادی بودن سیستم، توانایی های مورد انتشار، تعداد انبوه گره‌ها موجب گشته هر گرهی یکسری محدودیتهای سخت افزاری داشته باشد. این محدودیتها باید در پیاده سازی سیستم های مختلف در این گونه شبکه‌ها مورد توجه قرار گیرد. برخی از محدودیت‌های این گونه شبکه‌ها عبارتند از :

• هزینه پائین : بایستی سیستم نهایی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد. چون تعداد گره‌ها خیلی زیاد بوده و برآورده هزینه هر گره در تعداد زیادی (بالغ بر چند صدهزار) ضرب می گردد، بنابراین هر چه از هزینه هر گره کاسته شود، در سطح کلی شبکه صرفه جویی زیادی صورت خواهد گرفت و سعی می شود هزینه هر گره به کمتر از یک دلار برسد.
• حجم کوچک : گره به نسبت محدوده ای که زیر نظر دارند، بخشی را به حجم خود اختصاص می دهند. لذا هر چه این نسبت کمتر باشد به همان نسبت کارایی بالاتر می رود و از طرفی در اکثر موارد برای اینکه گره‌ها جلب توجه نکند و یا بتوانند در برخی مکان‌ها قرار بگیرند نیازمند داشتن حجم بسیار کوچک می باشند.
• توان مصرفی پایین : منبع تغذیه در گره‌ها محدوده می باشد و در عمل امکان تعویض یا شارژ مجدد آن مقدور نیست، لذا بایستی از انرژی موجود به بهترین نحو ممکن استفاده گردد.
• نرخ بیت پائین : به خاطر وجود سایر محدودیتها، عملاً میزان نرخ انتقال و پردازش اطلاعات در گره‌ها، نسبتاً پایین می باشد.
• خودمختار بودن : هر گره ای بایستی از سایر گره‌ها مستقل باشد و بتواند وظایف خود را طبق تشخیص و شرایط خود، به انجام برساند.
• قابلیت تطبیق پذیری : در طول انجام نظارت بر محیط، ممکن است شرایط در هر زمانی دچار تغییر و تحول شود. مثلاً برخی از گره‌ها خراب گردند. لذا هر گره بایستی بتواند وضعیت خود را با شرایط بوجود آمده جدید تطبق دهد.