معرفی شبکههای بیسیم حسگر WSN پیشرفتهای اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربریهای گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی (بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایدهای برای ایجاد و گسترش شبکههای موسوم به شبکههای بیسیم حسگر WSN شدهاند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گرههای حسگری است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمعآوری اطلاعات از محیط میپردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گرههای حسگری، از قبلتعیینشده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم میآورد که بتوانیم آنها را در مکانهای خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکلها و الگوریتمهای شبکههای حسگری باید دارای تواناییهای خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیتهای منحصر به فرد شبکههای حسگری، توانایی همکاری و هماهنگی بین گرههای حسگری است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گرهای که مسئول پردازش و نتیجهگیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازشهای اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام میدهد و سپس دادههای نیمه پردازش شده را ارسال میکند. با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه میکند. در واقع قدرت شبکههای بیسیم حسگر در توانایی بهکارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی همزمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند. گستره کاربری شبکههای بیسیم حسگر بسیار وسیع بوده و از کاربردهای کشاورزی، پزشکی و صنعتی تا کاربردهای نظامی را شامل میشود. به عنوان مثال یکی از متداولترین کاربردهای این تکنولوژی، نظارت بر یک محیط دور از دسترس است. مثلاً نشتی یک کارخانه شیمیایی در محیط وسیع کارخانه میتواند توسط صدها حسگر که به طور خودکار یک شبکه بیسیم را تشکیل میدهند، نظارت شده و در هنگام بروز نشت شیمیایی به سرعت به مرکز اطلاع داده شود. در این سیستمها بر خلاف سیستمهای سیمی قدیمی، از یک سو هزینههای پیکربندی و آرایش شبکه کاسته میشود از سوی دیگر به جای نصب هزاران متر سیم فقط باید دستگاههای کوچکی را که تقریباً به اندازه یک سکه هستند شبکه حسگر بیسیم (Wireless Sensor Network/ WSN) به یک شبکه بی سیم از حسگرهای خودراهبر گفته میشود که با فاصله پخش شده اند و برای اندازه گیری گروهی برخی از کمیتهای فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلاینده ها، در مکانهای مختلف یک محدوده کاربرد دارد. شبکههای حسگر با انگیزه استفاده در کاربردهای نظامی مانند نظارت بر میدان جنگ، توسعه پیدا کرد. اما امروزه شبکههای حسگر بی سیم در صنعت و بسیاری از مقاصد غیر نظامی استفاده میشوند، از جمله نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی، نظارت بر سلامت دستگاهها، نظارت بر محیط و یا خانه، کاربردهای مراقبت از سلامتی، خانههای هوشمند و کنترل ترافیک.
علاوه بر یک یا چند سنسور، هر گره از شبکه معمولاً مجهز به یک فرستنده و گیرنده رادیویی (یا هر وسیله مخابراتی بی سیم دیگر)، یک میکروکنترلر کوچک، و یک منبع انرژی (معمولا یک باتری) است. اندازه یک گره سنسوری بسته به اندازه بسته بندی آن تغییر کرده و تا یک دانه شن قابل کوچک سازی است. که قطعات این شنریزه در ابعاد میکروسکوپی هنوز باید ساخته شود. به طور مشابه قیمت هر گره حسگر میتواند بین چند صد دلار تا چند سنت، بسته به اندازه و پیچیدگی مورد نیاز یک گره متفاوت باشد. محدودیتهای قیمت و اندازه در گرههای حسگر منجر به محدودیت در منابعی مانند انرژی، حافظه، سرعت پردازش و پهنای باند در آنها میشود.
یک شبکه سنسور معمولاً تشکیل یک شبکههای بیسیم اقتضایی (ad-hoc) را می دهد، به این معنی که هر گره از الگوریتم مسیریابی multi-hop استفاده میکند. (تعداد زیادی گره یک بسته اطلاعاتی را جلو برده و به ایستگاه مرکزی می رساند).
در حال حاضر شبکههای بی سیم حسگر یکی از موضوعات فعال تحقیقاتی در علوم کامپیوتر و ارتباطات است که هر ساله تعداد بیشماری کارگاه و کنفرانس در این زمینه انجام میشود.محتویات
۱ کاربردها
۱.۱ نظارت بر محیط
۲ مشخصه ها:
۳ پایگاهها :
۳.۱ سختافزار:
۳.۲ استانداردها:
۳.۳ نرمافزارها:
۳.۴ سیستمعامل :
۳.۵ میان افزار:
۳.۶ زبان برنامه نویسی:
۳.۷ الگوریتم:
۳.۸ تجسم فکری داده ها:
۴ کنفرانسها
۵ منبع
کاربردها
موارد استفاده از شبکه های سنسوری بی سیم متنوع و زیاد است . به عنوان مثال در کاربردهای تجاری و صنعتی برای کنترل دادهها و مواردی که استفاده از گیرندههای سیمی مشکل و گران است به کار میروند. برای مثال این شبکهها میتوانند در محیطهای بیابانی هم گسترش یابند و سالها باقی بمانند. کاربرد دیگر اعلام خطر ورود مهاجم به یک محل کنترل شده و سپس ردیابی مهاجم است.
از موارد دیگر کاربرد این شبکه ها میتوان به نظارت بر محلهای مسکونی، ردیابی هدفهای متحرک، کنترل راکتور هسته ای، آشکار سازی حریق، نظارت ترافیک و ... اشاره نمود.
نظارت بر محیط
کنترل یا نظارت بر محیط نوعی استفاده از گیرنده بی سیم است. در نظارت محیط، گیرنده بی سیم در ناحیهای پراکنده میشود که تعدادی پدیده یا حادثه باید تحت نظارت باشد. برای مثال تعداد زیادی از این گرههای فرستنده و دریافت کننده میتوانند در میدان جنگ برای آشکار کردن تجاوز دشمن بجای استفاده از مینهای زمینی گسترش داده شوند.
زمانی که این حس گر یا گیرنده اتفاقی را که تحت نظر بوده (گرما، فشار، صدا، نور، زمین هایی با خواص مغناطیسی و لرزش و ارتعاش و غیره) پیدا میکند، لازم است که اتفاق به یکی از پایگاهها گزارش شود. این پایگاه بر اساس نوع کاربری شبکه عملی مناسب، مانند ارسال پیغام به اینترنت یا ماهواره و یا پردازش محلی داده، را انجام میدهد.
مشخصه ها:
مشخصههای منحصر به فرد گیرندهٔ بی سیم :
گرههای گیرنده با مقیاس کم
قدرت محدود که میتوان ذخیره یا تخلیه شود
شرایط محیطی نا مناسب
نقصهای گره
ترک گره
شبکه دینامیک توپو لوژی
نقص ارتباطات
غیر یکنواختی گره ها
گسترش با مقیاس بالا
عملکرد خودکار
گرههای گیرنده را میتوان کامپیوترهای کوچکی تصور کرد. کاملاً اساسی و در وجه مشترکشان در ساختار و اجزاء آنها معمولاً شامل واحد پردازنده و قدرت اشتباه محاسبهٔ محدود و حافظهٔ محدود هستند گیرندهها (شامل شرایط خاص مدارها) دستگاه ارتباطی (معمولاً فرستنده و گیرنده رادیویی و نوری متناوب) و منبع انرژی هم معمولاً از باتری است. پایگاهها بنیادی از یا چند اجزاء برجسته از شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم (WSN) با محاسبهٔ بیشتر انرژی، منبع ارتباطاتی، آنها مثل دروازه بین گره گیرنده و کاربر نهایی عمل میکنند.
بقیه در ادامه مطلب:
یک
سیستم رایانه ای از دو بخش اصلی نرم افزار و سخت افزار تشکیل شده است.
پایه و اساس سخت افزار است و بخش فیزیکی که همیشه قابل مشاهده بوده و می
توان آن ها را با چشم دید ؛ رم ، هارددیسک ، پردازنده ، مادربورد و ...
بخش هایی هستند که در یک کیس قرار گرفته اند و یک سیستم رایانه ای را پدید
آورده اند. تست کارآیی این قطعات همیشه نکته مهمی بوده و هست ؛ کاربرانی
در انتخاب یک سیستم سخت افزاری موفق ترند که همیشه قطعات هماهنگ تری
انتخاب می کنند. کاربر باید بداند در یک لحظه اولا از چه قطعات سخت افزاری
استفاده می کند و دوما هم این که در یک لحظه Performance یا کارآیی قطعات
به چه صورت است ؛ مثلا دمای پردازنده اصلی سیستم چقدر است یا سرعت آن ،
نرخ جا به جایی اطلاعات در هارددیسک و یا میزان کیفیت کارت گرافیک. همه
این موارد با استفاده از نرم افزارهایی همچون Passmark PerformanceTest به سادگی امکانپذیر می شود.
نرم
افزاری بسیار ساده اما کارآمد که Benchmark لحظه به لحظه تمامی قطعات سخت
افزاری سیستم را نمایش می دهد. پیدا کردن بهترین شرایط و کارآیی از سیستم
سخت افزاری را می توان به این نرم افزار سپرد ، گاهی لازم کارهای ساده ای
انجام شود که به واسطه آن ها کارآیی سیستم افزایش خواهد یافت. تست دو بعدی
و سه بعدی کارت گرافیک ، تست تمامی بخش های پردازنده ، تست و آزمایش حافظه
رم ، تست مادربورد برای تمامی بخش ها ، آزمایش هارددیسک ، دیسک خوان های
نوری و تقریبا تمامی بخش های سخت افزاری اولین خصوصیتی است که در Passmark
PerformanceTest به وضوح به چشم می خورد. البته امکانات فراوانی در این
نرم افزار گنجانده شده است. محیط ظاهری بسیار جالبی هم در نرم افزار تعبیه
شده که با حرکت ماوس برروی هریک از قطعات موجود تمامی اطلاعات و کارآیی آن
نمایش داده می شود. این ابزار می تواند گزینه خوبی باشد برای کاربرانی که
به کارآیی سیستم و قطعات آن اهمیت می دهند.
یک ماه تا زمان عرضه رسمی کارتهایگرافیکی سری 7900 شرکت AMD که مجهز به پردازندهگرافیکی Tahiti هستند، فرصت باقی مانده است. طبق اعلام شرکت AMD، تاریخ 10 ژانویه، زمان عرضه کارتهایگرافیکی 7950 و 7970 خواهد بود. سایت 3D Center اقدام به معرفی مشخصات کامل پردازنده گرافیکی Tahiti کرده است که شامل تعداد 4.5 میلیارد ترانزیستور، ابعاد 380 میلیمتر مکعبی پردازنده گرافیکی، فناوری ساخت 28 نانومتری شرکت TSMC، معماری پیشرفته GCN 1D و 2048 هسته پردازشی میشود. مقادیر ROP و TMU در این محصول نیز به ترتیب 48 و 128 بوده و از یک گیگابایت حافظه از نوع GDDR5 بهره میبرد. البته نکته مهم استفاده از رابط حافظه 384 بیتی است که پهنای باندی در حدود 240 تا 260 گیگابیت در ثانیه را در اختیار کاربران قرار خواهد داد.
منبع:سخت افزار