1-1- مقدمه. 2
1-2- کاربرد های شبکه سنسوری بدون سیم.. 6
1-2-1- کاربرد های پزشکی.. 6
1-2-2- کاربرد های نظامی و دفاعی.. 7
1-2-3- کاربرد های کنترلی و نظارتی در طبیعت، محیط زیست و کشاورزی.. 8
1-2-4- کاربردهای عمومی و صنعتی.. 9
1-3- مرور بر پیشینه و تحقیقات انجام شده در شبکه های حسگر بدون سیم.. 10
1-4- هدف پروژه. 21
1-5- ساختار پایان نامه. 22
فصل دوم : مدل مسئله ومعرفی سناریوی شبکه سنسوری بدون سیم.. 23
2-1- مقدمه. 24
2-2- تعاریف کلی از مفاهیم مطرح شده. 24
2-3- معیار عملکرد. 25
2-3-1- نسبت سیگنال به نویز و تداخل.. 25
2-3-2- نرخ خطای بیت… 26
2-3-3- تعریف ظرفیت شانون (ارگادیک) برای شبکه بدون سیم. 26
2-3-4- ظرفیت قطع شبکه. 26
2-4- مدل سیستم و سناریوی مورد بررسی در شبکه حسگربدون سیم.. 27
فصل سوم : تحلیل ریاضی وفرمولبندی پارامترها در شبکه حسگر بدون سیم  33
3-1- مقدمه. 34
3-2- ظرفیت و مروری بر تعاریف آن.. 34
3-3- مدلهای توزیع نسبت سیگنال به نویز و تداخل(SINR) 37
3-3-1- مدل تقریبی.. 37
3-3-2- مدل دقیق.. 45
3-4- محاسبه تابع های توزیع و چگالی ظرفیت… 53
3-5- محاسبه نقطه اکسترمم ظرفیت با تغییر تعداد گره های شبکه. 56
فصل چهارم : شبیه سازی شبکه سنسوری بدون سیم و تحلیل نتایج… 59
4-1- مقدمه. 60
4-2- چگونگی شبیه سازی.. 60
4-3- نتایج شبیه سازی و اثر پارامتر ها و تحلیل آنها 62
4-4- نتایج شبیه سازی و تطابق با تحلیل ها 94
4-5- نتایج شبیه سازی تغییر تعداد گره ها و بررسی مقیاسپذیری.. 100
فصل پنجم : جمع بندی و نتیجه گیری… 115
5-1- مقدمه. 116
5-2- جمع بندی و نتیجه گیری.. 116
5-3- پیشنهادات برای توسعه تحقیقات… 120
فهرست مراجع.. 123
Abstract 127
 
فصل اول

مقدمه ای بر شبکه های سنسوری   بدون سیم

1-1- مقدمه

شبکه های سنسوری یکی از پرکاربرد­ترین مباحث روز در بحث جمع آوری اطلاعات از محیط پیرامون زندگی انسان میباشد. نه تنها بررسی محیط اطراف بلکه کنترل آن نیز از کاربردهای شبکه های سنسوری است. در حالتی که سنسورها بدون سیم باشند، در کنار افزوده شدن پیچیدگی، کاربردها و مزایای زیادی نیز حاصل میگردد
این شبکه از صد ها یا هزاران سسنسور تشکیل شده اند و به هر سنسور نام گره اتلاق می شود. در یک سیستم سیمی، نصب حسگرهای زیاد معمولا به خاطر افزایش هزینه سیم کشی میسر نمی­باشد. جاهائی که تا پیش از این غیرقابل دسترس بودند مانند داخل موتور های کارخانجات و نیز مکان های خطرناک و متحرک به وسیله WSN ها قابل دسترسی است [14].
از نظر ساختاری، شبکه های بدون سیم را می­توان به دو دسته کلی تقسیم کرد. یک دسته با ساختار سلولی[1] هستند که همه گره ها مستقیما با ایستگاه مرکزی[2] در ارتباط هستند و ارسال و دریافت اطلاعات از یک گره به گره دیگر، با واسطه این ایستگاه مرکزی صورت گرفته و کنترل میشود. دسته دوم شبکه های با ساختار اقتضایی (موردی، ادهاک) هستند. در این شبکه ها همه گره ها از نظر توانایی ها و وظایفی که دارند، یکسان هستند. به این ترتیب شبکه های اقتضایی بدون سیم، از تعدادی گره تشکیل میشود که قادرند بدون نیاز به ایستگاه مرکزی یا هرگونه تجهیزات زیرساخت[3] پیش ساخته، بصورت خودکار یک شبکه تشکیل دهند [6] .
در چنین شبکه هایی در غیاب ایستگاه مرکزی، خود گره ها کلیه وظایف مسیریابی و کنترل شبکه را عمدتا با استفاده از الگوریتم های کنترلی توزیع شده، بر عهده دارند .
در شبکه حسگر بدون سیم، هر حسگر علاوه بر وظیفه دیجیتال کردن اطلاعات دریافتی، وظیفه دارد تا حدی پردازش­های سبک را بر روی داده­های جمع­آوری شده، انجام دهد و نیز قابلیت برقراری ارتباط با سایر گره­ها را نیز داشته باشد؛بدین صورت که هر گره به عنوان یک منبع ،خود به عنوان یک فرستنده­ی داده عمل می­کند و در صورت لزوم داده های ارسالی از سایر گره ها را به مقصد ارسال می­کند. این روش بر خلاف شبکه های با ساختار سلولی می باشد که تمام گره ها فقط با ایستگاه مرکزی در ارتباط هستند و ارتباط هر گره با گره دیگر توسط آن انجام می­شود. نیاز نیست که موقعیت این حسگر ها از قبل تعیین شده باشد بلکه محل این حسگر ها می تواند به صورت تصادفی انتخاب شود[11] .
گره ها در WSN مانند یک شبکه Ad-Hoc توزیع شده و در بیشتر زمان خود، غیر فعال هستند اما ناگهان زمانی که رخدادی را تشخیص می­دهند فعال می­شوند. وقتی که حسگرها، پدیده مورد نظر را رصد کردند، رخداد مورد نظر به یک ایستگاه مرکزی گزارش داده می­شود.
کاربردهای مختلف و حالت تصادفی شبکه­های سنسوری بدون سیم چالش­های بسیاری برای تحقیق در این زمینه بوجود آورده است، مثلا : کنترل دسترسی رسانه [4]، پروتکلی­های مسیریابی، کنترل توان و مقیاس پذیری (قابلیت تغییر اندازه شبکه و چگالی سنسورها) [11] .
مشخص نبودن توپولوژی و تغییرات کانال در طول زمان، مشکلات متعددی را در زمینه تحقیقات، طراحی و پیاده­سازی این شبکه­ها به­ وجود آورده است. چنین تغییراتی، الگوریتم های مسیریابی[5] ، تخمین کارائی شبکه[6]، پوشش شبکه[7]، گسترش پذیری و مقیاس پذیری[8] و … را با پیچیدگی­های خاصی روبرو کرده است که بررسی آنها زمینه تحقیقات متداول امروزی است [10و24و25و26] . نیاز به کاهش پیچیدگی شبکه های سنسوری بدون سیم محققان را بر آن داشته ک

این مطلب را هم بخوانید :

ه از منابع محدود کننده، مانند محدودیت کانال ارتباطی در حوزه های زمان و فرکانس و کد، محدودیت انرژی و طول عمر و … ، به نحو هرچه مناسب­تر استفاده کرده و به سمت هرچه بهینه تر شدن اشتراک منابع پیش روند.

کاربرد های مختلف برای انواع سنسور ها، در تعیین اولویت های تقسیم منابع، نقش تعیین کننده ای را ایفا میکند؛ به عنوان مثال هنگامیکه فقط از سنسورهای کنترل دما یا رطوبت استفاده شود، میزان اطلاعات اندک خواهد بود و بنابراین بالاتر رفتن طول عمر شبکه در اولویت اول و کاهش حجم اطلاعات تداخلی در اولویت دوم قرار می گیرد. در کاربرد های دیگری مثل کاربردهای نظامی برای کنترل جامع از محیط، نیاز است تا همکاری بسیار بیشتری بین سنسور ها برقرار گردد و در نتیجه پارامتر هایی چون رله اطلاعات و مسیریابی از اولویت بیشتری برخوردار خواهند بود. در کاربرد های پزشکی نیاز است تا دقت جمع آوری اطلاعات بالا باشد و از طرفی در کاربردی مانند تصویر برداری تشدید مغناطیسی[9] رسیدن به این دقت بالا نیازمند جمع آوری حجم زیادی از اطلاعات است و مباحث فشرده سازی و تجمیع اطلاعات مطرح خواهد شد؛ و در نهایت برای کاربرد هایی همچون تصویر برداری که حجم اطلاعات بالاست اما نسبت به کاربرد های پزشکی، بزرگی ناحیه تحت پوشش شبکه بسیار بیشتر است، علاوه بر