دانلود فایل پاورپوینت مبانی و مفاهیم شبکه های حسگر بی سیم

بخشی از پاورپوینت

--- پاورپوینت شامل تصاویر میباشد ----

اسلاید 1 :

شبکه های حسگر بی سیم : مجموعه ای از گره های حسگر که بصورت تصادفی در محل توزیع گشته تا میحیط یا اهداف مورد نظر را شناسایی و اطلاعات را دریافت ، ذخیره و پردازش و ارسال نمایند و برای اندازه ‌گیری گروهی برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلاینده‌ها، در مکان‌ های مختلف یک محدوده کاربرد دارد.

ذره میکا نمونه ای از یک گره

هرگره بطور مستقل و بدون دخالت انسان کار میکند و نوعا از لحاظ فيزيكي بسيار كوچك است ودارای محدودیت هایی در قدرت پردازش, ظرفيت حافظه, منبع تغذيه, ... میباشد.

این شبكه هاي حسگر نوعا تك منظوره هستند.
کاربردها:
پزشکی و درمانی: آموزش پزشکی و body sensor network
نظامی و دفاعی:مانیتور کردن دشمن ، میدان مین هوشمند
کشاورزی : مثلا در تنظیم آب و هوای گلخانه
صنعتی و تجاری : تنظیم روشنایی سيستم هاي امنيتي تشخيص و مقابله با سرقت, آتش سوزي(درجنگل), سيستم هاي ردگيري, نظارت وكنترل وسايل نقليه و ترافيك, كنترل كيفيت توليدات صنعتي

اسلاید 2 :

هر گره شامل واحد حسگر/ كارانداز , واحد پردازش داده ها , فرستنده/گيرنده بي سيم و منبع تغذيه مي باشد. بخشهاي اضافي واحد متحرك ساز , سيستم مكان ياب و توليد توان نيز ممكن است بسته به كاربرد در گره ها وجود داشته باشد.
واحد پردازش داده شامل يك پردازندة كوچك و يك حافظه با ظرفيت محدود است داده ها را از حسگرها گرفته بسته به كاربرد پردازش محدودي روي آنها انجام داده و از طريق فرستنده ارسال مي كند. واحد پردازش مديريت هماهنگي و مشاركت با ساير گره ها در شبكه را انجام مي دهد.
واحد تامين انرژي, توان مصرفي تمام بخشها را تامين مي كند كه اغلب يك باطري با انرژي محدود است. محدوديت منبع انرژي يكي از تنگناهاي اساسي است كه در طراحي شبكه هاي حس/كار همه چيز را تحت تاثير قرار مي دهد. در كنار اين بخش ممكن است واحدي براي توليد انرژي مثل سلول هاي خورشيدي وجود داشته باشد

در گره هاي متحرك واحدي براي متحرك سازي وجود دارد. مكان ياب موقعيت فيزيكي گره را تشخيص مي دهد. تكنيكهاي مسيردهي و وظايف حسگري به اطلاعات مكان با دقت بالا نياز دارند. يكي از مهمترين مزاياي شبكه هاي حس/كار توانايي مديريت ارتباط بين گره هاي در حال حركت مي باشد.

اسلاید 3 :

واحد فرستنده گيرنده ارتباط گره با شبكه را برقرار مي كند. واحد حسگر شامل يك سري حسگر و مبدل آنالوگ به ديجيتال است كه اطلاعات آنالوگ را از حسگرگرفته و بصورت ديجيتال به پردازنده تحويل مي دهد. واحد كارانداز شامل كارانداز و مبدل ديجيتال به آنالوگ است كه فرامين ديجيتال را از پردازنده گرفته و به كارانداز تحويل مي دهد.
در كل با توجه به كاربرد مورد نظر و زمان نمونه برداري حسگر از محيط و توان مصرفي آن در مقايسه با ميكروكنترلر را در حالتCPU مركزي، مي توان دو معماري متفاوت براي عملكرد گره حسگر ارائه كرد . يكي از ا ين روشها اينست كه مارا فعال كنيم و در روش ديگر مي توانيم تغذيه حسگرCPU درآوريم و با دريافت اطلاعات با اهميتstandby عادي به صورت را در حالت عادي قطع كنيم و زماني كه مي خواهيم از اطلاعات نمونه برداري كنيم تغذيه حسگر را فعال كنيم . اين عمل خصوصا در مواردي كه توان مصرفي بالاي دارد، كاملا ضروري ميباشد.
اگر فرستنده-گيرنده هايي استفاده كنيم كه لايهData Link را به صورت داخلي پشتيباني مي كنند و عمل تصحيح خطا و سريال و موازي كردن را خودشان انجام مي دهند، بار پردازشيCPUوپيچيدگي نر م افزار كاهش خواهند يافت

اسلاید 4 :

معمولا یک WSN شامل تعداد زیادی از گره های حسگری چند کاربره، کم توان و ارزان است که در مناطق مورد نظر مستقر شده است. این گره های حسگری اندازه کوچکی دارند اما با فرستنده و گیرنده های رادیویی و میکروپرسسورهای جاسازی شده و حسگرها مجهز شده اند، و بنابراین تنها دارای توانایی حس کردن نیستند ، بلکه توانایی های پردازش کردن اطلاعات و مخابره کردن را هم دارند.آنها در یک فاصله کوتاه و بوسیله واسط بیسیم با هم ارتباط برقرار می کنند وبرای انجام یک وظیفه مشترک با هم همکاری میکنند.
ویژگی ها
• تراکم : گره های حسگری معمولا به طور انبوه در یک حوزه مورد نظر، قرار گرفته می شوند. • باتری دار: گره های حسگری معمولا از باتری تعذیه می کنند. در بیشتر مواقع ، در مناطق نامساعد یا محیط های خطرناک مستقر می شوند ، جاهایی که تعویض و شارژ دوباره باتری ها غیر ممکن است.• ذخیره ، محاسبه و انرژی: گره های حسگری شدیدا در انرژی و محاسبات و ظرفیت ذخیره ، محدود هستند.• خود پیکربندی: معمولا گره های حسگری به طور تصادفی و بدون مهندسی و برنامه ریزی دقیق، مستقر می شوند. زمانی که مستقر شدند، گره های حسگری باید بطور خودکار خودشان را در یک شبکه ارتباطی، پیکر بندی کنند.

اسلاید 5 :

• کاربری ویژه: معمولا یک شبکه برای کاربرد خاصی طراحی و پیاده سازی می شود. احتیاجات طراحی یک شبکه با تغییر کاربردش ، تغییر می کند.
• اطمینان: گره های حسگری معمولا در محیط های نامساعد و خطرناک نصب می شوند و بدون مواظبت کار می کنند.آنها مستعد آسیب فیزیکی و خرابی هستند.
• تغییر مکرر توپولوژی: توپولوژی شبکه به خاطر خرابی، آسیب دیدگی ، کاهش انرژی ،یا محو شدن کانال های گره ها ،به طور مکرر تغییر می کند.
• نبود هویت سراسری: به خاطر تعداد زیاد گره های حسگری ، معمولا ساخت طرح آدرس دهی سراسری برای شبکه سراسری ممکن نیست زیرا می تواند منابع انسانی و اقتصادی زیادی را برای صیانت هویت بکار ببرد.
• طرح ترافیک چند به یک Many - to - One Traffic Pattern در بیشتر کاربردهای شبکه های حسگری ، داده ای که توسط گره حسگری ، دریافت شده است از گره های حسگری منبع چندگانه به سمت یک انباره خاصsink جاری می شود؛ که یک طرح ترافیک چند به یک را ارائه می دهد.• افزونگی داده:به دلیل تراکم بالای آنها ، داده دریافت شده توسط گره های حسگری چندگانه ، معمولا سطح معینی از همبستگی و افزونگی دارد.

اسلاید 6 :

حسگر : وسيله اي كه وجود شيئ رخداد يك وضعيت يا مقدار يك كميت فيزيكي را تشخيص داده و به سيگنال الكتريكي تبديل مي كند. حسگر انواع مختلف دارد مانند حسگرهاي دما, فشار, رطوبت, نور, شتاب سنج, مغناطيس سنج و...

كارانداز : با تحريك الكتريكي يك عمل خاصي مانند باز و بسته كردن يك شير يا قطع و وصل يك كليد را انجام مي دهد

گره حسگر: به گره ای گفته مي شود كه فقط شامل يك يا چند حسگر باشد.

گره كارانداز: به گره ای گفته مي شود كه فقط شامل يك يا چند كارانداز باشد.

گره حسگر/كارانداز: به گره ای گفته مي شود كه مجهز به حسگر و كار انداز باشد.

شبكه حسگر : شبكه اي كه فقط شامل گره هاي حسگر باشد. اين شبكه نوع خاصي از شبكه حس/كاراست. در كاربردهايي كه هدف جمع آوري اطلاعات و تحقيق در مورد يك پديده مي باشد كاربرد دارد. مثل مطالعه روي گردبادها.

میدان حسگر/کارانداز : ناحیه کاری که گره های شبکه حس/کار در آن توزیع میشوند.

چاهک: گرهی که جمع آوری داده ها را به عهده دارد. و ارتباط بین گره های حس/کار و گره مدیر وظیفه را برقرار مي كند.

گره مدیر وظیفه: گرهی که یک شخصی بعنوان کاربريا مدیر شبكه از طریق آن با شبکه ارتباط برقرار میکند. فرامین کنترلی و پرس و جو ها از اين گره به شبکه ارسال شده و داده های جمع آوری شده به آن بر میگردد

شبكه حس/كار: شبكه اي متشكل از گره هاي حسگر و كار انداز يا حسگر/كارانداز است كه حالت كلي شبكه هاي مورد بحث مي باشد.

اسلاید 7 :

ساختار خودكار :
حسگر هايي كه يك رخداد يا پديده را تشخيص مي دهند داده هاي دريافتي را به گره هاي كارانداز جهت پردازش و انجام واكنش مناسب ارسال مي كنند. گره هاي كارانداز مجاور با هماهنگي با يكديگر تصميم گيري كرده و عمل مي نمايند. در واقع هیچ کنترل متمرکزی وجود ندارد و تصمیم گیری ها بصورت محلی انجام میشود.

اسلاید 8 :

ساختار نيمه خودكار:
در اين ساختار داده ها توسط گره ها به سمت چاهك هدايت شده و فرمان از طريق چاهك به گره هاي كار انداز صادر شود.

اسلاید 9 :

ساختار بخش بندي شده يا سلولي :
از طرف ديگر در كاربردهاي خاصي ممكن است از ساختار بخش بندي شده يا سلولي استفاده شود كه در هر بخش يك سردسته وجود دارد كه داده هاي گره هاي دستة خود را به چاهك ارسال مي كند. در واقع هر سردسته مانند يك مدخل عمل ميكند.
‍

اسلاید 10 :

هر شبكه حسگر از تعداد زيادي گره ارزان قيمت با اندازه كوچك، تشكيل شده است و هر گره نيز از مجموعه اي از اجزاي سخت افزاري تشكيل شده است كه در كنار يكديگر وظايف هر گره را به انجام ميرسانند.

در حال حاضر هر گره حسگر از بهم پيوستن تعدادي قطعات از پيش طراحي شده حاصل مي شود ولي در آينده مي توان كليه مدارهاي مورد نياز يك حسگر را در يك مدار مجتمع فشرده و در اندازه بسيار كوچكتري پياده سازي كرد كه كاهش قابل ملاحظه اي در اندازه و توان مصرفي هرگره را در بر خواهد داشت.

نهايتا سيستم عامل نسبتا ساده اي به نام Tiny OS براي گره هاي شبكه حسگر پيشنهاد شده است كه بر مبناي كنترل رويدا دها طراحي شده است و منابع هر گره را به نحو مناسبي كنترل ميكند.
اين سيستم عامل يك سيستم عامل رويداد گرا است و از يك هسته چند ريسماني بسيار كارآمد تشكيل شده است .
همچنين اين سيستم عامل يك ساختار برنامه ريزي دو سطحي دارد كه اجازه مي دهد تا مقدار پردازش محدودي بر روي رويدادهاي سخت افزاري به صورت ايجاد وقفه در هنگام انجام وظايف طولاني صورت پذيرد.
در طراحي اين سيستم عامل، انرژي مهمترين منبع موجود در نظر گرفته مي شود ‍