بخشی از مقاله
چکیده: شبکههاي حسگر بیسیم ، نسل جدیدي از شبکهها هستندکه به طور معمول، از تعداد زیادي گره ارزانقیمت تشکیل شدهاند و ارتباط این گرهها بصورت بیسیم صورت میگیرد. هدف اصلی در این شبکهها، جمعآوري اطلاعاتی درمورد محیط پیرامون حسگرهاي شبکه است. انتخاب بهترین مسیر میتواند بر اساس فاکتورهاي مختلفی مانند انرژي مصرفی، سرعت در پاسخگویی و میزان تأخیر، دقت در انتقال داده و .... تحت تاثیر قرار بگیرد. تفاوت عمده شبکههاي حسگر با شبکههاي موردي منابع انرژي محدود و قابلیت پردازشی نسبتاً پایین آنهاست که این موارد باعث شده تا انتشار اطلاعات، یکی از مسائل عمده و قابل بحث در این شبکهها باشد. با این حال، بیشتر بر پروتکلهاي مسیریابی تمرکز شده است، که بسته به معماري شبکه و کاربرد متفاوت هستند. این پروتکلهاي مسیریابی را میتوان بر مبناي مختلف طبقهبندي کرد. ما در این نوشتار سعی بر آن داریم که ضمن مروري بر انواع مسیریابی، انواع پروتکلهاي مورد استفاده در این شبکهها و مزایا و معایب هرکدام از روشها را بیان نماییم.
کلمات کلیدي: شبکههاي حسگر، روشهاي انتشار اطلاعات، مسیریابی، پروتکلهاي مسیریابی، انرژي
.1 مقدمه
به علت پیشرفتهاي تکنولوژیکی اخیر، ساختار و تولید حسگرهاي ارزان و کوچک از لحاظ فنی و اقتصادي امکان پذیر شده است. الکترونیک حسگري، شرایط محیطی مربوط به محیط اطراف سنسور (حسگر) را اندازهگیري کرده و این اطلاعات را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند. پردازش این سیگنال برخی از ویژگیهاي اشیا و
یا رویدادهاي مجاورت سنسور را آشکار میکند. یک شبکه سنسور بیسیم((WSN شامل صدها یا هزاران گره
سنسور است. این سنسورهاي کوچک توانایی انجام عملیاتی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی (بر اساس نوع حسگر)، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند. این سنسورها قادر به برقراري ارتباط با یکدیگر یا مستقیماً با ایستگاه پایه بیرونی هستند. زمانی که تعداد سنسورها بیشتر باشد امکان حسگري در مناطق جغرافیایی وسیعتر و با دقت بیشتر فراهم میشوند.
در تصویر 1، طرح نموداري اجزاي گره سنسور، نمایش داده میشود.
شکل : 1 اجزاي گره سنسور]١[
اساساً هر گره سنسور متشکل از واحدهاي حسگري، پردازش، انتقال، متحرك، موقعیتیابی و توان است برخی از این اجزا مانند واحد متحرك، اختیاري هستند .در همین تصویر، ساختار ارتباط یک WSN نشان داده شده است . گرههاي یک سنسور را معمولاً در یک میدان سنسور پراکنده میکنند. میدان سنسور، ناحیهاي است که در آن گرههاي سنسور، آرایش مییابند.
گرههاي سنسور براي تولید اطلاعات با کیفیت بالا پیرامون محیط فیزیکی، با یکدیگر هماهنگ میشوند. هر گره
سنسور برمبناي هدف، اطلاعات فعلی، دانش محاسبهاي
(حاصل ازمحاسبات ) ، ارتباط و منابع انرژي خود تصمیمگیري میکند.
هر یک از گرههاي سنسور پراکنده داراي توانایی جمع آوري و مسیریابی دادهها به سایر سنسورها یا به ایستگاه پایه بیرونی هستند. ایستگاه پایه(که چاهک نیز نامیده میشود)، ممکن است یک گره ثابت یا یک گره متحرك باشد که قادر است شبکه سنسور را به زیر ساختهاي ارتباطی موجود یا به اینترنت متصل کند تا کاربر بتواند به دادههاي گزارش شده دسترسی یابد.
مسیریابی درWSNها، به علت خصوصیات ذاتی که این شبکه ها را از سایر شبکههاي بیسیم مانند شبکههاي تک کاره متحرك یا شبکههاي سلولی متمایز میسازد، دشوار میباشد.
اولاً به علت تعداد نسبتاً زیاد گرههاي سنسور، ساخت طرح آدرسدهی سراسري براي آرایش تعداد زیاد گرههاي سنسور ، امکان پذیر نیست چون سر بار و هزینههاي حفظ و نگهداري ID بسیار بالاست. بنابراین، پروتکلهاي مبتنی برIP سابق را نمی توان براي WSNها به کار برد.
به علاوه، گرههاي سنسوري که به شیوهي تککاره آرایش مییابند، باید خود سازماندهی شوند .چون آرایش تک کارهي این گرهها به سیستمی براي ایجاد ارتباط و مقابله با پراکندگی گرهی حاصل، نیاز دارد، مخصوصاً زمانی که عملیات شبکههاي سنسور، از نوع عملیات بی مراقب باشد ثانیاً گرههاي سنسور از لحاظ ظرفیت ذخیره، پردازش و انرژي با محدودیت شدید مواجه هستند. بنابراین به مدیریت منابع دقیق نیاز دارند .ثالثاً، در اکثر کاربردها، به طورکلی گره هاي شبکههاي)WSNبه جز تعداد اندکی از گره هاي متحرك)ساکن هستند.
رابعاً شبکههاي سنسور خاص کاربرد، هستند یعنی شرایط طراحی یک شبکهي سنسور با کاربرد تغییر میکند.
خامساً، آگاهی از موقعیت گرههاي سنسور مهم است زیرا جمع آوري داده ها معمولاً بر مبناي موقعیت میباشد.
در حال حاضر، استفاده از سخت افزار سیستم موقعیتیابی جهانی (GPS) براي این منظور عملی نیست .یافتن و
حفظ مسیرها درWSN مهم است، زیرا تغییرات ناگهانی در وضعیت مسیرها درگره ( مانند خرابی ) و محدودیت انرژي منجر به تغییرات مکانی غیر قابل پیشبینی و پیوسته میشوند. این پروتکلها را میتوان بر مبناي
عملکردپروتکل، به، مبتنی برچند مسیر(چندمسیره) ،
مبتنی بر جستجو، مبتنی بر مذاکره، مبتنی برQOS و
مبتنی بر ارتباط نیز طبقه بندي کرد.
اگر هدف دستهبندي گرهها باشد، سردسته (CH)، Sink،(چاهک) براي گرههاي یک دسته است و BS
،Sink براي سردستهها محسوب میشود.
شکل:.2 سلسله مراتب ارتباط گره، سردسته(سرخوشه) وایستگاه پایه]١[
.2 مفهوم مسیریابی در شبکههاي حسگر بیسیم
روشی که دادهها و پرسشها را بین ایستگاه پایه و جایی که پدیده هدف ملاحظه شده است، جابهجا میکند یک مسئله بسیار مهم براي شبکههاي حسگر بیسیم است و مسیریابی خوانده میشود]۵[ .از یک دیدگاه میتوان، مسیریابی را به صورت روش انتقال داده بین گرههاي حسگر در نظر گرفت و از دیدگاهی دیگر، انتقال اطلاعات بین گرههاي حسگر داخل شبکه و ایستگاه پایه نهایی را میتوان به عنوان مسیریابی تعریف نمود.
یک روش بسیار ساده براي انجام این وظیفه آن است کـه هر گره حسگر، داده را به صورت مستقیم با ایستگاه پایـه مبادله کند. اما به هرحال یک روش مبتنی بر تـکپرشـی بسیار هزینه بر است به ایـن دلیـل کـه گـرههـایی کـه از ایستگاه پایه دورهستند، ممکن است که ذخیره انرژیشـان سریعتر تخلیه شود و بنابراین شدیداً طول عمـر شـبکه را محـدود کننـد ایـن موضـوع خصوصـاً در مـواردي کـه حسگرهاي بیسیم، به منظور پوشـش دادن یـک منطقـه جغرافیایی بـزرگ، آرایـش یافتـهانـد و یـا درمـواردي کـه حسگرهاي بی سیم، متحرك هستند
