معرفی شبکه‌های بی‌سیم حسگر WSN

تالیف:مهندس رضا محمددوست

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 (شکل ۱)، را در نقاط مورد نظر قرار داد. شبکه به سادگی با اضافه کردن چند گره گسترش می‌یابد و نیازی به طراحی پیکربندی پیچیده نیست.

wsn1

شکل۱/۱ - یک حسگر طراحی‌‌شده برای شبکه‌های WSN که به اندازه یک سکه است.
۱/۲- تاریخچة شبکه های حسگر
در شکل (۱) طرح ها و ایده های اولیه شبکه های حسگر نشان داده شده است.

wsn2

اگرچه تاریخچه شبکه های حس/کار را به دوران جنگ سرد و ایده اولیه آن را به طراحان نظامی صنایع دفاع آمریکا نسبت می دهند ولی این ایده می توانسته در ذهن طراحان ربات های متحرک مستقل یا حتی طراحان شبکه های بی سیم موبایل نیز شکل گرفته باشد.
ویژگی ها
وجود برخی ویژگی ها در شبکه حسگر/ کارانداز, آن را از سایر شبکه های سنتی و بی سیم متمایز می کند. از آن جمله عبارتند از:
• تنگناهای سخت افزاری شامل محدودیتهای اندازة فیزیکی, منبع انرژی, قدرت پردازش, ظرفیت حافظه
• تعداد بسیار زیاد گره ها
• چگالی بالا در توزیع گره ها در ناحیه عملیاتی
• وجود استعداد خرابی در گره ها
• تغییرات توپولوژی بصورت پویا و احیانا متناوب
• استفاده از روش پخش همگانی در ارتباط بین گره ها در مقابل ارتباط نقطه به نقطه
• داده محور بودن شبکه به این معنی که گره ها کد شناسایی ندارند

- کاربرد شبکه های بی سیم حسگر:
۱/۹/۱- کشاورزی دقیق
استفاده از شبکه های بی سیم حسگر در کشاورزی اجازه می دهد آبیاری به طور دقیق انجام شود و بارور کردن خاک بوسیله قرار دادن سانسورها در داخل خاک انجام می شود. برای این کار تعداد سانسور های نسبتا کمی نیاز است تقر یبا یک سانسود در هر صد متر مربع. به همین نحو، برای کنترل آفت در زمین کشاورزی می توانیم از این شبکه استفاده کنیم. همچنین، پرورش چارپایان‌ اهلی‌ می توانند از این شبکه ها بهره ببرند با قرار دادن یک سانسور در روی هر گاو یا خوک که وضعیت سلامتی حیوان را (بوسیله دمای بدن و …) کنترل می کند و تولید یک پیام هشدار اگر مقدار علایم حیاتی از مقدار آستانه تجاوز کند.
۱/۹/۲- مراقبت بهداشتی و پزشکی
نصب سانسورها بر روی بدن بیماران جهت کنترل علائم حیاتی آنها زمانی که نیاز هست این بیماران برای یک مدت زمان زیادی تحت کنترل باشند و را هنمایی بیماران برای مصرف دارو( حسگرهای جاسازی شده در بسته های دارو تا زمانیکه یک بیمار دارو را به صورت اشتباه مصرف کرد یک پیام هشدار ایجاد کند) .
۱/۹/۳- کنترل محیط
شبکه های بی سیم حسگر می توانند برای کنترل و نظارت بر محیط بکار بروند. برای نمونه می توانند برای کنترل مواد آلاینده در محیط های که زباله ها دفع می شوند بکار بروند. نمونه دیگر، نظارت بر فرسایش خاک در یک محیط است. یک مثال دیگر می تواند برای شمارش تعداد گیاهان و حیواناتی که در یک مکان خاص زندگی می کنند، به کار رود.
۱/۹/۴- کاربردهای نظامی
شبکه های سنسور بی سیم می توانند به عنوان بخش مهمی از سیستمهای ارتباطی، نظارتی، ناوبری، هوشمند و پردازش نظامی مورد استفاده قرار گیرند. گاهی اوقات در این شبکه ها نود ها با فرستنده و گیرنده های ماهواره ای جهانی GPS همراه میشوند که در موقعیت یابی دقیق مناطق جنگی مورد استفاده واقع میشوند.

۵۸ پاسخ

  1. با سلام و خسته نباشید.
    مطلبتون خیلی مفید بود برام ، یه نمای کلی از wsn به من داد.
    من دانشجوی کارشناسی نرم افزار هستم ، واسه پروژه ی پایانیم استادم موضوع “بررسی الگوریتمهای مسیر یابی در sensor networks ” را به من پیشنهاد دادن ، میخواستم اگه امکانش هست چندتا منبع مناسب بهم معرفی کنید.
    ممنون.

  2. اولا ممنونم از توجه شما
    در زمینه شبکه های سنسوری یکی از بهترین کتاب ها کتاب
    Wiley Protocols And Architectures For Wireless Sensor Networks
    شما فصل ۱و۲و۳ را باید بخوانید تا با مفاهیم کلی آشنا شوید سپس فصل ۹ که در رابطه با الگوریتم های مسیر یابی است را باید مطالعه کنید.
    چون حجم این کتاب زیاد است من نمی توانم آن را برایتان بفرستم اما چندفایل سبک در رابطه با شبکه سنسور ارسال می نمایم.
    من خودم هم موضوع سمینار کارشناسی ارشدم نیز شبکه های سنسور بی سیم در زمینه خودسازماندهی می باشد.
    خوشحال می شوم نتیجه تحقیقات شما را هم ببینم.

    موفق باشید

  3. با سلام
    درباره رمزنگاری والگوریتم رمزنگاری در شبکه های بیسیم حسگر اگه مطالبی دارین ویا منبعی، لطفأ راهنمای کنید. با تشکر

  4. مطلبتون مفید بود

  5. Pretty cool post. I just found your site and wanted to say
    that I’ve really liked browsing your blog posts. In any case
    I’ll be subscribing to your blog and I hope you write again soon!

  6. یوسف جلال آبادی

    میخواستم بدانم آیا میتوان تجهیزات الکتریکی مثلا کولرها را در محیطی که سیستم Wireless نصب است با این سنسورها از طریق نرم افزار از یک اتاق کنترل ، کنترل و نظارت داشت . در صورت مثبت بودن جواب لطفا راه حل عملیاتی آن را برایم بفرستید .
    با تشکر

  7. سلام!
    من دانشجوی کارشناسی ارشد هستم و قصد دارم برای پروزه پایانی روی wsn کار کنم ولی هنوز نتونستم تصمیم بگیرم روی کدوم یکی از مباحث مربوطه ش دقیق بشم ، ممنون می شم اگه راهنماییم کنید .

  8. سلام
    مطالب زیر با میزان تحقیقاتی که انجام گرفته را برای شما ارسال می نمایم:
    Deployment 9.70%
    Target tracking 7.27%
    Localization 6.06%
    Data gathering 6.06%
    Routing and aggregation 5.76%
    Security 5.76%
    MAC protocols 4.85%
    Querying and databases 4.24%
    Time synchronization 3.64%
    Applications 3.33%
    Robust routing 3.33%
    Lifetime optimization 3.33%
    Hardware 2.73%
    Transport layer 2.73%
    Distributed algorithms 2.73%
    Resource-aware routing 2.42%
    Storage 2.42%
    Middleware and task allocation 2.42%
    Calibration 2.12%
    Wireless radio and link characteristics 2.12%
    Network monitoring 2.12%
    Geographic routing 1.82%
    Compression 1.82%
    Taxonomy 1.52%
    Capacity 1.52%
    Link-layer techniques 1.21%
    Topology control 1.21%
    Mobile nodes 1.21%
    Detection and estimation 1.21%
    Diffuse phenomena 0.91%
    Programming 0.91%
    Power control 0.61%
    Software 0.61%
    Autonomic routing 0.30%

    من خودم شخصا به مسائل مدیریت شبکه های سنسوری علاقه مندم

    با تشکر از شما
    در صورت نیاز به توضیحات بیشتر پیغام بگذارید

  9. سلام من میخواستم برای پایان نامه خودم روی شبکه های بیسیم حوزه انرژی مصرفی آن کار بکنم لطفا سایتهایی و منابعی را برای من ارسال بکنید تا اصلا به موضوع واقف بشم

  10. سلام
    ممنون از پست مفیدتون.
    من ترم آخر مهندسی کامپیوترم و موضوع پایان نامه ام sensor networks هست ولی مطلب زیادی نتونستم پیدا کنم ، شما میتونید کمکم کنید؟؟
    ممنون..شاد و پیروز باشید.

  11. عالی بود خیلی ممنون

  12. سلام و خسته نباشید.
    از مطالب مفیدتون ممنون.
    میخواستم اگه رحمتی نیست اطلات میشتری در مورد شبکه های سنسوری برای من ارسال کنید.
    من در به در دارم دنبال مقالات در این زمینه برای تکمیل کردن تحقیقاتم میگردم.
    ممنون

  13. bebakhshid farsi neveshtanam ziyad khob ni.
    ghalat emlai daram na!!!
    :(

  14. لطفا برای پروژه من که موضوعش بررسی الگوریتمهای مسیریابی شبکه های بی سیم حسگر (WSN)و ارائه الگوریتم مسیریابی بهینه در توان مصرفی است هر چی مطلب دارید میل کنید با تشکر.

  15. عالی

  16. دستتون درد نکنه
    جالب بود
    موفق باشید

  17. با سلام من دانشجوی کارشناسی نرم افزار هستم و پروژه ام در مورد بررسی شبکه های حسگر بیسیم است می خوا ستم اگه مطالبی دارید در این زمینه برای من بفرستید(مطالبی در زمینه مسیریابی-الگوریتم ها و…)با تشکر فراوان

  18. با سلام و تشکر فراوان .من این ترم موضوع پروژه کارشناسی ام “شبکه سنسوری” است اگر ممکن است تحقیقاتتون را در اختیر بگذارید.لطفا mail کنید.باتشکر فراوان

  19. سلام
    ممنون از مطالبتون
    می خواستم بدونم کسی می تونه چندتا فایل فارسی برام بفرسته راجع به شبکه های سنسور
    موضوع سمینار (ارشد) من شبکه های سنسور هست ولی خیلی نتونستم اطلاعات فارسی پیدا کنم
    ممنون میشم کمکم کنید

  20. سپاسگزارم
    مطالب خوبی بود
    دانشجوی ارشد معماری کامپیوتر هستم و موضوع سمینارم را شبکه های بیسیم حسگر انتخاب کردم. اگه امکانش هست میشه راجب موضوع سمینارتون بیشتر توضیح بدید به نظرم جالب میاد

    با تشکر

  21. سلام
    ممنون از مطالب مفیدتون
    می خواستم بپرسم به نظر شما برای کسی که زیاد به مباحث شبکه وارد نیست ، انتخاب پایان نامه کارشناسی ارشد در زمینه Wsn کار درستی هست یا نه؟

  22. سلام
    از admin یک سوال دارم
    من میخوام برای پایان نامه روی سنسور کار کنم ، زمینه های امنیتی که فکر می کنید تا حالا کمتر روشون کار شده چه چیزایی هست؟
    رشته من IT هست، بنظرتون چطور میتونم موضوعم رو به رشتم مرتبط کنم یعنی همون امنیت خوبه یا موضوعاتی هم هست که با IT در ارتباط باشه و جای کار داشته باشه
    ممنون میشم اگه جواب بدید
    از طرفی مطالبی راجع به autonomic routing دارید برام ارسال کنید؟

    با تشکر

  23. سلام باز هم به همگی

    دوستان موضوع شبکه سنسور بی سیم موضوع متنوع و گسترده ای است که بسیار مناسب پایان نامه و سمینار می باشد.
    مطالب جدید این موضوع را از سایت جستجو نماییدIEEE.org

  24. البته مسیر یابی یا خوشه بندی در شبکه های حسگر!

  25. ممنون مطالبتون واقعاعالیه…میخواستم اگه امکانش هست مطالب فارسی بیشتری رودرباره مفاهیم شبکه های سنسوری ونحوه پیاده سازی برام بفرستید………
    سپاس فراوان

  26. سلام اطلاعاتی در مورد سخت افزار شبکه حسگر بی سیم میخوام و کارایی آن ممنون میشم

  27. سلام . وقتتون به خیر . من در مورد الگوریتم های مسیریابی و کنترل ازدحام در WSN کار میکنم و باید در آخر یک ایده به استاد بدم اگر مقاله ای در این مورد برام میل کنید ممنون میشم .

  28. راستی ترم ۶ مهندسی IT هستم .

  29. سلام مطلبتون مفیدبود ولی میشه بیشتر در موردwsnبه من مطلب بدید؟آخه پروژه اخرترمم در مورد اونه.
    مرسی

  30. سلام.میشه در موردwireless sensor network کمکم کنید؟پایان نامه دارم.
    مرسی

  31. very nice
    tanks a lot admin

  32. سلام. ۴آبان ۸۹ کنفرانس درباره wireless sensor network در دارم آگه مطلبی دارین که ۲۰،۲۵ صفحه ای باشه و برام mail کنین دعاتون میکنم . ممنون از لطف شما

  33. سلام بخ خاطر مطالبی که گذاشتید ممنون
    من می خوام در مورد wsn یک مقاله ای رو شروع کنم منتها هنوز چیزی ندارم و نمی دونم از کجا شروع کنم ممنون می شم کمک و راهنماییم کنید

  34. سلام . منم موضوع پایان نامه م درباره ی شبکه های سنسور و اینکه با توجه به مدل OSI مثلاً در لایه ۲ روی الگوریتم های mac یا مثلاً در لایه ۳ پروتکل های مسیر یابی و … بررسی بشه
    ممنون می شم اگه کتابی سراغ دارین که ترجمه شده باشه و یا مقاله و کمکی در این زمینه برام میل کنین
    مرسی که اطلاعاتتون رو در اختیار دیگران می دید و کمک و راهنمایی می کنین

  35. لطفا کاربرد شبکه های حسگر بی سیم و معرفی ۳تا از سنسورهای شبکه wsn رو میل کنید. با تشکر

  36. لطفا برای پروژه من که موضوعش بررسی مسیر یابی و حفاظت از شبکه های بی سیم سنسور است اگه امکانش هست کمکم کنید
    که از بخش های زیر تشکیل شده:
    ۱/الگوریتم های مسیر یابی سنسوری شبکه
    ۲/حفاظت در شبکه های سنسوری بی سیم
    ۳/امنیت در سیستم های RFID
    4.راه کارها

  37. با عرض سلام و ادب. از درج مطالب خوبتون ممنون. من دانشجوی ترم آخر نرم افزار کامپیوتر هستم و موضوع پایان نامم امنیت در شبکه های سنسور بی سیم هست اگه منبعی در این مورد برام mail کنید ازتون ممنون میشم. با تشکر %

  38. اگه بتونید در مورد شبیه سازی امنیت در شبکه های سنسور بیسم هم کمکم کنید خیلی متشکر میشم .

  39. سلام خسته نباشید
    من پروژه کارشناسی در مورد شبیه سازی پروتکل های مسیریابی شبکه حسگر می باشد اگه امکان داره یه سری کتاب یا مقاله برای آشنایی با پروتکل های مسیریابی اگه فارسی باشه بهتره برام ایمیل کنید

  40. سلام پروژه منم در مورد routing wsn بود من از وبلاگ wsnresearch خیلی اطلاعات مفیدی تونستم بدست بیارم. حتما به اونجا هم یه سری بزنین.

  41. با سلام و خسته نباشید.
    من دانشجوی کارشناسی نرم افزار هستم اگه امکانش هست چندتا منبع از wsn بهم معرفی کنید.
    ممنون.

  42. با سلام
    من دانشجوی کارشناسی نرم افزار هستم
    اگر ممکن یه سری پاورپوینت فارسی در مورد کلیات و معرفی wsn برام میل کنین
    در قسمت پاورپوینت ها چیزی پیدا نکردم
    ممنون
    یا حق

  43. با سلام
    من دانشجوی ترم اول ارشد آی تی هستم
    سئوالی که ازتون داشتم اینه که من برای موضوع پایان نامه ام که همین ترم اول باید مشخص کنم استادم بهم کار روی همین شبکه های سنسور را پیشنهاد داده ، میخواستم ببینم کدوم یک از زمینه های این شبکه ها آکادمیک تر هست و در حال حاضر بیشتر روش کار میشه
    با تشکر

  44. سلام خسته نباشید
    اگه زحمتی نباشه می خواستم مطلبی درباره الگوریتمهای امنیتی در شبکه بی سیم برام میل کنید.خیلی ممنون

  45. چشم حتما

  46. ممنون از مقاله تان
    به نظر شما چه نرم افزاری برای شبیه سازی شبکه های حسگر بیسیم بهتر است؟

  47. سلام خسته نباشید مرسی از مطالبتون
    میخواستم اگه زحمتی نیست منو یکم راهنمایی کنین.من دانشجوی ict ام پروژه بهمون شبیه سازی گفتن ولی فقط اسم نرم افزارو گفتن همین.(شبیه سازی شبکه های وایرلس) اگه میشه کمکم کنین منت میذارین گردنم.بازم ممنون.اگه زحمتی نباشه ایمیلمو نوشتم از اونجا راهنمایی کنین.

  48. با سلام من حقیقی درمورد شبکه های حسگر میخواستم که ۴۰یا۵۰ صفحه باشه هرکس کمکم کنه ممنون میشم

  49. با سلام من تحقیقی درمورد شبکه های حسگر میخواستم که ۴۰یا۵۰ صفحه باشه هرکس کمکم کنه ممنون میشم

  50. سلام ممنون برای مطالبتون
    اگه ممکنه چند تا منبع خوب برای شبکه های حسگر و به خصوص پروتکلهای مسیریابی شبکه های حسگر برام بفرستید
    نیاز خیلی فوری دارم
    ممنون

  51. باسلام وخسته نباشید میخواسم بدونم درموردشبکه های حسگربی سیمی مقاله یاکنفرانس نداریدبرای پایان نامه میخوام خواهش میکنم اگه داشتیدبه ایمیلم خبربدیدتاخریدار ی کنم ممنون باتشکر

  52. سلام
    مقاله وپروژه وکنفرانس هرچی درموردشبکه های حسگروتاریخچه هاش وانواع وکاربردش میخوام کمکم میکنید
    مرسی خسته نباشیدخدانگهدار

  53. سلام خسته نباشید
    ممنون از مقاله.من دانشجوی کارشناسی ict هستم وبرای پایان نامم قصد داشتم در حیطه پردازش سیگنال دیجیتال (dsp) کار کنم .می خواستم بدونم به نظر شما میشه به طور تخصصی فقط روی پردازش اطلاعات در شبکه های سنسوری بیسیم کار کرد؟اگر توضیح بدین یا اگر مقاله ای دارین برام بفرستین ممنون میشم.

  54. سلام من دانشجوی رشته it هستم و موضوع پایان نامه ام هم در مورد مکان یابی شبکه های حسگر بیسیم با بیکان(beacon) سیار است.ممنون میشم اگه مطلبی در مورد این موضوع یا مطالب کلی در مورد شبکه های حسگر بیسیم برام بفرستید. هر چی توی سایت های فارسی گشتم چیزی پیدا نکردم. با تشکر فراوان.

  55. سلام من ۵شنبه همین هفته باید تحقیقمو ارائه بدم ولی مطلبی درباره الگوریتم مسیریابی شبکه های بیسیم ندارم خواهشا برام یه مطلب مفید میل کنید. ممنون میشم اگه هر چه زودتر این کار انجام بشه.

  56. سلام خسته نباشید
    من پروژه کارشناسیم در مورد کنترل ازدحام در شبکه حسگر هست اگه امکان داره یه سری کتاب یا مقاله برای آشنایی راجب همین موضوع برام ایمیل کنین..اگه فارسی باشه بهتره..مرسی.

  57. سلام.از مطلب مفیدتون ممنونم.من دانشجوی ترم آخر مهندسی سخت افزار هستم.موضوع پروژه ام:الگوریتم مسیریابی در wsn است.ازتون میخوام مطالب مرتبط رو به من معذفی کنید.با تشکر

  58. سلام خسته نباشید
    پروژه ای دارم در مورد پروتکل های مسیریابی در شبکه حسگر بیسیم
    لطفا اگر مطلبی (فارسی) هست برای من بفرستید
    لطفا کمک کنید ممنون می شوم
    باتشکر

نظر بگذاريد