شبكه حسگریا كارانداز
شبكه اي است از تعداد زيادي گره كوچك تشکیل شده است . در هر گره تعدادي حسگر وجود دارد. این شبكه با محيط فيزيكي تعامل تنگاتنگی دارد این حسگرها اطلاعات را از محيط گرفته و از طريق حسگر ها واكنش نشان مي دهد. ارتباط بين گره ها بصورت بي سيم است. هرگره مستقل کار میکند و نیازی به دخالت انسانی نیست و اندازه بسیار کوچکی دارد و همچنین محدودیت هایی در قدرت پردازش, ظرفيت حافظه, منبع تغذيه, …دارد . اين محدوديت ها منشا بسیاری از موضوعات تحقیقاتی مطرح در اين حوزه است. اين شبكه ازپشته پروتكلي شبكه هاي سنتي پشتیبانی میکند ولي بخاطر محدودیت ها و تفاوتهاي مربوط به كاربرد,نیاز به باز نویسی پروتکل ها است .
پيشرفتها در فناوري ساخت مدارهای مجتمع در ابعاد كوچك و توسعه فناوري ارتباطات بي سيم سبب طراحي شبكه هاي حسگر بي سيم شده است.تفاوت اصلی این شبکه ها در نوع ایجاد ارتباط است با محیط و پدیده های فیزیکی؛ شبکه های سنتی بین انسانها و پایگاه های اطلاعاتی یک ارتباط ایجاد میکند در حالی که شبکه حسگر رابطه فیزیکال مستقیم دارد نام شبكه حسگر بي سيم يك نام عمومي است براي انواع مختلف و برای اهداف خاص طراحي مي شود. اگرگره ها توانايي حركت داشته باشند شبكه مي تواند گروهي از رباتهای کوچک در نظر گرفته شود كه با هم بصورت تيمي كار مي كنند و جهت هدف خاصی طراحي شده است. ازنگاه ديگر اگر در شبكه تلفن همراه ايستگاه هاي پايه را حذف کنیم و هر موبایل را یک گره حساب کنیم ارتباط بین گره ها باید بطور مستقيم يا از طريق يك يا چند گره مياني برقرار شود. اين خود نوعي شبكه حسگر بي سيم است. بنظر میرسد تاريخچه شبکه های حسگر به دوران جنگ سرد و ايده اوليه آن به طراحان نظامي صنايع دفاع آمريكا برمیگردد اما اين ايده مي توانسته در ذهن طراحان رباتهاي متحرك مستقل يا حتي طراحان شبكه هاي بي سيم موبايل نيز شكل گرفته باشد. به هر حال از آنجا كه اين فن نقطه تلاقي ديدگاه هاي مختلف است تحقق آن مي تواند بستر پياده سازي بسياري از كاربردهاي آينده باشد. كاربرد فراوان اين نوع شبكه و ارتباط آن با مباحث مختلف مطرح در كامپيوتر و الكترونيك از جمله امنيت شبكه, ارتباط بلادرنگ, پردازش صوت و تصوير, داده كاوي, رباتيك ,طراحي خودكار سيستم هاي جاسازي شده ديجيتال و… ميدان وسيعي براي پروهش محققان با علاقمندي هاي مختلف فراهم نموده است.
ساختار كلي شبكه حس/كار بي سيم
قبل از ارائه ساختار كلي ابتدا تعدادي از تعاريف کلیدی را ذكر مي كنيم.
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. به عبارت ديگر شبكه حس/كارشبكه اي است با تعداد زيادي گره كه هر گره مي تواند در حالت كلي داراي تعدادي حسگر و تعدادي كارانداز باشد. در حالت خاص يك گره ممكن است فقط حسگر يا فقط كارانداز باشد. گره ها در ناحيه اي كه ميدان حس/كار ناميده مي شود با چگالي زياد پراكنده مي شوند. يك چاهك پايش كل شبكه را بر عهده دارد. اطلاعات بوسيله چاهك جمع آوري مي شود و فرامين از طريق چاهك منتشر مي شود.. مدیریت وظایف میتواند متمرکز یا توزیع شده باشد. بسته به اينكه تصميم گيري براي انجام واكنش در چه سطحي انجام شود دو ساختار مختلف خودكار و نيمه خودكار وجود دارد. که ترکیب آن نیز قابل استفاده است.
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.
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.