ادبیات شبکه حسگر بی سیم و سیستم بلوم فیلتر

ادبیات و پیشینه تحقیق شبکه حسگر بی سیم و سیستم بلوم فیلتر

ادبیات شبکه حسگر بی سیم و سیستم بلوم فیلتر

 شبکه حسگر بی سیم

مروری بر منابع مطالعاتی

1-2.معرفی شبکه حسگر بی سیم

2-2. کاربرد شبکه حسگر بی سیم

2-3.معماری شبکه های حسگر بی سیم

2-4.عوامل مهم در طراحی شبکه های حسگر بی سیم

2-5.اجزای نرم افزاری

2-6.سیستم عامل Tinyos

2-7.جدول توزیع درهم سازی

2-8.انواع جدول توزیع درهم سازی

2-9.مقایسه بلوم فیلتر و درهم سازی

2-10.توابع هش بلوم فیلتر

2-11.مروری بر پروتکل پیشنهادی بلوم فیلتر

2-11-1.مقدمه

2-11-2.سیستم بلوم فیلتر

2-12.طبقه بندی روش های کاهش مصرف انرژی در شبکه های حسگر

2-12-1.چرخه وظایف

2-12-2.روش های داده گرا

2-12-3.روش های مبتنی بر قابلیت تحرک

2-13.نتیجه گیری

منابع شبکه حسگر بی سیم

 شبکه حسگر بی سیم

فهرست علائم اختصاری

واحد پردازش مرکزی                                                                        CPU=Central Processing Unit

حافظه با دسترسی تصادفی پویا                                     DRAM=Dynamic  Random  Access  Memory

جدول توزیع درهم سازی                                                              DHT=Distributed Hash Function

پروتکل حافظه نهان اینترنت                                                               ICP=Internet  Cache  Protocol

شناسه                                                                                                                     ID=Identifier

پروتکل اینترنت                                                                                           IP =Internet  Protocol

شبکه Ad hoc بی سیم سیار                                                      MANET=Mobile  Ad  hoc  NETwork

همتا به همتا                                                                                                     P2P=Peer-to-Peer

کیفیت سرویس                                                                                      QOS=Quality  Of  Service

الگوریتم درهمسازی امن                                                                    SHA=Secure  Hash  Algorithm

حافظه با دسترسی تصادفی ایستا                                          SRAM=Static  Random  Access  Memory

یابنده همسان منابع                                                                     URL=Uniform  Resource  Locator

فرمت انتقال یونی کد                                                        UTF =Unicode  Transformation  Format

شبکه حسگر بی سیم                                                                 WSN=Wireless Sensor Network

معرفی شبکه حسگر بی سیم

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، 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: 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 حسگراست. در كاربردهايي كه هدف جمع آوري اطلاعات و تحقيق در مورد يك پديده مي باشد كاربرد دارد. مثل مطالعه روي گردبادها.

میدان حسگر: ناحیه کاری که گره های شبکه حسگر در آن توزیع میشوند.

چاهک : گرهی که جمع آوری داده ها را به عهده دارد. و ارتباط بین گره های حسگر 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 حسگر 

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 حسگرشبكه 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 حسگر 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. شكل2-1 را ببينيد. 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 .

جهت مشاهده نمونه های دیگر از فصل دوم مهندسی برق کلیک کنید.

ساختمان گره

ساختمان داخلي گره حسگر را نشان مي دهد. 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 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. 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.

جهت مشاهده و دانلود گره در شبكه حسگر بی سيم  کلیک کنید .

ويژگی ها

وجود برخي ويژگي ها در شبكه حسگر، آن را از ساير شبكه هاي سنتی و بي سيم متمايز مي كند. از آن جمله عبارتند از:

• تنگناهاي سخت افزاري شامل محدوديتهاي اندازة فيزيكي، منبع انرژي، قدرت پردازش، ظرفيت حافظه
• تعداد بسيار زياد گره ها
• چگالي بالا در توزيع گره ها در ناحيه عملياتي
• وجود استعداد خرابي در گره ها
• تغييرات توپولوژي بصورت پويا و احيانا متناوب
• استفاده از روش پخش همگاني در ارتباط بين گره ها در مقابل ارتباط نقطه به نقطه
• داده محور بودن شبكه به اين معني كه گره ها كد شناسايي ندارند

جهت مشاهده و دانلود ادبیات و مبانی نظری و پیشینه تحقیق شبکه حسگر کلیک کنید .

 كاربردهای شبکه حسگر بی سیم :

كاربردها به سه دسته نظامي تجاري پزشكي تقسيم مي شوند. سيستم هاي ارتباطي، فرماندهي، شناسايي، ديده باني وميدان مين هوشمند، سيستم هاي هوشمند دفاعي از كاربردهاي نظامي مي باشد. در كاربردهاي مراقبت پزشكي سيستم هاي مراقبت از بيماران ناتوان كه مراقبي ندارند. محيطهاي هوشمند براي افراد سالخوده و شبكه ارتباطي بين مجموعه پزشكان با يكديگر و پرسنل بيمارستان و نظارت بر بيماران از جمله كاربرد هاي آن است.

كاربردهاي تجاري طيف وسيعي از كاربردها را شامل مي شود مانند سيستم هاي امنيتي تشخيص و مقابله با سرقت، آتش سوزي(درجنگل)، تشخيص آلودگي هاي زیست محیطی از قبیل آلودگي هاي شيمياي، ميكروبي، هسته اي، سيستم هاي ردگيري، نظارت وكنترل وسايل نقليه و ترافيك، كنترل كيفيت توليدات صنعتي، مطالعه در مورد پديده هاي طبيعي مثل گردباد، زلزله، سيل، تحقيق در مورد زندگي گونه هاي خاص از گياهان و جانوران و .. در برخي از كاربردها نیز شبکه حس/کار بعنوان گروهي از رباتهاي كوچك كه با همكاري هم فعاليت خاصي را انجام مي دهند استفاده میشود.

مقایسه بلوم فیلترو در همسازی

یک بلوم فیلتر یک فشرده سازی زمان بر است که برای پشتیبانی اعضای مجموعه پرس و جو استفاده می شود. آن شامل بیت مرتب سازی و گروهی از توابع هش (hash  functions ) می باشد. برای تولید بلوم فیلتر برای مجموعه ، از هر مجموعه اعضا توسط توابع هش برای استفاده در بیت موقعیت و بیت مرتب سازی  نقشه برداری می شود. تمام بیت های نقشه برداری تعیین می شوند. برای تعیین عضویت آیتم ها ، مشابه هش عمل می کنیم.

اگر هیچ کدام از بیت های هش تعیین نشده باشند ، آنگاه آن آیتم قطعا به هیچ مجموعه ای تعلق ندارد. اگر تمام بیت ها تعیین شده باشند، آنگاه آن آیتم احتمالا در مجموعه است. در حقیقت اگر مجموعه شامل هیچ آیتمی نباشد ، آنگاه قطعا یک اشتباه رخ داده است.با این وجود فضای ذخیره سازی معمولا زمانی که میزان قطعیت اشتباه به طور قابل توجهی پایین است ، این کمبود را متوازن می کند. فیلترهای بلوم در برنامه های پایگاه داده ، ذخیره وب و جستو جوی نظیر به نظیر شبکه ها استفاده شده اند.

درهمسازی یکی از شیوه های بسیار متداول نمایش مجموعه می باشد هر عنصر مجموعه به  بیت درهمسازی می شود و سپس لیست (مرتبی) از مقادیر درهمسازی مجموعه را نمایش می دهند . این روش ، احتمال خطای بسیار کوچکی را ایجاد می کند بعنوان مثال ، با استفاده از  بیت به ازاء نشان دهی[1] هر عنصر ، احتمال اینکه دو عنصر متمایز مقدار درهمسازی یکسانی را تولید کنند برابر  است از این رو احتمال تطبیق عناصر غیر عضو با برخی مقادیر درهمسازی حداکثر برابر  است .

1 Set

شبکه حسگر بی سیم

مراجع جهت مطالعه بیشتر

•  [1]  AI-Karaki, J.N., and Kamal, A.E., 2005,  Routing Techniques in Wireless Sensor
• Networks: A Survey, Dept. of Electr ical and Computer Engineering, Iowa State University, Ames, Iowa 50011.
• [2]  Akyildiz, F., and Vuran, M. C., 2010, Wireless Sensor Networks, John Wiley & Sons
• Ltd.
•  [3]   Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, E. Cayirci, 2002,  A Survey on Sensor
• Networks, IEEE Communications Magazine, August, Vol. 40, No. 8, pp. 102 -116.
•  [4]    Anastasi G, Conti M, Passarella A. (2009) ‘Energy Conservation in Wireless Sensor Networks: a survey’, In: Ad Hoc Networks, volume 7, Issue 3, Elsevier; pp.537-568.
• [5] A. Z.Border ,and  M.Mitzenmacher, “Network Application of Bloom Filters,” in Proceeding of the 40th Annual Allerton  Conference on Communication, control and computing, Illinios,USA, 2005, pp. 636-646.
•  [6]  Braginsky, D. Estrin, October 2002, Rumor Routing Algorithm for Sensor Networks, Proceedings of the First Workshop on Sensor Networks and Applications (WSNA), Atlanta, GA.
•  [7]   Chen,  H.,  and Tang, M., 2010,  Improved Routing Protocol in Wireless Sensor Network Based on PEGASIS,  College of Information Science & Technology, Donghua University, Shanghai 201600,China.
•  [8]  Gaafar, A., Elsayed, H. A., Ramly, S. E. and Ibrahim, M. M., Nov. 2010,  An Energy Aware WSN Geographic Routing Protocol,  Universal Journal of Computer Science
• and Engineering Technology 1 (2), 105-111.
• [9]   Heidemann, J., Silva, F., Intanagonwiwat, C., Govindan, R., Estrin, D., and Ganesan, D., October 2001,  Building Efficient Wireless Sensor  Networks with Low-Level Naming, Proceedings of the Symposium on Operating Syste ms Principles, pp 146-159.
•  [10]  Heinzelman, W.B.,  Chandrakasan, A.P. and Balakrishnan, H.,  October 2002,  An
• Application-Specific Protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks, IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, VOL. 1, NO. 4.  100
• [11]   Heinzelman, W.R., Kulik, J., Balakrishnan, H., 1999,  Adaptive protocols for
• information dissemination in wireless sensor networks,  Proceeding of the ACM
• MobiCom99, pp 174-185, Seattle ACM Press.
•   [12]   Intanagonwiwat, R.G., Estrin, D.,  Heidemann, J., Silva, F., 2002,  Directed diffusion for wireless sensor networking, Journal of ACM/IEEE Transactions on Networking,vol. 11, no. 1, pp. 2-16.
•  [13]   Kanavalli, A., Shenoy, P.D., Venugopal, K.R. and Patnaik, L.M., 2009,  A Flat
• Routing Protocol for  Sensor Networks, International Conference on Methods and
• Models in Computer Science.

https://digitalcommons.usf.edu/ege_etd/