چهارشنبه 28 شهریور 1397 | Wednesday 19 th of September 2018 صفحه اصلی گروه الکترونیکی کامپیوتر
3-1 پروتکل های مسیریابی در شبکه حسگر بیسیم

هدف از به وجود امدن  شبکه¬های حسگر بیسیم جمع¬اوری اطلاعات و داده¬ها از محیط پیرامون خودمی¬باشد. در هر پروتکل جمع¬اوری داده،داده¬ها از گره¬ها جمع¬اوری می¬شوندو سپس به ایستگاه پایه  انتقال داده می¬شوند. که در انجا کاربر نهایی می¬تواند به داده¬ها دسترسی داشته باشد.گره¬های حسگر برای رسیدن به سطح بهره¬وری مطلوب از تکنیک¬های اجتماع داده مختلفی استفاده می¬کنند.
با توجه به تفاوت¬های عمده بین شبکه¬های حسگر بیسیم با شبک¬ های امروزی و همچنین شبکه¬های  MANET، مسیریابی در این شبکه¬ها توجه بسیاری را به خود جلب کرده¬است .این تفاوت¬ها به قرار زیر است:
1.امکان ایجاد یک مبنای ادرس¬دهی کلی در این شبکه¬ها وجود ندارد. بنابراین پروتکل¬هایی مثل پروتکل اینترنت   در این شبکه¬ها کاربرد ندارد.
2.تقریبا در تمامی کاربردهای شبکه¬های حسگر بیسیم نیاز به این امر می¬باشد که داده¬ها از نواحی مختلف به سمت یک ایستگاه پایه مشخص جریان پیدا کنند (برخلاف شبکه¬های دیگر مخابراتی).
3.با توجه به اینکه حسگرهایی که در نزدیکی پدیده مورد نظر برای اندازه¬گیری قرار دارند با احتمال زیاد یک نوع داده تولید می¬کنند، بنابراین تعداد داده¬های تکراری در این شبکه¬ها زیاد است.
4.این حسگرها از نظر قدرت در ارسال داده، انرژی، قدرت پردازش اطلاعات وحافظه محدودیت دارند، پس پروتکل¬های مسیریابی باید یک مدیریت بسیار دقیق روی این منابع داشته باشند.
با توجه به اختلافات ذکر شده، تعداد زیادی الگوریتم جدید برای حل مشکل مسیریابی برای شبکه¬های حسگر بیسیم، پیشنهاد شده است. در طراحی این مکانیزم¬های مسیریابی، علاوه بر مشخصات خاص حسگرها برای ان شبکه، کاربرد شبکه وهمچنین نیازمندی¬های ساختار ان نیز در نظر گرفته شده است. تقریبا تمامی پروتکل¬های مسیریابی برای این شبکه¬ها را می¬توان در گروه¬های زیر تقسیم¬بندی کرد:
1.پروتکل¬های با محوریت داده  : مبنای این پروتکل¬ها بر  اساس درخواست از طرف ایستگاه پایه  می¬باشد و مبنای عملکرد ان به طریقی است که باعث می¬شود تعداد زیادی از داده¬های تکراری دوباره ارسال نشوند.
2.پروتکل¬های سلسله مراتبی : در این پروتکل¬ها شبکه به زیربخش¬هایی مختلف به نام خوشه  تقسیم می¬شود که در هریک از خوشه¬ها، سرخوشه  وظایفی را از جمله ترکیب داده¬ها  وحذف داده¬های تکراری به عهده می¬¬گیرد.
3.پروتکل¬های مبتنی بر مکان : در این پروتکل¬ها، اطلاعات مربوط به مکان حسگرها به کار گرفته می¬شوند تا بواسطه ان مسیرهای بهینه برای انتقال اطلاعات بدست ایند.
4.عده¬ی کمی از پروتکل¬های دیگر نیز وجود دارند که بر مبنای مدل جریان داده¬ها در  شبکه  و یا بر مبنای کیفیت خدمات  عمل می¬کنند که در ادامه توضیحات بیشتری درباره¬ی این پروتکل¬ها داده می¬شود.
در زیر چند پارامتر که برای پروتکل¬های مسیریابی در شبکه¬های حسگر بیسیم مورد نظر قرار می¬گیرند، مطرح شده¬اند:
1.    دینامیک شبکه
اکثرا حسگرها در شبکه های حسگر بیسیم ثابت هستند. فقط بعضی از شبکه¬ها وجود دارند که در ان برخی از حسگرها متحرک هستند. در حضور حسگرهای متحرک، مساله¬ی پایداری مسیرها امر بسیار مهمی است. از طرفی خود پارامتر در حال اندازه¬گیری می¬تواند حالت استاتیک و یا دینامیک داشته باشد. مثلا در یک کاربرد تعقیب و تشخیص هدف، شبکه حالت دینامیک به خود می¬گیرد، در صورتی که مثلا برای تشخیص اتش در یک جنگل دیگر اینطور نیست و شبکه حالت ثابت دارد. در حالت دینامیک، داده¬ها از حسگرها به صورت متناوب به ایستگاه پایه فرستاده می¬شود. در صورتی که در حالت ثابت هر وقت پدیده ای رخ می¬¬دهد به ایستگاه پایه گزارش می¬شود.
2.    جایگذاری حسگرها در شبکه
با توجه به کاربردهای مختلف، جایگذاری حسگرها در شبکه¬های مختلف با یکدیگر متفاوت می¬باشند. که این امر می¬تواند در کارایی کل شبکه تاثیر مستقیم بگذارد. در برخی از کاربردها، مکان حسگرها از قبل تعیین شده¬است اما در اکثر شبکه¬های حسگر بیسیم به این صورت نیست. در شبکه¬هایی که مکان حسگرها از قبل معین شده، اطلاعات نیز از طریق مسیرهای از قبل تعیین شده ارسال می¬شوند. اما در شبکه¬هایی که مکان از قبل مشخص نشده باید حسگرها به صورت خودکار مسیریابی را انجام دهند. معمولا شبکه¬ها به این صورت هستند و برای این شبکه¬ها ایجاد زیرساخت مناسب در کارایی سیستم تاثیر بسزایی دارد.
3.    محدودیت انرژی
در طی مراحل طراحی زیرساخت شبکه، ایجاد مسیرها شدیدا تحت تاثیر محدودیت انرژی حسگرها قرار می¬گیرد. با توجه به اینکه توان ارسال به صورت بیسیم با توان دوم(و بالاتر) مسافت رابطه مستقیم دارد، استفاده از روش¬های ارسال چندگامی باعث می¬شود تا توان کمتری تلف شود. اما استفاده از این روش باعث ایجاد مشکلاتی در مدیریت توپولوژی وکنترل دسترسی به محیط انتقال می¬شود. بنابراین با توجه به این که در اکثر شبکه¬ها، حسگرها به صورت اتفاقی در شبکه قرار گرفته¬اند، استفاده از روش¬های چند مسیره امکان¬ناپذیر است.
4.    مدل انتقال اطلاعات
بنابر کاربرد یک شبکه حسگر بیسیم، مدل انتقال اطلاعات در ان می تواند مبتنی بر زمان ،  مبتنی بر رخداد ، مبتنی بر درخواست  و یا ترکیبی از این¬ها باشد. در حالت  مبتنی بر زمان، هر حسگر اطلاعات خود را به صورت متناوب ارسال می¬کند. در حالت مبتنی بر رخداد، هر وقت اتفاقی از قبل تعیین شده در یک بخش از شبکه بوقوع بپیوندد، این اتفاق گزارش می¬شود. در حالت مبتنی بر درخواست، از طرف ایستگاه پایه یک درخواست در شبکه منتشر شده و به حسگرهای دلخواه می¬رسد. حسگرهای مورد نظر نیز پاسخ مناسب را می¬دهند. برخی از شبکه¬ها از ترکیب این مدل¬ها استفاده می¬کنند. از نقطه نظر کم کردن مصرف انرژی و پایداری مسیرهای ایجاد شده، مدل انتقال اطلاعات بسیار مورد اهمیت است. مثلا در یک کاربرد تشخیص اتش در جنگل، استفاده از یک پروتکل با مدل انتقال اطلاعات بسته به اتفاق بسیار کارا و مناسب است.
5.    ترکیب داده ها  
بسیاری از حسگرها ممکن است داده¬های تکراری تولید کنند. با استفاده از تکنیک ترکیب داده¬ها می¬توان از حجم اطلاعات ارسالی تا حد زیادی کم کرد. با توجه به اینکه پردازش اطلاعات کمتر از ارسال اطلاعات توان تلف می¬کند، ترکیب اطلاعات بسیار مهم جلوه می¬کند و به همین دلیل در بسیاری از پروتکل¬ها از این تکنیک استفاده شده¬است. می¬توان با استفاده از تکنیک¬های پردازش سیگنال اطلاعات دقیق¬تری بدست اورد که به این روش Data Fusion  می¬گویند که یکی از روش¬های ان روش شکل¬دهی پرتو  می¬باشد. در ادامه چند پروتکل مسیریابی برای شبکه¬های حسگر بیسیم که از تکنیک ترکیب داده¬ها استفاده می¬کنند، توضیح داده شده¬است

Compatability by:
آخرین به روز رسانی سایت: سه شنبه, 22 اسفند 1391 - 00:26