منبع تحقیق درباره شبکه های حسگر، شبیه سازی، محیط زیست

دانلود پایان نامه ارشد

نظر بگیریم) چه تاثیری در بهبود یا بدتر شدن این معیار عملکرد، خواهد داشت. میتوان بهینهترین حالت را برای چگالی مناسب سنسور ها در سناریو های مختلف توزیع شبکه و برای معیارهای مختص هر کاربرد، محاسبه نمود و درکنار کاهش هزینه های اضافه، به بهترین بازدهی سیستم نیز نزدیک شد.
در نگاه ما، از زاویه دید لایۀ فیزیکی به شبکه، معیار های ظرفیت ارگادیک و ظرفیت قطع، و بالتبع نسبت سیگنال به نویز و تداخل، مورد توجه خواهند بود؛ در این میان تخمین ظرفیت شبکه مسئله ایست که به نوعی با سایر مسائل ذکر شده در ارتباط است. تعیین ظرفیت شبکه علاوه بر آنکه برای تضمین کیفیت سرویس14 برای کاربران آن مورد نیاز است، در مسیریابی مناسب و کارامد شبکه نیز موثر است. در شرایطی که بالاتر از حد ظرفیت شبکه به آن بار تحمیل شود، به دلیل وجود تراکم در بعضی گره ها، تعدادی از بسته های اطلاعات حذف15 میشوند. با حذف این بسته ها نه تنها بخشی از دیتای شبکه از بین میرود، بلکه مقداری از اطلاعات مربوط به مسیریابی هم از بین میرود [27] .
ارتباط حداکثر میزان ظرفیت یا نرخ انتقالی که می تواند به هر گره اختصاص یابد با تعداد گره های شبکه مسئله مقیاس پذیری شبکه را مطرح میکند؛ از یک طرف با افزایش تعداد گره ها، قابلیت اطمینان و پوشش شبکه افزایش می یابد اما از طرف دیگر هرچه سطح زیر پوشش شبکه بیشتر باشد، برای به مقصد رسیدن اطلاعات ارسالی لازم است که سایر گره ها در مسیریابی و رله اطلاعات همکاری کنند. بنابر این ظرفیت یا نرخ انتقال ای که به هر گره اختصاص می یابد، تنها به ترافیک آن گره وابسته نیست و به باری که از جانب سایر گره ها به آن تحمیل میشود نیز بستگی دارد. این مسئله می تواند شدیدا روی ظرفیت سیستم تاثیر منفی بگذارد [27و 28 ] .
بدست آوردن ظرفیت برای سناریو های مختلف بطور تحلیلی، کار دشواری است و نیاز به بهره بردن از تقریب های آماری برای رسیدن به نتایج منطبق بر شبیه سازی هاست. هدف ما اینست که با در نظر گرفتن سناریوی نسبتا پیچیده اما کاربردی و دارای مزایای فراوان و با در نظر داشتن فرض های ساده کننده وتا حد امکان عملی، مقدار و توزیع ظرفیت را بطور تحلیلی و همراه با شبیه سازی بدست آورده و با بررسی مقیاس پذیری در این شبکه ها، اثرات تعداد سنسور ها را بر این معیار های عملکرد بسنجیم و در صورت امکان مقادیر بهینه ای را برای تعداد مناسب سنسور ها بیابیم.

1-2- کاربرد های شبکه سنسوری بدون سیم

کاربرد های بسیاری را می توان برای این شبکه ها نام برد که به عنوان نمونه یکی از رایج ترین کاربردهای WSN نظارت محیطی است؛ کاربردهای نظامی، نظارت بر محیط زیست و مانیتورینگ صنعتی به خاطر هزینه کمتر و فراهم نمودن قابلیت های جدید، نیز از دیگر کاربرد های آن است .
کاربردهای شبکه حسگر بدون سیم در چهار دسته کلی قرار میگیرند: [46]
کاربرد های پزشکی
کاربرد های نظامی و دفاعی
کاربرد های کنترلی و نظارتی در کشاورزی
کاربردهای عمومی و صنعتی

1-2-1- کاربرد های پزشکی [46]
نظارت پزشکی16، شاید بهترین کاربرد این نوع شبکه ها در پزشکی باشد، حسگر های پوشیدنی میتوانند در شبکه بیسیسم سطح بدن یا محیط مجتمع سازی شوند تا بر علائم حیاتی، پارامترهای محیطی و موقعیت جغرافیای نظارت کنند و نظارت بلند مدت و سیار از بیماران و افراد مسن را فراهم کند و بی درنگ در موارد اضطراری به افراد اعلام خطر کند، درباره وضعیت سلامتی فعلی کاربران به آنها خبر دهد و پرونده های پزشکی کاربران را به صورت بلادرنگ بروز کنند.
به عنوان مثال در یک بیمارستان، بخش کودکان بیشتر از هرجای دیگری باید تحت مراقبت مداوم باشد. به این دلیل که کودکان، خود، آگاهی لازم برای خبر کردن پرستار در مواقع اورژانسی را ندارند و یا اینکه حساس تر و ضعیف تر هستند. بنابراین برای مراقبت مداوم کودکان می توان از شبکه های بی سیم سنسوری استفاده کرد. این کار با کار گذاشتن سنسور در جایی از بدن کودکان یا روی تخت آن ها و یا در اتاقشان قابل انجام است. پارامترهایی مانند دمای بدن، فشار خون، ضربان قلب و … توسط سنسور اندازه گیری شده و به پردازشگر مرکزی از طریق بدون سیم ارسال می شود. اگر اوضاع بحرانی شود، سیستم پرستار را آگاه می کند تا اقدامات لازم در کمترین زمان انجام شود.
کاربردهای مراقبت از سلامتی، شبکه های سنسوری بدون سیم می توانند برای نظارت و مراقبت از بیماران و افراد مسن برای مقاصد مراقبت از سلامتی استفاده شوند. که این امر می تواند کمبود شدید کارکنان مراقبت از سلامتی را بطور مهم بهبود دهد و هزینه های مراقبت از سلامتی در سامانه مراقبت از سلامتی فعلی را کاهش دهد.
کنترل رفتار، می توان سنسور ها را در خانه بیماران قرار داد تا بر رفتار های بیمار نظارت کرد. بعنوان مثال می توان در زمانی که بیمار به زمین افتاده است و به رسیدگی فوری پزشکی نیاز دارد، دکتر را خبر کرد. می توان بر کارهایی که بیمار انجام می دهد نظارت کرد و تذکرات و دستورالعمل ها را توسط تلویزیون یا رادیو برای او فراهم کرد.

1-2-2- کاربرد های نظامی و دفاعی [46]
شبکه های WSN در حال قرار گرفتن به عنوان قسمتی از سیستم های هوشمند، ارتباطی و کنترلی نظامی هستند، می توان حسگر های بدون سیم را به سرعت در میدان جنگ یا منطقه دشمن بدون هیچ زیرسازی مستقر کرد.به خاطر مزایایی که شبکه های حسگری دارند، نقش مهمتری را در در آینده در سیستم های هوش مصنوعی نظامی بازی خواهند کرد و جنگ های آینده را هوشمند تر و کم انسان تر خواهند کرد.
نظارت بر محیط نبرد و شناسائی دشمن، می توان حسگر ها را در میدان نبرد مستقر کرد تا بر حضور نیرو ها و وسایل نقلیه دشمن نظارت کرد و حرکت آنها را ردگیری کرد تا دیدبانی مناسب تری از نیروهای دشمن داشت.
محافظت از مواضع و تخمین خسارت، گره های حسگری می توانند اطراف مواضع حساس مانند تجهیزات اتمی ، پل های استراتژیک ، خطوط نفت و گاز ، مراکز ارتباطی و ستاد فرماندهی و ارتشی، برای مقاصد دفاعی، مستقر شوند .
راهنمایی هوشمند، میتوان سنسور ها را روی وسایل نقلیه روباتی بدون سرنشین، تانکها، هواپیماهای جنگی ، زیردریایی ها، موشکها یا اژدرها سوار کرد تا آنها را پیرامون موانع هدایت کرد تا به هدفشان برسند و با هماهنگی بوجود آوردن بین گزینه های مختلف کمکشان کنیم تا حمله یا دفاع موثرتری را انجام دهند.
حسگری از راه دور17، می توان از حسگر ها برای کنترل از راه دور(حسگری از راه دور) برای سلاح های شیمیایی ، بیولوژیکی و هسته ای ، کشف حمله های تروریستی بالقوه، و شناسایی کردن نظامی استفاده کرد.

1-2-3- کاربرد های کنترلی و نظارتی در طبیعت، محیط زیست و کشاورزی [46]
نظارت بر خطر، میتوان از سنسورها برای نظارت بر خطرات شیمیایی و بیولوژیکی در منطقه استفاده کرد. بعنوان مثال، یک تاسیسات شیمیایی یا یک میدان جنگ.
نظارت بر بحران، سنسورها می توانند بطور انبوه در منطقه مورد نظری قرار گیرند تا بحران های طبیعی و غیر طبیعی را شناسایی کنند. بعنوان مثال ، سنسورها می توانند در جنگل ها یا رود ها پخش شوند تا آتش سوزی جنگل و سیل را شناسایی کنند. حسگرهای ارتعاشی می توانند در یک ساختمان بکار رود تا جهت و بزرگی یک زمین لرزه را شناسایی کند و براوردی از ایمنی ساختمان را فراهم کند.
نظارت در بوم شناسی، برای نظارت بر شرایط حیوانات وحشی، جابجائی آنها ونظارت بر گیاهان در حیات وحش می توان از حسگر ها استفاده کرد.
نظارت کیفیت آب یا هوا، برای نظارت بر کیفیت آب یا هوا سنسورها می توانند روی زمین یا زیر آب قرار گیرند.بعنوان مثال، نظارت بر کیفیت آب می تواند در رشته هیدروشیمی استفاده شود. نظارت کیفیت هوا می تواند برای کنترل آلودگی هوا استفاده شود.

1-2-4- کاربردهای عمومی و صنعتی [46]
درکنترل فرایند های صنعتی، شبکه های سنسوری بدون سیم می توانند برای نظارت بر فرایندهای تولید یا شرایط وسایل تولید استفاده شوند. برای مثال، حسگرهای بدون سیم می توانند در خطوط ساخت و تولید قرار داده شوند تا بر فرایند تولید نظارت کنند. کارخانه های شیمیایی یا پالایشگاه های نفت می توانند از حسگر ها برای نظارت بر شرایط خط لوله هایشان استفاده کنند. حسگرهای کوچک می توانند در مناطقی از ماشین ها که برای نظارت توسط انسان غیر قابل دسترسی هستند جاسازی شوند و برای هر خرابی اعلام خطر کنند.بطور سنتی، معمولا تجهیزات بر اساس یک برنامه نگهداری می شوند. بعنوان مثال، هر چند ماه برای بازرسی کامل کرن، که هزینه بر است. با توجه به آمارهای مربوطه، یک تولید کننده تجهیزات ایالات متحده هر سال میلیاردها دلار برای نگهداری و تعمیر هزینه می کند. با شبکه های حسگری، نگهداری و تعمیر می تواند بر اساس شرایط تجهیزات، جریان داشته باشد، که انتظار می رود هزینه ها ی تعمیر و نگهداری را به طور چشمگیری کاهش دهد، همر ماشین ها را افزایش دهد و حتی زندگی هایی را نجات دهد.
امنیت و دیدبانی، در بسیاری از کاربدرهای امنیتی و دیده بانی می توان از WSN ها استفاده کرد، بعنوان مثال، حسگر های تصویری، صوتی و دیگر انواع حسگر ها می توانند در ساختمان ها، فرودگاه ها، راه های اصلی و دیگر مناطق حساس زیربنایی مانند، کارخانه های برق هسته ای یا مراکز ارتباطی برای شناسایی و ردگیری متجاوزان و برقاری اعلام خطر به موقع و مراقبت در برابر حمله های بالقوه، مستقر شوند. برخلاف کاربردهایی که به یک زیرسازی قابت نیاز ندارند، بسیاری از کار بردهای امنیتی می توانند ازعهده ارزیابی یک زیربنا برای منابع قدرت و ارتباطات بر آیند .

خانه های هوشمند،شبکه های سنسوری بدونسیم، می توانند برای فراهم کردن آسایش بیشتر و محیط زندگی هوشمند تر برای بشر، بکار روند. حسگر های بدون سیم می توانند در خانه ای جاسازی شوند و با هم مرتبط شوند تا شبکه خانگی خودگردانی را بوجود آورند. بعنوان مثال، یک یخچال هوشمند که به یک بخاری یا فر ماکروویو متصل شده است می تواند فهرستی بر اساس موجودی یخچال فراهم کند و پارامتر هار مربوط را به اجاق یا فر ماکروویو هوشمند ارسال کند ، تا آین دما و حرارت مورد نیاز برای آشپزی را فراهم کند. محتوا و برنامه های تلویزیون و انواع پخش کننده های صوتی تصویری دیگر، می تواند به صورت کنترل از راه دور نظارت و کنترل شود تا نیاز های مختلف افراد خانواده را مطابقت دهد.
اندازهگیری از راه دور، می توان از حسگر های بدونسیم برای خواندن وسایل اندازه گیری در خانه ها، از راه دور استفاده کرد، بعنوان مثال، آب، گاز، یا برق و سپس فرستادن مشاهدات از طریق ارتباط بدون سیم به یک مرکز کنترل از راه دور منتقل شوند.
علاوه بر کاربرد های فوق، شبکه های سنسوری خود پیکربند 18 می توانند در بسیاری از نواحی دیگر استفاده شوند، بعنوان مثال، کنترل ترافیک، مدیریت انبار، و مهندسی راه و ساختمان؛ اما قبل از اینکه کاربردهای مهیج فوق به حقیقت بپیوندد، باید بسیاری از مسائل فنی حل شوند.

1-3- مرور بر پیشینه و تحقیقات انجام شده در شبکه های حسگر بدون سیم

در زیر تحقیقات و مطالعاتی که تا کنون در زمینه های ظرفیت، نرخ انتقال، مقیاسپذیری و سناریو های مختلف در شبکه های بدون سیم اقتضایی و سنسوری صورت گرفته است، را بیان میکنیم.
در منبع [31] بیان شده است که برای شبکه ای شامل n گره، هر گره می تواند اطلاعات مختلفی برای هر یک از (n-1) گره دیگر ارسال کند و بنابر این ظرفیت شبکه در یک فضای n(n-1) بٌعدی تعریف میشود. در این حالت تحت هر استراتژی ارسال در شبکه، نظیر استفاده از ارسال با نرخ متغیر19، مسیریابی یک مرحله ای(یک گامه)20 و چند مرحله ای(چندگامه)21، حذف متوالی تداخل22(SIC) و …، یک نرخ قابل حصول23 بین n(n-1) زوج-گره مبدا-مقصد بدست میآید. مجموعه تمام این گروه ها، فضای ظرفیت را تشکیل میدهد.
با توجه به اینکه فضای ظرفیت شبکه n(n-1) بٌـعدیست ، حتی برای شبکه ای با تعداد محدود، محاسبه فضای ظرفیت قاب

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلمات کلیدی پوشش بانوان، امام صادق، زنان مسلمان Next Entries پایان نامه با کلمات کلیدی امر به معروف، فرهنگ و تمدن، امام صادق