شبکه های حسگر بیسیم چندرسانه ای

پیشرفت در تکنولوژی CMOS جهت ایجاد تراشه‏های کم مصرف، ساخت دوربین‏های تک‏تراشه را، که می‏توانند به راحتی در فرستنده/گیرنده‏های ارزان جاسازی شوند، امکان‏پذیر ساخته است. پیش از این، «میکروفن‏ها» برای مدت زیادی جزء لازم گره‏های حسگر بی‏سیم بوده‏اند. اتصال میان منابع چندرسانه‏ای و وسایل ارتباطی مقرون بصرفه، انجام تحقیقات در مورد شبکه‏سازی حسگر‏های چندرسانه‏ای را قوّت بخشید؛ در نتیجه، طی سال‏های اخیر، «شبکه‏های حسگر بی‏سیم چندرسانه‏ای»، یا WMSN ها، در زمینه‏های مختلفی چون پردازش سیگنال‏های دیجیتالی، ارتباطات، شبکه‏سازی، کنترل و آمار، به طور وسیعی مورد توجه تحقیقات قرار گرفتند. مجموعه تجارب کسب شده از هر یک از این زمینه‏ها، ایجاد و توسعه WMSNهایی که امکان بازیابی جریان‏های صوتی، ویدیویی (یا تصویری متحرک) و تصویری (ساکن) و ارسال بلادرنگ آن‌ها را فراهم نموده، تسهیل کرد. علاوه بر این، قابلیت بازیابی داده‏های چندرسانه‏ای، چنین شبکه‏هایی را قادر می‏سازد که داده‏های حاصل از منابع ترافیکیِ غیرهم‏جنس را به صورت بلادرنگ پردازش کنند، همبستگی‏شان را حفظ کنند و آن‌ها را با هم ترکیب کنند. درک این شبکه‏ها، کاربرد‏های تحقیقاتی وسیعی در زمینه‏های مختلف پیش‏رویمان قرار خواهد داد که تحقّق آن‌ها در شبکه‏های حسگر عددی امکان‏پذیر نبوده است.
در این فصل روی جنبه‏های مختلف شبکه‏های حسگر بی‏سیم چندرسانه‏ای تمرکز می‏شود و هدف این است که یک دید کلی نسبت به پروتکل‏ها، الگوریتم‏ها، کاربردها و چالش‏های تحقیقاتی این شبکه‏ها ارائه شود.
۱-۳- کاربردهای شبکه‏های حسگر چندرسانه‏ای
مهمترین زمینه‏های کاربردی شبکه‏های حسگر بی‏سیم چندرسانه‏ای را می‏توان به صورت زیر خلاصه نمود:
■ نظارت و پایش: مجموعه‏ِی قابلیّت‏های صوتی، ویدیویی و تصویری موجود در حسگر‏ها، کاربردهای نظارتی را بیشتر و گسترده‏تر نموده است. تغذیه‏ِی یک منطقه خاص توسط چندین حسگر غیرهم‏جنس، امکان پوشش کامل‏تر و وسیع‏تری را فراهم آورده است. به علاوه، در این شبکه‏ها، اطلاعات با جزئیات بیشتری، نسبت به شبکه‏های حسگر سنّتی، ارسال می‏شوند.
■ اجتناب از ترافیک، اجراء و کنترل آن: ترافیک یکی از بزرگترین مشکلات شهرهاست. آرایش آسانِ وسایلِ چندرسانه‏ایِ بی‏سیم می‏تواند حلّال بسیاری از مشکلات مرتبط با ترافیک باشد؛ به این معنی که از یک مسیریابی ویژه‏ِی مبتنی بر اطلاعات دریافتی از شبکه‏ِی‏ حسگرهای دوربینی استفاده شود و یا مثلأ، جایگاه‏های خالی پارک اتوموبیل، به صورت بلادرنگ نمایش داده شوند. به علاوه، حسگرهای چندرسانه‏ای می‏توانند جریان ترافیکی وسایل نقلیه در بزرگراه‏ها را مانیتور کرده و داده‏های جمع آوری شده (از قبیل سرعت متوسط و تعداد ماشین‏ها) را بازیابی نمایند. این امر به کشف تخلّفات از راه دور و شناسایی متخلّفان نیز کمک می‏کند.
■ همیاری خودکار برای نظارت سالمندان و خانواده‏ها: شبکه‏های حسگر چندرسانه‏ای، تکنیک‏های بدیعی را در زمینه نظارت و مطالعه‏ِی رفتار افراد مُسن، بدون مختل کردن روال عادی زندگی آن‌ها، عرضه می‏کنند. در نتیجه، علل بیماری‏هایی چون جنون (زوال عقل) که آن‌ها را مورد تهدید قرار می‏دهد، شناسایی می‏شوند. به علاوه، «کمک و همیاری از راه دور» به سالمندان نیز به وسیله حسگرهای صوتی و ویدیویی، امکان‏پذیر می‏گردد.
■ مانیتورینگ محیطی (یا محیط زیستی): اطلاعات بصری، خواه تصویر باشند و خواه جریان ویدیویی، موجبات افزایش قابلیّت‏های مانیتورینگ محیطی را فراهم آورده‏اند. در کنار داده‏های عددی نظیر دما و رطوبت، اطلاعات بصری کمک می‏کنند تا مانیتورینگِ محیطی، به طور دقیق و عاری از تداخل و برهم‏کنش‏های قابل توجّه، صورت گیرد.
■ کنترل فرایند صنعتی: کنترل و مانیتورینگ در یک محیط صنعتی، عواملی تعیین کننده در جهت کارآیی ماشین آلات صنعتی هستند. از محتوای چندرسانه‏ای، می‏توان برای کنترل یک فرایند صنعتیِ حساس به زمان استفاده نمود. فرایند ساخت محصولاتی مثل تراشه‏های نیمه‏هادی، اتوموبیل‏ها، خوراکی و دارو را می‏توان با WMSNها، نظارت و آنالیز نمود. پیوند دادن سیستم نظارت ماشینی با WMSNها، این سیستم‏ها را ساده و انعطاف‏پذیر نموده و در عین حال هزینه‏های نگهداری و به کار اندازی را کاهش می‏دهد.
سیستم‏های نظارتیِ توزیع شده که نتیجه‏ِی تحقیقات در زمینه‏ِی WMSNها هستند، مزایای بالقوّه‏ِی دیگری هم، علاوه بر کاربردهای ذکر شده، دارند. مثلاً به طور خاص، سیستم‏های نظارت و مانیتورینگ سنّتی می‏توانند با سه مزیّت عمده یعنی: گسترش دید، افزایشِ کیفیت دید و امکانِ داشتن چند نقطه‏ِی دید از یک پدیده، ارتقاء یابند. وقتی فقط از یک دوربین برای کاربرد نظارتی استفاده می‏شود، پوشش، در دوربینِ ثابت به میدان دید ‏محدود می‏شود و در دوربین با قابلیت pan-tilt-zoom به میدان توجّه . از سوی دیگر، توسعه‏ِی چندین حسگر بصریِ کم‏هزینه، باعث افزایش پوشش و ارتقاء سطح عملیات و بهره‏وری می‏گردد. همچنین، استفاده از چندین دوربین‏، باعث افزایش اطلاعات ضروری و ارتقای سطح نظارتی، که در یک دوربین قابل حصول نیست، می‏گردد. به این ترتیب، از مشکلاتی مثل «خرابی تنها مؤلفه » یا مشکلات مربوط به وجود مانع در راستای دیدِ دوربین، اجتناب خواهد شد. به علاوه، استفاده از چندین منبع بصری، باعث انعطاف‏پذیری در استخراج داده‏ها، متناسب با نیازمندی‏های کاربرد مورد نظر خواهد شد؛ در نتیجه، توصیف‏هایی با دقّت‏ها و سطح جزئیات مختلف از یک صحنه، ایجاد خواهد شد.
راه‏حل‏های اتخاذ شده برای WSNها، اطلاعات زیادی را در جهت طراحی شبکه‏های چندرسانه‏ای، عرضه می‏نماید؛ با این حال، بسیاری از جنبه‏های این شبکه‏های حسگرِ الگو، باید بررسی مجدد شوند. به طور خاص، نیاز به تقاضاهای متنوّعِ کیفیتِ خدمات (QoS) برای کاربردهای چندرسانه‏ای، یک چالش بزرگ محسوب می‏گردد. بنابراین، برای اتخاذ راه‏حل‏های کارآ و انعطاف‏پذیر در WMSNها، تجربیات کسب شده از چندین زمینه‏ِی تحقیقاتی مورد نیاز است. در این راستا، تئوری محدودیت انرژی در ارتباطات بی‏سیم و همچنین تکنیک‏های پردازشی تصویر و ویدیو، در جهت ارتباطات چندرسانه‏ای پیشرفته، از اهمیّت ویژه‏ای برخوردارند.
در این قسمت، تا حد ممکن، الگوریتم‏ها، پروتکل‏ها و سخت‏افزارهای مورد نیاز جهت ایجاد شبکه‏های حسگر چندرسانه‏ای بی‏سیم مورد بررسی قرار می‏گیرند.
۲-۳- چالش‏های طراحی
در طراحی WMSNها، زمینه‏های تحقیقاتی متنوعی از جمله ارتباطات، پردازش سیگنال، تئوری کنترل و سیستم‏های جاگذاری شده ، مورد توجه قرار می‏گیرند‏. همگرایی این زمینه‏ها، منجر به ایجاد شبکه‏های توانمندی خواهد شد که قادرند با محیط تعامل کنند و داده‏های بامعنی‏تری (نسبت به شبکه‏های سنّتی) تولید کنند.
در فصول قبلی راجع به محدودیّت‏های طراحی شبکه‏های WSN بحث شد؛ هرچند بعضی از محدودیّت‏های مطرح شده در شبکه‏های حسگر بی‏سیم در WMSNها نیز وجود دارد (مثل مصرف انرژی)، با این‏حال، با توجّه به ماهیّت متفاوت WMSNها و اختصاصی بودن برخی چالش‏ها (به دلیل تفاوت‏های اساسی سخت‏افزاری یا نرم‏افزاری میان این دو نوع شبکه)، در این قسمت به محدودیّت‏هایی که در WMSNها مطرح هستند، بدون توجّه به وجوه اشتراک آن‏ها با شبکه‏های حسگر سنّتی، پرداخته خواهد ‏شد.
چالش‏های طراحی چندی در تحقّق WMSNها وجود دارند، مثل کدگذاری منبع چندرسانه‏ای، نیاز به پهنای باند بالا، نیازمندی‏های کیفیت خدمات در کاربرد خاص، پردازش درون شبکه‏ایِ چندرسانه، مصرف انرژی، محدودیت منابع، ظرفیت متغیر کانال، ترکیب کارکردها در راهکار گذر از لایه، پوشش و … که هر یک در زیر شرح داده شده‏اند.

فایل word آموزش شبیه سازی NS2 در سایت نشر الکترونیک آنی

فایل word خوشه بندی در شبکه های حسگر بیسیم

فایل Word راهنمای شبکه های حسگر و شبکه های حسگر مولتی مدیا

تألیف و ترجمه: محمد (فرزاد) یزدی

اشتراک گذاری

سایت شخصی مهندس محمد فرزاد یزدی-مهندس نرم افزار-طراحی وب واکنش گرا-برنامه نویسی تحت وب-مفاهیم فناوری اطلاعات و ارتباطات فروشگاه الکترونیکی نشر الکترونیک آنی-فروش آنلاین کتاب و تجهیزات کامپیوتر- نرم افزارهای حسابداری و اکسل-برنامه نویسی سایت شخصی دکتر حمیدرضا صنعتی فوق تخصص قلب و عروق فلوشیپ اینترونشنال کاردیولوژی-بهترین متخصص و فوق تخصص قلب و عروق در شرق و غرب و جنوب و شمال تهران شرکت تدبیر انرژی سپهر بهینه سازی کیفیت توان، بهبود کیفیت توان، افزایش کیفیت توان، انجام پروژه های کیفیت توان دکتر پریسا علمی متخصص و فوق تخصص بیماریهای زنان و زایمان و نازایی-بهترین جراح و متخصص و فوق تخصص زنان و زایمان در تهران-متخصص زنان و زایمان خوب در تهران