دانلود تحقیق آشنایی با شبکه های حسگر بیسیم: بررسی تاریخچه، کاربردها، چالش ها و محدودیت ها

تاریخچه شبکه حسگر بی سیم

شبکه حسگر بیسیم (WSN) چیست؟ یک شبکه کامپیوتری است که تعداد زیادی حسگر بی سیم را در یک منطقه مشخص به صورت بی سیم به هم متصل می‌ کند. این حسگرها می‌توانند اطلاعات محیطی را مانند دما، فشار، رطوبت و سایر پارامترهای فیزیکی را اندازه‌ گیری کنند و این اطلاعات را به یک گره مرکزی یا گره پایانی (sink node) ارسال کنند.

شبکه حسگر بی سیم به دلایل مختلفی مانند قابلیت نصب و استفاده آسان، هزینه پایین و مصرف انرژی کم، در بسیاری از برنامه‌ها و کاربردهای مختلف استفاده می‌ شود. این شبکه‌ ها در بسیاری از صنایع مانند کشاورزی، محیط زیست، سلامت، حمل و نقل و هوشمندسازی ساختمان‌ ها استفاده می‌ شوند.

این تحقیق در قالب فایل ورد (WORD) قابل ویرایش و در 26 صفحه تهیه گردیده است. در ادامه نیز تصویر مربوط به یکی از صفحات تحقیق قرار داده شده است:

یک شبکه حسگر بی سیم معمولاً شامل سه عنصر اصلی است: حسگرها، گره‌ های میانی و گره پایانی. حسگرها مسئول اندازه‌ گیری اطلاعات محیطی هستند و این اطلاعات را به گره‌ های میانی ارسال می‌ کنند. گره‌ های میانی وظیفه جمع‌ آوری داده‌ ها و ارسال آنها به گره پایانی را بر عهده دارند. گره پایانی نقش گیرنده نهایی داده‌ ها را دارد و معمولاً به یک شبکه کامپیوتری بزرگتر متصل است.

شبکه حسگر بی سیم با استفاده از فناوری‌ های بی سیم مانند Wi-Fi، بلوتوث و زیگبی (ZigBee) عمل می‌ کند. این شبکه‌ ها معمولاً به صورت توپولوژی شبکه درختی (Tree Network Topology) سازمان‌ دهی می‌ شوند، به این صورت که گره پایانی در بالای شبکه قرار دارد و گره‌ های میانی و حسگرها به صورت سلسله‌ مراتبی به آن متصل هستند.

استفاده از شبکه حسگر بی سیم در برنامه‌ ها و کاربردهای مختلف به دلیل مزایایی مانند کاهش هزینه‌ ها، افزایش دقت اندازه‌ گیری، کاهش زمان و افزایش سرعت جمع‌آوری داده‌ ها، امکان ارسال داده‌ ها به صورت بی سیم و قابلیت تغییر و تنظیم شبکه بر اساس نیازهای محیطی است.

با این حال، شبکه حسگر بی سیم نیز با چالش‌ های خود مواجه است. چالش‌ هایی مانند محدودیت منابع انرژی، محدودیت پهنای باند، محدودیت فضای ذخیره سازی داده‌ ها و مشکلات امنیتی. برای حل این چالش‌ ها، روش‌ های مختلفی مانند بهینه‌سازی مصرف انرژی، فشرده‌ سازی داده‌ ها و استفاده از الگوریتم‌ های امنیتی مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

در نهایت، شبکه حسگر بی سیم به عنوان یک فناوری پیشرفته و قدرتمند در زمینه جمع‌ آوری و انتقال داده‌ های محیطی استفاده می‌ شود. با توسعه و پیشرفت فناوری‌ های بی سیم، امکانات و کاربردهای این شبکه‌ ها نیز روز به روز در حال گسترش و بهبود است.

فهرست مطالب تحقیق:

1 – مقدمه

2 – مروری بر تاریخچه شبکه های حسگر بی سیم

3 – معرفی شبکه های حسگر بی سیم

3 – 1 – ویژگی شبکه های حسگر

3 – 2 – تفاوت شبکه های حسگر بیسیم با شبکه های سنتی بیسیم

4 – ساختار شبکه های حسگر

4 – 1 – ساختار خودکار

4 – 2 – ساختار نیمه خودکار

4 – 3 – ساختار داخلی گره

4 – 4 – ساختار و محدودیت سخت افزاری گره

5 – معماری ارتباطات شبکه های حسگر بیسیم

5 – 1 – پشته قراردادی

5 – 1 – 1 – لایه فیزیکی

5 – 1 – 2 – لایه پیوند داده

5 – 1 – 3 – لایه شبکه

5 – 1 – 4 – لایه انتقال

5 – 1 – 5 – لایه کاربرد

6 – چالش های طراحی شبکه های حسگر بی سیم

6 – 1 – تحمل خرابی

6 – 2 – مقیاس پذیری

6 – 3 – هزینه تولید

6 – 4 – محدودیت های سخت افزاری

6 – 5 – توپولوژی شبکه حسگر

6 – 6 – محیط کار

6 – 7 – رسانه ارتباطی

6 – 8 – توان مصرفی گره ها

6 – 9 – افزایش طول عمر شبکه

7 – امنیت و حملات در شبکه های حسگر بیسیم

7 – 1 – حمله به اطلاعات در نقل و انتقال (Attaks on Information in translate)

7 – 2 – حمله سایبل (SybilAttack)

7 – 3 – حمله Blackhole

7 – 4 – حمله

Sinkhole 17 7 – 5 – حمله

wormhole18  7 – 6 – حمله

HELLOflood 18 7 – 7 – حمله

عدم پذیرش (DenialOf Service)

8 – کاربرد شبکه های حسگر بیسیم

8 – 1 – کاربرد های عمومی و صنعتی

8 – 2 – کاربرد های محیطی

8 – 3 – کاربرد های کشاورزی

8 – 4 – کاربرد های پزشکی

منابع

در ادامه، تصویر دیگری از این فایل ورد (WORD) قرار داده شده است:

شبکه حسگر بی‌سیم (یا همان Wireless Sensor Network) یک نوع شبکه کامپیوتری است که از حسگرهای کوچک و بی‌سیم تشکیل شده و برای جمع آوری داده ها از محیط های مختلف استفاده می شود. این حسگرها معمولاً دارای توان محدودی هستند و می توانند اطلاعات از محیط اطراف خود را به یک مرکز کنترلی یا یکدیگر انتقال دهند.

از اصولی ترین کاربردهای شبکه حسگر بی سیم می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. نظارت محیطی: از شبکه های حسگر بی‌ سیم برای نظارت بر محیط های مختلف مانند جنگل ها، زمین های کشاورزی، مناطق نفتی و گازی و غیره استفاده می شود.

2. کنترل و اتوماسیون: این شبکه ها در سیستم های کنترل و اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند تا داده ها را جمع آوری کرده و تصمیم گیری های هوش مصنوعی را برای کنترل تجهیزات انجام دهند.

3. کاربردهای پزشکی: در زمینه پزشکی، این شبکه ها برای نظارت بر وضعیت بیماران، دستگاه های پزشکی و سیستم های مراقبت از سلامت استفاده می شوند.

4. کاربردهای محیط زیستی: WSN به نظارت بر محیط زیست و مدیریت منابع طبیعی کمک می کند، به عنوان مثال برای نظارت بر منابع آب.

این شبکه ها معمولاً از تعداد زیادی حسگر کوچک تشکیل شده اند. این گره ها اطلاعات خود را جمع آوری می کنند و آنها را به یک گره مرکزی یا به یکدیگر انتقال می دهند تا بتوانند اطلاعات را پردازش کرده و تصمیم گیری کنند. به علت مصرف انرژی پایین حسگرها و امکان انتقال داده ها به صورت بی‌سیم، این شبکه ها برای برخی کاربردهای دارای محدودیت انرژی، مناسب هستند.