ساختمان شبکه های حسگر بی سیم

شبکه های حسگر نسل جدیدی از شبکه ها هستند که بطور معمول از تعداد زیادی گره ی ارزان قیمت تشکیل شده اند و ارتباط بین گره ها بصورت بیسیم صورت می گیرد هدف اصلی دراین شبکه ها جمع آوری اطلاعاتی درمحیط پیرامون حسگرهای شبکه است نحوه عملکرد کلی این شبکه ها به این صورت است که گره ها اطلاعات مورد نیاز را جمع آوری می کنند و سپس آنها را به سمت گیرنده ارسال می کنند امروزه کاربردهای وسیعی برای این شبکه ها وجود دارد که از آن جمله می توان به اتوماسیون خانگی بیسیم مثل کنترل روشنایی، مصرف انرژی هوشمند، بناهای ساختمانی، پزشکی مثل: ارتباط پزشکان با یکدیگر، مراقبت از بیماران و سالخوردگان، محیط زیست، جاده ها و بزرگراه ها مثل کنترل ترافیک تجاری نظامی ردیابی و غیره اشاره کرد انچه استفاده از این شبکه ها را گسترش داده است توان مصرفی پایین و هزینه ی کم آنها در کنار ویژگیهای دیگر آنها می باشد مهمترین چالش در این شبکه ها این استکه آنها از لحاظ میزان انرژی قابل دسترسی و منابع پردازشی موجود محدودیت دارند.شبکه های حسگر نسل جدیدی از شبکه ها هستند که بطور معمول از تعداد زیادی گره ی ارزان قیمت تشکیل شده اند و ارتباط بین گره ها بصورت بیسیم صورت می گیرد هدف اصلی دراین شبکه ها جمع آوری اطلاعاتی درمحیط پیرامون حسگرهای شبکه است نحوه عملکرد کلی این شبکه ها به این صورت است که گره ها اطلاعات مورد نیاز را جمع آوری می کنند و سپس آنها را به سمت گیرنده ارسال می کنند امروزه کاربردهای وسیعی برای این شبکه ها وجود دارد که از آن جمله می توان به اتوماسیون خانگی بیسیم مثل کنترل روشنایی، مصرف انرژی هوشمند، بناهای ساختمانی، پزشکی مثل: ارتباط پزشکان با یکدیگر، مراقبت از بیماران و سالخوردگان، محیط زیست، جاده ها و بزرگراه ها مثل کنترل ترافیک تجاری نظامی ردیابی و غیره اشاره کرد انچه استفاده از این شبکه ها را گسترش داده است توان مصرفی پایین و هزینه ی کم آنها در کنار ویژگیهای دیگر آنها می باشد مهمترین چالش در این شبکه ها این استکه آنها از لحاظ میزان انرژی قابل دسترسی و منابع پردازشی موجود محدودیت دارند.

طراحی یک واحد امنیتی جهت کاهش نفوذپذیری گره های ناشناس و کنترل ازدحام در شبکه های حسگر بی سیم

پیشرفت های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بی سیم، توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی با توان مصرفی پایین و استفاده از سیگنالهای رادیوئی جهت تبادل اطلاعات، کاربردهای گوناگونی را فراهم کرده است. طراحی چنین شبکه هایی مشکلات خاصی را به همراه دارد. یکی از این مشکلات، احتمال وقوع ازدحام به دلیل بالا بودن نرخ ارسال اطلاعات بوده و نیز به دلیل استفاده از سیگنالهای رادیوئی، نفوذگران قادرند در صورت شکستن موانع امنیتی خود را بعنوان عضوی از شبکه جا زده و امکان دستیابی به اطلاعات حیاتی و دیگر فهالیتهای مخرب توسط گره های نفوذگر فراهم می شود. بر همین اساس در این مقاله روشی برای حل مشکل ازدحام و افزایش امنیت در شبکه های حسگر بی سیم با طراحی یک واحد امنیتی برای سرخوشه ارائه شده است. واحد امنیت با بکارگیری شیف رجیسترهای بازخور (LFSR) ، کلیدی را برای هر گره در نظر می گیرد، تا هر گره داده خود را با آن کلید رمز کرده و به گره بعدی ارسال کند. با این روش ضریب امنیت برای شبکه هایی با فعالیت ویژه و وظایف حساس افزایش خواهد یافت و نیز برای حل مشکل ازدحام از روش گام به گام بجای روش انتها به انتها جهت تضمین قابلیت اعتماد برای رسیدن بسته استفاده می شود. در این روش محدودیت های موجود در شبکه های حسگر مانند محدودیت انرژی و حجم کم بافر گره ها، در نظر گرفته شده است. نتایج ارزیابی که با شبیه ساز NS2 انجام شده، نشان می دهد که با استفاده از این روش تاخیر رسیدن بسته ها کاهش می یابد و نیز انرژی کمتری از گره ها مصرف شده و طول عمر شبکه افزایش می یابد.پیشرفت های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بی سیم، توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی با توان مصرفی پایین و استفاده از سیگنالهای رادیوئی جهت تبادل اطلاعات، کاربردهای گوناگونی را فراهم کرده است. طراحی چنین شبکه هایی مشکلات خاصی را به همراه دارد. یکی از این مشکلات، احتمال وقوع ازدحام به دلیل بالا بودن نرخ ارسال اطلاعات بوده و نیز به دلیل استفاده از سیگنالهای رادیوئی، نفوذگران قادرند در صورت شکستن موانع امنیتی خود را بعنوان عضوی از شبکه جا زده و امکان دستیابی به اطلاعات حیاتی و دیگر فهالیتهای مخرب توسط گره های نفوذگر فراهم می شود. بر همین اساس در این مقاله روشی برای حل مشکل ازدحام و افزایش امنیت در شبکه های حسگر بی سیم با طراحی یک واحد امنیتی برای سرخوشه ارائه شده است. واحد امنیت با بکارگیری شیف رجیسترهای بازخور (LFSR) ، کلیدی را برای هر گره در نظر می گیرد، تا هر گره داده خود را با آن کلید رمز کرده و به گره بعدی ارسال کند. با این روش ضریب امنیت برای شبکه هایی با فعالیت ویژه و وظایف حساس افزایش خواهد یافت و نیز برای حل مشکل ازدحام از روش گام به گام بجای روش انتها به انتها جهت تضمین قابلیت اعتماد برای رسیدن بسته استفاده می شود. در این روش محدودیت های موجود در شبکه های حسگر مانند محدودیت انرژی و حجم کم بافر گره ها، در نظر گرفته شده است. نتایج ارزیابی که با شبیه ساز NS2 انجام شده، نشان می دهد که با استفاده از این روش تاخیر رسیدن بسته ها کاهش می یابد و نیز انرژی کمتری از گره ها مصرف شده و طول عمر شبکه افزایش می یابد.

ارزیابی کارایی الگوریتم مسیریابی برای بهینه نمودن طول عمر شبکه های حسگر بی سیم

این مقاله به ارزیابی کارایی الگوریتم مسیر یابی برای بهینه نمودن طول عمر شبکه های حسگر بی سیم می پردازد

ارایه ی راهکاری پویا جهت افزایش تحمل پذیری خطادرشبکه حسگربی سیم

تحمل پذیری خطا در شبکه های حسگر بی سیم به دلیل چالش های فنی و مفهومی منحصربه فرد از اهمیت ویژه ای برخوردار است . به دلیل دور از دسترس بودن مکان گره های حسگر بی سیم، عمدتاً دستیابی و تعمیر و نگهداری گره ها امکان پذیر نیست. لذا صرفاً با بکار بستن روشهای نرم افزاری و سخت افزاری سعی در ترمیم شبکه ای که با خطا مواجه شده است دارند. دلایل متنوعی جهت بروز خطا در شبکه موردبحث بوده و در این پایان نامه با توجه به محدودیت ها و شرایط عملیاتی ویژه ی شبکه های حسگر بی سیم، روشی را برای بهبود تحمل پذیری خطای گره و خوشه بندی شبکه پیشنهاد داده ایم. به دلیل اینکه گره های حسگر ممکن است بر اثر اتمام انرژی یا آسیب های فیزیکی و یا پارازیت در عملکرد دچار اختلال شده و از شبکه خارج شوند ایده پیشنهادی خود را بر روی به تعویق انداختن زمان مرگ گرههای شبکه با استفاده از منطق فازی گذاشته ایم. اهمیت این موضوع وقتی است که شبکه از ساختار خوشه بندی تشکیل شده است. مرگ یا خرابی گره سرخوشه باعث از دست رفتن اطلاعات گره های خوشه می گردد. در این روش با استفاده از گره های کاندید در ساختار خوشهبندی، تحمل پذیری خطای گره شامل انرژی به موقع تشخیص و ترمیم می گردد. ارزیابی و مقایسه روش پیشنهادی با روش های خوشه بندی پایه و تحمل پذیر خطای مشابه، بهبود روش پیشنهادی را نشان می دهد

پروتکل مسیریابی مقیاس پذیر در شبکه های حسگر رادیوشناختی

شبکه های حسگر بی سیم (WSN ها ) به صورت قابل ملاحظه ای یک راه حل بسیار عالی و موثر برای مجموعه ای از برنامه های کاربردی در نظر گرفته شده است. هزینه پایین گره های حسگر، استقرار آرایه ای بزرگ از سنسورها را در انواع برنامه های کاربردی، مانند نظارت غیر نظامی و زیست محیطی را فراهم می کند. بسیاری از WSN ها در باندهای طیف بدون مجوز عمل می کنند که بسیار پر تراکم می باشد. با افزایش تعداد گره هایی که به شبکه می پیوندند، نیاز به بهره وری انرژی ، منابع- محدود و پروتکل کارامد – طیف موثر نیز افزایش می یابد. ترکیب قابلیت های رادیویی شناختی در شبکه های حسگر منجر به نمونه ای شبکه امیدوار کننده شده و تحت عنوان شبکه های حسگر رادیو شناختی شناخته می شود. در این مقاله، یک شبکه شناختی با پروتکل مسیریابی فرصت طلبانه برای شبکه گیرنده بی سیم معرفی شده است. هدف از این پروتکل ارائه شده، بهبود عملکرد شبکه پس از افزایش مقیاس پذیری شبکه می باشد. عملکرد پروتکل ارائه شده از طریق شبیه سازی بررسی شده است. مدل کانال دقیق برای ارزیابی قدرت سیگنال در مناطق مختلف یک محیط پیچیده در محیط داخلی ساخته شده است. سپس، یک شبیه ساز رویداد گسسته، به بررسی عملکرد پروتکل پیشنهادی در مقایسه با دو پروتکل های مسیریابی دیگر استفاده خواهد شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که پروتکل پیشنهادی در مقایسه با دیگر پروتکل های مسیریابی رایج، دارای توان، تاخیر بسته و مصرف انرژی کل مظلوب تری می باشد.

واژگان کلیدی

مسیریابی فرصت طلبانه، شبکه های حسگر بی سیم، مقیاس پذیری، شبکه های شناختی.