فایل ورد کامل مقاله امنیت در شبکه‌های بی‌سیم و روش‌های تأمین آن در شرکت کامکان؛ تحلیل علمی تهدیدات و راهکارهای حفاظتی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله امنیت در شبکه‌های بی‌سیم و روش‌های تأمین آن در شرکت کامکان؛ تحلیل علمی تهدیدات و راهکارهای حفاظتی دارای ۱۳۲ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله امنیت در شبکه‌های بی‌سیم و روش‌های تأمین آن در شرکت کامکان؛ تحلیل علمی تهدیدات و راهکارهای حفاظتی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله امنیت در شبکه‌های بی‌سیم و روش‌های تأمین آن در شرکت کامکان؛ تحلیل علمی تهدیدات و راهکارهای حفاظتی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله امنیت در شبکه‌های بی‌سیم و روش‌های تأمین آن در شرکت کامکان؛ تحلیل علمی تهدیدات و راهکارهای حفاظتی :

بررسی امنیت در شبکه های بی سیم و روش های تأمین آن

چکیده:
شبکه‏های بی‌سیم امروزه کاربردهایی بیشتر از شبکه‌های معمولی دارند چرا که سرعت گسترش درآنها بسیار بیشتر از شبکه‏های معمولی است، استفاده از شبکه‌ها ی بی‌سیم نیازمند آن است که شما امنیت را در آن جدی بگیرید چرا که اگر این موضوع را سطحی تلقی کنید، ممکن است افراد دیگر نیز از شبکه بی‌سیم شما استفاده کنند. شبکه‌های بی‌سیمیکی از تکنولوژی های

جذابی هستند که توانسته‏اند توجه بسیاری را بسوی خود جلب نمایند و عده ای را نیزحیرت زده کنند و هرچند این تکنولوژی جذابیت و موارد کاربرد بالایی دارد ولی مهمترینمرحله که تعیین کننده میزان رضایت از آن را بدنبال خواهد داشت، ارزیابی نیاز ها و توقعات و مقایسه آن با امکانات و قابلیت های این تکنولوژی است. در صورتی که شما هم یکی از کاربران شبکه‌های بی‌سیم باشید و یک مودم وای فای در منزل داشته باشید، از طریق آن به اینترنت متصل می شوید. در این صورت

برای استفاده و شارژ کردن آن می‌بایست هزینه‌ای را پرداخت کنید. مطمئناً شما هم دوست ندارید که کسی به شبکه بی‌سیم تان متصل شده و از اینترنت شما استفاده کند. برای امنیت بیشتر بهتر است با یک سری از مسائل امنیتی آشنا شوید. امروزه امنیت شبکه یک مساله مهم برای ادارات وشرکتهای دولتی وسازمآنهای بزرگ وکوچک است تهدیدهای پیشرفته از تروریست های

فضای سایر کارمندان ناراضی وهکرهای رویکردی سیستماتیک برای امنیت شبکه می طلبد. با طرح قابلیت امنیتی این استاندارد می توان از محدودیت آن آگاه شد. همانطور که می دانیم شبکه‌های بی‌سیم به طور گسترده‌ای در محیط های تجاری استفاده می شوند. تکنولوژی بی‌سیم برای شبکه‌های صوت وداده نیز استفاده می‌شود که در این پروژه به طور کامل درمورد استفاده های موجود در شبکه‌های کامپیوتری بیان می‌کنیم. شبکه‌های بی‌سیم فراهم کننده ی فوایدی در

محدود سیِّار می‌باشند و پیکربندی ونصب آنها آسان است. دراین پروژه دربار معماری پروتکل، که ساختاری لایه ای که شامل سخت افزار ونرم افزار است که تبادل داده ها را بین سیستم ها حمایت می‌کند به طور مختصر بیان شده است. وهمچنین علاوه براین، به دلیل اینکه حسگرها ذاتاً خودکار عمل می‌کنند (یعنی مراقبتی از لحاظ فیزیکی از آنها نمی‌شود).

جنبه های اصلی امنیتی شبکههای حسگربی‌سیم را به چهاردست اصلی تقسیم کرده‏اند:
۱- موانع امنیتی شبک حسگر که برای ایجاد امنیت کاربرد دارند.
۲- نیازمندی‌های یک شبک حسگر بی‌سیم امن یا کارهای لازم برای ارتقاء امنیت
۳- حملات (آفندی)
۴- اقدامات دفاعی (پدافندی)

فهرست جداول

عنوان صفحه
شکل ۲- ۱ هدف در یک شبکه بی‌سیم ۱۰
شکل۲-۲مسیریابی گره ۱۵

شکل۲-۳ساختار خودکار ۱۸
شکل ۲-۴ ساختار نیمه خودکار ۱۸
شکل ۲-۵ ساختمان گره ۲۰
شکل ۲- ۶ کاربردهای شبکه حسگر ۲۳
شکل ۲- ۷پشته پروتکل شبکه‌های حسگر ۳۱
شکل ۲- ۸زیر ساخت شبکه ای ۳۳
شکل ۲-۹ اجزای داخلی شبکه حسگر ۴۱
شکل ۴- ۱ ساختار LIDS 95

فهرست شکل ها
عنوان صفحه
جدول ۲-۱ دیدگاه کلی از پروتکل های MAC برای شبک

ه های حسگر ۳۳
جدول شماره ۲-۲ فرمول لایه های شبکه ۴۹
جدول شماره ۲-۳ پروژه های تحقیقاتی رایج ۵۱
جدول۴- ۱:خلاصه ای از عملکرد رمز نگاری ۷۸
جدول ۴- ۲ لایه¬های شبکه حسگر و دفاع / حملات Dos 81

فصل اول:
کلیات تحقیق

چکیده: این پروژه بر مبنای ایجاد امنیت در شبکه‌های بی‌سیم می‌باشد شبکه‏های کامپیوتری در امنیت باشند به راحتی توسط استفاده کنندگان مورد تائید قرار می‌گیرند که این یک امری است بدیهی و در اکثر مواقع باعث این می‌گردد که تمایلات تولید کننده‌گان به سمت ایجاد امنیت بیشتر برود و این به نوبه خود می‌تواند باعث جلوگیری از نفوذ گردد.
بیان مسأله
بیان مسأله بدین گونه است که پیشرفت‏های اخیر در فناوری ساخت مدارات مجتمع در اندازه های کوچک از یک سو و توسعه فناوری ارتباطات از سوی دیگر زمینه ساز طراحی شبکه‌های حسگر

بی‌سیم شده است.امروزه زندگی بدون ارتباطات بی‌سیم مشکلات بسیاری را در پیش رو دارد. بدلیل اینکه حسگرها ذاتاً خودکار عمل می‌کنندسبب می‎‏شود که حمل فیزیکی به سنسورها می‏تواند نقش مهمی در عملکردشبکه‌های حسگر بی‌سیمداشته باشد. امروزه کاربردهای بسیاری برای شبکه‌های حسگر مطرح شده است و روز به روز هم بر تعداد آنها اضافه می‌شود که در این پروژه بیان می‌کنیم. کاربرانشبکه‌هایبی‌سیم بیشترین رضایت را زمانی خواهند داشت که عمدهکارب

ری آن جهت دسترسی به اینترنت و منابع اینترنتی باشد.
حال مسئله اساسی مطرح شده در این پروژه این است که آیا امنیت در شبکه‌های بی‌سیم تآثیر بسزایی دارد؟وهمچنین چگونه می توان امنیت شبکه‌هایبی‌سیم را تأمین کرد؟

تاریخچه شبکه‌های بی‌سیم:
برای آنکه مبحث اصلی را شروع کنیم بیان تاریخچه آن بسیار مهم است که به بیان آن می‏پردازیم: تکنولوژی و صنعت حسگر بی‌سیم به دهه ۸۰ میلادی باز می گردد که بیشتر آن مربوط به نیمه‌های ابتدایی دهه می‏باشد. مانند هر تکنولوژی دیگری، پیشرفت شبکه‌های محلی بی‌سیم به کندی صورت می پذیرد. با ارائه استاندارد IEEE 802. 11b که پهنای باند نسبتاً بالایی را برای شبکه‌های محلی امکان پذیر می‏ساخت، استفاده از این تکنولوژی وسعت بیشتری یافت.در حال حاضر مقصود از شبکه بی‌سیم تمامی پروتکل ها و استاندارد های خانوادگی IEEE 802. 11b است.این شبکه

محلی بی‌سیم تجاری توسط فردی به نام Motorola پیاده سازی شد. این شبکه، به عنوان یک نمونه از این شبکه‌ها، هزینه‏ای بالا و پهنای باندی پایین را تحمیل می‏گردد که ابداً مقرون به صرفه نیست و هزینه‏های زیادی در بر دارد. از همان زمان به بعد در اوایل دهه ۹۰ میلادی، پروژه ی استاندارد ۸۰۲۱۱ توسط IEEEنهایی شده و تولید محصولات بسیاری برپایه‏ی این استاندارد آغاز شد.نوع a، با استفاده از فرکانس حاصل ۵GHZ، پهنای باندی تا ۵Mbps را فراهم می‌کند. در حالی که نوع b با استفاده از فرکانس حاملGHZ 4 و ۲، تا ۱۱ mbpsپهنای‏باندرا‏پشتیبانی‏می‏کند که نسبتا پهنای باند خوبی است.

اهمیت پژوه:
برای بیان اهمیت پروژه باید گفت که شبکه‏های بی‌سیم با توجه به آنکه قدمت کمی دارن اما بسیار دارای اهمیت می‏باشند،و بعد از بیان اهمیت پروژه به بیان اهداف می‌پردازیم.
با توجه به اینکه همیشه فناوری امنیت شبکه‌های بی‌سیم در حال بسط و گسترش است،راه حل امروز، برای فردا چاره ساز نبوده و سیستم‏ها همچنان آسیب‏پذیر باقی می‏مانند.امنیت شبکه بی‌سیم یک موضوع دینامیکی است و مشکلات جدیدی به سرعت در آن پدیدار شده‌اند.محققان با برنامه‏هایی که برای یک مدت کوتاه یا چند ماه، در اینترنت قابل دسترسی بوده، مشکلاتی پیدا کردند.از سوی دیگرکلیدهای استفاده شده در شبکهبی‌سیم طوری طراحی شده‌اند که اجازه به

دیگر عامل‏های فروش تجهیزات کامپیوتر و هیئتهای استاندارد که دائماً وضعیت امنیت شبکه را به سیستمهای مقابله کننده با این مشکلات اعمال کرده‏اند داده نشده وبا این کار راه حلها را برای نسل بعدی محصولات آماده می کنند.در این پروژهرابطه برخورد استفاده کنندگان از فناوری را در ارتباط با امنیت شبکه‏های بی‏سیم بررسی می‏کنیم. معمولاً وقتی درباره امنیت بی سیمی بحث می کنیم، تمرکز روی فناوری جدید است.غریزه طبیعی ما در جستجوی راه بهتر برای محافظت اطلاعات از مهاجمان راه‏حلهای فنی برای مشکلات امنیتی است. دانشمندان صنعتی علاقمندند این موضوع را محک زدن آینده بنامند. وقتی که شبکه‏های کامپیوتری در امنیت باشند به راحتی توسط استفاده کنندگان آنها تأمین می شوند.

تعریف اصطلاحات:
حسگر : حسگر وسیله ای که وجود شیئ یا جسمی یا رخداد یک وضعیت یا مقدار یک کمیت فیزیکی را تشخیص داده و به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. حسگر انواع مختلف دارد مانند حسگرهای دما, فشار, رطوبت, نور, شتاب‏سنج.
گره حسگر: به گره ای گفته می شود که فقط شامل یک یا چند حسگر باشد.
گره کارانداز: به گره ای گفته می شود که فقط شامل یک یا چند کارانداز باشد.
گره حسگر/کارانداز: به گره ای گفته می شود که مجهز به حسگر و کار انداز باشد.

شبکه حسگر: شبکه ای که فقط شامل گره‌های حسگر باشد. این شبکه نوع خاصی از شبکه حس/کاراست. در کاربردهایی که هدف جمع آوری اطلاعات و تحقیق در مورد یک پدیده می باشد کاربرد دارد. مثل مطالعه روی گردبادها.
میدان حسگر/کارانداز : ناحیه کاری که گره‌های شبکه حس/کار در آن توزیع میشوند.
شبکه حس/کار: شبکه ای متشکل از گره‌های حسگر و کار انداز یا حسگر/کارانداز است که حالت کلی شبکه‌ها ی مورد بحث می باشد. ( شریف زاده، فتاح وکاظمی، مهدی، امنیت در شبکه‌ها، نشرقومس۱۳۷۷)

شبکه ی ارتباطی: مجموعه ای از واحدهای عملیاتی مرتبط است که سرویس های ارتباطات داده را بین ایستگاههای متصل به شبکه فراهم می‌کنند.
رمزگذاری متداول: همان رمزگذاری متقارن می‌باشد.
معماری ارتباطات: شامل ساختار سخت افزار ونرم افزاری است که ارتباطات را پیاده سازی می‌کنند.

سوالها یا فرضیه های پژوهش:
سؤالهای پژوهشی به قرار زیر است:
۱-چرا امنیت در شبکه‏های بی‌سیم دارای اهمیت بیشتری نسبت به شبکه‏های با سیم است؟
۲- امنیت در شبکه‌های حسگر بی‌سیم چگونه سرعت تکنیک های امنیتی را در شبکه‌های سنتی بالا می برد؟
۳- سنسورها در عملکرد شبکه‏های حسگر بی‌سیم چه نقشی دارند؟
۴- امنیتی که بر شبکه‌های بی‌سیم حاکم است و نیز تأثیری که سیستم امنیت بر تغییر و جابه‏جایی این شبکه‏های حسگر بی‌سیم دارد چیست؟
۵- روشهای پیشنهادی برای برقراری امنیت کدامند؟
اهداف اصلی:
هدف کلی این تحقیق عبارت است از: بررسی نقش امنیت درشبکه‌های کامپیوتری و روش‏های تأمین آنها.
اهداف جزئی این تحقیق به قرار زیر می‌باشند:
۱- دستیابی به روشهای برتر سیستم امنیت در شبکه‌های حسگر وبی‌سیم و تأمین آنها.
۲-شناخت میزان تأثیر هریک ازاجزاء سیستم امنیت در شبکه‌های بی‌سیم و تأمین آنها.
۳- متغیرهایی که واسطه رسیدن به سیستم امنیت در شبکه‏های حسگر نقش ویژه‏ای در اهداف اصلی این پروژه دارند.

روش تحقیق
برای بیان روش پژوهش باید به کلیات مطالب گردآوری شده توجه نمود، هر محقق و پژوهشگری بعد از تعیین و تنظیم موضوع تحقیق با توجه به ویژگی‏های موضوع باید درصدد انتخاب روش تحقیق باشد. هدف از روش تحقیق این است که مشخص کنیم از چه راه و شیوه‌ای می توان به موضوع مورد نظر دست یافت. تعیین روش، بستگی به ماهیت موضوع، اهداف و امکانات و منابع در دسترس دارد. پژوهشگر پس از تعیین و تنظیم موضوع تحقیق باید در فکر انتخاب روش انجام تحقیق باشد. هدف از انتخاب روش انجام تحقیق این است که مشخص کنیم چه روشی برای موضوع خاصی لازم است؟ باید به خاطر داشت محقق به خوبی آگاهی دارد که آنچه یافته است تا چه حد بستگی به نوع کاوش او برای دست یافتن به آن دارد. این پروژه شامل ۵ فصل می‌باشد که در فصل اول کلیات تحقیق وبیان مسأله واهداف وضرورت ها وتاریخچه موضوع را بیان می‌کند وفصل دوم آشنایی با کاربرد حسگرها در شبکه‌های امنیتی ودر فصول سوم وچهارم بیان کار اصلی ازجمله یافته ها وطرح های پیشنهادی ومقایسه ها، در فصل نتیجه گیری وبیان پیشنهادات می‌باشد.
دلایل انتخاب این نوع روش‌:
با توجه به اینکه روش این تحقیق (توصیفی – کتابخانه‌ای) می‌باشد به بیان دلایل انتخاب این روش می‌پردازیم:
چرا ما روش (توصیفی – کتابخانه‌ای) را انتخاب کرده‌ایم؟زیرا از یک طرف به توصیف نظرات مختلف در مورد شرایط و ویژگی‌های احراز سیستم اطلاعات و نقش فرهنگ سازمانی می پردازد و از طرفی از منابع و مأخذ مورد استفاده قرار گرفته شده از کتب و متون علمی مدیریت وفناوری اطلاعات و مدیریت اطلاعاتی موجود در کتابخانه‌ها و مرکز علمی پژوهشی و همچنین استفاده از پایان‌نامه‌های موجود در کتابخانه مرکزی شهر اصفهان و همچنین پروژه‌های تحقیقاتی ومقاله در زمینه فناوری اطلاعات و امنیت شبکه‌ها استفاده شده است.

مقدمه
امنیت موجود در شبکه‌های حسگر به صورتی در این پروژه بیان می گردد که باید برای تأمین آن از فناوری رمزگذاری استفاده نمایید. یک شبکه حسگر شامل تعداد زیادی گره‌های حسگر است که در یک محیط بطور گسترده پخش شده و به جمع آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگر، از قبل تعیین شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم

می‌آورد که بتوانیم آنها را در مکآنهای خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم. یک حمله استاندارد در شبکه‌‌های حسگر بی‌سیم، ایجاد پارازیت در یک گره یا گروهی از گره‌ها می باشد. حمله بر روی اطلاعات در حال عبور در یک شبکه حسگر از دیگر موارد تهدید کننده امنیت در این شبکه‌ها است، حسگر‌ها تغییرات پارامتر‌های خاص و مقادیر را کنترل می‌کنند و طبق تقاضا به چاهک گزارش می‌دهند. در زمان ارسال گزارش ممکن است که اطلاعات در راه عبور تغییر کنند، مجدداً پخش

شوند و یا ناپدید گردند. از آنجایی که ارتباطات بی‌سیم در مقابل استراق سمع آسیب پذیر هستند، هر حمله کننده می‌تواند جریان ترافیک را کنترل کند، در عملیات وقفه ایجاد کند و یا بسته‌ها را جعل کند. بنابراین، اطلاعات اشتباه به ایستگاه ارسال می‌شود. به دلیل اینکه گره‌‌های حسگر معمولا دارای برد کوتاهی برای انتقال میباشند و منابع محدود دارند، حمله کننده‌ای با قدرت پردازش بالا و برد ارتباطی بیشتر می‌تواند بطور همزمان برای تغییر اطلاعات واقعی در طول انتقال، به چندین

حسگر حمله کند. هدف از انجام این پروژه، تحقیق وبررسی امنیت در شبکه‌های حسگر بی‌سیم وتأمین آنها به روشهای گوناگون که جوابگوی آن باشد. این پروژه شامل ۵ فصل می‌باشد که فصل اول آن کلیات تحقیق و مربوط به بیان مساله، اهداف، ضرورت ها، تاریخچه موضوع، چارچوب پروژه و کلاً شامل مقدمات پایان نامه می باشد. فصل ۳ و ۴ مربوط به بیان کار اصلی محقق (شامل یافته ها، طرح پیشنهادی، مقایسه‌ها) می باشد. فصل ۵ شامل نتیجه گیری و بیان پیشنهادات (در مورد موضوع تحقیق و یا تحقیقات آینده) می باشد.

فصل دوم :
مبانی نظری (تعریف شبکه‌های حسگر«بی‌سیم» وکاربرد آنها)

مقدمه
شبکه‌های بی‌سیم اگرچه دارای مشکلات متعددی بوده‌اند اما در اکثر مواقع حد و مرز‌ها را از بین برده‌اند پیشرفتهای اخیر درکوچک‌سازی، طراحی مدارهای کم مصرف وتجهیزات ارتباطی بی‌سیم ساده و کم مصرف، همچنین توسعه شرکت¬های تولیدکننده منابع انرژی کوچک به¬همراه کاهش هزینه¬های تولید کارخانه‌های موجب ایجاد فناوریجدیدی بانام شبکه¬های حسگر¬بی‌سیمگردید. پیشرفت فناوری¬های MEMS، ارتباط بی‌سیم والکترونیک دیجیتال، امکان ساخت گره¬های حسگرکم هزینه، با مصرف کم چندمنظوره ودراندازه¬های کوچک رابرای ارتباط درفواصل کوتاه فراهم ساخته است. این حسگرهای کوچک که شامل حسگر، واحد پردازش و واحد ارتباط می‌باشند، ایده شبکه¬های حسگر بی‌سیم را برمبنای همکاری وهماهنگی تعداد زیادی ازاین گره¬ها ایجاد نموده¬اند. این شبکه¬ها، حداقل امکانات محاسباتی و برخی ابزارهای حسی را برای حس محیط پیرامونی خود درقالب نوع جدیدی از شبکه¬ها که به صورت گسترده درمحیط قرارمی گیرند بکار می برند. از حسگرها برای حس پارامترهایی نظیردما، نور، لرزش، صدا، تابش، رطوبتاستفاده می‌شود. به دلیل اینکه گره‌‌های حسگر معمولا دارای برد کوتاهی برای انتقال می‌باشند و منابع محدود دارند، حمله کننده‌ای با قدرت پردازش بالا و برد ارتباطی بیشتر می‌تواند بطور همزمان برای تغییر اطلاعات واقعی در طول انتقال، به چندین حسگر حمله کند. هدف از انجام این پروژه تحقیق پیرامون پروتکل های امنیتی در این شبکه‌ها می باشد که در بخش‌های آتی آن‌ها را بیان خواهیم کرد.

یک شبکه حسگر از تعداد زیادی گره¬های حسگر تشکیل شده که به صورت متراکمی در اطراف پدیده فیزیکی مورد نظر پخش شده‌اند و دارای قابلیت جابه جایی می‌باشند.

نکته مهم در مورد شبکه¬های حسگر بی‌سیم این است که نیاز نیست مکان حسگرهاکاملا مهندسی شده باشد، این خاصیت در کاربردهایی که امکان چینش حسگرها وجود ندارد یا این که امکان تغییر محل آنها وجود دارد از اهمیت زیادی برخوردار است. نکته مهم دیگر در شبکه¬های

حسگربی‌سیم همکاری جمعی گره¬های حسگر می‌باشد. گره¬های حسگر شامل واحد پردازش می‌باشند، در نتیجه به‌جای ارسال داده خام به مقصد، از پردازنده خود استفاده کرده و بر روی داده ارسالی، محاسباتی در حد توان خود انجام می‌دهند و تنها قسمت¬های مورد نیاز داده مورد نظر را ارسال می نمایند. خصوصیاتی که از شبکه¬های حسگر بی‌سیم ذکر گردید امکان پشتیبانی

از کاربردهای زیادی را به وجود می‌آورد. به عنوان مثال می توان به کاربرد درموارد سلامت، صنایع نظامی، امنیت اشاره کرد. در واقع می توان گفت شبکه¬های حسگر، کاربر نهایی را نسبت به محیط اطراف خود هوشمند تر و اگاه تر می سازد که باعث افزایش سرعت نیز می‌گردد.
تعریف و ساختمان شبکه‌های حسگر
پیشرفت‌های اخیر در فناوری ساخت مدارات مجتمع در اندازه‌های کوچک از یک سو و توسعه فناوری ارتباطات از سوی دیگر زمینه ساز طراحی شبکه‌های حسگر بی‌سیم شده است.امروزه زندگی بدون ارتباطات بی‌سیم و ایجاد مدارات کوچک و کوچک‌تر باعث شده با استفاده از مدارات بی‌سیم در اغلب وسایل الکترونیکی امروزی امکان‌پذیر باشد. این پیشرفت‌ها همچنین باعث توسعه ریز‌حسگرها شده است.این ریزحسگرها توانایی انجام حس‌های بی‌شمار درکارهایی مانند: جمع‌آوری اطلاعات در مناطق دور افتاده و مکآن‌هایی که برای اکتشاف انسانی فراهم آورده است.

تعریف شبکه‌های حسگر
شبکه حسگر- شبکه جسگر برای ایجاد به گره نیاز دارد، کارانداز شبکه‌ای است تشکیل یافته از تعداد زیادی گره کوچک.در هر گره تعدادی حسگر- کارانداز وجود دارد این شبکه به شدت با محیط فیزیکی تعامل دارد که از طریق حسگر اطلاعات محیط را گرفته و از طریق کاراندازها واکنش نشان می دهد.ارتباط بین این گره‌ها به صورت بی‌سیم است. هرگاه به طور مستقل و بدون دخالت انسان کار می‌کند.درواقع تفاوت اساسی این شبکه‌ها، ارتباط آن با محیط پیرامون و پدیده های فیزیکی است.با این تفسیر که شبکه‌های سنتی ارتباط بین انسان‌ها و پایگاه‌های اطلاعاتی را فراهم می‌کند در حالی که یک شبکه ی حسگر- کارانداز مستقیماً با جهان فیزیکی و اجس

ام اطراف آن در ارتباط است، و با استفاده از حسگرها محیط فیزیکی را مشاهده نموده، و براساس این مشاهدات تصمیم گیری نموده و عملیات مناسب را انجام می دهد.
ساختمان گره
گره دارای بخشهایی می‌باشد که به اختصار به بیان آنان می‌پردازیم: واحد حسگر – کارانداز، واحد پردازش داده ها فرستنده- گیرنده بی‌سیم و منبع تغذیه. و همچنین دارای بخش‌های اضافی می‌باشد و بخش‌های اضافی که شامل واحد متحرک ساز، مکان‌یاب و تولی توان نیز ممکن است بسته به کاربرد گره‌ها وجود داشته باشد.واحد پردازش داده شامل یک پردازنده کوچک، حافظه ویک باتری با ظرفیت محدود است که امروز این حافظه محدود نیز گسترش پیدا کرده است. داده‌ها را از حسگرها گرفته و بسته به کاربرد آن، پردازش محدودی روی آنها انجام داده و از طریق فرستنده ارسال می‌کنند.واحد پردازش مدیریت هماهنگی و مشارکت با سایر گره‌ها را در شبکه انجاممی‌دهند واحد فرستنده – گیرنده ارتباط با شبکه را برقرار می‌کنند.واحد حسگر شامل یک سری حسگر و مبدل آنالوگ به دیجیتال است، که اطلاعات آنالوگ را از حسگر گرفته و به صورت دیجیتال به پردازنده تحویل می دهد. واحد کارانداز شامل کارانداز و مبدل دیجیتال به آنالوگ است که کار آن به این صورت است که فرامین دیجیتال را از پردازنده گرفته و به کارانداز تحویل می دهد. ساختمان گره ساختمانی است که یک عنصر اصلی را دارا می‌باشد.واحد تأمین انرژی، توان مصرفی تمام بخش ها را تأمین می‌کند که اغلب یک باتری با انرژی محدود کی باشد. محدودیت منبع انرژی یکی از تنگناهای اساسی است که در طراحی شبکه‌های حسگر – کارانداز همه چیز را تحت تأثیر قرار می دهد.در کنار این بخش ممکن است واحدی برای تولید انرژی مثل سلولهای خورشیدی وجود داشته باشد.در گره‌های متحرک واحدی برای متحرک سازی وجود دارد.مکان یاب موقعیت فیزیکی گره را تشخیص می دهد.تکنیک های مسیردهی و وظایف حسگری به اطلاعات مکان با دقت بالا نیاز دارند.یکی از مزایای شبکه‌های حسگر- کارانداز از توانایی مدیریت ارتباط بین گره‌های درحال حرکت می‌باشد.
پایگاه داده در شبکه‌های بی‌سیم
پایگاه داده مجموعه‌ای از اطلاعات می‌باشد که دارای مدیریت یکجا می‌باشند. یک پایگاه داده ی توزیع شده که اندازه گیری های فیزیکی در مورد محیط را جمع‌آوری واندیس‌گذاری کرده وبا استفاده ازپرس وجوهای کاربر یا برنامه‌های خاری دیگر، به یا از داخل شبکه، قابل دسترس خواهد بود. پایگاه داده‌ها نسبتاً جدید هستند. و می‌تواند از تلاش‌های موجود در زمینه های “جریان های داده” و”شبکه‌های نظیر به نظیر” بهره ببرد. طراحی یک پایگاه داده ممکن است به صورت خطوطی از

برنامه باشد ولی برای مکان‌هایی از برنامه از قبل تعیین شده، استفاده می‌شود ولی در هرصورت وجود پایگاه داده در شبکه بی‌سیم بسیار اهمیت داردو برای مدیریت و همچنین ایجاد امنیت بسیار مورد امر واقع شده است. کنترل کلیه جریان‌ها در شبکه‌های بی‌سیم بر عهده پایگاه داده می‌باشد.

معرفی شبکه حسگر:

شبکه حسگر که دارای زیر بخش‌هائی است و شبکه حسگر/کارانداز (حس/کار) شبکه ای است متشکل از تعداد زیادی گره کوچک که در هر گره تعدادی حسگر و/یا کارانداز وجود دارد. شبکه به شدت با محیط فیزیکی تعامل دارد. بدین صورت این تعامل انجام می‌گیرد که از طریق حسگرها اطلاعات محیط را گرفته و از طریق کارانداز‌ها واکنش نشان می‌دهد. ارتباط بین گره‌ها بصورت بی‌سیم است. هرگره بطور مستقل و بدون دخالت انسان کار می‌کند و نوعا از لحاظ فیزیکی بسیار کوچک است ودارای محدودیت هایی در قدرت پردازش, ظرفیت حافظه, منبع تغذیهمی‌باشد چرا که برای طراحی کوچک بودن این مشکل به وجود می‌آید. این محدودیت‌ها مشکلاتی را بوجود می آورد که منشأ بسیاری از مباحث پژوهشی مطرح در این زمینه است. این شبکه از پشته پروتکلی شبکه‌ها ی سنتی پیروی می کند ولی بخاطر محدودیت ها و تفاوتهای وابسته به کاربرد, پروتکل ها باید باز نویسی شوند. این مقاله ضمن معرفی شبکه حس/کار و شرح ویژگیها، محدودیت ها، کاربردها، ایده ها و چالش ها، به طرح موضوعات پژوهشی در این زمینه می‌پردازد. پیشرفتهای اخیر در فناوری ساخت مدارات مجتمع در اندازه های کوچک از یک سو و توسعه فناوری ارتباطات بی‌سیم از سوی دیگر زمینه ساز طراحی شبکه‌ها ی حس/کار بی‌سیم شده است. تفاوت اساسی این

شبکه‌ها ارتباط آن با محیط و پدیده های فیزیکی است شبکه‌های سنتی ارتباط بین انسآنها و پایگاه های اطلاعاتی را فراهم میکند در حالی که شبکه ی حس/کار مستقیما با جهان فیزیکی در ارتباط است با استفاده از حسگرها محیط فیزیکی را مشاهده کرده, بر اساس مشاهدات خود تصمیم گیری نموده و عملیات مناسب را انجام می‌دهند. نام شبکه حس/کار بی‌سیم یک نام عمومی

است برای انواع مختلف که به منظورهای خاص طراحی می شود. برخلاف شبکه‌ها ی سنتی که همه منظوره اند شبکه‌ها ی حس/کارنوعا تک منظوره هستند. در صورتی که گره‌ها توانایی حرکت داشته باشند شبکه می تواند گروهی از رباتهای کوچک در نظر گرفته شود که با هم بصورت تیمی کار می کنند و جهت مقصد خاصی مثلا بازی فوتبال یا مبارزه با دشمن طراحی شده است. از دیدگاه دیگر اگر در شبکه تلفن همراه ایستگاههای پایه را حذف نماییم و هر گوشی را یک گره

فرض گنیم ارتباط بین گره‌ها باید بطور مستقیم یا از طریق یک یا چند گره میانی برقرار شود. این خود نوعی شبکه حس/کار بی‌سیم می باشد. اگرچه به نقلی تاریخچه شبکه‌های حس/کار به دوران جنگ سرد و ایده اولیه آن به طراحان نظامی صنایع دفاع آمریکا برمی‌گردد. ولی این ایده می‌توانسته در ذهن طراحان رباتهای متحرک مستقل یا حتی طراحان شبکه‌های بی‌سیم موبایل نیز شکل گرفته باشد. به هر حال از آنجا که این فن نقطه تلاقی دیدگاه های مختلف است تحقق آن می تواند بستر پیاده سازی بسیاری از کاربردهای آینده باشد. کاربرد فراوان این نوع شبکه و ارتباط آن با مباحث مختلف مطرح در کامپیوتر و الکترونیک از جمله امنیت شبکه, ارتباط بلادرنگ‌, پردازش صوت و تصویر, داده کاوی, رباتیک ,طراحی خودکار سیستم های جاسازی شده‌اند.
دیجیتال میدان وسیعی برای پژوهش محققان با علاقمندی های مختلف فراهم نموده است این تجهیزات می‌تواند کاربردهای زیادی در شبکه‌های کامپیوتری داشته باشد و برای توسعه هر بخش به این زیر مجوعه نیاز داریم که به این منظور باید بی‌سیم بودن محصولات نیز در نظر گرفته شود.

به بیان خصوصیات مهم شبکه‌های حسگر بی‌سیم می‌پردازیم:

خصوصیات مهم شبکه¬های حسگر بی‌سیم عبارتند از:وابستهبهکاربرد:
بهدلیلادغامفناوری¬هایحسگر، پردازشوارتباطات، محدودهوسیعیازکاربردهاامکانپیادهسازیدرشبکه-هایحسگربی‌سیمرادارند. امابایدتوجه نمودکه نمی‌توان برای تمام کاربردها یک سناریو را اجرا نمود، بلکه هر کاربرد پیکربندی و پروتکل مخصوص به خود را نیاز دارد. به عنوان مثال شبکه¬های حسگر با تراکم پایین از حسگرها و نیز با تراکم بالایی از حسگرها کار می‌کنند در حالی که پروتکل¬های این دو حالت بسیار با یکدیگر متفاوت می‌باشند.
مقیاس‌پذیری: به صورت تئوری، شبکه¬های حسگر نسبت بهشبکه¬های تک‌کاره دارای تعداد بسیار بیشتری نهاد می‌باشند که نیاز به راه حل¬هایی متفاوت و مقیاس‌پذیرتر د

ارند.
تعاملبامحیط:ایجاد اینکه چگونه با اطرافمان تعامل داشته باشیم را تعامل با محیط می‌گویند. بهدلیلتعاملشبکه¬هایحسگربامحیطاطرافشان، خصوصیاتترافیکیآنهابادیگرشبکه¬هایموجودمتفاوتمی‌باشد. بهطورمعمولشبکه¬هایحسگردارایترافیکیبانرخپایینمی‌باشند، امادرمواقعیکهپدیدهموردنظرروی می‌دهد دارای ترافیک انفجاری می‌گردند که این ترافیک نرخی بسیار پائین‌تر از حد معمول دارد.
خودپیکربندی: خودپیکربندی یک اصطلاح می‌باشد که بیشتر در زمینه طراحی و ساختار به کار می‌رود، مشابه با شبکه¬های تک کاره شبکه¬هایحسگرنیازبهخودپیکربندی برای دارا بودن شبکه¬ای پیوسته دارند، اما به دلیل تفاوت در ترافیک و انرژی مصرفی روش¬های متفاوت مورد نیاز می‌باشد. به همین دلیل گره¬های حسگر نیاز به درک محل جغرافیایی خود دارند.
انرژی: انرژی یکی از مهمترین مباحث در شبکه‌های بی‌سیم می‌باشد، مشابهبابعضیانواعشبکه¬هایتک‌کاره، منابعانرژیمحدودبودهومصرفانرژیمهمترینمعیاربرایپیکربندیآنهامی‌باشد. دربعضیموارد، باطریموجوددرگره-هایحسگرقابلشارژدوبارهنمی‌باشد و به همین دلیل نیاز به طول عمر بیشتر حسگر می‌باشد که این می‌تواند یکی از معایب باشد و اگر باطری‌ها قابلیت شار‍ژ مجدد بودند طول عمر حسگر کمتر مطرح بود و هزینه کمتری را طلب می‌کرد.

قابلیتاطمینانوکیفیتسرویس: برای هر فردی که خریدار باشد قابلیت اطمینان و کیفیت خیلی مهمتر از زمان نباشد کمتر هم نیست چرا که اگر به شبکه‌ای نتوان اعتماد و اطمینان داشت نمی‌توان با آن به کارهای مهم پرداخت که نیازمند دوباره‌کاری گردند، شبکه¬های حسگر بی‌سیم، مفاهیم متفاوتی از قابلیت اطمینان و کیفیت سرویس را ارائه می نمایند. در حال حاضر سرویس¬هایی که شبکه¬های حسگر ارائه می‌دهند کاملا مشخص نمی‌باشد. در بعضی موارد ارسال عادی بسته

کافی بوده و در بعضی موارد نیاز به اطمینان بسیار بالا در ارسال داریم. نرخ ارسال بسته معیار کاملی نمی‌باشد، مسأله مهم مقدار و کیفیت اطلاعات ارسالی به گره چاهک مورد نظر در مورد پدیده مشاهده شده می‌باشد، که در این مسأله بیان می‌گردد.
دادهمحور: بیشتر شبکه‌های بی‌سیم داده‌محور می‌باشند تا اینکه منبع محور باشند در اکثر کاربردهای شبکه¬های حسگر، با استفاده افزونه از گره¬های حسگر می توان از منابع انرژی ضعیف‌تر و ارزان‌تر استفاده نمود. مورد مهمتر این است که این گره¬ها چه اطلاعاتی را مشاهده می‌نمایند. این تغییر در اولویت‌ها ما را نیازمند تغییر در شبکه از گره محور به داده محور می نماید، که کاربرد بسیاری دارد.
سادگی: سادگی در استفاده امری است که اکثرا دنبال تحقق بخشیدن به آن می‌باشند چون سادگی استفاده باعث آن می‌گردد که همه از آن استفاده نمایند و مخصوص قشری از جامعه نباشد که مسلط به سواد کامپیوتری دارندو بهدلیلکوچکبودنگره¬هاومحدودبودنانرژی، نرم¬افزارمورداستفادهدرسطحشبکهوگره-بایدبسیارساده‌تراز نرم¬افزارهای امروزی باشند. این سادگی نیاز به تغییر در لایه¬های استاندارد شبکه دارد. هنگامی که تعداد زیادی از گره¬های حسگر به صورت متراکم در کنار هم قرار گرفته باشند، گره¬های همسایه بسیار به یکدیگر نزدیک خواهند بود؛ در نتیجه ارتباط چند پرشه در شبکه¬های حسگر در مقایسه با ارتباطات مرسوم تک پرشه بسیار انرژی کمتری مصرف می‌نماید. بنابراین میزان انرژی که برای ارتباطات استفاده می‌گردد پایین می آید.
شبکه‌ها دارای محدودیت‌هائی می‌باشند که یکی از مهمترین محدودیت¬های موجود در گره¬های شبکه¬های حسگر، کمبود منابع انرژی می‌باشد. گره¬های حسگر معمولا حاوی منابع انرژی

محدود و غیرقابل تقویتی می‌باشند. بنابراین برخلاف شبکه¬های قدیمی که دسترسی به کیفیت سرویس هدف اصلی می‌باشد، در پروتکل¬های شبکه¬های حسگر تکیه به مصرف بهینه منابع می‌باشد. گره¬ها باید مکانیزم¬های تعادلی که به کاربرد نهایی امکان افزایش طول عمر شبکه را از طریق پهنای باند کمتر یا افزایش تاخیر ارسال می دهد را درخودایجادنمایند.
ساختار حسگره‌ها: ساختار بدین صورت می‌باشد که یا خودکار مطلق می‌باشند یا نیمه خودکار در ادامه به اختصار به توضیح آنان می‌پردازیم.

ساختار خودکار: ساختاری است که طراحی آن مشکل ولی کاربرد‌های بعدی آن آسان است حسگرهایی که یک رخداد یا پدیده را تشخیص می دهند داده های دریافتی را به گره‌های کارانداز جهت پردازش و انجام واکنش مناسب ارسال می کنند. گره‌های کارانداز مجاور با هماهنگی با یکدیگر تصمیم گیری کرده و عمل می نمایند. در واقع هیچ کنترل متمرکزی وجود ندارد و تصمیم گیری‌ها بصورت محلی انجام میشود. در شکل(۳- ۱) ساختار خودکار را مشاهده می‌نمائید.

شکل(۲- ۳) ساختار خودکار
ساختار نیمه خودکار: این ساختار به صورت نیمه خودکار عمل می‌کند یعنی مثل موردی که مطلقا خودکار بود نیازمند افراد کمی نیست و برای مدیریت آن علاوه بر سیستم‌ها به متخصصین نیز نیاز دارد و در این ساختار داده ها توسط گره‌ها به سمت چاهک هدایت شده و فرمان از طریق چاهک به گره‌های کار انداز صادر شود.

شکل(۲- ۴) ساختار نیمه خودکار

از طرف دیگر در کاربردهای خاصی ممکن است از ساختار بخش بندی شده یا سلولی استفاده شود که در هر بخش یک سردسته وجود دارد که داده های گره‌های دسته خود را به چاهک ارسال می کند. در واقع هر سردسته مانند یک مدخل عمل میکند.
۳- ساختمان گره
هر گره دارای ساختمانی است و ساختمان داخلی گره حس/کار تشکیل شده از: هر گره شامل واحد حسگر/ کارانداز, واحد پردازش داده ها, فرستنده/گیرنده بی‌سیم و منبع تغذیه می باشد بخشهای اضافی واحد متحرک ساز، سیستم مکان‌یاب و تولید توان نیز ممکن است بسته به کاربر

د در گره‌ها وجود داشته باشد. واحد پردازش داده شامل یک پردازنده کوچک و یک حافظه با ظرفیت محدود است داده ها را از حسگرها گرفته بسته به کاربرد پردازش محدودی روی آنها انجام داده و از طریق فرستنده ارسال می کند. واحد پردازش مدیریت هماهنگی و مشارکت با سایر گره‌ها در شبکه را انجام می‌دهد. واحد فرستنده گیرنده ارتباط گره با شبکه را برقرار می کند. واحد حسگر

شامل یک سری حسگر و مبدل آنالوگ به دیجیتال است که اطلاعات آنالوگ را از حسگرگرفته و بصورت دیجیتال به پردازنده تحویل می‌دهد. واحد کارانداز شامل کارانداز و مبدل دیجیتال به آنالوگ است که فرامین دیجیتال را از پردازنده گرفته و به کارانداز تحویل می‌دهد. واحد تامین انرژی, توان مصرفی تمام بخشها را تامین می کند که اغلب یک باطری با انرژی محدود است. محدودیت منبع انرژی یکی از تنگناهای اساسی است که در طراحی شبکه‌ها ی حس/کار همه چیز را تحت تاثیر

قرار می‌دهد. در کنار این بخش ممکن است واحدی برای تولید انرژی مثل سلول های خورشیدی وجود داشته باشد در گره‌های متحرک واحدی برای متحرک سازی وجود دارد. مکانیاب موقعیت فیزیکی گره را تشخیص می‌دهد. تکنیکهای مسیردهی و وظایف حسگری به اطلاعات مکان با دقت بالا نیاز دارند. یکی از مهمترین مزایای شبکه‌ها ی حس/کار توانایی مدیریت ارتباط بین گره‌های در حال حرکت می باشد که باعث برتری آن گردیده است.

شکل (۲- ۵) ساختمان گره

۴- ویژگی‌ها
وجود برخی ویژگی‌ها در شبکه حسگر/ کارانداز, آن را از سایر شبکه‌ها ی سنتی متمایز می کند. از آن جمله عبارتند از:
– چگالی بالا در توزیع گره‌ها در ناحیه عملیاتی
– وجود استعداد خرابی در گره‌ها
– تغییرات توپولوژی بصورت پویا و احیاناً متناوب
– تنگناهای سخت افزاری شامل محدودیتهای اندازه فیزیکی, منبع انرژی, قدرت پردازش, ظرفیت حافظه
– تعداد بسیار زیاد گره‌ها
– استفاده از روش پخش همگانی در ارتباط بین گره‌ها در مقابل ارتباط نقطه به نقطه
– داده محوربودن شبکه به این معنی که گره‌ها کد شناسایی ندارند.

کاربردهای شبکه‌های حسگر

برای اینکه انواع کاربردها را بیان کنیم ابتدا مختصری در مورد آن توضیح می‌دهیم که در آن شبکه¬های حسگر شامل مدل¬های مختلی از حسگرها از قبیل دماسنج، تصویری، مادون قرمز، صوتی و رادار می‌باشند که توانایی مانیتور کردن انواع شرایط مختلف را دارند. شرایط ذکر شده عبارتنداز: دما، رطوبت، حرکت، نور، فشار، ترکیبات تشکیل دهنده، سطح اختلالات، وجود یا عدم وجود بعضی اشیاء و خصوصیات جاری از قبیل سرعت، جهت، اندازه گره¬های حسگر در

دریافت¬های پیوسته، دریافت پدیده¬ها، تشخیص پدیده¬ها، تعیین محل و کنترل محلی عامل¬ها مورد استفاده قرار می گیرند. مفهوم حسگرهای کوچک و ارتباطات بی‌سیم میان آنهازمینه¬های کاربردی جدیدی را پیش رو قرار داده است. کاربردهای این شبکه¬ها در دسته-های نظامی، محیطی، بهداشتی ودیگر موارد تجاری تقسیم بندی می‌شود. دسته¬هایی ازجمله اکتشاف فضایی، پردازش شیمیایی و پیش بینی بلایای طبیعی نیز با توجه کمتری قابل بررسی می‌باشن

د. درادامه بعضی از کاربردهای شبکه¬های حسگر به صورت خلاصه ارائه می شوند.
– کاربردهاینظامیشامل:
در هر کشوری ابتدا زمینه نظامی آن مطرح است و در آن بیشتر ساخته‌ها مثل وب که ابتدا به خدمت ارتش آمریکا در آمد و بعدا به جنبه دانشگاهی و بعد از آن جنبه عمومی به خود گرفت.
۱ شناسایی نیروهای مقابل ومنطقه مورد استفاده دشمن
۲ نظارتمنطقهجنگی
۳ مانیتورکردن نیروهای خودی

۴ هدفگیری
۵ تخمینوبررسیخساراتنبرد
۶ شناساییحملات شیمیایی، بیولوژیکی و هسته¬ای
– کاربردهایمحیطیشامل:
۱ شناسایی اتش جنگلها (همیشه پیشگیری بهتر از درمان می‌باشد! پس برای جلوگیری از آتش جنگلها و ج لوگیری از گسترش آن از کاربردهای محیطی استفاده می‌شود.)
۲ مانیتورکردنشرایطمحیط

۳ بررسی جابجایی حیوانات (تغییرات اکوسیستمی را شامل می‌شود)
۴ کشفونگاشتپیچیدگی¬هایبیولوژیکی که برای بررسی بیولوژی کارائی دارد.
۵ شناساییزمین¬هایمستعد( برای نبرد)
– کاربردهایبهداشتیشامل:
۱ مانیتورکردن وضعیت بیماران (که با این کار به وجود افراد کمتری نیاز داریم و می‌توان بیشتر کار‌ها را با مانیتور کردن به صورت خودکار انجام دهیم. یکی از این کارها می‌تواند اعلام هشدار خطر کمبود اکسیژن باشد.)
۲ ردیابی و مانیتور کردن بیماران و پزشکان در محیط بیمارستان و دسترسی سریع به اطلاعات بیماران
۳ مدیریتدارودربیمارستآنها

– کاربردهایخانگیشامل:
۱ اتوماسیونخانه علاوه بر اتوماسیون اداری می‌توان اتوماسیون خانگی را نیز طراحی کرد
۲ محیطهوشمند
– دیگرکاربردهایتجاریشامل:
۱ کنترلمحیطیدرساختمان (تهویهمطبوع و کنترل تردد)
۲ موزه¬هایتعاملی
۳ شناساییوردیابیدزدانماشین
۴ کنترلومدیریتکارخانجات
۵ شناساییوردیابیوسایلنقلیه کاری که دستگاه جی پی اس انجام می‌دهد.

شکل ۲- ۶ کاربردهای شبکه حسگر
برای اینکه طراحی شبکه را انجام دهیم باید عوامل تاثیرگذار بر آن را بررسی کنیم، طراحی شبکه¬های حسگر عوامل متعددی نظیر: توانایی تحمل خطا، مقیاس پذیری، هزینه تولی

د، محدودیت¬های سخت-افزاری، رسانه مورداستفاده در تبادلات، توپولوژی، محیط و مصرف انرژی تاثیر مهمی دارند.
– گذشته، حال و آینده شبکه‌های حسگر
در اصل این بخش بیان تاریخچه می‌باشد و همانند بسیاری دیگر از فناوری¬ها، کاربر روی شبکه¬های حسگر از کارهای نظامی و دفاعی آغاز شد. در طول جنگ سرد، دولت امریکا، حمایت از پروژه¬ای به نام سیستم نظارت صوتی را بر عهده گرفت. در این پروژه با قرار دادن تعدادی حسگر در نقاط استراتژیک زیر اقیانوس، سعی در تشخیص نفوذ و ردیابی زیر دریایی¬های شوروی داشته در اژانس پروژه¬های تحقیقات دفاعی پیشرفته امریکا اغاز شد. پروژه WINSدر سال ۱۹۹۳ و با همکاری دانشگاه کالیفرنیا و مرکز علوم شرکت ROCKWEII شروعشد. اینپروژهدرسال ۱۹۹۸

بهیکمحصولتجاریتبدیلشد. درحدودسال ۱۹۹۹ دانشگاهبرکلیدوپروژهتحقیقاتیبررویشبکه¬هایحسگر اغاز کرد. پروژه PicoRadioو پروژه Smart dustیک پروژه کاملا بلند پروازانه بود و هدف آن ساختن گره¬های حسگری با ابعاد یک میلیمتر مکعب بود که البته به موفقیت¬هایی هم رسید. برای داشتن تصور بهتر از ابعاد یک حسگر می توان گفت که این حسگرها چنان کوچک هستند که می توانند همانند گرد و غبار بوسیله جریان هوا جابجا شوند و نسبت به مابقی سرعت انتشار دارند.

در سالهای اخیر پروژه¬های بسیار دیگری مانند پروژه AMPSدر دانشگاه MITو پروژه SenseITتوسط اژانس پروژه¬های تحقیقات دفاع پیشرفته امریکا در حال انجام است و تحقیقات در این زمینه با شتاب روزافزونی در مجامع تحقیقاتی در حال گسترش است. شبکه¬های حسگر یکی از فناوری¬های نوینی است که بسیاری از دانشمندان عقیده دارند، اینده بشر را تغییر خواهد داد. این فناوری به خاطر مزایا و کاربرهای بسیاری که در زمینه¬های مختلف دارند، جزءفناوری¬های استراتژیک بسیاری از کشورها محسوب می‌شود. در دسامبر ۱۹۹۹ مجلهBusinessweek شبکه¬هایحسگرراجزیکیازمهمترینفناوری¬هایقرن ۲۱ معرفیکردکه اینراتحتتاثیرقرارمیدهد. دربررسیدیگری که توسطشرکتON Workانجام شد پیش بینی می‌شود

که تعداد گره¬های حسگر در سال ۲۰۱۰ به ۴۶۵ میلیون برسد و این در حالی است که در سال ۲۰۰۳ تعداد گره¬های حسگر موجود در جهان تنها ۳ میلیون عدد تخمین زده شده است، که آنچه در گذشته وحال وآینده شبکه‌های حسگر وجود دارد به طور خلاصه به این صورت بیان شده است.
توپولوژی شبکه‌های حسگر
وجود گره¬های دست نیافتنی و غیرقابل نگهداری که مستعد بروز خطا هستند در شبکه¬های حسگر به مسئله پشتیبانیازتوپولوژیاهمیتخاصیمی‌دهد.صدهاهزارگرهحسگردرمنطقهموردنظربافاصله-ایکمازیکدیگرقرارمی‌گیرند. باتوجهبهتراکمگره¬هاومستعدخطابودنآنها، نیازبهدقتفراواندرنگهداریتوپولوژیوجوددارد. گره¬هایحسگررامیتوانددستهجمعییا تک تک در سر
۱ توسطهواپیمادرمحیطموردنظرپخشکرد.
۲ توسطموشک، توپیاراکدپخشنمود.
۳ درونیککارخانهقراردارد.
۴ توسطانسانیارباتقرارداد.
با توجه به دسترسی ناپذیر و غیر قابل نگهداری بودن گره¬ها، انتظار می رود در هنگام جایگذاری گره-هابهشیوه¬‌ایمهندسیعملنماییم.

جایگذاری مورد نظر بایستی:
۱ هزینه جایگذاری را کاهش دهد.
۲ نیاز به پیش سازماندهی و برنامه ریزی قبلی نداشته باشد.
۳ درجایگذاریانعطافوجودداشتهباشد.
۴ خود سازماندهی و ظرفیت تحمل خطا را در گره¬ها افزایش می دهد.
پس از بکارگیری شبکه، توپولوژی به دلائلی نظیر: مکان، قابلیت دسترسی، انرژی موجود، بروز خطا در گره، و جزئیات کاری تغییر می‌کند
معماری شبکه
معماری شبکه از دیدگاه¬های زیر قابل بررسی می‌باشد:
• معماریپروتکلهاکهازدیدگاهکاربردها و انرژی اهمیت دارد.
•کیفیتسرویس، قابلیتاطمینان، افزونگی، عدمدقتدرعملحسگرهارابایددرنظرگرفت.
• ساختارآدرس‌دهیدرشبکه¬هایحسگربی‌سیمکاملًاباشبکه¬هایعادیمتفاوتمی‌باشد.
• مقیاس‌پذیریونیازمندی¬هایانرژینیازبهیکساختار بدونآدرسدارد. اعطای آدرس توزیع شده می‌تواند یک تکنیک باشد، اگر آدرسها در همسایه¬های دو پرشی، یکتا باشد.

برخی تجارب عملی درشبکه‌های حسگر بی‌سیم
در این بخش به بررسی برخی از حسگرهای موجود که توسط شرکت¬های معتبر فعال در این زمینه ارائه شده است می پردازیم:
*گره حسگرMICAz

یکی از اولین و معروف‌ترین شرکت¬هایی که برای کار در زمینه شبکه¬های حسگر به وجود امد شرکت Crossbowاست. این شرکت گره¬های گوناگونی را برای کاربردهای مختلف شبکه¬های حسگر تولید می‌کند. یکی از انواع گره¬های حسگر تولید این شرکت MICAzاست که در این قسمت به بررسیآنها خواهیم پرداخت.

Zebranet*
Zebranetشبکه¬ای است که برای نظارت بر زندگی حیوانات وحشی طراحی شده است.بررسی این شبکه از این جهت اهمیت دارد که چالش¬های جدیدی را در رابطه با شبکه¬های حسگر مطرح کرده است. در این شبکه گره¬های حسگر بر روی گردن حیوانات (گوره خر) نصب می شوند. گره¬های به کار رفته در این شبکه مجهز به سیستم موقعیت یاب جهانی هستند تا بتوانند محل دقیق حیوانات مورد بررسی و مهاجرت آنها را ثبت کنند. علاوه بر این، گره¬ها مجهز به حسگره

ای دما و رطوبت هوا و حسگرهای برای تحت نظر گرفتن علائم حیاتی حیوانات تحت نظر است.در این شبکه مرکز ثابتی برای جمع‌آوری داده وجود ندارد و محققان به طور دوره¬ای به میان حیوانات

می روند تا اطلاعات ثبت شده را جمع‌آوری کنند. به همین خاطر در این شبکه علاوه بر تحرک گره¬ها، چاهک نیز متحرک است. همچنین چاهک ممکن است برای مدت زمان طولانی (چندین روز) در دسترس نباشد (به عبارتی دیگر برای جمع‌آوری داده¬ها وارد منطقه نشود).
در این شبکه اطمینان از رسیدن اطلاعات جمع‌آوری شده به مرکز اهمیت زیادی دارد ولی تاخیر در رسیدن اطلاعات چندان مهم نیست. از طرفی گره¬های طراحی شده باید دارای وزن باشند که این مساله خود باعث محدودیت شدید در طراحی گره¬ها و انرژی دردسترس آنهامی‌شود. از سویی دیگر شبکه طراحی شده باید ناحیه¬ای به مساحت صدها تا هزاران کیلومتر مربع را پوشش دهد. با وجود تعداد کم گره¬های حسگر موجود در این ناحیه، در بسیاری از مواقع برقراری ارتباط بین گره¬ها امکان پذیر نیست. برای مسیریابی بسته¬هادر ZebraNetدو پروتکل مختلف پیشنهاد شده است، پروتکل اول یک پروتکل سیل‌آساسادهاستوپروتکلدومپروتکلیبرمبنایتاریخچه است.
ارسالسیل‌آسا یک الگوریتم ساده برای مسیریابی در شبکه¬های حسگر بی‌سیم است. در این پروتکل هر گره بسته¬های خود را برای تمام همسایه¬ها ارسال می‌کند. به این ترتیب می توان با احتمال بالایی از رسیدن بسته¬ها به مرکز مطمئن بود. گرچه ارسال سیل اسا مطمئن ترین راه برای رسیدن بسته به مرکز است ولی از نظر مصرف منابع موجود (پهنای باند، حافظه، انرژی) راه حل مناسبی نیست.
در پروتکل مسیریابی بر مبنای تاریخچه، به هریک از گره¬ها عددی نسبت داده می‌شود که مشخص کننده میزان موفقیت ان گره در ارتباط با چاهک و ارسال داده به ان است. در ابتدا مقدار این عدد صفر است. گره¬ها به طور متناوب همسایه¬های خود را مورد بررسی قرار می‌دهند. هنگامی که گرهی در همسایگی چاهک قرار می گیرد یک واحد به مقدار عدد فوق افزوده می‌شود. هنگامی که گرهی به تعداد دفعات مشخصی نتواند در همسایگی خود چاهک را پیدا کند، یک واحد از مقدار این عدد کسر می‌شود. برای فرستادن یک بسته به مرکز به این صورت عمل می‌شود که اگر چاهک به عنوان یکی از همسایه¬ها پیدا شود، بسته مستقیما به چاهک فرستاده می‌شود، ولی اگر این طور نباشد بسته به گرهی فرستاده می‌شود که بزرگ ترین عدد (بیشترین احتمال همسایگی با چاهک در گذشته نزدیک) را دارد. به این ترتیب سعی می‌شود بسته با کمترین تعداد گره میانی به مرکز منتقل شود. انچه مسلم است این است که میزان موفقیت این الگوریتم بستگی به میزان تحرک گره¬ها و چاهک دارد.

*SMART DUST

پروژه Smartdustدر دانشگاه برکلی تلاش برای پی بردن به این مطلب است که آیا می توان گره¬های حسگر به اندازه یک میلیمتر مکعب ساخت؟اندازه این گره¬ها انقدر کوچک است که مانند ذرات گرد و غبار می توانند در هوا معلق باشند و محیط اطراف خود را برای چند ساعت تا چند روز تحت نظارت قرار دهند. معماری که برای ساخت چنین گره¬هایی پیشنهاد شده، معماری بدیع و خلاقانه است و چالش ها و فرصت های بسیاری را در دنیای شبکه¬های حسگر پیش رو قرار می دهد. قسمت عمده حجم پیشنهاد شده برای این گره¬ها را منبع تغذیه ان تشکیل می دهد. درحال حاظر در هر میلیمتر مکعب از باطری¬های موجود، حداکثر حدود یک ژول انرژی می توان

ذخیره کرد. به همین خاطر در اینجا با محدودیت بسیار شدید انرژی رو به رو هستیم. در طرح پیشنهاد شده، همچنین قسمت های دیگر یک گره حسگر همانند پردازنده، گیرنده/فرستنده و انواع حسگرها نیز وجود دارد. علاوه بر این یک باطری خورشیدی نیز برای جمع‌آوری انرژی اطراف پیش بینی شده است. این باطری خورشیدی در هر روز حدود یک ژول انرژی در نور خورشید و حدود یک هزارم ژول در فضای بسته را تولید می‌کند. با توجه به تکنولوژی¬های موجود، ساخت حسگرها و پردازنده¬ای با حجم بسیار کوچک و مصرف انرژی بسیار پایین مقدور است. مشکل اصلی ساخت گره¬هایی با حجم چند میلیمتر مکعب سیستم ارتباطی ان است. دو گزینه موجود برای ساخت سیستم ارتباطی امواج رادیویی و امواج نورانی هستند. به دلایل مختلف استفاده از امواج رادیویی (که متداول ترین گزینه در دیگر شبکه¬های حسگر هستند) در این پروژه مقدور نیست. اول این که برای فرستادن و دریافت اطلاعات با استفاده از امواج رادیویی به انتنی با اندازه چند سانتی متر نیاز است. در صورتی که در این پروژه گره ساخته شده قرار است حجمی برابر چند میلیمتر مکعب داشته باشد. دوم این که میزان مصرف انرژی در انتقال با استفاده از امواج رادیویی بیش ازحد قابل قبول است. به همین خاطر محققان پروژه DustSmartامواج نورانی برای انتقال داده انتخاب

کرده‌اند.

پشته پروتکل
پشته پروتکل کهتوسطچاهکوگره¬هایحسگرمورداستفادهقرارگرفته، همانطور که در شکل مشخص است، اینپشتهکهشاملهوشیارینیروومسیریابیمی‌باشد، داده¬هاراباپروتکل¬هایشبکهجمعبندیمی‌کند، بهخوبینیروراازطریقابزاربی‌سیممنتقلمی‌کندوبهتلاش‌های گره¬های حسگر کمکمی‌کند. این پشته شامل لایه فیزیکی، لایه پیوند داده، لایه شبکه، لایه انتقال، لایه کاربرد، مدیریت نیرو، مدیریت انتقال و مدیریت فعالیت ها می‌باشد. لایه فیزیکی شرح دهنده نیازهای ساده اما تلفیق قوی ارتباطات، و تکنیک های دریافت می‌باشد. به این خاطر که محیط میتواندپرازاختلالاتباشدوحسگرهانیزمتحرکباشند. پروتکلکنترلدسترسیبایداگاهازنیروبودهوبایدقادربهکاهشتصادمهاباارتباطاتهمسایگانخودباشد. لایهشبکهمسئولانتقالدادهایاستکهتوسطلایهانتقالایجادشدهاست. لایه انتقال، مسئولیت نگهداری جریان داده را دارد، اگر شبکه حسگر نیازمند ان باشند. وابستگی¬ها به عملیات¬های حسگری انواع مختلف نرم¬افزار را، می توان برای ساخت و استفاده در لایه شبکه¬ایجاد کرد.
بخش مدیریت نیرو مدیریت چگونگی مصرف نیروی یک گره را برعهده دارد. به عنوان مثال، گره حسگر ممکن است دریافت کننده ی خود را پس از دریافت یک پیام از یکی از همسایگان خاموش کند که به خاطر جلوگیری از دریافت پیام های تکراری است. بعلاوه، وقتی سطح نیروی گره حسگر پایین باشد، گره حسگر به همسایگان خود کاهش نیروی خود و عدم توانایی شرکت در پیام های مسیریابی را مخابره می‌کند.
بخشمدیریتانتقال، شناساییکنندهوثبتکننده¬حرکتهایگره-

هایحسگرمی‌باشددرنتیجههمیشهراهیبرایبازگشتبهسمتکاربروجودداردوبهاینشکلگره-هایحسگرمی‌توانندهمسایگانخودراشناساییکنندوبهاین شکلنیرویخود را متعادل کنند. بخش مدیریت فرایند ها فعالیت های حسگر را در یک ناحیه زمانبندی و مدیریت می‌کند. تمام حسگرهای موجود در یک ناحیه نیازی نیست که فعالیت کنند. در نتیجه، بعضی از گره¬های حسگرها بعضی کارها را براساس مقدار نیروی خود، بیشتر از دیگران انجام می‌دهند. به این خاطر به این بخش های مدیریتی نیاز داریم که می توانند با هم برای ایجاد روشی کم مصرف کمک کنند و در یک شبکه متحرک داده را مسیریابی کنند و منابع را بین حسگرهای گره به اشتراک بگذارند

شکل ۲- ۷پشته پروتکل شبکه‌های حسگر
لایه فیزیکی
این لایه که به صورت فیزیکی مطرح شده است از جنبه عملی بیشتری برخوردار است، لایه فیزیکی مسئول انتخاب فرکانس، تولید فرکانس حمل کننده، شناسایی سیگنال، تلفیق و رمزگذاری داده می‌باشند. بنابراین، باندهای ۹۱۵ MHzصنعتی، علمی و پزشکی به صورت گسترده¬ای برای شبکه¬های حسگر پیشنهاد شده‌اند. تولید فرکانس و شناسایی سیگنال کارهای بیشتری با سخت افزار و طراحی فرستنده/گیرنده دارند و بنابراین فراتر از بحث ما هستند. ونمی توانیم به طور گسترده درمورد آن بحث کنیم.
به خوبی می دانیم که ارتباطات بی‌سیم مسافت های دور از لحاظ پیاده سازی و مصرف گران می‌باشند. وقتی لایه فیزیکی را برای شبکه¬های حسگر طراحی می‌کنیم، کاهش مصرف از

اهمیت بالایی برخوردار است. عموماً، خروجی نیروی حداقلی برای ارتباط فاصله ی dدر نیازاست. این می‌تواند یک کنسلی سیگنال جزئی با تابش های زمینی باشد. اندازه گیری¬هایی که انجام شده نشان دهنده این است که نیرو با توان های بیشتری در فواصل کوتاه با انتن هایی با ارتفاع کم، کاهش یابد. طراح باید از گوناگونی¬های داخلی مختلف اگاه باشد و از این راه به بهترین شکل استفاده کند. به عنوان مثال، ارتباطات چند بخشه در یک شبکه حسگر می‌تواند سایه گذاری و از بین رفتن مسیر داده را کاهش دهد. به همین شکل، وقتی انتشار کاهش می یابد و ظرفیت کانال میزان اعتبار داده را کاهش می دهد، می توان از ان برای استفاده مجدد نیرو بهره برد. راه حل

های کاهش دهنده ی مصرف انرژی توسط محققین پیگیری می شوند.
انتخاب یک تلفیق مناسب برای یک ارتباط پایدار حیاتی است. در حالی که یک طرح M- Aryمی‌تواند کاهش دهنده¬ی انتقال با ارسال بیت¬های مختلف به ازای هر سمبل باشد، می توان نتیجه گرفت که مصرف نیروی بیشتر و مدارهای پیچیده تری خواهیم داشت و نتیجه می گیریم که تحت شرایط غالب نیرو، طرح تلفیق باینری کاهنده ی بیشتری برای انرژی می‌باشد. این معماری با مصرف پایین را می¬توان تبدیل به یک مدار مجتمع با کاربردی خاص کرد.
پهنای باند اضافه (UWB) یا امواج رادیویی، برای پالس های رادار و سیستم های تماس به کار گرفته می‌شود. اخیراً نیز توجهاتبسیاری در کاربردهای ارتباطی مخصوصا در زمینه بی‌سیم به خود جلب کرده است. UWBاز ارتباطات باند پایه استفاده می‌کند و در نتیجه به فرکانس های رادیویی و داخلی نیازی ندارد.عموما از تلفیق موقعیت پالس(PPM) استفاده می‌شود. ویژگی اصلی UWBمقاومت ان در برابر مسیرهای مختلف است. نیروی کم انتقال و مدارات ساده ی فرستنده/گیرنده UWBرا به کاندیدایی مناسب برای شبکه¬های حسگر تبدیل می‌کند.

استراتژی¬هایی برای غلبه بر تأثیرات انتشار: هر انتشاری تاثیراتی دارد که برای غلبه بر آن باید طراحی سخت افزار کوچک، مصرف پایین، هزینه پایین، حسگر را در نظر گرفت بعضی از استراتژی¬ها فرکانس ها را مدیریت می‌کنند و کاهش دهنده ی قدرت سویچینگ می‌باشند.
لایه پیوند شبکه: لایه بعد از لایه فیزیکی لایه شبکه است که اینلایه مسئول سهمیه بندی جریان‌های داده، شناسایی چارچوب داده، ابزار دسترسی و کنترل خطا می‌باشند. این لایه ما را از ارتباطات نقطه به نقطه و یک نقطه به چند نقطه را در یک شبکه حسگر مطمئن می سازد.

ابزار کنترل دسترسیMAC
پروتکل MACدر یک شبکه حسگر خود برنامه ریزی شده، باید دو هدف داشته باشد. اولی ایجاد یک ساختار شبکه می‌باشد. به این دلیل که تعداد بالایی حسگر در یک حوزه حسگر واقع شده‌اند، طرح MACبرای ارتباط داده¬ها باید لینک های ارتباطی ایجاد کند. این شکل های ساده ی زیرساختار مورد نیاز ارتباط بی‌سیم نقطه به نقطه می‌باشندوبهشبکهحسگرتواناییمدیریتخودرامی‌دهد. هدفدومبهاشتراکگذاریمنابعبینگره¬هایحسگر می‌باشد. در بخش های قبلی اشاره شد که الگوریتم¬ها و پروتکل هایNovel برایتأثیربربدستآوردنمحدودیتهاییکتایمنابعونیازمندی¬هایبرنامه-هایشبکهحسگرموردنیازمی‌باشند. برایبهتصویرکشیدنتأثیراینمحدودیتها، نگاهدقیق‌تربهطراحیMACدر شبکه¬های بی‌سیم می‌اندازیم. در یک سیستم سلولی ایستگاه¬های پایه یک پایه سیمی ایجاد می‌کنند. یک گره موبایل فقط یک نقطه است که از نزدیکترین پایگاه دوترین فاصله را دارد. این نوع شبکه براساس زیرساختار

می‌باشد. هدف اصلی پروتکلMAC دراینسیستم‌ها، ایجادQOSو پهنای باند بهینه می‌باشد. کاهش مصرف نیرو باعث می‌شود. اهمیت ثانویه پشتیبانی بی انتها باشد و مصرف کنندگان متحرک باطری¬های خود را مجدد شارژ کنند. بنابراین ابزار دسترسی برای حسگرهای شبکه غیر عملی است. این عمل همزمان سازی عمومی را سخت می‌کند. بعلاوه، صرفه‌جویی در مصرف، مستقیما در طول عمر شبکه حسگر نقش دارد.
شبکه¬های اقتضایی و بلوتوث (تک کاره) شبیه‌ترین جفت‌ها به شبکه حسگر می‌باشند. توپولوژی بلوتوث شبکه گسترده¬ای بوده که یک گره مرکزی می‌تواند تا ۷ گره متصل به خود داشته باشد که یک piconetرا ایجاد می‌کند. هرpiconetاز دسترسی تقسیم زمانی مرکزی الگوی بخشی فرکانس استفاده می‌کند. قدرت انتقال در حدود ۲۰dBmبوده و محدوده ارتباطات نیز در حدود ده¬ها متر می‌باشد. پروتکل MAC دریکتککارهوظیفهشکلدادنبهزیرساختارشبکهرادارد. بنابراین، هدفاولیهبدستاوردنQOSدر شرایط مختلف می‌باشند. با این که تمام گره¬ها دستگاه¬هایی با باطری قابل تعویض هستند، کاربر می‌تواندآنها را عوض کند و آنها با کاربر عوض می شوند، و در نتیجه مصرف بالا از اهمیت دومی برخوردار است. در مقایسه با این دو سیستم شبکه حسگر گره¬های بزرگتریدارند. قدرت انتقال و محدوده رادیویی بسیار کمتر از بلوتوث یا تک کاره نیستند. تغییرات توپولوژی احتمال وقوع بیشتری در مشکلات گره¬ها دارد و قابلیت حمل گره¬ها را شرح می دهد. میزان تغییر را می توان به عنوان تغییر یا شکل تعویض کرد. میزان تحرک به شدت کمتر از نگهداری نیرو در چرخه زندگی شبکه¬های می‌باشد و این یعنی نمی توان از هیچ یک از پروتکل¬های بلوتوث یا تک کاره استفاده نمود
ابزار کنترل دسترسیMACبرای شبکه‌های حسگر

طرحهایMACبراساس نیاز ممکن است برای حسگرهای شبکه به خاطر سربار بالا و تاخیر ارتباط لینک، مناسب نباشند. ذخیره نیرو با حالت های عملیاتی ذخیره کننده انرژی بدست می ایند. بعضی از پروتکل های ارائه شده MACرا در بخش های بعد توضیح می دهیم.
ابزار کنترل دسترسی خودسازمانده (SMACS) و الگوریتم استراق سمع و ثبت (EAR) پروتکل SMACSاستارتاپ شبکه و سازماندهی لایه پیوست را ایجاد می‌کند و EARارتباطات مطمئن گره¬های متحرک را در یک شبکه ایجاد می‌کند. SMACیک پروتکل زیرساختاری توزیع یافته می‌باشد که گره¬ها را قادر می سازد همسایگان خود را شناسایی کنند و برنامه¬های ارتباطی / دریافتی را برای ارتباطات بدون نیاز به هر گره masterیا عمومی ایجاد می‌کند.در این پروتکل شناسایی همسایه و فازهای تخصیص، کانال را ترکیب می‌کنند تا گره¬های زمانی تمام همسایه¬های خود را شناسایی کنند و یک شبکه متصل ایجاد کنند. یک لینک ارتباطی از یک جفت ورودی زمانی در یک فرکانس تصادفی تشکیل شده است. این یک امکان عملی در شبکه¬های حسگر می‌باشد، به این خاطر که پهنای باند در دسترسی بالاتری از ماکزیمم نرخ داده می‌باشد. چنین طرحی از لزوم همزمان سازی شبکه¬ای جلوگیری می‌کند، با این که همسایه¬های در ارتباط در یک زیرواحد باید مرتب همزمان شوند. صرفه جویی نیرو با استفاده از یک برنامه تصادفی فراخوانی در طول فاز اتصال و با کاهش امواج رادیویی در زمان های تلف شده انجام می‌شود. پروتکل EARسرویس ممتدی را برای گره¬های متحرک تحت شرایط ایستا و متحرک ارائه می دهد. در اینجا گره-های متحرک کنترل کامل فرایندهای پردازش می گیرند و همچنین در مورد زمان قطع ارتباط نیز تصمیم گیری می‌شود، در نتیجه سربار را کاهش می‌دهند. EARنسبت به SMACSشفاف‌تر است، در نتیجه SMACSتا زمانی که گره¬ها وارد شبکه شوند کار می‌کند.در این مدل، فرض اصلی شبکه، ایستا بودن است در نتیجه هر گره متحرکی تعدادی گره¬های ثابتی در حوزه خود دارد. مشکلات چنین طرح¬های تنظیمی، این امکان را دارد که اعضا به زیرشبکه¬های مختلف هیچگاه متصل نشوند و بدون ارتباط باقی بماند و مشکل ایجاد کند.

ابزار دسترسی براساس CSMA
یک ابزار دسترسی برای دسترسی و کنترل است و یک طرح کنترل، نرخ انتقال تطبیقی (ARC) است که ابزار دسترسی معمولی را با متعادلسازی نرخ منشا شامل می‌شود. این امر ما را مط

مئن می سازد که گره¬های نزدیکتر به نقاط دسترسی داخلی تر اولویت دارند. ARCنرخ منشا داده یک داده را کنترل می‌کند تا مسیریابی از ترافیک را فراهم کنند.یک مکانیزم تصاعدی برای اگاه سازی گره¬ها به کار می رود تا نرخ منشا داده آنها را کم کند. ARCاز یک روش افزایش خطی و کاهش های چندگانه استفاده می‌کند.در حالی که افزایش خطی به روش های تصاعدی مختلفی ختم می شوند، کاهش های ضربی جریمه شکست انتقال کنترل را کاهش می دهد. به این خاطر که استفاده از مسیریابی از ترافیک هزینه بیشتری برخوردار است، جریمه مرتبط کمتر از عدم منشا انتقال داده می‌باشد. این امر ما را مطمئن می‌کند که مسیریابی ترافیکی بهتر از مسیریابی در

ترافیک است. طرح¬های براساس CSMAسنتی به این خاطر است که همگی فرضیات پایه¬ای از ترافیک توزیع شده تصادفی در نظر دارند و از جریان های نقطه به نقطه مستقل پشتیبانی می‌کنند. طرح ابزار دسترسی براساس CSMAدو مولفه مهم دارد، که عبارتند از: مکانیزم نظارت و گوش کردن و طرح عقبگرد.
برای داشتن دیدگاهی عمیق‌تر به ویژگی¬های تأثیرگذار و پروتکلهایMACبرای شبکه¬های حسگر، در جدول یک دیدگاهی عمومی را مشاهده می‌کنیم. به علاوه به عنوان یک شاخص برای ارزیابی مقایسه¬ای به بعضی از طرح هایMACاشاره شده که در این تحقیق استفاده می‌شود. بخش ستونی به نام ویژگی-های شبکه حسگر نشان دهنده‌ی ویژگی¬های مهم هر طرح می‌باشد. آنها تفاوتها و گوناگونی¬های طرح هایسنتیMACرا ارائه می‌کنند که گاهی خود نمی‌توانند عمل کنند. بعلاوه مشخص می‌کنیم چگونه هریک از این طرح ها نیروی بهینه بدست می اروند
طبیعت محاسبه¬ای این طرح، ان را از نظر مصرف نسبت به روش دست¬تکانیو طرح های پیام گذاری رادیویی، بهینه تر می سازد. ARCبعلاوه، کاهش دهنده ی مشکلات گره¬های نهفته را در یک شبکه چند بخشه با تنظیم ثابت نرخ انتقال و اجرای فاز تغییرات کاهش می دهد به شکلی که رشته¬های زمانی کمتر تصادم خواهند داشت.

در این پروژه، تأثیر لایه فیزیکی غیرایده ال بر طراحی پروتکل های MACبرای شبکه¬های حسگر مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم از گره¬های حسگر با انرژی محدود تشکیل شده که با یک پایگاه مصرف کننده انرژی بالا در تماس است. مشخصاً، برنامه نظارت ماشین شبکه حسگرها با نیاز به تاخیر داده مشخص در نظر گرفته خواهد شد. در حالی که یک طرح خالصTDMAمشخص کننده ی پهنای باند کامل به یک گره حسگر تنها می‌باشد، یک FDMAخالص برای هر گره حداقل پهنای باند را در نظر می گیرد. یک فرمول تحلیلی در بخش بعدی نشان داده شده که تعداد بهینه کانال

هایی که کمترین مصرف را دارند نشان می دهد. این طرح هیبریدیTDMA- FDMAرا مورد استفاده قرار می دهد. تعداد بهینه کانال ها وابسته به نسبت مصرف نیرو انتقال دهنده به گیرنده می‌باشد. اگر انتقال دهنده مصرف بیشتری داشته باشد، یک طرح TDMAمورد نظر خواهد بود، در حالی که طرح بهسمتFDMAسوق می یابد و گیرنده مصرف بالاتری خواهد داشت.