شبکه های حسگر

ارتباط بلادرنگ و هماهنگی: در برخی کاربردها مانند سیستم تشخیص و جلوگیری از گسترش آتش سوزی یا سیستم پیش گیری از سرقت سرعت پاسخگویی شبکه اهمیت زیادی دارد. در نمایش بلادرنگ فشار بر روی مانیتور  بسته های ارسالی باید بطور لحظه ای روزآمد باشند. برای تحقق بلادرنگ یک روش این است که برای بسته های ارسالی یک ضرب العجل تعیین شود و در لایه کنترل دسترسی رسانه بسته های با ضرب العجل کوتاهتر زودتر ارسال شوند مدت ضرب العجل به کاربرد بستگی دارد. مسئلة مهم دیگر تحویل گزارش رخدادها به چاهک، یا کارانداز ناحیه، به ترتیب وقوع آنهاست در غیر این صورت ممکن است شبکه واکنش درستی انجام ندهد. نکته دیگر هماهنگی کلی شبکه در ارتباط با گزارشهایی است که در مورد یک رخداد از حسگرهای مختلف به کاراندازهای ناحیه مربوطه داده می شود. بعنوان مثال در یک کاربرد نظامی فرض کنید حسگرهایی جهت تشخیص حضور یگان های پیاده دشمن و کاراندازهایی جهت نابودی آن در نظر گرفته شده چند حسگر حضور دشمن را به کار اندازها اطلاع می دهند شبکه باید در کل منطقه، عملیات را به یکباره شروع کند. در غیر این صورت با واکنش اولین کارانداز، سربازان دشمن متفرق شده و عملیات با شکست مواجه می شود. بهرحال موضوع بلادرنگ و هماهنگی در شبکه های حسگربخصوص در مقیاس بزرگ و شرایط نامطمئن از مباحث تحقیقاتی است.

 

امنیت و مداخلات: موضوع امنیت در برخی کاربردها بخصوص در کاربرد های نظامی یک موضوع بحرانی است و بخاطر برخی ویژگی ها شبکه های حسگر در مقابل مداخلات آسیب پذیر ترند. یک مورد بی سیم بودن ارتباط شبکه است که کار دشمن را برای فعالیت های ضد امنیتی و مداخلات آسانتر می کند. مورد دیگر استفاده از یک فرکانس واحد ارتباطی برای کل شبکه است که شبکه را در مقابل استراق سمع آسیب پذیر می کند. مورد بعدی ویژگی پویایی توپولوژی است که زمینه را برای پذیرش گره های دشمن فراهم می کند. اینکه پروتکل های مربوط به مسیردهی، کنترل ترافیک و لایه کنترل دسترسی شبکه سعی دارند با هزینه و سربار کمتری کار کنند مشکلات امنیتی بوجود می آورد مثلا برای شبکه های حسگر در مقیاس بزرگ برای کاهش تأخیر بسته هایی که در مسیر طولانی در طول شبکه حرکت می کنند یک راه حل خوب این است که اولویت مسیردهی به بسته های عبوری داده شود. همین روش باعث می شود حمله های سیلی مؤثرتر باشد. یکی از نقاط ضعف شبکه حسگرکمبود منبع انرژی است و دشمن می تواند با قرار دادن یک گره مزاحم که مرتب پیغام های بیدار باش بصورت پخش همگانی با انرژی زیاد تولید می کند باعث شود بدون دلیل گره های همسایه از حالت خواب خارج شوند. ادامة این روند باعث به هدر رفتن انرژی گره ها شده و عمر آنها را کوتاه می کند. با توجه به محدودیت ها باید دنبال راه حل های ساده و کارا مبتنی بر طبیعت شبکه حسگر بود. مثلا اینکه گره ها با چگالی بالا می توانند توزیع شوند و هر گره دارای اطلاعات کمی است یا اینکه داده ها در یک مدت کوتاه معتبرند از این ویژگی ها  می توان بعنوان یک نقطه قوت در رفع مشکلات امنیتی استفاده کرد. اساسا‏ً چالشهای زیادی در مقابل امنیت شبکه حسگروجود دارد. و مباحث تحقیقاتی مطرح در این زمینه گسترده و پیچیده است.

عوامل پیش بینی نشده: یک شبکه حسگر کارانداز تابع تعداد زیادی از عدم قطعیت هاست. عوامل طبیعی غیر قابل پیش بینی مثل سیل زلزله، مشکلات ناشی از ارتباط بی سیم و اختلالات رادیویی، امکان خرابی هر گره، کالیبره نبودن حسگرها، پویایی ساختار و مسیردهی شبکه، اضافه شدن گره های جدید و حذف گره های قدیمی، جابجایی گره ها بطور کنترل شده یا در اثر عوامل طبیعی و غیره. سؤالی که مطرح است این است که در این شرایط چگونه میتوان چشم اندازی فراهم کرد که از دیدگاه لایه کاربرد شبکه یک موجودیت قابل اطمینان در مقیاس بزرگ دارای کارایی عملیاتی مشخص و قابل اعتماد باشد. باتوجه به اینکه شبکه های حسگر کارانداز تا حدود زیادی بصورت مرکزی غیر قابل کنترل هستند و بصورت خودکار یا حداقل نیمه خودکار عمل میکنند باید بتوانند با مدیریت مستقل بر مشکلات غلبه کنند. از این رو باید ویژگی های خود بهینه سازی خود سازماندهی و خود درمانی را داشته باشند. اینها از جمله مواردی هستند که بحث در مورد آنها آسان ولی تحقق آن بسیار پیچیده است. بهرحال این موضوعات ازجمله موارد تحقیقاتی می باشند .

 مسیر یابی

مسیریابی در شبکه های حسگر بیسیم را می توان بصورت عمده به دو دسته اصلی تقسیم کرد:

آدرس محور

در این روش کوتاهترین مسیر بین گره های حسگر تا چاهک، پیدا می شود و سپس اطلاعات از این مسیر به سمت چاهک هدایت می شوند.

داده محور

در این روش داده های ارسالی از چندین راه برای رسیدن به مقصد استفاده می کنندکه در این روش مشکل تجمیع داده وجود خواهد داشت.

 

پروتکل های مسیریابی

چندین پروتکل مسیریابی در این شبکه وجود دارد که به شرح سه مورد از آنها می پردازیم.

مسیریابی سیل آسا (Classic Floodin)

این پروتکل تقریبا اولین پروتکل شبکه های حسگر بیسیم به شمار می آید. اساس این شبکه بدین صورت است که هر گره شامل اطلاعات که در نظر دارد اطلاعات را ارسال نماید، اطلاعات مورد نظر را به تمامی سنسور های مجاور خود می فرستد، و سنسور گیرنده نیز همین کار را تکرار می کند تا در نهایت اطلاعات مورد نظر به چاهک برسد.

در این پروتکل وضعیت خاصی وجود ندارد و اطلاعات بسرعت انتشار می یابند زیرا هیچ گونه بررسی اضافی روی داده صورت نمیگیرد و داده به محض دریافت دوباره ارسال می شود.

مشکلات موجود در این پروتکل مسیریابی:

· مشکل انفجار داده (Implosion)

مشکل انفجار داده در این پروتکل بخاطر ارسال داده های تکراری در شبکه می باشد. زیرا هر گره، داده ای را به گره دیگر می فرستد بدون اینکه بررسی کند که گره مقصد قبلا آنرا دریافت کرده است، پس باعث هدر رفتن انرژی و پهنای باند می شود.