دانلود رایگان ترجمه مقاله شبکه های حسگر چند رسانه ای بی سیم (آی تریپل ای ۲۰۰۷)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

کنترل فرآیند صنعتی. محتوای چند رسانه‌ای مانند عکس، دما، یا فشار، می‌تواند برای کنترل فرآیندهای صنعتی، حساس به زمان استفاده شود. در فرآیند تولید خودکار، ادغام سیستم‌های بینایی ماشین با WMSN می‌تواند ساده‌سازی شود و انعطاف‌پذیری را در راستای درک بصری و اقدامات خودکار به سیستم اضافه کند.

معماری شبکه
در شکل ۱ معماری مرجعی را برای WMSN نشان دادیم، در این معماری کاربران به اینترنت متصل می‌شوند و پرس و جوهایی را برای شبکه حسگر مستقر شده ارسال می‌کنند. قابلیت عملکردی اجزای مختلف شبکه‌های در روش پایین به بالا در زیر توضیح داده شده است:
حسگرهای ویدیو و صدای استاندارد. این حسگرها صدا، یا تصاویر متحرک از رخدادهای حس شده را اتخاذ می‌کنند و به نوعی دارای رزولوشن پایین می‌باشند (از نظر پیکسل/اینچ برای حسگرهای ویدیویی و در dB برای حسگرهای صدا). آن‌ها می‌توانند در شبکه تک لایه، همانطور که در اولین ابر شکل (شکل۱) نشان داده شده، یا در یک روش سلسله مراتبی مانند ابر سوم نشان داده شده، آرایش یابند.
حسگرهای اسکالر.این حسگرها داده‌های اسکالر یا ویژگی‌های فیزیکی را، مانند دما، فشار، رطوبت را حس می‌کنند و مقداری اندازه گیری شده را به راس خوشه گزارش می‌دهند. آن‌ها معمولآ دستگاه‌هایی با منابع محدود از نظر قابلیت‌های زنجیره تامین، ظرفیت ذخیره سازی، و قابلیت‌های پردازشی هستند.

شکل ۲: سازمان داخلی حسگرهای چند رسانه‌ای
هاب‌های پردازش چند رسانه‌ای. این دستگاه‌ها دارای منابع محاسباتی نسبتآ بزرگ هستند و برای جمع آوری جریان‌های چند رسانه‌ای از گره‌های حسگر منحصربفرد مناسب هستند. کاهش ابعاد و حجم داده پوشش داده شده برای دستگاه‌های ذخیره سازی و حفره‌ها تفکیک ناپذیر هستند.
هاب‌های ذخیره سازی. بسته به کاربرد، پردازش جریان چند رسانه‌ای به صورت بلادرنگ یا بعد از رخداد مطلوب هستند. این هاب‌های ذخیره سازی الگوریتم‌های کاووش داده و استخراج ویژگی‌ را برای شناسایی ویژگی‌های مهم رخدادها، حتی قبل از اینکه داده به کاربر نهایی ارسال شود، را اجازه می‌دهند.
حفره(Sink). حفره مسئول بسته‌بندی پرس و جوهای سطح بالای کاربر برای دستورات خاص شبکه و بازگرداندن بخش‌های فیلتر شده جریان چند رسانه‌ای به کاربر است. ممکن است در شبکه‌های بزرگ یا ناهمگن حفره‌های متعددی نیاز باشند.
دروازه. به عنوان اتصال فرسنگ آخر برای پل زدن حفره به اینترنت بکارگرفته می‌شود و تنها مولفه IP-قابل آدرس دهی WMSN است. یک تخمین جغرافیایی از نواحی پوشش داده شده تحت فریم‌ورک‌های حس شده برای تخصیص وظیفه به حفره های مناسب که داده‌های حس شده از طریق آن ارسال می‌شوند، را نگهداری می‌کند.
کاربران. کاربران بالاترین هدف سلسله مراتب هستند و وظایف نظارت بر WMSN را براساس مناطق جغرافیایی مورد نظر مطرح می‌کنند. آن‌ها معمولآ از طریق آدرس IP شناخته می‌شوند و نرم افزارهای سطح کاربردی را با پرس و جوهای اختصاصی که نتایج بدست آمده از WMSN را نشان می‌دهد، اجرا می‌کند.

فاکتورهای تاثیرگذار بر طراحی شبکه‌های حسگر چند رسانه‌ای
یک دستگاه حسگر چند رسانه‌ای ممکن است از چندین مولفه پایه، مانند شکل ۲ تشکیل شده باشد: یک واحد حسگر، یک واحد پردازشی (CPU)، یک زیرسیستم ارتباطی، یک زیرسیستم هماهنگی، یک واحد ذخیره سازی (حافظه)، و یک واحد بکاراندازی/ تحریک. واحد حسگر – حس کردن معمولآ از دو زیر واحد تشکیل شده است: حسگرها (دوربین ها، میکروفن‌ها، و/یا حسگرهای اسکالر) و مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال (ADCs). سیگنال‌های آنالوگ تولید شده توسط حسگرها، براساس پدیده‌های مشاهده شده، توسط ADC به سیگنال‌هایی دیجیتالی تبدیل می‌شود و سپس به یک واحد پردازشی خورانده می‌شوند. واحد پردازشی نرم افزار سیستمی که مسئول هماهنگی سنجش‌ها و وظایف ارتباطی است را اجرا می‌کند و با یک واحد ذخیره سازی در ارتباط است. یک زیر سیستم ارتباطی واسطی برای ارتباط دستگاه به شبکه است و از یک واحد فرستنده و گیرنده و نرم افزار ارتباطی تشکیل شده است. مورد دوم شامل پشته پروتکل ارتباطی و نرم‌افزارهای سیستمی، مانند میان افزارها، سیستم عامل‌ها، ماشین‌های مجازی و غیره است. یک زیرسیستم هماهنگی مسئول هماهنگی عملیات دستگاه‌های مختلف شبکه، با اجرای عملیاتی مانند مدیریت موقعیت و همگام سازی شبکه است. یک واحد بکارانداختن/تحریک می‌تواند حرکت یا دستکاری داده را ممکن شود. سرانجام، کل سیستم توسط واحد برق تامین می‌شود که ممکن است با یک واحد تنظیف انرژی، مانند سلول‌های خورشیدی نیز پشتیبانی شود.
فاکتورهای زیر برروی طراحی WMSN تاثیر می‌گذارند:
محدودیت منابع. دستگاه‌های حسگر از نظر باتری، حافظه، قابلیت‌های پردازشی، و نرخ داده دردسترس محدود هستند.
ظرفیت کانال متغییر. در شبکه‌های بی سیم چند هابی، ظرفیت هر لینک یا پیوند بی سیم به سطح تداخل درک شده از سمت فرستنده بستگی دارد. این، به نوبه خود، به تعامل چندین تابع که به صورت توزیعی توسط دستگاه‌های شبکه مانند کنترل برق، و مسیریابی و سیاست نرخ اداره می‌شود بستگی دارد. از این رو، ظرفیت و تاخیر قابل توجه هر پیوند به محل آن بستگی دارد، که مدامآ در حال تغییر است، و ممکن است در ماهیت خود انفجاری باشد، بنابراین تدارک QoS یک وظیفه چالش برانگیز است.
جفت شدگی لایه‌های متقابل عملکردها. به دلیل ماهیت اشتراکی کانال‌های ارتباطی بی سیم، در شبکه‌های بی سیم چند هابی، وابستگی متقابل دقیقی بیان عملکردهای مدیریت شده در همه لایه‌های پشته‌های ارتباطی وجود دارد. این وابستگی باید به وضوح در زمان طراحی پروتکل‌های ارتباطی با هدف تامینQoS بررسی می‌شود.
نیازمندی‌های QoS برنامه خاص. علاوه بر حالت‌های تحویل داده که نمونه‌ای از شبکه‌های حسگر اسکالر هستند، داده‌های چند رسانه‌ای شامل محتوای تصویر لحظه‌ای (snapshot) و جریان‌های چندرسانه‌ای است. یک داده چندرسانه‌ای با نوع تصویر لحظه‌ای شامل مشاهدات رویداد محور بدست آمده در یک دوره زمانی کوتاه است (برای مثال عکس ثابت). محتوای جریان چند رسانه‌ای در دوره زمانی طولانی تولید می‌شود و نیازمند ارائه اطلاعات پایدار است.