دانلود رایگان ترجمه مقاله ردیابی شبکه های بی سیم (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۱)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

یک مثال از سیستم موقعیت یابی که هم در فضاهای باز و هم بسته کار می‌کند Place Lab است [۶۱]. با Place Lab، دستگاه‌هایی (مانند لب تاب ها، PDAها، و تلفن‌ها سلولی) موقعیت خود را با (۱) گوش دادن به IDهای رادیوهای سلولی ثابت (از نقطه دسترسی بی سیم) و (۲) موقعیت‌های سلول‌ها را در یک پایگاه داده تخمین می‌زند. یک مطالعه در Seattle نشان می‌دهد که استانداردهای ۸۰۲٫۱۱ و GSM (سیستم سراسری برای ارتباطات موبایل) به اندازه کافی برای کسب دقت متوسط ۲۰–۳۰ m در تعیین محل کافی هستند.
اگر موقعیت یابی دقیق تری نیاز باشد، یک رویکرد مبتنی بر RFID نیاز است. محصولاتی وجو دارند ( مانند LPM، سنجش موقعیت محلی) که دقت کمتر از اینچ را با یک رویکرد مبتنی بر RFID وعده می‌دهند. این سیستم‌ها، کاملا هزینه بر هستند، و نیازمند زمان راه اندازی قابل توجهی برای کالبیره کردن در راستای کسب دقت محل یابی هستند.
Kusy و همکاران [۵۷] رویکرد جالب دیگری را پیشنهاد دادند، مانند موقعیت یابی تداخلات رادیویی (RIPS). در RIPS، یک جفت گره موج‌های رادیویی را همزمان در فرکانس‌های کمی متفاوت منتشر می‌کنند. یک دستگاه سپس می‌تواند موقعیت خود را با استفاده از آفست فاز نسبی سینگال اندازه گرفته شده از دو گیرنده تخمین بزند. یک ارزیابی تعیین می‌کند که RIPS دقت محل را تا ۳cm فراهم می‌کند. Alas، مشابه با LBM است، RIPS کاملا هزینه بر است، و مشابه با GPS تنها در محیط‌های بیرونی کار می‌کند.

۲٫۱٫۲ نظارت بر ارتباطات
متد دوم برای کسب ردیابی‌های حرکت با استفاده از سیستم‌های ارتباطی موجود و نظارت بر ارتباطات دستگاه‌های ردیابی شده است. محل یک دستگاه می‌تواند با نظارت بر قدرت سیگنال ایستگاه پایه /نقطه دسترسی (BS/AP) و/یا رخدادهای ارتباطی دستگاه‌ها تقریب زده شود. اگر یک دستگاه به یک سلول (مانند GSM) یا یک نقطه دسترسی (مانند WLAN) متصل شود، سپس دستگاه فرض می‌کند که نزدیک به BS/AP است. علاوه بر این، دستگاه می‌تواند بر قدرت سیگنال خود نظارت کند و فاصله دستگاه تا BS/AP تقریب زده شود.
دقت این رویکرد نظارت بر ارتباطات به دو دلیل محدود می‌شود. ابتدا، دقت به تراکم نقاط دسترسی بستگی دارد؛ علاوه بر این، اگر تراکم نقطه دسترسی کاملا بالا باشد، یک گره ممکن نیست با نزدیک ترین نقطه دسترسی ارتباط برقرار کند. دوم، رویکرد نظارت بر ارتباطات فرض می‌کند که یک همبستگی قوی بین یک نقطه قوت سیگنال دستگاه و فاصله آن تا نقطه دسترسی وجود دارد. این فرض محال است که برقرار شود، به خصوص در محیط‌هایی که محوشدگی عمیق رخ می‌دهد. به هر حال، یک رویکرد نظارت بر ارتباطات اغلب در محیط‌های سربسته استفاده می‌شود که یک روش غیر هزینه بر برای محل یابی یک گره در یک محیط خاص (مانند اتاق) است.
زمانی که یک رویکرد نظارت بر ارتباطات استفاده ‌شود، داده حاصل شده از ‌ردیابی محل ممکن است خیلی دقیق نباشد (داده محل تنها نشان می‌دهد که دستگاه موبایل در طیف ارتباطات BS/AP است). با این وجود، می‌توان از داده‌های محل یابی تقریبی برای اعتبارسنجی فرضیات پایه مدل‌های حرکت میکروسکوپی استفاده کرد. علاوه بر این، دقت داده‌های دقیق ممکن است با استفاده از همجوشی داده برای ‌ردیابی بهبود بخشیده شود [۱۱]. هدف همجوشی داده حاصل از رابطه، همبستگی، و ترکیب اطلاعات از یک حسگر واحد یا متعدد برای کسب تخمین‌های اصلاح شده است. تکنیک‌های فیلتر بیزی ([۳۰])، مانند فیلتر ذرات و فیلتر کالمن، می‌تواند برای پس بینی استفاده شود. این رویکردها قدرتمند هستند و هموارسازی داده‌های حاصل از ‌ردیابی را اجازه می‌دهند.
۲٫۱٫۳ نظارت بر مخاطبین
رویکرد سوم برای ردیابی، استفاده از دستگاه‌های موبایلی است که دیگر دستگاه‌های موبایل حول خود را شنود می‌کنند. با انجام این کار، ردیابی مخاطبین می‌تواند حاصل شود. مخاطبین می‌توانند با استفاده ز Bluetooth یا WLAN در یک حالت بدون زیرساخت ‌ردیابی شوند. همه دستگاه‌های دیگر در این طیف به عنوان یک مخاطب دیده می‌شوند. از آنجایی که دستگاه‌ها ممکن است در این ‌ردیابی‌ها سیار باشند معمولا نمیتوانند به یک محل مطلق نگاشت یابند.
برای برخی از انواع شبکه‌ها، مانند شبکه‌های فرصت طلبانه ([۸۴])، ارتباط بین گره‌های موبایل ممکن است بیشتر از موقعیت حقیقی گره‌ها مورد توجه قرار گیرد. علاوه بر این، ‌ردیابی مخاطبین می‌تواند برای بررسی حرکت و خصیصه اجتماعی آن‌ها استفاده شود. این مشخصه‌ها می‌توانند برای توسعه مدل‌های موجود معتبر و جدید استفاده شوند. علاوه بر ین، اخیرا، کارهایی برای استنتاج ردیابی مبتنی بر محل از ردیابی مخاطبین، در حال انجام هستند.

‌۲٫۲ رد‌یابی‌های موجود
در این بخش یک بررسی بر ردیابی‌هایی ارائه می‌دهیم که در حال حاضر در دسترس هستند. چندین طرح CRAWDAD، UNC/FORTH و MobiLib وجود دارند که مخازنی را برای ردیابی داده واقعی فراهم میکنند. این مخازن شامل ردیابی‌های واقعی از سناریوهای واقع بینانه و ارزیابی آزمایشی هستند. الگوهای حرکتی که در یک ردیابی‌ از یک ارزیابی آزمایشی وجود دارد اغلب به ارزیابی انجام شده برای آزمایش بستگی دارند (برای مثال دستگاه‌ها بر طبق الگوهای طبیعی حرکت نمی‌کنند). برای اعتبارسنجی مدل‌های حرکتی طبیعی و الگوهای حرکت واقع بینانه این موارد نیاز هستند. بنابراین، ما در جایی که حرکت گره برای ارزیابی منحصربفرد است از ردیابی‌های آزمایشی استفاده نمیکنیم. به عبارت دیگر، برای نظرسنجی، ما از (۱) ردیابی‌هایی از سناریوهای واقع بینانه و (۲) ردیابی‌هایی از ارزیابی‌های آزمایشی در جایی که الگوهای حرکتی جهان واقعی رخ دهد استفاده می‌کنیم.
ما ردیابی‌ها را برطبق تعداد گره‌های استفاده شده در ‌ردیابی، مدت زمان ‌ردیابی، انواع سناریو، داده ردیابی شده، و مخازنی در هر جایی که ردیابی‌ حاصل شود، دسته بندی می‌کنیم. ما دسته بندی‌های خود را در جدول ۱ نشان دادیم. همانطور که نشان دادیم، ردیابی‌های زیادی در دسترس هستند. بسیاری از این ردیابی‌ ها، کاملا مشابه هستند و تنها تعداد محدودی از سناریوهای متفاوت و اپلیکیشن‌ها وجود دارد. به خصوص، جدول ۱ تشریح می‌کند که ردیابی‌هایی که در حال حاضر وجود دارند اساسا برای کنفرانس، محوطه دانشگاه یا شهرها هستند. بنابراین، یک چالش کار آینده کسب ردیابی دقیق برای انواع سناریوها و اپلیکیشن‌های متفاوت است.
در جدول ۱، تنها ‌ردیابی‌‌هایی را لیست کردیم که به صورت عمومی دردسترس هستند. البته، ردیابی‌هایی وجود دارند که تنها به صورت آزادانه برای جامعه در دسترس هستند. برخی از این‌ها ردیابی‌های (غیرقابل دسترسی) برای تعمیم ردیابی‌های ترکیبی (مانند HWGUI) و شبیه سازهای تجاری (VISSIM) استفاده می‌شود. این شبیه سازها اغلب توسط دانشمندان از دامنه‌های دیگر استفاده می‌شوند ( تولیدکننده ماشین یا طراح شهر یا ترافیک جاده ای). مدل‌های استفاده شده در این دامنه‌ها سناریوهای بسیار خاصی هستند ( مانند سناریوهای شهری، روستایی، وسایل نقلیه) و معمولا بسیار دقیق هستند. بنابراین، برخی از ارزیابی‌های عملکرد شبکه (برای شبکه‌های خودرویی) شبیه سازی‌های مختلف حوزه‌های مختلف را به هم وصل میکنند. با انجام این کار، مدل‌های خاص دامنه می‌توانند برای ارزیابی یک سیستم ارتباطی استفاده شوند.

جدول ۱: بررسی بر ‌ردیابی‌های موجود. گره‌ها به کاربران منحصر / آدرس MAC در مجموعه ردیابی‌ اشاره می‌کنند.

بسیاری از کنفرانس‌ها و رشته‌های دانشگاهی لیست شده در جدول ۱، مانند [۵۲]، با سنجش ارتباط با نقطه دسترسی WLAN حاصل شده است. متاسفانه، همانطور که در بخش ۲٫۱٫۲ بحث شد، دقت این رویکرد در حد نظارت بر ارتباطات محدود است. از آنجایی که نقطه دسترسی WLA می‌تواند دقت را در طیف WLAN فراهم کند، دقت این ردیابی‌ها به تراکم نقاط دسترسی بستگی دارد. علاوه بر این، ارتباط یک دستگاه به یک نقطه دسترسی حاکی از این نیست که این نقطه دسترسی نزدیک ترین مورد است. برای مثال، انتشار سیگنال در یک ساختمان یا بین ساختمان‌ها اغلب محدود به یک محیط است.