معرفی شبکه های حسگر

در این مقاله قصد داریم برای شما عزیزان به معرفی شبکه های حسگر و یا (Wireless sensor network (WSN بپردازیم. در ادامه با ما همراه باشید.

تعریف شبکه های حسگر

شبکه حسگر به گروهی از سنسورهای پراکنده و اختصاصی مکانی برای نظارت و ثبت شرایط فیزیکی محیط و سازماندهی داده های جمع آوری شده در یک مکان مرکزی اشاره دارد. مانند دما، صدا، فشار و … . آن ها به صورت تعاونی داده های خود را از طریق شبکه به یک مکان اصلی منتقل کنند. شبکه های مدرن تر دو جهته هستند و همچنین امکان کنترل فعالیت سنسور را فراهم می آورند.

توسعه شبکه حسگر بی سیم با استفاده از برنامه های نظامی از جمله نظارت در میدان جنگ ایجاد شده است. امروزه چنین شبکه هایی در بسیاری از کاربردهای صنعتی و مصرفی مانند نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی، نظارت بر سلامت دستگاه و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.

WSN از “گره” ساخته شده است، از چند تا چند صدها یا حتی هزاران گره، جایی که هر گره به یک (یا گاهی اوقات چندین) حسگر وصل می شود. هر گره شبکه سنسور به طور معمول دارای چندین بخش است: یک فرستنده رادیویی با آنتن داخلی یا اتصال به آنتن خارجی، میکروکنترلر، یک مدار الکترونیکی برای ارتباط با سنسورها و منبع انرژی، معمولاً یک باتری یا شکل جاسازی شده از برداشت انرژی.

شبکه حسگر بی سیم از این ایده تکامل یافته اند که می توان از سنسورهای بی سیم کوچک برای جمع آوری اطلاعات از محیط فیزیکی در تعداد زیادی از موقعیت ها اعم از ردیابی آتش سوزی و مشاهده حیوانات وحشی گرفته تا مدیریت کشاورزی و نظارت صنعتی استفاده کرد.

هر سنسور به طور بی سیم اطلاعات را به ایستگاه پایه منتقل می کند. سنسورها به یک دیگر کمک می کنند تا اطلاعات را به ایستگاه پایه منتقل کنند، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. زمینه تحقیق در زمینه شبکه های حسگر بی سیم از اوایل دهه 2000 با چندین کنفرانس سالانه، بسیاری ژورنال ها و تعداد زیادی کارگاه سالانه بسیار فعال بوده است. شبکه های حسگر بی سیم گاهی اوقات برای برجسته سازی همه گیر بودن سنسورها، شبکه حسگر فراگیر نامیده می شوند.

در شکل بالا شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از مقادیر زیادی سنسور که داده های خود را به صورت بی سیم به ایستگاه پایه انتقال می دهند، اندازه گیری های در مقیاس بزرگ از خصوصیات بدنی را ارائه می دهند. کار اولیه در شبکه های حسگر بی سیم، پیش بینی کردن گرد و غبار به صورت هوشمند می باشد. این موضوع در مناطقی استفاده می شود که پدیده ای مانند رطوبت یا درجه حرارت اندازه گیری می شود.

از آنجا که ذرات گرد و غبار بسیار کوچک هستند، می توان با استفاده از مکانیسم هایی مانند جریان هوا پراکنده شوند. در ابتدا برنامه کاربردی گرد و غبار هوشمند توسط ارتش برای ردیابی موقعیت دشمنان، برای اعلام هشدار در هنگام یافتن متجاوزین یا برای شناسایی حضور وسیله نقلیه، مورد استفاده قرار می گرفت. مفهوم گرد و غبار هوشمند برای اکثر موارد بسیار محدود کننده است و کار را بسیار دشوار می کند. اندازه فیزیکی بسیار کوچک و متفاوتی که گرد و غبار دارا هستند، مکانیسم های ارتباطی ممکن و توانایی محاسباتی گره ها، شناسایی را به شدت محدود کرده است.

در عوض، بسیاری از گروه های تحقیقاتی ساخت نمونه های اولیه سخت افزاری را با اندازه فیزیکی بزرگتر که استفاده از آنها برای آزمایش آسان تر بود، آغاز کردند. انجمن تحقیقاتی پیرامون شبکه های حسگر بی سیم بسیاری از ساز و کارها، الگوریتم ها و انتزاعات مهم را ایجاد کرده است.

شبکه های حسگر بی سیم در نظر گرفته شده اند تا عمر طولانی داشته باشند. از آنجا که سنسورهای بی سیم به طور معمول از باتری استفاده می کنند، داشتن طول عمر زیاد باعث کاهش مصرف انرژی گره های فردی می شود و این نکته در شبکه های حسگر، بسیار مهم می باشد.

بنابراین، چندین مکانیسم صرفه جویی در برق طراحی، مستقر، مورد مطالعه و ارزیابی هر دو در شبیه سازها و همچنین در استقرار های واقعی انجام شده است. بسیاری از این موارد کاربرد مستقیم در اشیاء هوشمند دارند.

شبکه های حسگر بی سیم باعث پیشرفت بیشتر در استاندارد سازی برای اتوماسیون صنعتی و نظارت شده اند. بسیاری از استانداردهای اخیر در شبکه های صنعتی بی سیم، مانند WirelessHART و ISA100a، ریشه در جامعه شبکه های حسگر بی سیم دارند.

مفهوم شبکه های حسگر بی سیم به اشیاء هوشمند اشاره دارد و بخش اعظم پیشرفت در اشیاء هوشمند در اجتماع اطراف شبکه های حسگر بی سیم اتفاق افتاده است. شبکه های حسگر بی سیم از گره های کوچک تشکیل شده اند، مجهز به وسیله ارتباط بی سیم، که به طور خودکار، خود را در شبکه هایی پیوند می دهند که از طریق آنها می توان خوانش سنسور را انتقال داد.

امنیت شبکه حسگر بی سیم

شبکه های حسگر بی سیم (WSN) گره های حسگر بهم پیوسته هستند که به صورت بی سیم برای جمع آوری داده ها در مورد محیط اطراف ارتباط برقرار می کنند. گره ها معمولاً از نظر قدرت کم هستند و به صورت غیر متعارف و غیرمستقیم توزیع می شوند. اگرچه WSN محبوبیت زیادی کسب کرده است اما هنگام اجرای امنیت که توسط محدودیت منابع در حافظه، محاسبات، عمر باتری و پهنای باند اعمال می شود، محدودیت های جدی ای در آن وجود دارد. گره ها معمولاً از نظر قدرت کم هستند و به صورت غیر متعارف توزیع می شوند. طیف وسیعی از حملات می توانند حریم خصوصی، کنترل یا در دسترس بودن را هدف قرار دهند.

در این بخش مروری بر الزامات رمزگذاری، تأیید اعتبار، پیشنهادهای زیرساخت کلید عمومی سبک و مدیریت کلیدی در WSN ارائه شده است. مشکل پروتکل های جدید مسیریابی WSN با در نظر گرفتن مصرف انرژی بررسی شده است.

انتظار می رود امنیت به دلیل تعداد “چیزهای زیاد” و باز بودن سیستم، یک چالش بزرگ برای IoT باشد. علاوه بر اهداف امنیتی معمول (حریم خصوصی، تأیید هویت و کنترل دسترسی)، IoT باید تحمل پذیری و خود درمانی داشته باشد.

امنیت شبکه های حسگر بی سیم (WSN) یک بستر سنجش و تحریک ضروری را در طیف گسترده ای از زیرساخت ها و سیستم های فیزیکی سایبری، مانند اندازه گیری هوشمند شبکه های برقی، نظارت از راه دور و سرعت وسایل نقلیه در سیستم های حمل و نقل، محیط زیست و نظارت بر سلامت، امنیت و نظارت، سیستم های اخطار اولیه و مدیریت حوادث و مواردی از این دست.

WSN به همراه امکانات محاسبات کمکی مانند ابرها می توانند به یکپارچه سازی عملکردهای سنجش، ارتباط، محاسبات و کنترل کمک کنند.

ایمن سازی زیرساختهای سایبر-فیزیکی: چشم انداز و بررسی اجمالی

شبکه های حسگر بی سیم (WSN) یک بستر سنجش و تحریک ضروری را در طیف گسترده ای از زیر ساخت ها و سیستم های فیزیکی سایبری، مانند اندازه گیری هوشمند شبکه های برقی، نظارت از راه دور و سرعت وسایل نقلیه در سیستم های حمل و نقل، محیط زیست و نظارت بر سلامت، امنیت و نظارت، سیستم های اخطار اولیه و مدیریت حوادث و مواردی از این دست را فراهم می آورد.

WSN به همراه امکانات محاسبات کمکی مانند ابرها می توانند به یکپارچه سازی عملکرد های سنجش، ارتباط، محاسبات و کنترل کمک کنند. با این حال، شبکه های حسگر با منابع محدود (به عنوان مثال، CPU، ذخیره سازی، انرژی، پهنای باند بی سیم) شناخته شده اند که در برابر حملات مختلف آسیب پذیر هستند که می تواند عملکرد های عادی را مختل کند.

امیدواریم با خواندن این مقاله اطلاعات لازم در مورد شبکه های حسگر بی سیم را به دست آورده باشید.😉