شرح Wireless Sensor Network أو شبكة الاستشعار اللاسلكية
 |
| شرح Wireless Sensor Network |
التعريف بشبكة الاستشعار اللاسلكية WSNs
لقد أصبحت شبكات الاستشعار موضوع بحث في السنوات الأخيرة، بسبب الإمكانات الهائلة لشبكات الاستشعار لتمكين التطبيقات التي تربط العالم المادي بالعالم الافتراضي، من خلال الربط الشبكي لأعداد كبيرة من نقاط الاستشعار الصغيرة، حيث يمكن الحصول على بيانات حول الظواهر الفيزيائية التي كان من الصعب أو المستحيل الحصول عليها بطرق أكثر تقليدية في السنوات القادمة ، بما أن التقدم في تكنولوجيا اللاسلكية صنيع الصغر يسمح بشكل مستمري انخفاض تكلفة تصنيع وحدات استشعار أجهزة الاستشعار.
لقد تم اعتبار شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSNs) على نطاق واسع واحدة من أهم التقنيات في القرن الواحد والعشرين .حيث تم تمكينها من خلال التطورات الحديثة في الأنظمة الميكانيكية الإلكترونية الدقيقة (MEMS) وتقنيات الاتصالات اللاسلكية ، وأجهزة الاستشعار الصغيرة والرخيصة ، والإنترنت توفر فرصًا غير مسبوقة لمجموعة متنوعة من التطبيقات المدنية والعسكرية ، على سبيل المثال ، مراقبة البيئة، ومراقبة ميدان المعركة، ومراقبة عملية الصناعة.
يمكن تعريف شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSNs) على أنها شبكات لاسلكية ذاتية التهيئة وبنية تحتية لمراقبة الظروف المادية أو البيئية ، مثل درجة الحرارة أو الصوت أو الاهتزاز أو الضغط أو الحركة أو الملوثات وتمرير هذه البيانات بشكل تعاوني عبر شبكة فرعية إلى الشبكة الرئيسية حيث يتم ملاحظة البيانات وتحليلها.
خصائص شبكة الاستشعار اللاسلكية
يتكون WSN عادةً من عدد كبير من نقاط استشعارا ما يسمى عُقد الاستشعار (Sensor Node) منخفضة التكلفة ومنخفضة الطاقة ومتعددة الوظائف منتشرة في منطقة ذات أهمية. إن عُقد الاستشعار هذه صغيرة في الحجم، فهي مجهزة بأجهزة استشعار ، ومعالجات دقيقة مدمجة ، وأجهزة إرسال واستقبال لاسلكية ، وبالتالي ليس لديها القدرة على الاستشعار فحسب ، بل أيضًا قدرات معالجة البيانات والتواصل حيث تتواصل على مسافة قصيرة عبر وسيط لاسلكي ، بالمقارنة مع شبكات الاتصالات اللاسلكية التقليدية ، الأنظمة الخلوية (GSM)وMANET ، فتتميز بالخصائص التالية:
- نشر عقد الاستشعار بكثافة: عادةً ما يتم نشر عقد الاستشعار بكثافة في مجال جغرافي معين. يمكن أن يكون عدد نقاط جهاز الاستشعار في شبكة أجهزة الاستشعار بعدة أوامر أفضل من تلك الموجودة في MANET.
- البطارية: عادةً ما يتم تشغيل عقد جهاز الاستشعار عن طريق البطارية. في معظم الحالات ، يتم نشرها في بيئة قاسية أو عدائية ، حيث يكون من الصعب أو حتى المستحيل تغيير أو إعادة شحن البطاريات.
- ذاتية تشكيل الشبكات: عادة ما يتم نشر عقد الاستشعار بشكل عشوائي دون تخطيط دقيق . بمجرد نشرها ، يجب أن تقوم أجهزة الاستشعار بتكوين نفسها وانضمامها بشكل أوتوماتيكي إلى شبكة الاتصالات.
- التطبيق المحدد: شبكات الاستشعار محددة التطبيق . عادةً ما يتم تصميم الشبكة ونشرها من أجل تطبيق معين .
- عُقد الاستشعار لا يمكن الاعتماد عليها: يتم عادةً نشر عُقد المستشعرات في بيئات قاسية أو معادية وتعمل لوحدها. فهم بذلك معرضة للأضرار المادية أو الفشل.
- تغيير طوبولوجيا شبكتها بشكل مستمر: حيث تتغير طوبولوجيا الشبكة بشكل متكرر بسبب زيادة عقد أخرى أو فشل العقدة أو نفاذ الطاقة من البطارية .
- تكرار البيانات: في معظم تطبيقات شبكات الاستشعار ، تنتشر نقاط جهاز الاستشعار بكثافة في منطقة ذات اهتمام وتتعاون لإنجاز مهمة استشعار مشتركة. وبالتالي ، فإن البيانات المستشعرة بواسطة نقاط استشعار متعددة عادة ما تكون لها مستوى معين من الارتباط أو التكرار.
مكونات شبكة الاستشعار اللاسلكية
كلنا نعلم أن عدد الأجهزة المتصلة بالإنترنت في ازدياد مستمر. حيث تقدر اليوم عدد الأجهزة المتصلة بالأنترنيت بالملايين, في ظل الانتشار المستمر لإنترنت الأشياء (IoT) تعرف عليه من خلال هذا المقال ماهو Internet of Things أو إنترنت الأشياء؟ كيف يعمل وماهي خصائصه ومميزاته؟ ، وبالتالي أصبحت شبكات الاستشعار اللاسلكية عنصرا مهما لتحقيق استفادة قصوى من إنترنت الأشياء والبيانات الضخمة.
 |
| شبكة الاستشعار اللاسلكية |
تنتشر الأجهزة التي تحتوي على مستشعر مدمج في أي مكان يتطلب فيه الاستشعار عن بعد ، من محيطك إلى منازل ومباني ، وحتى الجبال والغابات النائية. كما توجد في وحدات الاستشعار الراديوية المبعثرة وحدة اتصال راديوي مدمجة صغيرة يمكنها نقل البيانات التي تم الحصول عليها من المستشعر عبر الاتصالات اللاسلكية . تتم هذه الاتصالات ليس فقط بين بوابة وعقدة مستشعر ولكن أيضًا بين عقدة جهاز استشعار وعقدة مستشعر أخرى. تتمثل ميزة شبكات الحساسات اللاسلكية في قدرتها على تحقيق نفس وظيفة الإنترنت عبر نقل البيانات عبر الاتصالات اللاسلكية من دون استخدام الأسلاك حيث يتم ترحيل البيانات المتكررة ، وترسل تلك عقد الاستشعار البيانات إلى بوابة الإنترنت بأمان حيث تقوم البوابة بدورها بإرسال البيانات إلى خادم أو إلى حواسب سحابية حيث يتم فيه البيانات وهنا تبدأ تقنيات تحليل الأنظمة الضخمة عملها.