ارائه روشی ترکیبی در راستای افزایش کیفیت ردیابی اهداف چندگانه در شبکه­ های حسگر بی­سیم چاهک سیار

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ‌ارشد (M.Sc. یاM.A)

گرایش

مهندس نرم افزار

عنوان:

ارائه روشی ترکیبی در راستای افزایش کیفیت ردیابی اهداف چندگانه در شبکه­های حسگر بی­سیم چاهک سیار

چکیده

کشف و رديابي اهداف سیار یکی از کاربردها و مفاهیم بسیار حائز اهمیت شبکه­های حسگر بی­سیم به شمار می­رود. ردیابي اهداف سیار به يافتن مكان اهداف سیار و ردیابی آن­ها به واسطه حسگرهای حاضر در بستر شبکه اشاره دارد. با توجه به اهمیت بسیار بالای مبحث ردیابی اهداف در شبکه­های حسگر بی­سیم به عنوان پر اهمیت­ترین کاربرد شبکه­های حسگر، در سالیان گذشته تحقیقات مختلفی در این حوزه اساسی ارائه گردیده که اهمیت و ارزش بسیار بالای این حوزه تحقیقاتی را در میان سایر موضوعات پژوهشی نمایش می­دهد. اما در سمت مقابل با توجه به آن­چه در بخش گذشته و در قالب تشریح مسئله پژوهشی بیان شد، هم­چنان چالش­ها و محدودیت­هایی در این مقوله اساسی به عنوان مسئله­ای باز پای برجاست که ضرورت تحقیق و پژوهش بیشتر در این حوزه مهم (و به نوعی ضرورت ارائه پژوهش پیشنهادی) را نمایش می­دهد. بر همین اساس و با توجه به دو مفهوم عنوان شده در ادامه پایان­نامه به نقد و بررسی برخی از مهم­ترین تحقیقات گذشته پرداخته شد و این تحقیقات از منظر چالش­های عنوان شده بحث و بررسی گردیدند. با استناد به مطالعات صورت گرفته و دستاورد حاصل از تحلیل و ارزش­سنجی سوابق پژوهش، مشخص شد که تحقیقات پیشین به خوبی قابلیت حمایت از مقوله ردیابی را در قبال شرایط متفاوت به ویژه در هنگام گم شدن هدف فراهم نساخته، و در قبال مسائل ناشی از پویایی چاهک متحرک مدیریت لازم را توأم با ردیابی فراهم نمی­نمایند. بنابر چالش­ها و معضل­های بررسی شده در ارتباط با پیشینه پژوهش، و با توجه به دستاوردهای حاصل از تحقیقات انجام شده، و اهداف متصور از ارائه تحقیق، در ادامه مکانیزم پیشنهادی با نام EETTM معرفی و ارائه شد و جزئیات آن با هدف مدیریت پویایی چاهک متحرک، توأم با بهبود کیفیت و پایداری ردیابی در شبکه­های حسگر چاهک متحرک، تشریح گردید. مکانیزم پیشنهادی EETTM در مجموع شامل چهار گام طراحی و عملیاتی به قرار زیر بوده که فعالیت هر گام در بهبود مدیریت چاهک متحرک و اعمال ردیابی هدفمند بسیار پر اهمیت و حیاتی می­باشد.

کلمات کلیدی: ارائه روشی ترکیبی، افزایش کیفیت ردیابی؛ در شبکه¬های حسگر بی¬سیم، چاهک سیار

فهرست مطالب

۱فصل اول… ۱

۱-۱مقدمه  2

۱-۲بیان مسئله پژوهشی  3

۱-۲-۱محدوده و ابعاد پژوهش.. ۳

۱-۲-۲تشریح مسئله پژوهشی. ۳

۱-۲-۳منظور از پژوهش.. ۵

۱-۳اهمیت و ضرورت پژوهش   5

۱-۴فرضیات پژوهش       6

۱-۵اهداف پژوهش   6

۱-۶جنبه نوآوری پژوهش   7

۱-۷روش کار و روششناسی تحقیق  7

۱-۷-۱نوع تحقیق و مراحل انجام تحقیق. ۷

۱-۷-۲روش کار و ابزار گردآوری دادهها ۸

۱-۷-۳روش تجزيه و تحليل اطلاعات.. ۸

۱-۸مروری بر ساختار پایاننامه. ۸

۲فصل دوم….. ….. ۱۰

۲-۱مقدمه فصل ۱۱

۲-۲ادبیات پژوهش و مفاهیم پایهای   12

۲-۲-۱ماهیت تکنولوژی بیسیم و تنوع فناوریهای آن. ۱۲

۲-۲-۲شبکههای حسگر و ماهیت این فناوری ارتباطی. ۱۴

۲-۲-۳مفهوم انرژی مصرفی و چگونگی آن در شبکههای حسگر بیسیم ۱۸

۲-۲-۴دستهبندی راهکارهای بهینهسازی و کاهش انرژی مصرفی. ۲۰

۲-۲-۵مبحث مسیریابی و مبادله دادهها در شبکههای حسگر بیسیم ۲۶

۲-۲-۶- بررسی مکانیزمهای ردیابی. ۲۷

۲-۳سابقه پژوهش    28

۲-۳-۱دستهبندی تکنیکهای رديابي اهداف متحرک از منظر چارچوب رفتاری و عملکرد ۲۹

۲-۳-۲بررسی اخیرترین و مهمترین سوابق پژوهش.. ۳۴

۲-۳-۳بررسی و تحلیل سوابق پژوهش.. ۴۰

۲-۴خلاصه فصل    41

۳فصل سوم. . ۴۳

۳-۱مقدمه  44

۳-۲معرفی مکانیزم پیشنهادی EETTM… 45

۳-۳ردیابی دقیق هدف متحرک       47

۳-۳-۱بهروزرسانی همبندی در قبال تحرک چاهک                                                                        ……….. 49

۳-۳-۲ردیابی دقیق هدف متحرک.. ۵۲

۳-۳-۳زیرگام پیشبینی با هدف پایداری و حفظ کیفیت ردیابی. ۵۵

۳-۳-۴بازیابی هدف در صورت از دست رفتن و گم شدن آن. ۵۷

۳-۴جمع بندي   61

۴فصل چهارم. . ۶۲

۴-۱مقدمه  63

۴-۲روشهاي مورد مقايسه. ۶۴

۴-۲-۱ارزیابی چارچوب فعالیت مکانیزم پیشنهادی EETTM در قیاس با روش پایه ICATT. 64

۴-۳مباحث شبیه سازی…………………………………………………………………………………………………………… ۶۶

۴-۳-۱معیارهای پیکربندی سناریوهای تحت مقایسه. ۶۶

۴-۴شبیهسازی و تحلیل نتایج  68

۴-۴-۱نتایج میانگین انرژی مصرفی کلی شبکه. ۶۹

۴-۴-۲نتایج میانگین نرخ شکستها (نرخ از دست رفتن هدف در پروسههای ردیابی) ۷۲

۴-۴-۳نتایج شبیهسازی میانگین سربار تحمیلی به شبکه   74

۴-۴-۴گذردهی. ۷۶

۴-۵جمعبندی   78

۵فصل پنجم. . ۸۰

۵-۱نتيجه گيري     81

۵-۲کارهاي آتـــی     83

فهرست اشکال

شکل ‏۱‑۱دو نمونه متفاوت از پروسه ردیابی اهداف سیار در شبکههای حسگر. ۴

شکل ‏۲‑۱ساختار شبکه حسگر و نحوه مسیریابی و انجام تبادلات در شبکه. ۲۷

شکل ‏۲‑۲دستهبندی تکنیکهای ردیابی مبتنی بر ساختار و معماری ( اسلامی و همکاران، ۲۰۱۶) ۲۸

شکل ‏۲‑۳رديابي اهداف سیار در تکنیک خوشه‌بندي ايستا (یانگ و همکاران،۲۰۰۳) ۳۲

شکل ‏۲‑۴رديابي اهداف سیار مبتنی بر تکنیک خوشه‌بندي پويا )هینزلمن و همکاران ۲۰۰۲). ۳۳

شکل ‏۲‑۵شماتیکی از رديابي اهداف سیار در تکنیک چندوجهي )هینزلمن و همکاران ۲۰۰۲). ۳۳

شکل ‏۲‑۶ فراهمسازی پروسه ردیابی هدف بر محوریت تکنیک مثلثی (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) ۳۵

شکل ‏۲‑۷پیشبینی مکان آتی هدف سیار به منظور افزایش کیفیت ردیابی (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) ۳۵

شکل ‏۲‑۸ شماتیکی از روال عملیاتی مکانیزم IAH (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) ۳۶

شکل ‏۲‑۹شماتیکی از پروسه عملیاتی مکانیزم K-NNT (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) ۳۷

شکل ‏۲‑۱۰شماتیکی از نحوه ردیابی و مبادله دادهها در CSP ]13[ 38

شکل ‏۲‑۱۱شماتیکی از نحوه ردیابی هوشمند در مکانیزم IDSA ]16[ 39

شکل ‏۳‑۱فلوچارت مکانیزم پیشنهادی EETTM.. 48

شکل ‏۳‑۲شماتیکی از پروسه بهروزرسانی در الگوریتم پیشنهادی EETTM.. 51

شکل ‏۳‑۳حالت هندسی مکانیابی به واسطه مفهوم تریلیشن ( لیو و همکاران، ۲۰۱۷) ۵۴

شکل ‏۳‑۴کلیاتی از مفهوم مکانیابی در خوشهبندی پیشنهادی.. ۵۵

شکل ‏۳‑۵سناریوی فعالسازی حسگرها در EETTM پیشنهادی.. ۵۸

شکل ‏۳‑۶کلیاتی از شکست در ردیابی مبتنی بر نتیجه پیشبینی. ۵۹

شکل ‏۳‑۷کلیاتی از پروسه بازیابی هدف در هنگام اختلال در پروسه ردیابی. ۶۰

شکل ‏۴‑۱شماتیکی از شبکه مدل شده و سناریوهای پیکربندی شده به منظور ارزشسنجی عملکرد مکانیزمها ۶۷

شکل ‏۴‑۲ نتایج مصرف انرژی کلی شبکه در مکانیزم پیشنهادی EETTM در مقایسه با ICATT در سناریوی حرکت هدف با سرعت ۵ متر/ثانیه. ۷۱

شکل ‏۴‑۳  نتایج مصرف انرژی کلی شبکه در مکانیزم پیشنهادی EETTM در مقایسه با ICATT در سناریوی حرکت هدف با سرعت ۱۰ متر/ثانیه. ۷۱

شکل ‏۴‑۴ نتایج نرخ شکست (گم شدن هدف) در مکانیزم پیشنهادی EETTM در مقایسه با ICATT در سناریوی حرکت هدف با سرعت ۵ متر/ثانیه. ۷۳

شکل ‏۴‑۵ نتایج نرخ شکست (گم شدن هدف) در مکانیزم پیشنهادی EETTM در مقایسه با ICATT در سناریوی حرکت هدف با سرعت ۱۰ متر/ثانیه. ۷۳

شکل ‏۴‑۶ نتایج نرخ سربارهای تحمیلی به شبکه در مکانیزم پیشنهادی EETTM در مقایسه با ICATT در سناریوی حرکت هدف با سرعت ۵ متر/ثانیه. ۷۶

شکل ‏۴‑۷ نتایج نرخ سربارهای تحمیلی به شبکه در مکانیزم پیشنهادی EETTM در مقایسه با ICATT در سناریوی حرکت هدف با سرعت ۱۰ متر/ثانیه. ۷۶

شکل ‏۴‑۸ نتایج نرخ گذردهی شبکه در مکانیزم پیشنهادی EETTM در مقایسه با ICATT در سناریوی حرکت هدف با سرعت ۵ متر/ثانیه. ۷۸

شکل ‏۴‑۹  نتایج نرخ گذردهی شبکه در مکانیزم پیشنهادی EETTM در مقایسه با ICATT در سناریوی حرکت هدف با سرعت ۱۰ متر/ثانیه. ۷۸

فهرست جداول

جدول ‏۲‑۱ تکنیکهای کنترل همبندی از منظر شاخصها و زمانبندی.. ۲۲

جدول ‏۲‑۲ روشهای بهبود مصرف انرژی متأثر از تکنیکهای دادهگرا ۲۴

جدول ‏۲‑۳ دستهبندی تکنیک‌هاي كاهش داده در شبکههای حسگر بیسیم ۲۵

جدول ‏۲‑۴ دستهبندی تکنیکهای ردیابی به همراه تحلیل جزئیات مربوطه. ۳۰

جدول ‏۲‑۵  جمعبندی مطالعه انجام شده به همراه بررسی و تحلیل کلیات عملکرد آنها.. ۴۰

جدول ‏۳‑۱ نمادهای کاربردی مرتبط با مرحله اول از مکانیزم پیشنهادی EETTM.. 50

جدول ‏۳‑۲  نمادهای مرحله سوم از مکانیزم پیشنهادی EETTM.. 56

جدول ‏۴‑۱ شباهتهای طراحی و عملکردی مکانیزم پیشنهادی TEMDAC و ADCTS  64

جدول ‏۴‑۲ تفاوتهای طراحی و عملکرد مکانیزم پیشنهادی TEMDAC و ADCTS. 65

جدول ‏۴‑۳  مفروضات منظور شده در شبیهسازیها. ۶۷

جدول ‏۴‑۴  معیارهای سناریوهای پیکربندی شده. ۶۸

چکیده

کشف و رديابي اهداف سیار یکی از کاربردها و مفاهیم بسیار حائز اهمیت شبکه­های حسگر بی­سیم به شمار می­رود. ردیابي اهداف سیار به يافتن مكان اهداف سیار و ردیابی آن­ها به واسطه حسگرهای حاضر در بستر شبکه اشاره دارد. با توجه به اهمیت بسیار بالای مبحث ردیابی اهداف در شبکه­های حسگر بی­سیم به عنوان پر اهمیت­ترین کاربرد شبکه­های حسگر، در سالیان گذشته تحقیقات مختلفی در این حوزه اساسی ارائه گردیده که اهمیت و ارزش بسیار بالای این حوزه تحقیقاتی را در میان سایر موضوعات پژوهشی نمایش می­دهد. اما در سمت مقابل با توجه به آن­چه در بخش گذشته و در قالب تشریح مسئله پژوهشی بیان شد، هم­چنان چالش­ها و محدودیت­هایی در این مقوله اساسی به عنوان مسئله­ای باز پای برجاست که ضرورت تحقیق و پژوهش بیشتر در این حوزه مهم (و به نوعی ضرورت ارائه پژوهش پیشنهادی) را نمایش می­دهد. بر همین اساس و با توجه به دو مفهوم عنوان شده در ادامه پایان­نامه به نقد و بررسی برخی از مهم­ترین تحقیقات گذشته پرداخته شد و این تحقیقات از منظر چالش­های عنوان شده بحث و بررسی گردیدند. با استناد به مطالعات صورت گرفته و دستاورد حاصل از تحلیل و ارزش­سنجی سوابق پژوهش، مشخص شد که تحقیقات پیشین به خوبی قابلیت حمایت از مقوله ردیابی را در قبال شرایط متفاوت به ویژه در هنگام گم شدن هدف فراهم نساخته، و در قبال مسائل ناشی از پویایی چاهک متحرک مدیریت لازم را توأم با ردیابی فراهم نمی­نمایند. بنابر چالش­ها و معضل­های بررسی شده در ارتباط با پیشینه پژوهش، و با توجه به دستاوردهای حاصل از تحقیقات انجام شده، و اهداف متصور از ارائه تحقیق، در ادامه مکانیزم پیشنهادی با نام EETTM معرفی و ارائه شد و جزئیات آن با هدف مدیریت پویایی چاهک متحرک، توأم با بهبود کیفیت و پایداری ردیابی در شبکه­های حسگر چاهک متحرک، تشریح گردید. مکانیزم پیشنهادی EETTM در مجموع شامل چهار گام طراحی و عملیاتی به قرار زیر بوده که فعالیت هر گام در بهبود مدیریت چاهک متحرک و اعمال ردیابی هدفمند بسیار پر اهمیت و حیاتی می­باشد.

کلمات کلیدی: ارائه روشی ترکیبی، افزایش کیفیت ردیابی؛ در شبکه¬های حسگر بی¬سیم، چاهک سیار

۱-       فصل اول

کلیـات تحقیق

۱-۱-     مقدمه

این فصل از تحقیق حاضر دربردارنده چارچوب کلی پژوهش انجام شده از آغاز تا پایان می­باشد. این چارچوب و کلیات شامل تشریح مسئله تحقیقاتی پژوهش، اهداف متصور از تحقیق، منظور از تحقیق، فرضیات، و غیره خواهد بود. در واقع در این فصل یک بررسی نمادین از پژوهش­نامه حاضر در یک چارچوب کلی آورده شده و مباحث اساسی در حیطه مسئله پژوهشی و حوزه تحقیقاتی ارائه و تشریح خواهد گردید.

شبکه­های مورد توجه پژوهش حاضر را شبکه­های حسگر بی­سیم[۱] شامل شده که دارای ماهیتی آسیب­پذیر، و محدودیت­ها و کاستی­های بسیاری بوده، و در عین حال دارای قابلیت­های بلقوه گسترده­ای نیز می­باشند (بیاجیونی[۲] و همکاران، ۲۰۱۷). این نوع شبکه­های نوین بی­سیم در عرصه­های کاربردی گوناگونی توسعه و گسترش یافته، و زمینه­های علمی و تحقیقاتی بسیاری را پوشش می­دهند.

یکی از مباحث این شبکه­ها، مبحث ردیابی اهداف در بستر شبکه می­باشد، که به دلیل برخی خصایص منحصر به شبکه­های حسگر اعم از محدودیت­ها و کاستی­های فروان، مبادله چندگامی داده­ها، توزیع شدگی کامل ساختار شبکه، تغییرات همبندی، و صدها مسئله دیگر مرتبط با این دسته از شبکه­ها، این مفهوم اهمیتی دوچندان داشته و در عین حال بسیار چالش­انگیز و پرمخاطره می­باشد (سالاکنه[۳] و همکاران، ۲۰۱۶). پژوهش پیشنهادی نیز در همین حوزه اساسی گام نهاده و تلاش بر بهبود این مفهوم اساسی را وابسته به پیشنهادات خود دارد. شبکه­های حسگر دارای کاربردهای بسیار متنوعی هستند، ردیابی هدف یکی از اساسی­ترین و کلیدی­ترین کاربردهای شبکه­های حسگر می­باشد که به علت خصوصیات منحصر به­فرد و ماهیت محدود شبکه­های حسگر نیازمند تکنیک­های خاص به جهت پشتیبانی و حمایت از این مفهوم می­باشد. ردیابی اهداف سیار یکی از کاربردهای اساسی و بسیار حائز اهمیت شبکه­های حسگر محسوب شده و عرصه­های متنوعی را پوشش می­دهد. این مهم شایستگی­های فراوانی را برای شبکه­های حسگر فراهم ساخته و یکی از برجسته­ترین قابلیت­های این شبکه­ها محسوب می­شود. این در حالی است که مقوله ردیابی اهداف سیار بنابر ویژگی­های خاص و منحصر به شبکه­های حسگر بی­سیم، مقوله­ای بسیار چالش­برانگیز و پرمخاطره است. پژوهش پیشنهادی تلاش بر بهبود این مقوله اساسی را در قبال پوشش محدودیت­ها و چالش­های تحقیقات گذشته را دارد.

  بدین جهت در این فصل و به عنوان فصل آغازین مباحث اساسی و حائز اهمیت حول محور موضوع تحقیقاتی نقد و بررسی گردیده و تجزیه و تحلیل خواهند گردید. در ادامه و در فصل آتی با علم حاصل از تحقیقات صورت گرفته پیرامون موضوع پژوهشی، به تجریه و تحلیل پیشینه پژوهش و کارهای گذشته پرداخته خواهد شد. در ادامه پروتکل پیشنهادی با توجه به دستاوردها و نتایج حاصل از پژوهش، بیان و در انتها شبیه­سازی و مقایسات در راستای شناسایی نقاط قوت و ضعف پژوهش ارائه شده انجام خواهد گردید. در این فصل یک قالب اجمالی از پژوهش پیشنهادی، معرفی و کلیاتی از ساختار تحقیق تشریح خواهد شد.

۱-۲-    بیان مسئله پژوهشی

۱-۲-۱-     محدوده و ابعاد پژوهش

شبکه حسگر بی­سیم مجموعه­ای ز تعداد بسیار زیادی گره حسگر است که با ارتباطات رادیویی با یکدیگر ارتباط برقرار نموده و می­توانند داده­ای را حس، و یا هدفی را ردیابی کرده و به یک یا چند گره مشخص که چاهک (Sink) نامیده می­شوند، ارسال نمایند. چاهک داده­ها را پردازش کرده و به ایستگاه مرکزی گزارش می­دهد (بیاجیونی و همکاران، ۲۰۱۷). شبکه­های حسگر چاهک سیار، از زیرمجموعه­های نوین شبکه­هایی حسگر هستند که در جهت ارتقاء کارایی این دسته از شبکه­ها مطرح و پا به عرصه ظهور نهادند (کالیبار[۴] و همکاران، ۲۰۱۷). این شبکه­های نوین بنابر قابلیت­ها و مزایایی بسیاری که فراهم می­نمودند در کاربرد‌های وسیعی مورد استفاده قرار گرفته که از جمله این کاربرد‌ها می‌توان به کاربردهای نظامی، کشاورزی، نظارت محیط زیست، ردیابی اهداف، پزشکی و غیره را اشاره نمود (رشید[۵] و همکاران، ۲۰۱۶). یکی از مهم­ترین عرصه­های کاربردی شبکه­های حسگر که توجه بسیاری از محققین امروزی را به خود جلب نموده، زمینه فعالیت این دسته از شبکه­ها در ردیابی اهداف سیار در شرایط و کاربردهای مختلف می­باشد (ابراهیمی و همکاران، ۲۰۱۶).

۱-۲-۲-    تشریح مسئله پژوهشی

با گسترش شبکه­های حسگر، سناریوهای نظارت میدانی و ردیابی اهداف سیار توسط گره­های حسگر امکان­پذیر گردید. در این ارتباط شبکه­های حسگر به منظور مانیتورینگ محیط، کشاورزی دقیق، نظارت میدان جنگ و غیره مورد استفاده قرار گرفتند (پارابهو[۶] و همکاران، ۲۰۱۶). در شکل (۱-۱) دو نمونه از کاربردهای شبکه­های حسگر در ارتباط با ردیابی اهداف سیار نمایش داده شده است. اهمیت مقوله ردیابی در شبکه­های حسگر منجر ارائه پژوهش­های متعددی در راستای بهبود کیفیت این مقوله اساسی گردید. ردیابي اهداف سیار شامل يافتن مكان اهداف سیار و دنبال کردن آن­ها بر پایه استفاده از حسگرهاي بي­سيم با موقعيت­هاي مشخص است (ابراهیمی و همکاران، ۲۰۱۶).

شکل ‏۱‑۱دو نمونه متفاوت از پروسه ردیابی اهداف سیار در شبکه­های حسگر

ردیابی هدف یکی از مباحث مهم شبکه­های حسگر محسوب می­شود. اما، شبکه­های حسگر در مقیاس­های بزرگ اغلب از مسائلی همچون اتلاف بسته­ها، تأخیر، محدودیت انرژی و غیره آسیب­پذیر بوده، که منجر به افت کیفیت فرایند ردیابی مطلوب می­گردد (اسلامی[۷] و همکاران، ۲۰۱۶). نحوه هماهنگی شبکه در راستای ردیابی شایسته، توأم با کمینه­سازی منابع مصرفی شبکه (انرژی و پهنای باند و غیره)، به عنوان بزرگ­ترین چالش پروسه ردیابی اهداف به شمار می­رود. یکی از مباحثی که این مهم را در بستر شبکه محقق می­سازد، آن است که تنها حسگرهای نزدیک به هدف به جهت تشخیص و آشکارسازی هدف، فعال شوند. زیرا که به دلیل محدودیت­های عنوان شده در ارتباط با شبکه­های حسگر، فعال­سازی کلیه حسگرها به جهت ردیابی، انتخاب بهینه و کارآمد نمی­باشد (دارابخ[۸] و همکاران، ۲۰۱۶). تلاش­های بسیار تحقیقات انجام شده عمدتاً بر محوریت این مقوله متمرکز گردیده­اند. زیرا با مدیریت مؤثر حسگرهای شبکه، فقط تعداد اندکی از آن­ها (گره­های نزدیک به هدف) فعال گردیده، که این امر در وهله اول کیفیت ردیابی را تضمین خواهد نمود، و در وهله بعد منجر به بهینه­سازی منابع مصرفی شبکه خواهد گردید.

با توجه به مفاهیم بیان شده تاکنون پژوهش­های مختلفی در این حوزه اساسی ارائه گردیده­اند. مستند بر مطالعات انجام شده مهم­ترین و اساسی­ترین چالش تحقیقات ارائه شده، مسئله کاهش کیفیت ردیابی به ویژه در شبکه­های چاهک سیار می­باشد. پویایی چاهک در کنار پویایی اهداف سیار منجر به رخداد مسائل مختلفی گردیده که از آن جمله می­توان به تغییرات همبندی شبکه، مسئله آگاهی از موقعیت چاهک، حرکت تصادفی اهداف و غیره را اشاره نمود. در این ارتباط روشی مؤثر خواهد بود که علاوه بر ردیابی مؤثر اهداف سیار، قابلیت کنترل و مدیریت پویایی چاهک را نیز فراهم نماید، که تاکنون در هیچ یک از پژوهش­های گذشته به صورت شایسته مورد توجه قرار نگرفته است. در واقع ردیابی اهداف سیار خود مقوله پیچیده بوده که نیازمند تکنیک­هایی با قابلیت فعال­سازی حداقل حسگرها، همروند با حفظ کیفیت ردیابی در جهت پیش­گیری گم شدن هدف (شکست فرایند ردیابی) می­باشد. این مسئله در زمانی که علاوه بر اهداف متحرک، چاهک نیز سیار می­باشد، امری بسیار دشوارتر و در عین حال پیچیده­تر می­باشد. این مقوله یکی از اساسی­ترین و یا به نوعی مهم­ترین چالش تحقیقات گذشته بوده که در پژوهش­های ارائه شده به صورت مؤثری منظور نگردیده است.

۱-۲-۳-    منظور از پژوهش

در پژوهش پیشنهادی با هدف بهبود مسئله بیان و افزایش کارایی و کیفیت ردیابی در شبکه­های حسگر چاهک سیار، قصد بر آن است تا با ارائه روشی ترکیبی توأم با بهره­بری از تکنیک­های پیش­بینی این مسئله اساسی را بهبود و چالش­های تحقیقات گذشته را در این ارتباط رفع نمود. برای دستیابی به این مهم، سعی بر توسعه پژوهش (کالیبار و همکاران، ۲۰۱۷) (در راستای مدیریت تغییرات همبندی و چاهک سیار) همروند با پژوهش (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) (در راستای اعمال ردیابی مؤثر) می­باشد. در پژوهش (کالیبار و همکاران، ۲۰۱۷) راه­کاری کارآمد بر محوریت استفاده از مسیریابی تقاضا محور در کنار مسیریابی مبتنی بر جدوال ارائه گردیده است. این در حالی است که در پژوهش (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) راه­کاری مطلوب در راستای ردیابی اهداف بر پایه خوشه­بندی بر محوریت نحوه پویایی اهداف سیار ارائه گردیده است. در پژوهش پیشنهادی تلاش بر آن است تا با ترکیب مزایای این دو پژوهش توأم با اعمال پیشنهاداتی بر پایه استفاده از تکنیک­هایی پیش­بینی (در راستای افزایش کیفیت ردیابی)، و تکنیک­های بازیابی بهینه (بازیابی هدف در صورت از دست رفتن با کم­ترین منابع مصرفی) این مقوله اساسی را به نحو شایسته­ای بهبود داد.

۱-۳- اهمیت و ضرورت پژوهش

کشف و رديابي اهداف سیار یکی از کاربردها و مفاهیم بسیار حائز اهمیت شبکه­های حسگر بی­سیم به شمار می­رود. ردیابي اهداف سیار به يافتن مكان اهداف سیار و ردیابی آن­ها به واسطه حسگرهای حاضر در بستر شبکه اشاره دارد. با توجه به اهمیت بسیار بالای مبحث ردیابی اهداف در شبکه­های حسگر بی­سیم به عنوان پر اهمیت­ترین کاربرد شبکه­های حسگر، در سالیان گذشته تحقیقات مختلفی در این حوزه اساسی ارائه گردیده که اهمیت و ارزش بسیار بالای این حوزه تحقیقاتی را در میان سایر موضوعات پژوهشی نمایش می­دهد. اما در سمت مقابل با توجه به آن­چه در بخش گذشته و در قالب تشریح مسئله پژوهشی بیان شد، هم­چنان چالش­ها و محدودیت­هایی در این مقوله اساسی به عنوان مسئله­ای باز پای برجاست که ضرورت تحقیق و پژوهش بیشتر در این حوزه مهم (و به نوعی ضرورت ارائه پژوهش پیشنهادی) را نمایش می­دهد.

۱-۴-  فرضیات پژوهش

ارائه روشی ترکیبی بر محوریت توسعه و استفاده از مزایای و قابلیت­های پژوهش­های (کالیبار و همکاران، ۲۰۱۷) و (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶)، ارتقاء کارایی و بهبود ردیابی اهداف چندگانه را در شبکه­های حسگر چاهک سیار فراهم خواهد ساخت.

استفاده از مفاهیم پیش­بینی بر محوریت تحلیل مؤلفه­های سرعت، زاویه حرکت، و موقعیت اهداف، منجر به بهبود پیش­بینی بعدی مکان اهداف و افزایش کیفیت ردیابی خواهد گردید.

ارائه روش پیشنهادی بر محوریت استفاده از تکنیک­های بازیابی بهینه با حداقل حسگرها در هنگام از دست رفتن اهداف، منجر به بازیابی مؤثر هدف از دست رفته توأم با کمینه­سازی منابع مصرفی شبکه در طول پروسه ردیابی خواهد گردید.

روش پیشنهادی بر پایه استفاده از تکنیک­ها و قابلیت­های عنوان شده بهبود معیارهای مهم مرتبط با مقوله ردیابی اهداف را در مقایسه با پژوهش گذشته فراهم خواهد نمود.

۱-۵- اهداف پژوهش

هدف اصلی:

ارائه روشی ترکیبی بر پایه قابلیت­های مراجع (کالیبار و همکاران، ۲۰۱۷) و (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) با هدف افزایش کارایی ردیابی اهداف چندگانه در شبکه­های حسگر چاهک سیار

اهداف فرعی:

استفاده و بهره­بری از روش­های ردیابی بر پایه مؤلفه­های سرعت، زاویه حرکت، و موقعیت اهداف با هدف بهبود پیش­بینی مؤثر موقعیت بعدی هدف و افزایش کیفیت ردیابی

استفاده از تکنیک­های بازیابی بهینه با حداقل حسگرها در هنگام از دست رفتن اهداف، در جهت بازیابی هدف از دست رفته توأم با کمینه­سازی منابع مصرفی شبکه در طول پروسه ردیابی

بهبود معیارهای مهم مرتبط با مقوله ردیابی بر محوریت عملکرد روش پیشنهادی در مقایسه با پژوهش­های گذشته به عنوان هدف نهایی

اهداف کاربردی:

استفاده در مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی، و سایر زمینه­های مرتبط با کاربردهای ردیابی شبکه­های حسگر

۱-۶- جنبه نوآوری پژوهش

در پژوهش پیشنهادی در جهت بهبود مسائل ردیابی اهداف چندگانه قصد بر ارائه روشی ترکیبی بر محوریت توسعه پژوهش­های (کالیبار و همکاران، ۲۰۱۷) و (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) می­باشد. در این ارتباط تلاش بر آن بوده تا با بهره­گیری از مزایایی پژوهش (کالیبار و همکاران، ۲۰۱۷) مسیریابی و تعاملات هدفمند بین حسگرها و چاهک را در قبال پویایی چاهک، پشتیبانی نمود، و با بهره­گیری از قابلیت­های پژوهش (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) ردیابی اهداف را در شبکه توسعه داد. همچنین در جهت بهینه­سازی مؤثر منابع مصرفی و بهبود کیفیت ردیابی قصد بر ملاحظه پیشنهاداتی بر پایه استفاده از تکنیک­های پیش­بینی (بر محوریت مؤلفه سرعت، زاویه حرکت، موقعیت و غیره)، و استفاده از تکنیک­های بازیابی بهینه با حداقل حسگرها (با هدف کیمنه­سازی منابع مصرفی و حفظ کیفیت ریابی) می­باشد. بر این اساس علاوه بر اعمال یک مکانیزم شایسته در حوزه ردیابی اهداف چندگانه در شبکه­های چاهک سیار، چالش­ها و محدودیت­های پژوهش­های گذشته به صورت مطلوبی بهبود بخشیده خواهد شد.

در واقع در روش پیشنهادی در وهله اول قصد بر آن است تا به واسطه بهره­بری از روش­ها و تکنیک­های پیش­بینی، مکان هدف را چاهک و آن را در شبکه به نحو مؤثر ردیابی نمود؛ و در ادامه قصد بر آن است تا به واسطه استفاده از روش­های مؤثر مسیریابی داده­های ارسالی (گزارش مکان چاهک) را به صورت مطلوبی برای چاهک ارسال نمود. تا بر این اساس روند ردیابی به نحو شایسته­ای در شبکه تأمین و پشتیبای گردد.

۱-۷- روش کار و روش­شناسی تحقیق

۱-۷-۱-    نوع تحقیق و مراحل انجام تحقیق

با توجه به استفاده از پژوهش مورد نظر در عرصه­های تحقیقاتی-پژوهشی، نوع تحقیق کاربردی بوده و مراحل آن به شرح زیر می­باشد.

تعیین موضوع و تهیه منابع

مطالعه و بررسی روش‌ها و تحقیقات انجام گرفته

کسب اطلاعات و سازماندهی آنها

تهیه طرح اولیه متن اصلی

شبیه­سازی

تجزیه و تحلیل اطلاعات حاصل از آزمایشات و شبیه‌سازی‌های انجام شده

تفسیر اطلاعات بدست آمده، بحث و نتیجه‌گیری درباره‌ی آن­ها

تدوین مقاله(های) پژوهشی

۱-۷-۲-    روش کار و ابزار گردآوری داده­ها

گردآوری داده­های پژوهش به واسطه مطالعات میدانی و کتای­خانه­ای از منابع موجود و کتب مربوطه انجام شده و در ادامه در یک مطالعه پیمایشی سعی بر آنالیز و تحلیل دستاوردهای پژوهش خواهد بود.

ابزار گردآوری داده­های پایان­نامه موجود و مرتبط، سایت­های معتبر مقالات کنفرانسی و ژرنال، کتاب­خانه­های دانشگاه­ها و مراکز علمی می­باشد. اطلاعات حاصله طی جدوال مستند بر روش روایی و سنجش پایایی یا یکدیگر سنجیده شده و داده­های مورد نظر پژوهش استخراج خواهد شد.

۱-۷-۳-    روش تجزيه و تحليل اطلاعات

 به جهت تجزیه و تحلیل داده­های پژوهش، آن­چه ارائه گردیده در بستر شبیه­سازهای شبکه توسعه و پیاده­سازی خواهد گردید و در ادامه با روش­های معرفی شده در (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶) به جهت نمایش نقاط ضعف و قوت روش پیشنهادی مورد مقایسه و آزمون قرار خواهد گرفت. در این حوزه سعی بر آن است تا با تغییر متغیرهای مستقل از جمله تعداد اهداف؛ نحوه تحرک و سرعت حرکت اهداف و چاهک در بستر شبکه؛ عملکرد روش پیشنهادی در شرایط مختلف با پژوهش­ پایه (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶)مورد مقایسه قرار گیرد. در انتها این مقایسات در قالب متغیرهای وابسته از جمله نرخ گم شدن اهداف سیار، نرخ انرژی مصرفی شبکه، سربارها، و بازدهی شبکه در فرمت نمودارها نمایش داده شده و با آنالیز این نمودارهای سعی بر محاسبه میزان بهبودها و ضعف­های روش پیشنهادی در مقایسه با تحقیقات گذشته خواهیم بود.

۱-۸- مروری بر ساختار پایان­نامه

فصل دوم: این فصل شامل دو زیربخش اساسی بوده، به­طوری که در زیربخش آغازین به بررسی ادبیات پژوهش و مفاهیم زیرساختی در ارتباط با موضوع پژوهشی پرداخته شده و مباحث حائز اهمیت در این ارتباط ارائه خواهد گردید. و در زیربخش دوم به بررسی سوابق پژوهش پرداخته خواهد شد و اهمیت مسئله تحقیقاتی در میان پژوهش­های گذشته نقد و بررسی خواهد شد.

فصل سوم: در این فصل راه­کار پیشنهادی و اجزای وابسته آن معرفی و تشریح گردیده و چگونگی عملکرد پروتکل پیشنهادی در راستای بهبود مسئله تحت پژوهش عنوان و ارائه خواهد شد.

فصل چهارم: در فصل چهارم به توسعه و شبیه­سازی راه­کار پیشنهادی در بستر شبکه­های حسگر بی­سیم پرداخته، و آن­چه به عنوان روش پیشنهادی معرفی گردیده با پروتکل­ها و پژوهش­های گذشته مورد مقایسه و ارزیابی قرار خواهد گرفت تا نقاط عطف و ضعف روش ارائه شده در مقایسه با تحقیقات پیشین تحلیل، بررسی و مشخص گردد.

فصل پنجم: در فصل پنجم به عنوان آخرین فصل، نتیجه­گیری نهایی از پژوهش انجام شده به همراه کارهای آتی معرفی و ارائه خواهد شد.

۲-       فصل دوم

ادبیــات و پیـــشینه تحقیق

۲-۱- مقدمه فصل

در این فصل با هدف تشریح ادبیات و سوابق پژوهش تلاش بر آن است تا ضرورت­ها و مباحث مرتبط با پیرامون شبکه و موضوع تحقیقاتی مورد نقد و بررسی قرار گرفته و اطلاعات مرتبط با موضوع پژوهش­نامه گردآوری و تجزیه و تحلیل شوند. بدین جهت ساختار فصل جاری به دو زیربخش ادبیات و مفاهیم زیرساختی، و پیشینه پژوهش تقسیم گردیده، به­طوری­که در هر زیربخش مباحث به شرح زیر ارائه خواهند شد.

در زیربخش اول با هدف بررسی ادبیات تحقیق، مباحث پایه­ای و زیرساختی مرتبط با موضوع پژوهشی شامل شبکه­های حسگر بی­سیم، خصوصیات، توانایی­ها و محدودیت­ها، و مهم­ترین مسائل این دسته از شبکه­ها در ارتباط با موضوع تحقیقاتی مورد نقد و بررسی قرار خواهند گرفت.

هدف از این بحث و بررسی­ها، تحلیل و شناسایی نقاط قوت و ضعف شبکه تخصصی پژوهش پیشنهادی، و تفکیک نیازمندی­های و ضرورت­های شبکه مورد نظر پیرامون موضوع تحقیقاتی در راستای آنالیز تهدیدها و فرصت­ها با هدف ارائه پژوهشی کارآمد و مؤثر است. به منظور دستیابی به این مهم در آغاز فصل به بررسی معماری و ماهیت شبکه­های فاقد زیرساخت بی­سیم پرداخته خواهد شد و به­طور تخصصی­تر فناوری حسگر بی­سیم به عنوان بزرگ­ترین و مهم­ترین زیرمجموعه­ای شبکه­های فاقد زیرساخت مورد نقد و بررسی قرار خواهد گرفت. در همین ارتباط تفاوت و خصوصیات این فناوری ارتباطی در قیاس با سایر زیرمجموعه­های شبکه­های فاقد زیرساخت تحلیل و بیان گردیده، تا قابلیت­ها و تفاوت­های این شبکه کاربردی با سایر زیرمجموعه­های شبکه­های اقتضائی مشخص، و خصوصیات آن در یک قالب کلی تفکیک و ارائه شود. در ادامه به­طور دقیق­تر به بحث و بررسی در ارتباط با ویژگی­ها، و مزایا و معایب شبکه­های حسگر بی­سیم به منظور تحلیل ساختار و معماری شبکه مورد نظر و شناسایی نیازهای آن پرداخته خواهد شد. سپس در قسمت پایانی زیربخش ادبیات تحقیق به تشریح مفهوم ردیابی اهداف سیار و خصوصیات این مفهوم اساسی در شبکه­های حسگر بی­سیم به عنوان کلیدی­ترین مبحث پژوهش پرداخته شده و از زوایای گوناگون این مبحث مهم مورد بحث و بررسی قرار خواهد گرفت. جمع­بندی و نتیجه­گیری از این مفاهیم، کلیاتی در ارتباط با شبکه حسگر بی­سیم به عنوان شبکه تخصصی پژوهش و جزئیاتی با دقت در ارتباط با مفهوم ردیابی اهداف سیار به عنوان مبحث کلیدی پژوهش در اختیار محقق قرار داده که در ادامه مستند بر دستارودهای حاصل از این مفاهیم به بررسی برخی از مهم­ترین و اخیرترین تحقیقاات گذشته در حیطه ردیابی اهداف، و بهبود آن در شبکه­های حسگر بی­سیم پرداخته خواهد شد. و در ارتباط با عملکرد، مزایا، و چالش­های تحقیقات پیشین و مهم­ترین مسائل پیش­روی آن­ها جزئیاتی به تفصیل ارائه و بیان خواهد شد. هدف از این بحث و بررسی­ها، تحلیل عملکرد تحقیقات گذشته به منظور استفاده از قابلیت­های آن­ها و بهبود چالش­های پیش­رو در راستای ارائه روشی کارآمد در حوزه مطالعاتی می­باشد. در انتها بر پایه مباحث بررسی شده یک جمع­بندی و نتیجه­گیری کلی از فصل ارائه خواهد گردید.

۲-۲- ادبیات پژوهش و مفاهیم پایه­ای

این زیربخش از فصل جاری دربردارنده مباحث پایه­ای و بنیادی، و در واقع زیرساخت­های پژوهش با توجه به مسئله تحقیقاتی و شبکه کاربردی می­باشد.

۲-۲-۱-    ماهیت تکنولوژی بی­سیم و تنوع فناوری­های آن

فناوری ارتباطی و شبکه­های بی­سیم بی­شک یکی از مؤثر­ترین فناوری­های مطرح در دهه­های اخیر است. زیرا با تدابیری که فراهم می­آورد توانایی استفاده از ابزار ارتباطی بی­سیم به منظور دسترسی به اطلاعات را در هر مکان و زمان برای کاربران این شبکه­ها را فراهم می­سازد. فناوری بی­سیم متشکل از عناصری بوده که به واسطه بهره­بری و استفاده از ارتباطات بی­سیم (فرستنده و گیرنده رادیویی) توانایی برقراری ارتباط را فراهم می­کنند. در اين فناوری، مبادله اطلاعات شبکه از طريق امواج الکترومغناطيس صورت مي­پذیرد. برای این منظور مي­توان يکي از سه نوع امواج معرفی شده در ادامه را استفاده نمود (لیانگ[۹] و همکاران، ۲۰۱۵).

تنوع امواج مورد استفاده به منظور برقراری ارتباطات در فناوری ارتباطی بی­سیم:

مادون قرمز: استفاده در شبکه­هایی ساده و با پیچیدگی پایین

امواج لیزر: استفاده در کاربردهای خاص و عرصه­های کاربردی ویژه

امواج رادیویی: استفاده در عرصه­های مختلف؛ رایج­ترین امواج کاربردی در شبکه­های امروزی (استاندارد انتقال ۸۰۲٫۱۱ و رنج­های متنوعی را پوشش می­دهد) غالباً استاندارد کاربردی در شبکه­های حسگر بی­سیم ۸۰۲٫۱۱b با سرعت انتقال ۱۱ مگابیت بر ثانیه، و پروتکل دسترسی به رسانه CSMA/CA[10] می­باشد

جهت طراحي و پیکربندی شبکه­هاي بی­سیم بر پایه بهره­بری از امواج راديويي مي­توان به صورت یکی از دو سناریوی معرفی شده در ادامه عمل نمود(چنگ[۱۱] و همکاران، ۲۰۱۵).:

تنوع سناریوهای مرتبط با تکنولوژی بی­سیم از منظر ساختار شبکه­های بی­سیم:

شبکه­هاي بی­سیم ساخت­يافته[۱۲]: توسعه بر محوریت نهای مرکزی یا ایستگاه‌های پایه[۱۳]، انجام عملیات شبکه بر مبنای مدیریت قدرت کنترلر مرکزی.

شبکه­هاي بی­سیم فاقد ساختار[۱۴]: فاقد ساختار از پیش تعیین شده، عدم حضور قدرت کنترل کننده مرکزی؛ مسیریابی تعاملات به واسطه خود گره­ها و تحت چارچوب همکاری، قابلیت سازمان­دهی و استقرار سریع

در مجموع شبکه‌های بی­سیم بدون زیرساخت (غیرمتمرکز) را می‌توان وابسته به کاربرد، ویژگی­ها، و ماهیت منحصر به­فرد آن­ها به دسته­های متفاوتی تقسیم نمود (پارت [۱۵]،۲۰۱۵) هر یک از این زیرمجموعه­ها بنابر برخی از ویژگی­های مختص به خود، به یک شبکه مجزا تفکیک و دسته­بندی شده که در ادامه به شرح جزئیات مربوطه در این ارتباط پرداخته شده است.

انواع شبکه­های بی­سیم فاقد زیرساخت و خصایص مرتبط:

شبکه‌های اقتضایی سیار[۱۶] (لیو[۱۷] و همکاران، ۲۰۱۶).: قابلیت تحرک گره­ها در بستر شبکه (البته با سرعت پایین)، شناسه محوری[۱۸] عملکرد شبکه، حرکت کاملاً تصادفی گره­ها را در بستر شبکه.

شبکه‌های حسگر بی­سیم (خان[۱۹] و همکاران، ۲۰۱۶): عدم تحرک گره­ها یا تحرک اندک، داده محوری[۲۰] عملکرد شبکه، انجام مسیریابی[۲۱] و تعاملات داده­ها با یک گره پایانی تحت عنوان گره مرکزی یا چاهک.

شبکه­های اقتضایی حمل و نقل[۲۲] (جیندال[۲۳] و همکاران، ۲۰۱۶): تحرک­پذیری گره­ها (با سرعت بالا)، استفاده از وسایل نقلیه به عنوان گره­های شبکه، معماری نظیر به نظیر[۲۴]، و حرکت تصادفی گره­ها ولی در مسیرهای مشخص.

شبکه­های اقتضایی پروازی[۲۵](بوجیاری[۲۶] و همکاران، ۲۰۱۷): تحرک­پذیری گره­ها (با سرعت بسیار بالا)، استفاده از پهادها به عنوان گره­های شبکه،  وجود عامل ارتفاع در شبکه.

در میان تنوع این شبکه­ها، شبکه­های حسگر بی­سیم شبکه تخصصی و مورد نظر پژوهش­نامه حاضر را در بر گرفته که در ادامه به تفصیل مفاهیمی در ارتباط با این شبکه نوین و نحوه عملکرد و ویژگی­های آن ارائه و نقد گردیده است.

۲-۲-۲-    شبکه­های حسگر و ماهیت این فناوری ارتباطی

ایجاد و ظهور شبکه‌‌های حسگر بی­سیم و پیشرفت این فناوری ارتباطی را می‌توان در یک معرفی طی چهار مرحله مجزا تشریح و بررسی نمود. تفسیر جزئیاتی در رابطه با این چهار گام در ادامه ارائه گردیده است(خان  و همکاران، ۲۰۱۶).

مراحل ظهور و پیدایش شبکه­های حسگر بی­سیم

۱- شبکه‌‌های حسگر نظامی دوران جنگ سرد، استفاده از تکنولوژی ارزیابی صوتی (SOSUS) به منظور آشکارسازی و ردیابی زیردریایی‌‌ها.

۲- در ارتباط با ابتکارات مرکز پروژه‌‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (DARPA)، توسعه اینترنت نسل اول فعلی (آرپانت[۲۷]) بر روی شبکه­های حسگر، توسعه شبکه به صورت گره‌‌های توزیع شده و بسیار کم هزینه که قادرند در یک حالت اشتراکی و به صورت خودسازمان­ده انجام وظیفه نمایند.

۳- در ارتباط با کاربرد‌های نظامی آرایش­یافته (دهه ۸۰ و ۹۰ میلادی)، استفاده به عنوان یک جز کلیدی در جنگ‌های شبکه-مرکز[۲۸] (همکاری تجهیزات نظامی از طریق به‌کارگیری گره­‌های توزیع‌شده با یکدیگر)؛ مثال: شبکه حسگر نظامی از راه دور و سیستم‌‌های رزم­آرایی تاکتیکی

۴- در ارتباط با تحقیقات بر روی شبکه‌‌های حسگر در قرن ۲۱، توسعه شبکه­های حسگر در تنوع کاربردهای زندگی بشری

بر اساس مباحث عنوان شده، آن­چه در ارتباط با شبکه­های حسگر بی­سیم امروزی معرفی می­گردد، شبکه­های حسگر بی­سیم نسل چهارم می­باشد.

شبکه­های حسگر بی­سیم از جمله کارآمدترین ابزار كسب اطلاعات و پایایی محيط تحت بررسی می­باشد كه تحقيقات گسترده‌اي را به حوزه خود متمرکز نموده است. پیشرفت­های صورت گرفته در عرصه الکترونیک و مخابرات فناوری ارتباطی بی­سیم، قابلیت طراحی و ساخت موجودیت­های (گره­های) بی­سیم با انرژی مصرفی ناچیز، ابعاد بسیار کوچک، و قیمت­های اقتصادی مناسب را فراهم آورده است. این موجودیت­های کوچک که قابلیت انجام عملیاتی اعم از مبادله اطلاعات مورد نیاز، پردازش داده­ها، و نقل و انتقال اطلاعات را دارا می­باشند؛ منجر ظهور ایده­ای به جهت ایجاد و توسعه شبکه­هایی معروف به شبکه­های حسگر بی­سیم گردیدند (بیاجیونی و همکاران، ۲۰۱۷).

در این فناوری ارتباطی بر خلاف آن­که هر گره حسگر به صورت مجزا توانایی­های اندکی را دارد، ترکیب مجموعه­ای از این عناصر، امکانات جدید و قابلیت­های شایان توجهی را فراهم می­سازند. در واقع قدرت و قابلیت­های فناوری حسگر بی­سیم در توانایی استفاده و بهره­بری از تعداد زیادی گره حسگر در کنار یکدیگر می­باشد که قابلیت­های مهمی همچون خودسازمان­دهی را فراهم می­آورند. از بارزترین ویژگی­های عناصر حسگر می­توان به کمبودها و کاستی­هایی از قبیل: توان پردازش ناچیز، حافظه بسیار اندک و توانایی ذخیره­سازی پایین، و منابع مصرفی محدود را می­توان عنوان کرد (ایتنیگ[۲۹] و همکاران، ۲۰۱۷). در شبکه­های حسگر بی­سیم، عناصر شبکه حسگر می­توانند به­صورت دستی در محیط شبکه قرار گرفته و یا به صورت تصادفی در محدوده مورد نظر شبکه و در راستای هدفی معین مستقر شوند. مهم­ترین هدف این فناوری ارتباطی در ادامه پیکربندی و اجرا، گردآوری اطلاعات اساسی و مورد نیاز شبکه است. تمایز معم این فناوری ارتباطی با سایر شبکه‌های بی­سیم و سیمی، ارتباط آن با محیط و پدیده‌های فیزیکی پیرامون بستر تحت پوشش شبکه می­باشد. سایر شبکه‌های بی­سیم و سیمی، ارتباط بین انسان­ها و پایگاه‌های ذخیره داده­ها را فراهم می‌آورند، این در صورتی است که فناوری حسگر بی­سیم به طور مستقیم با دنیای فیزیکی پیرامون خود (بستر شبکه مورد نظر) ارتباط برقرار می­نماید. در این نوع از شبکه­های جدید، حسگرها به واسطه واحد حس­کننده خود، محیط فیزیکی اطراف را مشاهده و حس نموده، و در ادامه بر محوریت مشاهدات حاصله تصمیم‌گیری شایسته­ای اتخاذ کرده و عکس­العمل مناسبی را انجام می‌دهند. بر خلاف سایر فناوری­های ارتباطی بی­سیم و سیمی که غالباً چند منظوره توسعه می­یابند، شبکه‌های حسگر بی­سیم، شبکه­های تک منظوره هستند. تک-منظورگی ماهیت شبکه بدان معنا است که شبکه در جهت استفاده در یک کاربرد خاص و خصوصی توسعه یافته و ویژگی­های طراحی شبکه، بسته به کاربرد تخصصی شبکه متفاوت و خاص خواهد بود (خان و همکاران، ۲۰۱۶).

شبکه­های حسگر بی­سیم معمولاً به جهت جمع­آوری داده­ها در شرایطی که کاربران و انسان­ها قابلیت حضور در موقعیت را ندارند، مورد استفاده و بهره­برداری قرار می­گیرند. در شبکه­ای مانند شبکه حسگر بی­سیم، عناصر شبکه به صورت مجزا و به تفکیک مقادیر مورد نیاز را نمونه­برداری (اندازه­گیری) کرده، و این اطلاعات آماری را در صورت ضرورت برای سایر حسگرها و در پایان برای گره مرکزی چاهک ارسال می­نمایند. این شبکه­ها به صورت مستقل و خودمختار توسعه یافته، و بدون نیاز به دخالت انسان­ها عمل می­کنند. در این فناوری ارتباطی، غالباً تمامی عناصر حاضر در بستر شبکه همسان و هم­نوع در نظر گرفته شده و با مشارکت یکدیگر، هدف مورد نظر شبکه را برآورده می‌سازند (یواد[۳۰] و همکاران، ۲۰۱۶). عناصر شبکه (حسگرها) از طریق واحد حس­گر خود داده­های مورد نیاز را از محیط پیرامون خود گردآوری کرده و آن­ها را به واسطه بستر شبکه (سایر عناصر حاضر در شبکه) به ایستگاه مرکزی چاهک ارسال می­نمایند. در شبکه­های حسگر بی­سیم اغلب یک گره مرکزی یا چاهک در بستر شبکه حضور داشته (البته شایان ذکر است در برخی کاربردها چند چاهک نیز وجود دارد (یاسودا[۳۱] و همکاران، ۲۰۱۶)) و تعداد بسیار زیادی گره حسگر وجود دارد. بنابر محدود بودن برد رادیویی حسگرهای شبکه و توان مصرفی محدود آن­ها، بسیاری از گره­ها قادر به ارتباط مستقیم با گره مرکزی نیستند (خان و همکاران، ۲۰۱۶). ولی سریعاً از طریق مشارکت سایر عناصر نظیر خود و حسگرهای همسایه، قابلیت برقراری ارتباط با جایگاه مرکزی‌ را فراهم می­آورند ( سعید[۳۲] و همکاران، ۲۰۱۶). ایستگاه­های مرکزی چاهک، عنصری با توانایی پردازش قدرتمندتر، ظرفیت ذخیره­سازی و حافظه بیشتر و باتری­های غالباً قابل شارژ هستند. تمامی اطلاعات و داده­های حاصله از ارسال گره­های حسگر، به صورت مستقیم یا غیرمستقیم به ایستگاه مرکزی چاهک ارسال می­شوند.

پيشرفت‌هاي اخیر در ارتباط با شبكه‌های حسگر بی­سیم و جوانب مختلف این شبکه­ها، منجر به توسعه و به­کارگیری این تکنولوژی ارتباطی در محیط­ها و عرصه­های گسترده و متنوعی گردیده است. اکثر زمینه­های کاربردی شبکه­های حسگر بی­سیم، کاربردهای مهم و حساس هستند. استفاده از این تکنولوژی ارتباطی در این کاربردهای مهم و حساس باعث گردیده تا مفاهیم امنیت و اعتماد جایگاه ویژه­ای را در این شبکه­ها به خود اختصاص دهند. این در حالی است که با وجود پیشرفت تکنولوژی حسگر بی­سیم و افزایش کارایی این شبکه­های نوین در کاربردهای گسترده­تر و حائز اهمیت­تری، مقوله امنیت و اعتماد نیز حساسیتی دوچندان یافته، و به عنوان اساسی­ترین مبحث این دسته از شبکه­ها مطرح می­باشد. مطرح شدن مفاهیم جدید در حوزه­های اعتماد و امنیت به ویژه مرتبط با مقوله مسیریابی شبکه­های حسگر باعث شده تا این مقوله، به عنوان چالش­انگیزترین مبحث این شبکه­ها گردد.   

مهم­ترين و اساسی­ترین علت ظهور و ایجاد فناوری حسگر بي‌سيم، بهره­بری از این فناوری در عرصه­هاي نظامی، و پايش و نظارت مداوم محيط‌هايي حساس و زمینه­های بحرانی بوده كه دستيابي و حضور دائمي انسان­ها در این شرایط، دشوار يا امکان­پذیر نیست. عرصه­هایی همچون پايش مناطق مرزي، ارزش­سنجی استحكام بناها و ساختمان­ها، تحلیل کشاورزی دقیق، ارزیابی و بررسی ميادین جنگی يا شرایط حساس نظامي، و غیره مواردی از اين دست (پرابهو[۳۳] و همکاران،۲۰۱۵) می­باشند. با توجه به کاربردهای متنوع شبکه­های حسگر و ارزیابی ضرورت­های این کاربردها، ارزش و اهمیت مبحث ردیابی به منظور تحقق اهداف این عرصه­های کاربردی بیش از پیش مشخص می­شود.

از سایر خصایص مهم و ارزشمند این فناوری ارتباطی بی­سیم، مقوله مشارکت میان حسگرهای شبکه است. در واقع این پروسه به پروسه مسیریابی دلالت دارد، و بنیاد و پایداری شبکه را شامل شده و نیازمند آن است تا هموراه مورد توجه ویژه­ای قرار گیرد. اختلال در این مقوله ارتباطی، معادل خدشه­دار شدن کلیه روال عملیاتی شبکه خواهد شد ( کافی[۳۴] و همکاران، ۲۰۱۷). با توجه به اهمیت بالای این مبحث اساسی در عملکرد فناوری حسگر بی­سیم، قالب مسائل اساسی در ارتباط با این حوزه کلیدی مطرح شده و در مقابل تکنیک­های بهبود و ارتقاء نیز در همین حوزه مهم مطرح و ارائه می­شوند. مقوله ردیابی اهداف سیار نیز از این قاعده مستثنی نمی­باشد، زیرا که در نهایت اطلاعات حاصل از فرایند ردیابی می­بایست به گره مرکزی چاهک ارسال شوند، که این مهم میسر نخواهد گردید مگر بر محوریت مسیریابی و مبادله داده­های شبکه.

فناوری حسگر بی­سیم نیز مانند سایر شبکه­های مخابراتی دارای خصایص و ویژگی­های منحصر به فرد می­باشند که در راستای انجام یک پژوهش شایسته و هدفمند در حوزه این فناوری ارتباطی نوین، ضرورت دارد تا این خصایص و ویژگی­های اساسی را شناسایی و در نحوه انجام پژوهش آن­ها را منظور نمود و بر مبنای آن­ها پژوهش پیشنهادی را توسعه و ارائه نمود. برخی از مهم­ترین این مباحث به قرار زیر می­باشند (یاوان[۳۵] و همکاران، ۲۰۱۷):

مهم­ترین خصایص و ویژگی­های شبکه­های حسگر:

فقدان بسته­ها: خطاهای مرتبط با مقوله مسیریابی و مبادله داده­ها، و در نتیجه رخداد مسئله فقدان بسته

داده محوری: مبادله داده­های شبکه مبتنی بر تقاضا و بر حسب نیازها

عدم تقارن اتصالات: حضور پیوندها و اتصالات با ظرفیت متفاوت و متمایز

وابستگی به کاربرد: گسترش وابسته به کاربرد و عدم قابلیت بهره­بری از یک پیکربندی و الگوریتم مشخص

محدودیت شدید انرژی: استفاده از باتری­های غالباً کوچک به عنوان منابع تغذیه

تعامل با محیط پیرامون: تعامل عملکرد شبکه با محیط به خصوص در ارتباط با تولید و ارسال ترافیک­ها

تغییرات سیگنال­دهی: تغییرات مداوم توان سگینال­دهی

پویایی همبندی: پویایی همبندی شبکه در قبال شرایط مختلف و خصوصیات محیطی بستر شبکه

محدودیت ارتباطی: کاستی و کمبود در پهنای باند و آنتن­دهی

رخداد خرابي و خطا در حسگرها: عدم قابلیت تحمل­پذیری خطا در ارتباط با حسگرها و ارتباطات شبکه

خطا ارتباط: ماهیت همه­پخشی رسانه ارتباطی بی­سیم و بروز تصادم در ارتباطات

عدم پایداری پیوندها: ناپایداری مسیرهای پیرو افت کیفیت و تغییرات همبندی شبکه

محدودیت در تجهیزات: کمبودها و کاستی­های سخت­افزاری، نرم­افزاری در عناصر شبکه

محدودیت منابع: ظرفیت­ها و قابلیت­های ناچیز حسگرهای حاضر در شبکه به جهت انجام عملیات محوله

مسائل مرتبط با مبادله داده­ها: رخداد ازدحام و افزایش بار ترافیکی در مسیرهای میانی شبکه

مسیریابی: وجود تکنیکهای مسیریابی متمایز و جدید

قابلیت اطمینان: بروز مسائل نوین در ارتباط با مفهوم قابلیت اطمینان و پایداری

ردیابی: ضرورت مشارکت حسگرهای شبکه به جهت فراهم­سازی قابلیت ردیابی اهداف

پیش­بینی: فراهم­سازی تکنیک­هایی به جهت حفظ پایداری ردیابی اهداف سیار در قبال پویایی آن­ها

مباحث ارائه و نقد شده اعم از مفاهیم و مباحث حائز اهمیتی می­باشند که در ارائه یک پژوهش مؤثر و شایسته دارای جایگاه بسیار با ارزشی هستند، و نقش مؤثر و کلیدی در بررسی و شناسایی ضرورت­های پژوهش ایفا می­کنند.

۲-۲-۳-    مفهوم انرژی مصرفی و چگونگی آن در شبکه­های حسگر بی­سیم

با استناد توجه به مباحثی که پیش­تر ارائه و بیان گردید یکی از اساسی­ترین چالش­های فناوری حسگر بی­سیم مبحث مدیریت هوشمندانه و منطقی منابع تغذیه حسگر­های شبکه می­باشد؛ که از ملزمات این مهم در آغاز شناخت و بررسی عوامل مصرف انرژی می­باشد که برخی مصارف ممکن است سودمند بااشند (مصارفی همچون مبادله داده­های شبکه، پردازش، پرس­وجوها و تقاضاها) و برخی دیگر مضر و غیرمنطقی باشند.

یوو[۳۶] و همکارانش معتقدند که مصارف پر هزینه و بیهوده منابع انرژی در گره­های حسگر مرتبط با موارد زیر هستند ( ویو[۳۷] و همکاران، ۲۰۱۷):

شنود غیر فعال: شنود غير‌فعال رسانه ارتباطی به منظور دريافت داده­های احتمالي ارسالی

تصادم و برخورد: این مسئله هنگامی رخ می­دهد که چند به گره همجوار به صورت همزمان داده ارسال نموده و یا یک حسگر چند بسته را هم زمان و یا در زمان تقریبی یکسان دریافت کند؛ در این ارتباط ضرورت دارد تا تمامی بسته­هایی که با تصادم مواجه گردیده را دور ریخته و ارسال مجدد انجام شود که این تکرار در ارسال­های مجدد منجر به افزایش مصرف انرژی و هزینه بیهوده انرژی مصرفی گردد.

استراق: یک گره داده­هایی را دریافت کند که گیرنده­اش او نمی­باشد.

سربارهای مرتبط با داده­های کنترلی: داده‌هاي كنترلي می­بایست هدفمند و به صورت مدیریت شده استفاده گردند. در غیر این صورت منجر به افزایش شدید مصرف انرژی در شبکه خواهند گردید.

علاوه بر این مصارف که منجر به هزینه انرژی مصرفی بالا در حسگر­های شبکه می­گردد، نیاز است تا به منظور مدیریت مصرف منابع انرژی، بخش­هایی از حسگر که از منابع انرژی تغذیه می­کنند، و نقش مؤثری در به کارگیری تکنیک­های کاهش مصرف انرژی دارند را شناسایی نمود. از جمله این موارد می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

زیر سیستم ارتباطی که وظیفه آن مبادله داده­های شبکه می­باشد. این زیرسیستم مصرف انرژی بالاتری را در مقایسه با سایر زیر سیستم­ها از جمله زیرسیستم محاسباتی (وظیفه اجرای دستوارالعمل­ها) در پی داشته، که ضرورت دارد میان این زیر سیستم­ها به ویژه دو زیرسیستم یاد شده تعادل ایجاد و برقرار شود.

انرژی مصرفی امواج رادیویی در ارتباط با حالت‌هاي پذيرش داده، ارسال داه، و بيكاري تقريباً به يك‌ اندازه است. کم­ترین نرخ انرژی مصرفی در شبکه­های حسگر مرتبط با حالت خواب حسگرهای شبکه می­باشد. برهمین اساس ضرورت دارد که تا حد امکان حسگرهای شبکه در حالت خواب (یا غيرفعال) قرار گیرند.

در برخی شرایط ویژه زیر سیستم حس­کننده می­تواند میزان انرژی مصرفی بالایی را به همراه داشته باشد که این امر ضرورت بهینه­سازی انرژی مصرفی را در این ارتباط نیز نمایش می­دهد.

بر اساس مفاهیم عنوان شده مهم­ترین مسئله موجود در راستای کاهش مصرف انرژی حسگرها به واسطه مدیریت بخش­های مختلف گره­های شبکه و پروسه­های مربوطه، در عین برآورده نمودن نیاز­ها کاربران این شبکه­ها می­باشد.

بر همین اساس امروزه تکنیک‌هاي مديريت پوياي انرژی در راستای كاهش مصرف انرژي شبكه‌هاي حسگر بی­سیم، بعد از تکنیک­های طراحي مطرح هستند، و از بالاترين توجه در این ارتباط برخوردار بوده و مطالعات بسياري را در سراسر جهان به حوزه خود جلب نموده‌اند. همچنين در سالیان گذشته، امكان بهره­بری از ابزارهاي هوشمند و راه­کارهای یادگیری و پیش­بینی در افزايش بهره‌وري انرژي شبکه بسیار مؤثر بوده­اند. تکنیک­های پیش­بینی، الگو‌هاي رياضي هستند كه قابلیت يادگيري نگاشت‌هاي پيچيده بين داده‌هاي ورودي و خروجي، و حتي رده‌بندي اطلاعات ورودي به صورتی بدون نظارت (خودسازمانده) هستند. برخي از تکنیک‌هاي توسعه‌يافته در حوزه پیش­بینی به سادگي با شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم به ویژه در حوزه ردیابی اهداف سیار قابل انطباق بوده و پاسخ‌گوي نيازمندي‌هاي اين دسته از شبكه‌ها مي‌باشند ( هیو[۳۸] و همکاران، ۲۰۱۷). اين قابليت‌ها عبارت هستند از انجام محاسبات سادة توزيع‌‌شده و در عین حال موازي، ثبت و ذخيره‌سازي توزيع شده اطلاعات، استحكام داده، مقاومت در برابر رخداد خطا و خرابي، و رده‌بندي خودكار اطلاعات حس شده شده توسط حسگرهای شبکه. بروکس[۳۹] و همکارانش در سال ۲۰۰۲ به این مسئله پی بردند که كاهش ابعاد داده كه يكي از ویژگی­های تکنیک‌هاي خوشه‌بندي و پیش­بینی است، مي‌تواند در راستای كاهش ارتباطات و ذخيره­سازی انرژي مصرفی شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم بسیار مؤثر واقع شود ( بروکس[۴۰] و همکاران، ۲۰۰۲).

هدف از ارائه این مباحث در فصل جاری آن است كه ضمن دسته‌بندي تکنیک‌هاي مختلف كاهش مصرف انرژي در شبكه‌هاي حسگر، بر اساس مقالات علمی-پژوهشی موجود و تحقيقات انجام شده در حوزه بهبود پروسه ردیابی اهداف سیار، تکنیک‌های بهینه­سازی و کاهش انرژی مصرفی، به خصوص در حوزه ردیابی اهداف را نقد و بررسی نماییم.

۲-۲-۴-    دسته­بندی راه­کارهای بهینه­سازی و کاهش انرژی مصرفی

اساسی­ترين موضوع مطرح در شبکه‌هاي حسگر بی­سیم را مي‌توان مبحث انرژی و کاهش مصرف آن دانست. تا به حال تحقیقات بسیاری در راستای کاهش مصرف انرژی شبکه­های حسگر در جوانب مختلف ارائه گردیده است که هر یک دارای قابلیت­ها و چالش­هایی می­باشد. از برترين و مؤثرترين طبقه‌بندي­ها در اين ارتباط می­توان به پژوهش ارائه شده توسط آناستازي و همكارانش را اشاره نمود ( کافی و همکاران، ۲۰۱۷). كليه تکنیک­‌هایی که در این حوزه ارائه گردیده صرف‌نظر از لايه‌اي كه در آن فعالیت مي‌نمایند را در یک دسته­بندی می­توان به سه دسته كلي چرخة وظايف، روش­های داده‌گرا و راه­کارهای مبتني بر قابليت تحرك بخش­بندی نمود. در ادامه به تشریح هر یک این روش­ها پرداخته خواهد شد.

روش­هاي مبتني بر چرخه وظايف[۴۱]

راهکارهایی که بر اساس چرخه وظایف طراحی و معرفی می­گردند، معمولاً بر زیر سیستم شبکه متمرکز می­گردند. برای نمونه قسمت مربوط به فرکانس رادیویی هر حسگر در هنگامی که اطلاعاتی جهت مبادله وجود ندارد، می­بایست غیرفعال شود و در هنگام ضرورت این مهم فعال شود. در مجموع چرخه وظایف، برهه­های زمانی است که حسگرها در طول عمر خود در این برهه­های زمانی فعالیت دارند. به علت آن­که حسگرها با یکدیگر در تعاملات می­باشند، ضرورت دارد برنامه زمانی فعال یا غیرفعال بودن خود را با یکدیگر به اشتراک گذاشته و همکاهنگ نمایند. در نتیجه یک الگوریتم زمان­بند فعال و غیرفعال­سازی در طراحی تکنیک­های چرخه­ وظایف گنجانده شده که معمولاً این تکنیک­ها به صورت توزیع شده توسعه یافته و بر اساس این­كه كدام يك از گره‌هاي حسگر در چه زمانی از حالت فعال (بيدار) به حالت غيرفعال (خواب) تغيير وضعيت دهند طراحی و گسترش می­یابند. این تکنیک­ها برای حسگرهای مجاور این قابلیت را فراهم نموده تا با یکدیگر فعال شده و به مبادله داده­ها بپردازند. برهمین اساس مبادله بسته‌ها را حتي وقتي حسگرها با چرخه وظايف پاييني فعالیت می­نمایند، امكان‌پذير مي‌نماید. راه­کارهای چرخة وظايف خود به دو جنبه فرعي شامل كنترل همبندی و مديريت توان به شرح آن­چه در ادامه تشریح خواهد گردید، تقسيم مي‌شوند.

o     كنترل همبندی[۴۲]

در این تکنیک ضرورت دارد تا با انتخاب حداقل حسگر برای مبادله داده­ها در یک شبکه، اتصالات را فعال نگه داشت و این امکان فراهم گردد که سایر حسگرها در حالت خواب قرار گرفته و انرژی خود را ذخیره نمایند. به بیان ديگر، كنترل هبمندی، يافتن زير‌مجموعه بهينه‌اي از حسگرها می­باشد كه اتصالات شبکه را تضمين می­نمایند. در مجموع هدف از این تکنیک­ها پیش­گیری از اتصالات اضافه به منظور بهبود طول عمر شبکه است. در این شبکه­ها غابلاً نحوه قرارگیری حسگرها به صورت تصادفی است. ازاین­رو قرار دادن گره‌هاي حسگر به تعداد بيش از حد مورد نیاز از جهت مواجه با خطا و خرابي‌هاي احتمالي حسگرها (كه در هنگام استقرار حسگرها و يا بعد از آن ممكن است رخ دهند)، كار عاقلانه‌اي می­باشد. در بسياري از عرصه­ها، قرار دادن تعداد بيشتري از حسگرها در همان ابتدا بسيار آسان‌تر از اضافه نمودن گره‌هاي بيشتر بعد از شکل­گیری شبکه می­باشد. همچنین استقرار تعدادی بیشتر در آرایش شبکه حتی زمانی که چیدمان به صورت دستی بوده و تصادفی نمی­باشد نیز کار عاقلانه­ای است. بنابراین تکنیک‌هاي كنترل همبندی، ساختار شبکه­ را به طور پویا با توجه به ضرورت­های کاربرد تشکیل داده و همچنین با وجود حفظ پیوستگی شبکه، تعداد حسگرهای فعال را کمینه­ نموده تا طول عمر شبکه را با افزایش همراه سازند. شاخص­­ها متنوعی به منظور انتخاب حسگرهایی که می­بایست فعال یا غیرفعال باشند، و یا زمان رخداد آن وجود دارد که در این عرصه تکنیک­های کنترل همبندی را می­توان به دو دسته به شرح جدول (۲-۱) تقسیم نمود.

جدول ‏۲‑۱ تکنیک­های کنترل همبندی از منظر شاخص­ها و زمان­بندی

·         تکنیک·         عملکرد
·         تکنیک­های مكان‌گرا·         در این تکنیک­ها تعیین می­گردد که بر اساس محل قرارگیری حسگرها که دانسته فرض می­شود کدام حسگر و چه زمانی باید فعال شود
·         تکنیک­های اتصال‌گرا·         در این تکنیک­ها به­طور پويا حسگرها را فعال يا غير‌فعال مي‌سازند، به طوري كه اتصال شبكه‌اي يا پوشش حسگري به­طور كامل برآورده شود.

o     مديريت توان[۴۳]

این تکنیک در دسته روش­هایی که بر محوریت لایه معماری شبکه، که در آن پیاده­سازی می­شوند قرار می­گیرند. این تکنیک به دو روش پیاده­سازی می­شود به طوری که یا تکنیک­های خواب و بیدار به صورت مستقل در بالای لایه MAC (معمولاً در لايه شبكه يا لایه كاربرد) پیاده­سازی می­شوند؛ که این حالت موجب افزایش انعطاف­پذیری خواهد شد. زیرا می­توان بر اساس ضرورت آن را طراحی نمود و اصولاً با هر استاندارد لایه MAC قابل استفاده می­باشند. و یا این­که تکنیک خواب و بیدار با استاندارد لایه MAC ترکیب و یکپارچه شوند که بر اساس الگوی خاص خواب و بیداری که در مدیریت توان به­کار گرفته می­شود و امكان بهينه‌سازي توابع دسترسی به رسانه را فراهم می­نماید.

راه­کارهای مبتنی بر روش‌هاي داده‌گرا[۴۴]

راه­کارهایی که بر محوریت چرخه وظایف ارائه گردیده­اند به داده­ای که توسط حسگرها گرآوری شدده، بی­توجه بوده و به همین علت جهت بهبود هرچه مؤثرتر مصرف انرژی راه­کارهای­های داده­گرا در کنار تکنیک­های مبتنی بر چرخه وظایف قرار می­گیرند. تکنیک­های داده­گرا به دو روش کلی به شرح جدول (۲-۲) در بهبود مصرف انرژی تأثیر می­گذارند.

جدول ‏۲‑۲ روش­های بهبود مصرف انرژی متأثر از تکنیک­های داده­گرا

·         روش·         عملکرد
·         كاهش نمونه‌هاي غير‌ضروري·         با توجه به آن­که داده­هایی که توسط حسگر­ها گردآوری­ می­شوند، معمولاً دارای همبستگی فضایی و زمانی بالایی هستند؛ نیاز به ارسال این اطلاعات تکراری و غیرضروری برای گره مرکزی چاهک نمی­باشد
·         اكتساب داده با بهره‌وري انرژي·         در صورتی که هزینه نمونه­برداری را نادیده بگیریم، برقراری ارتباط برای مبادله داده­های تکراری موجب اتلاف انرژی خواهد گردید. همچنين در برخی شرایط، بسته به كاربرد ممكن است مصرف انرژی زير‌سيستم حس­کننده غير‌قابل صرف­نظر کردن باشد

برخی از تکنیک داده‌گرا به منظور كاهش ميزان داده[۴۵] نمونه‌برداري شده همروند با حفظ دقت واحد حس­گر در سطوح قابل قبول براي عرصه كاربردی مورد نظر طراحي و توسعه می­باشند. هدف همه اين تکنیک‌ها، كاهش ميزان داده‌اي است كه بايد به گرة مرکزی چاهک ارسال شوند، هرچند اصول‌شان با یکدیگر متفاوت است. تکنیک‌هاي كاهش داده را در یک دسته­بندی کلی می­توان به صورت جدول (۲-۳) تقسيم­بندی نمود (اناستاسی[۴۶] و همکاران، ۲۰۰۹).

جدول ‏۲‑۳ دسته­بندی تکنیک‌هاي كاهش داده در شبکه­های حسگر بی­سیم

·         روش·         توضیحات
·         پردازش درون شبكه‌اي[۴۷]·         پردازش اطلاعات توسط خود گره­ها در ازای چاهک، برای نمونه انجام اجتماع داده[۴۸] (محاسبه ميانگين مقادير) يا تركيب داده‌ها در حسگرهای مياني بين حسگر منبع و چاهک؛ پردازش و ترکیب در حسگرهای میانی می­توان بسیار در کاهش مبادله داده­ها با گره مرکزی چاهک مؤثر باشد و منجر به کاهش مؤثر مصرف انرژی در این ارتباط گردد. كاهش میزان مصرف در این روش­ها، وابسته به مشخصات داده، نمايش رويدادها و كاربردها؛ فراهم­سازی ادغام بسته­های تکراری و ارسال تنها یک بسته برای چاهک.
·         فشرده‌سازي داده[۴۹] (كدينگ شبكه‌اي[۵۰])·         فشرده­سازی اطلاعات ارسالی به سمت گره چاهک، و فراهم­سازی قابلیت رمزگشایی پس از دریافت بسته در چاهک و خارج از فشرده­سازی. با توجه به این­که روش پردازش درون شبکه­ای در مواقعی که تمام بسته­های اصلی در گره­های میانی دریافت شوند عملی می­باشند، روشی کارا و عملیاتی نخواهند بود. در نتیجه روش كدينگ براي كاهش ترافيك كلي می­تواند استفاده شود. کدینگ داده­ها امکان ظرفیت چند‌پخشي[۵۱] در دسترس است، در حالی که از طریق مسیریابی این قابلیت امکان­پذیر نخواهد گردید. ايده اصلي كدينگ شبكه‌اي، امكان تركيب داده‌ها (نظير عملگر XOR يا تركيب خطي) در گره‌هاي مياني و کاهش مصرف است
·         ردیابی بهینه·         غالباً تکنیک­هایی مرتبط با حوزه ردیابی سعی بر آن را داشته تا با تعداد کم­ترین گره حسگر فعال پروسه ردیابی را فراهم و منجر به کاهش و کمینه­سازی مؤثر انرژی شوند
·         پيش‌بيني ردیابی[۵۲]·         بهینه­سازی انرژی مصرفی در ازای فعال­سازی تعداد محدودی حسگر به­جای فعال­سازی تمامی حسگرها در طول پروسه ردیابی، وابسته به نتیجه پیش­بینی

۲-۲-۵-    مبحث مسیریابی و مبادله داده­ها در شبکه­های حسگر بی­سیم

نقد و بررسی ماهیت و خصوصیات فناوری حسگر بی­سیم حاکی از ساختار و معماری توزیع شده این فناوری ارتباطی بی­سیم می­باشد. بر همین اساس مسیریابی و مبادله اطلاعات بین گره‌های حسگر نیز باید در یک حالت توزیع شده طراحی و توسعه یابد که با ذات و ماهیت این شبکه‌های بی­سیم، وفق­پذیر و سازگار باشد. در اکثر عرصه­های کاربردی فناوری حسگر بی­سیم، عملاً امکان مبادله اطلاعات به صورت مستقیم بین حسگرها و چاهک وجود نداشته و یا عملی مقرون به صرفه نخواهد بود و هزینه­های سنگین انرژی مصرفی را به همراه خواهد داشت. بر همین اساس معمولاً در شبکه­های حسگر از ارتباطات و مبادله اطلاعات به صورت چندگامی استفاده می‌گردد. ساختار و معماری کلی این فناوری ارتباطی به این صورت است که تعدادی گره حسگر غالباً همسان و همگن، در محیطی مشخص مستقر شده و پس از گرد‌آوری اطلاعات و داده­های مورد نیاز (در این پژوهش اطلاعات مربوط به ردیابی اهداف سیار)، در پایان به یک گره مرکزی به نام گره پایانی چاهک ارسال می­شوند (یواد و همکاران، ۲۰۱۶). گره مرکزی چاهک، موجودیتی با منبع انرژی، حافظه ذخیره­سازی و تجهیزات بسیار قوی­تری به نسبت سایر گره­ها بوده و به نوعی واسط بین شبکه حسگر بی­سیم و محیط خارج می­باشد. در برخی شبکه­ها (شبکه‌هایی با مقیاس­پذیری و دامنه جغرافیایی بزرگ)، می‌توان از چندین گره مرکزی چاهک در شبکه استفاده کرد تا مسیر مبادلات داده‌ها به گره­های چاهک، بیش از حد طولانی نگردیده و ازدحام شدید در مسیرهای میانی شبکه ایجاد نگردد (یاسودا و همکاران، ۲۰۱۶).

با توجه به آن­که مبادله مستقیم اطلاعات بین حسگرها در فواصل زیاد، با تحمیل هزینه انرژی مصرفی بسیار بالایی همراه خواهد بود؛ در شبکه‌های حسگر بی­سیم، از راه­کارهای مبادله اطلاعات به صورت چندپرشی (و به واسطه خود حسگرهای شبکه) استفاده می‌گردد. افزون بر این، غالباً حسگرها و گره چاهک، به علت مسائلی اعم از فواصل زیاد یا وجود موانع در محیط شبکه، ممکن است دید مستقیمی با یکدیگر نداشته باشند ( سعید و همکاران، ۲۰۱۶). روش­­های مسیریابی و راه­کارهای متعددی به منظور مبادله داده­ها در شبکه‌های حسگر بی­سیم، معرفی گردیده که در این پژوهش نیز حائز اهمیت می­باشند. زیرا که هدف نهایی از ردیابی اهداف سیار گزارش آن به گره چاهک به واسطه پروتکل­های مسیریابی و مبادله داده­ها می­باشد. در شکل­های (۲-۱) کلیاتی از مقوله مسیریابی و مبادله اطلاعات در شبکه­های حسگر بی­سیم نمایش و ارائه گردیده است.

Description: Image result for wireless sensor network routing

شکل ‏۲‑۱ساختار شبکه حسگر و نحوه مسیریابی و انجام تبادلات در شبکه[۵۳]

۲-۲-۶- بررسی مکانیزم­های ردیابی

با توجه به آن­چه تاکنون بحث و بررسی گردید، تحقيقات بسیاري در راستای ردیابی اهداف سیار در شبکه­های حسگر بی­سیم ارائه گردیده است. در این بخش یک دسته­بندی اجمالی از این مکانیزم­ها از منظر هدف، و ساختار طراحی معرفی خواهد شد. مکانیزم­های ردیابی را در یک دسته­بندی از منظر هدف می­توان به دو دسته مجزا به قرار زیر تقسیم کرد ( ابراهیمی و همکاران، ۲۰۱۷):

ارتقاء کیفیت ردیابی اهداف سیار در موقعیت­های مختلف شبکه

کاهش منابع مصرفی شبکه در ارتباط با فراهم­سازی پروسه ردیابی

در شکل (۲-۲) تقسیم­بندی معماری شبکه در ارتباط با مقوله ردیابی اهداف سیار ارائه گردیده است ( اسلامی و همکاران، ۲۰۱۶) و در ادامه بخش­های آتی برخی از مهم­ترین و اخیرترین تحقیقات پیشین مورد بحث و بررسی قرار گرفته و اهمیت مسئله پژوهشی در میان این پژوهش­ها نقد و بررسی خواهد شد.

شکل ‏۲‑۲دسته­بندی تکنیک­های ردیابی مبتنی بر ساختار و معماری ( اسلامی و همکاران، ۲۰۱۶)

۲-۳-  سابقه پژوهش

تا به­حال تحقیقات متعددی به جهت بهبود مبحث ردیابی اهداف سیار در شبکه­های حسگر بی­سیم با کار کردن بر روی تکنیک­ها و استراتژی­های مختلف معرفی گردیده که حاکی از اهمیت بالای این موضوع تحقیقاتی در شبکه­های حسگر بی­سیم می­باشد. در این بخش به نقد و بررسی برخی از مهم­ترین و اخیرترین این تحقیقات پرداخته شده و آن­ها در از منظر مسئله تحقیقاتی پژوهش­نامه جاری مورد نقد و بررسی قرار خواهیم داد. بدین منظور در آغاز تکنیک­های مختلف ردیابی (با توجه به اهمیت آن­ها در پژوهش پیشنهادی) مورد نقد و بررسی قرار گرفته و نحوه عملکرد آن­ها در شبکه­های حسگر بی­سیم بررسی و تحلیل خواهد شد. بررسی مقوله ردیابی از این حیث حائز اهمیت است که اساس پژوهش­نامه حاضر و همچنین تکنیک­های ردیابی گذشته غالباً با تمرکز بر این مکانیزم توسعه یافته و معرفی گردیده­اند. همچنین از منظر دیگر پژوهش، اکثر اختلالات ناشی از ردیابی نامطلوب نیز مرتبط با این حوزه اساسی مطرح می­شوند. ازاین­رو به جهت یک طراحی هدفمند ضرورت دارد تا این مقوله اساسی از شبکه­های حسگر بی­سیم را مورد نقد و بررسی قرار دهیم.

در ادامه و در قسمت پایانی این بخش به نقد و بررسی برخی از مهم­ترین تحقیقات پیشین که تاکنون در ارتباط با بهبود ردیابی در شبکه­های حسگر بی­سیم ارائه شده می­پردازیم و این تحقیقات از منظر مسئله تحقیقاتی پژوهش­نامه حاضر نقد و تحلیل خواهند گردید. در انتها نیز به عنوان نتیجه­گیری پایانی، مشاهده خواهد گردید که چگونه شبکه­های حسگر بی­سیم از نبود روشی مؤثر و کارآمد با قابلیت پیش­بینی مؤثر توأم با حمایت از حرکت چاهک سیار رنج می­برند.

بر اساس آن­چه گفته شد در آغاز یک بررسی اجمالی از انوع تکنیک­های ردیابی شبکه­های حسگر بی­سیم و چارچوب رفتاری آن­ها ارائه خواهد گردید.

۲-۳-۱-    دسته­بندی تکنیک­های رديابي اهداف متحرک از منظر چارچوب رفتاری و عملکرد

همان­گونه که در بخش­های گذشته و در قالب ادبیات پژوهش نیز نقد گردید، ردیابی اهداف در شبکه­های حسگر بی­سیم به عهده خود حسگرهاي حاضر در شبكه می­باشد. در واقع در شبکه­های حسگر هیچ­گونه تجهیزات جانبی مانند قدرت مرکزی به منظور انجام مقوله ردیابی اهداف سیار در شبکه وجود نداشته، و اين خود حسگرها يا همان موجودیت­های شبكه هستند که فرایند ردیابی را به عهده دارند ( اسلامی و همکاران، ۲۰۱۶).

مبحث ردیابی اهداف سیار در شبکه­های حسگر بی­سیم با توجه به قابلیت­هایی که فراهم می­نماید توجه پژوهش­گران بسیاری را جلب کرده است. تحقیق و کاوش در این حوزه اساسی از دهه ۸۰ میلادی آغاز شد و هم­چنان به عنوان یکی از داغ­ترین و اساسی­ترین مفاهیم مرتبط با این شبکه­های حسگر بی­سیم مطرح است. بر همین اساس تاکنون تحقیقات فراوانی در راستای بهبود این مقوله پر اهمیت و اساسی ارائه گردیده که در یک تقسیم­بندی می­توان آن­ها را از منظر طراحی و چارچوب رفتاری به قرار زیر تقسیم­بندی نمود ( هازر[۵۴]ا و همکاران، ۲۰۱۵).

الف- تکنیک­های ردیابی اهداف بدون ساختار

ب- تکنیک­های ردیابی اهداف درخت­محور

ج- تکنیک­های ردیابی اهداف مبتني بر خوشه

د- تکنیک­های ردیابی اهداف پيش‌بيني­محور

و- تکنیک­های ردیابی اهداف بر محوریت ساختار وجهي

ر- تکنیک­های ردیابی اهداف بر محوریت پيام­های چندپخشي

ز- تکنیک­های ردیابی اهداف تركيبي

در ادامه به تشریح هر یک از تکنیک­های ردیابی عنوان گردیده خواهیم پرداخت؛ و همچنین با توجه به آن­که در این زمینه تقسیم­بندی کلی از تکنیک­های ردیابی اهداف وجود نداشته، یک دسته­بندی جدیدی از تکنیک­های ردیابی اهداف ارائه خواهیم نمود و در ادامه به مقایسه این تکنیک خواهیم پرداخت. در یک دسته­بندی جدید و کلی می­توان تکنیک­های ردیابی را به شرح جدول (۲-۴) طبقه­بندی نمود.

جدول ‏۲‑۴ دسته­بندی تکنیک­های ردیابی به همراه تحلیل جزئیات مربوطه

·         تکنیک ردیابی·         توضیحات
·         تکنیک­های ردیابی اهداف بدون ساختار·         شناسایی هدف توسط هر یک از گره­های شبکه و ارسال پیغام شناسایی هدف به صورت همه پخشی برای سایر حسگرهای شبکه؛ شناسایی مکان دقیق هدف بر محوریت اطلاعات مکانی و روش­های ( بروکس و همکاران، ۲۰۰۲)؛ محدودیت در همزمانی عملیات و محاسبات که خود باعث افزایش انرژی مصرفی شده و چندان کارا نخواهد بود
·         تکنیک­های ردیابی اهداف درخت­محور·         در نظر گرفتن شبکه حسگر بی­سیم به صورت یک درخت با ساختار سلسله مراتبی به نحوی که ریشه آن چاهک (قطه پرس­وجو[۵۵]) و برگ­های درخت حسگر­های شبکه می­باشند. حسگرهایی مسیرهای میانی در نقش واسط­های میانی عمل می­کنند . پس از شناسایی هدف برای اولین بار ایجاد درخت توسط چاهک و جمع­آوری اطلاعات؛ بازسازی و به­روزرسانی درخت به مرور زمان با حرکت گره هدف (حسگرهایی به درخت اضافه یا کم شده و درخت به صورت پویا و مداوم تغییر می­نماید)؛ ·         عدم کارایی و افزایش انرژی به علت به­روزرسانی­ها و پیکربندی­ها. مثال الگوریتم­های (رديابي هدف اكتشافي، رديابي هدف پويا[۵۶]، رديابي مقياس‌پذير بر پایه حسگرهاي شبكه، درخت اجتناب از خطا[۵۷])
·         تکنیک­های ردیابی اهداف خوشه­محور·         تقسیم گره­ها به خوشه­ها؛ هر خوشه دارای یک سرخوشه مشخص؛ انتخاب سرخوشه مبتنی بر توان محاسباتی و سطح انرژی؛ گره سرخوشه در نقش پرس­وجوگر؛ ارسال اطلاعات حسگرهای عضو در صورت ردیابی برای سرخوشه و تخمین موقعیت دقیق هدف توسط سرخوشه و گزارش آن به چاهک؛ افزایش کارایی در قبال صرفه­جویی در پهنای باند و مصرف انرژي كمتر؛ تقسیم به دو دسته خوشه­بندی پویا و ایستا  (روش پیشنهادی در این حوزه مطرح است)
·         خوشه‌بندي ايستا: انجام خوشه­بندی در هنگام برپایی شبکه و انتخابات سرخوشه­ها در همان زمان (خوشه­بندی و سرخوشه­ها ثابت خواهند ماند). ثابت بودن اعضای خوشه­ها و ساختار کلی هر خوشه از قبيل تعداد عضوها، محدوده پوشش‌دهي و غيره ­تا پایان شبکه. مزیت در سادگی طراحی؛ معضل در عدم مقاومت در مقابل خرابی به دلیل ایستایی (برای مثال اگر سرخوشه به هر دلیلی از کار افتد تمامی حسگرهای آن خوشه غیرقابل استفاده خواند بود و یا در حالتی دیگر خوشه قابلیت پویایی نخواهد داشت). خوشه­بندی با اعضای ثابت در سناریوهایی که هدف دارای پویایی زیادی است با افت کارایی مواجه خواهند گردید، شكل (۲-۳) . ·         خوشه­بندی پویا: خوشه­بندی به صورت پویا وابسته به موقعیت و رخداد مورد نظر؛ برای نمونه در صورتی تشخیص هدف توسط گره­ای با توان محاسباتی و میزان باتری کافی گره مورد نظر به عنوان سرخوشه انتخاب خواهد شده و یک خوشه در محدوده مورد نظر تشکیل می­دهد. بزرگ­ترین مزیت در در پویایی خوشه­ها و اعضای خوشه­ها، کاهش داده­های تکراری و تداخلات . شکل (۲-۴)
·         تکنیک­های ردیابی اهداف پيش‌بيني­محور·         شناسایی مکان بعدی هدف با استفاده از مکانیزم­های پیش­بینی؛ فعال­سازی گره­های نزدیک به مکان آتی جهت حفظ پایداری ردیابی؛ غیرفعالی­سازی سایر حسگرها جهت ذخیره انرژی (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶). ·         مثال: تکنیک پيش‌بيني دوگانه و ذخيره انرژي (هدف کاهش مصرف انرژی در مرحله نظارت). نظارت تنها بر عهده یک گره فعال است. پیش­بینی موقعیت هدف بر محوریت استفاده از اطلاعاتی که در چاهک و حسگرها از دفعات پیش ذخیره شده. عدم ارسال داده­ها به چاهک در زماني­كه حركت واقعي هدف با پيش‌بيني یکسان باشدبا هدف کمینه­سازی انرژی مصرفی
·         تکنیک­های ردیابی اهداف بر محوریت ساختار وجهي·         تقسیم ساختار شبکه به ساختار چندوجهی (دارای دو بخش ایجاد گره­های مسطح و ساختن وجه­ها)؛ هدف از تشکیل حسگر­های مسطح ایجاد گذرگاه، و نمایش هدف از ساختار وجهی در شکل (۲-۵)؛ ارسال پیام بیدار باش در مسیر حرکت هدف توسط حسگر فعال. فعال­سازی گره­ها در مسیر حرکت هدف بر اساس معماری وجهی؛ غیرفعال­سازی سایر حسگرها با هدف بهینه­سازی انرژی مصرفی، قابلیت در کاهش انرژی مصرفی شبکه
·         تکنیک­های ردیابی اهداف بر محوریت پيام­های چندپخشی·         بهره­بری از تکنیک چندپخشي[۵۸]، به جهت پیش­بینی ردیابی هدف، فعال­سازی حسگرها در مسیر حرکت هدف سیار. کاربردی HVE[59] در جهت افزایش كارايي توان انتقال پيام بر محوریت استفاده از انتقال پيام خوشه به خوشه در ازای انتقال پيام گره به گره، قابلیت در افزایش کارایی و کمینه­سازی انرژی مصرفی کلی شبکه
·          ·         ترکیبی از تکنیک­های مختلف.معروف­ترین روش HPS (هاراز و همکارن ۲۰۱۵)

شکل ‏۲‑۳رديابي اهداف سیار در تکنیک خوشه‌بندي ايستا (یانگ[۶۰] و همکاران،۲۰۰۳)

از مهم­ترین پژوهش­ها این حوزه می­توان به تکنیک مبتنی بر بر خوشه­بندی ایستای تحت عنوان ورونی (یک الگوریتم هدفمند جهت ردیابی اهداف سیار) را اشاره کرد )هینزلمن[۶۱] و همکاران ۲۰۰۲). در این تکنیک زمانی که یک هدف سیار وارد بستر شبکه­ می­شود تمامی حسگرها فعال گردیده، و در ادامه بر اساس موقعیت حسگرهای شبکه مبتنی بر بهره­بری از مکانیزم مثلثی مکان هدف ارزش­سنجی می­شود. در ادامه بر اساس زاویه و سرعت پویایی هدف سیار حسگرهای­ بعدی در مسیر هدف فعال می­شوند. این نحوه طراحی و عملکرد منجر به کاهش و کمینه­سازی مصرف انرژی شده، ولی دارای محدودیت­هایی اعم از افت کارایی در شرایط مختلف، و عدم توانایی بازیابی هدف از دست رفته و غیره نیز می­باشد. در پایان این­که بنابر استفاده از ساختار خوشه­بندی ایستا در این تکنیک تمامی معضل­های یاد شده در ارتباط با خوشه­بندی ایستا در این روش نیز وجود دارند.

شکل ‏۲‑۴رديابي اهداف سیار مبتنی بر تکنیک خوشه‌بندي پويا )هینزلمن[۶۲] و همکاران ۲۰۰۲).

شکل ‏۲‑۵شماتیکی از رديابي اهداف سیار در تکنیک چندوجهي )هینزلمن[۶۳] و همکاران ۲۰۰۲).

با توجه به مفاهیم بحث و بررسی شده شده و با کسب دانش و اطلاعات کافی، در ادامه به بحث و بررسی در ارتباط با اخیرترین و مهم­ترین تحقیقات گدشته در حوزه ردیابی اهداف خواهیم پرداخت و آن­ها را از منظر مسئله تحقیقاتی این پژوهش­نامه نقد و بررسی خواهیم نمود.

۲-۳-۲-    بررسی اخیرترین و مهم­ترین سوابق پژوهش­

تا به­حال تحقیقات بسیاری در راستای بهبود برقراری اعتماد و مقابله با حملات در شبکه­های حسگر بی­سیم با کار کردن برروی تکنیک­های مختلف به ویژه پروتکل­های مسیریابی ارائه گردیده که حاکی از اهمیت بالای این مقوله در شبکه­های حسگر بی­سیم است. در این قسمت به بررسی و تحلیل برخی از مؤثرترین و اخیرترین این پژوهش­ها پرداخته شده و آن­ها را از منظر ضرورت ارائه پژوهش پیشنهادی و بهبود مسئله تحقیقاتی سنجیده و ارزیابی خواهیم نمود. هدف از این مهم در آغاز نمایش اهمیت و ارزش پژوهش پژوهشی به جهت بهبود مسائل پژوهش­های گذشته، و در ادامه تحلیل و شناسایی عملکرد پژوهش­های پیشین به منظور شناسایی قابلیت­ها و محدودیت­های آن­ها با هدف بهره­گیری از مزایای آن­ها در ارائه پروتکلی هدفمند و پوشش چالش­های موجود در طی عملکرد روش پیشنهادی می­باشد. بررسی و ارزش­سنجی این پژوهش­ها در ادامه نقد و ارائه گردیده است.

در پژوهش پیشنهادی توسط دربخ[۶۴] و همکاران، در سال ۲۰۱۷ مکانیزمی تحت عنوان IAH[65] مبتنی خوشه­بندی تطبیقی و پیش­بینی ردیابی معرفی گردیده است. در این مکانیزم پروسه خوشه­بندی ترکیبی مبتنی بر شناسایی هدف متحرک اعمال می­گردد. برای این منظور گره­های عضو یک خوشه به صورت دوره­ای فعال شده، محیط اطراف را حس، و مجدداً به حالت خواب باز می­گردند. این پروسه تکرار شده تا هدف شناسایی گردد. با شناسایی هدف، فرایند انتخاب سرخوشه بر پایه رابطه زیر فراخوانی می­گردد. بر اساس رابطه ارائه شده گره سرخوشه مبتنی بر انرژی، فاصله تا چاهک و هدف انتخاب می­شود. در ادامه پروسه ردیابی مبتنی بر انتخاب حسگرهای فعال عضو خوشه، و بر پایه مدل مثلثی انجام می­گردد (شکل ۲-۶). سپس ردیابی بر اساس تابع پیش­بینی به جهت تعیین موقعیت بعدی هدف انجام گردیده، و به سرخوشه موجود در محدوده آینده تحرک هدف گزارش می­شود تا پیوستگی ردیابی حفظ شود.

                                                                 (2-1)

از شایستگی­های این مکانیزم می­توان به بهینه­سازی انرژی مصرفی و فراهم­سازی خوشه­بندی وفقی (متناسب با ضرورت­های ردیابی)، و افزایش دقت بر محوریت تابع پیش­بینی پیشنهادی را عنوان نمود.

شکل ‏۲‑۶ فراهم­سازی پروسه ردیابی هدف بر محوریت تکنیک مثلثی (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶)

در ادامه و پیرو ردیابی اهداف سیار، بر محوریت تابع پیش­بینی مبتنی بر سرعت هدف سیار، زاویه پویایی و شتاب حرکتی انجام گردیده و موقعیت آتی هدف پیش­بینی می­شود. پیش­بینی صورت گرفته، به سرخوشه موجود در محدوده آتی حرکت هدف گزارش گردیده تا پیوستگی پروسه ردیابی در شبکه حفظ گردد (توجه به شکل ۲-۷).

شکل ‏۲‑۷پیش­بینی مکان آتی هدف سیار به منظور افزایش کیفیت ردیابی (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶)

از قابلیت­های این مکانیزم می­توان به بهینه­سازی مؤثر انرژی مصرفی و فراهم­سازی خوشه­بندی وفقی متناسب با ضرورت­های ردیابی، و همچنین افزایش دقت بر محوریت تابع پیش­بینی پیشنهادی را می­توان ذکر نمود. در شکل (۲-۸) شماتیکی از روال عملیاتی مکانیزم IAH به صورت اجمالی ارائه و نمایش داده شده است.

شکل ‏۲‑۸ شماتیکی از روال عملیاتی مکانیزم IAH (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶)

از چالش­های درگیر با این پژوهش می­توان به عدم پیش­بینی مؤثر در قبال معیارهای مختلف، افت کارایی در قبال پویایی چاهک، و عدم وجود تدابیری در جهت بازیابی شایسته هدف در صورت گم شدن آن را اشاره نمود.

در پژوهش پیشنهادی توسط لی[۶۶] و همکاران، در سال ۲۰۱۷ مکانیزمی تحت عنوان k-NNT[67] بر محوریت K همسایه نزدیک معرفی گردیده است. در پژوهش به آسیب­پذیری و ضریب اشتباه تحقیقات ارائه شده بر پایه پیش­بینی پرداخته شده و به این نکته اشاره گردیده که با توجه به حرکت تصادفی هدف، پیش­بینی در شرایط مختلف با شکست مواجه خواهد گردید و پروسه ردیابی مخدوش خواهد شد. بر همین اساس k-NNT بدون نیاز به پیش­بینی و بر پایه طرحی تحت عنوان K همسایه نزدیک به هدف توسعه یافته است. در این مکانیزم چنان­چه تغییرات سرعتی و حرکتی هدف بالا باشد، تعداد K همسایه مورد نظر افزایش خواهد یافت و بلعکس (شکل ۲-۹). از قابلیت­های این پژوهش می­توان کاهش پیچیدگی­های ردیابی اهداف سیار را اشاره کرد. اما از چالش­های درگیر با این پژوهش می­توان به ضرورت وجود K همسایه به جهت فراهم­سازی ردیابی، افزایش انرژی و منابع مصرفی، و عدم پاسخ­گویی در شرایط مختلف را اشاره کرد.

شکل ‏۲‑۹شماتیکی از پروسه عملیاتی مکانیزم K-NNT (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶)

در پژوهش پیشنهادی توسط کیون[۶۸] و همکاران، در سال ۲۰۱۶ مکانیزمی تحت عنوان CSP[69] مبتنی بر مزایای میان­لایه­ای معرفی گردیده است. طراحی مورد نظر بر پایه لایه دسترسی به رسانه فیزیکی و لایه شبکه طراحی گردیده است، به­طوری­که دسترسی به رسانه ارتباطی و پروسه مسیریابی با کم­ترین تأخیر صورت پذیرد. در پروسه ردیابی در ابتدا شبکه خوشه­بندی شده و گره با بیشترین اعتبار به عنوان سرخوشه انتخاب می­شود. در ادامه خوشه­بندی به صورت دوره­ای بر مبنای تغییرات سرخوشه به­روزرسانی شده تا گره سرخوشه با کمبود منابع مواجه نشود. در CSP عمل حس­کردن محیط به­طور دوره­ای توسط گره­های یک خوشه انجام شده (تا در صورت مشاهده هدف گزارش شود)؛ و از سویی دیگر حسگرها در خواب رفته تا مصرف انرژی کمینه گردد. وظیفه حس کردن محیط به صورت پویا بین حسگرها عضو یک خوشه تغییر کرده تا توازن انرژی بین گره­ها حاکم شود و همچنین از تداخلات رسانه­ پیش­گیری شود. در ادامه حس کردن هدف، و گزارش آن به سرخوشه، مسیریابی با تکنیک گره پشتیبان، تا چاهک صورت می­پذیرد (شکل ۲-۱۰). از چالش­های درگیر با این پژوهش می­توان به نبود تدابیری در جهت بازیابی هدف از دست رفته، عدم کارایی و شکست مکانیزم در شبکه­های چاهک سیار، را اشاره نمود.

شکل ‏۲‑۱۰شماتیکی از نحوه ردیابی و مبادله داده­ها در CSP ]13[

در پژوهش پیشنهادی توسط مهدی[۷۰] و همکاران، در سال ۲۰۱۶ مکانیزمی تحت عنوان ESAM[71] بر پایه الگوگیری از غدد ترحشی بدن انسان معرفی گردیده است. در این الگوریتم گره­ها با یک تکنیک از پیش تعریف شده از خواب بیدار شده، محیط را حس و مجدداً به خواب می­روند. این پروسه بین حسگرها در یک مقوله چرخشی صورت گرفته تا انرژی مصرفی کمینه شود. در ادامه و در صورت مشاهده هدف حضور آن گزارش داده شده و بر اساس تعداد اهداف سیار، به گره­های همجوار تقاضا فعال­سازی ارسال می­شود. ESAM تمرکز قابلیت ردیابی مؤثر را در قبال پیش­بینی فراهم ننموده، در صورت گم شدن هدف قابلیت بازیابی را پشتیبانی نمی­نماید و در قبال پویایی چاهک مدیریت همبندی را فراهم نمی­نماید.

در پژوهش پیشنهادی توسط سبکرو[۷۲] و همکاران، در سال ۲۰۱۶ مکانیزمی تحت عنوان IDSA[73] بر پایه دو مرحله ردیابی اولیه و ردیابی هوشمند به شرح زیر معرفی گردیده است.

اولیه ردیابی اولیه:

فعالیت حسگرهای حاشیه­ای به جهت تشخیص ورود هدف به شبکه

تشخیص هدف و آگاه­سازی چاهک

ارسال پیام “بیداری[۷۴]” در kگام از حسگرهای هجوار به جهت فعال­سازی، توسط حسگرهایی که هدف را ردیابی نموده­اند.

ردیابی هوشمند شکل (۲-۱۱):

تحلیل حرکت هدف (سرعت و نحوه حرکت) با توجه به گزارشات گره­ها

همه­پخشی اطلاعات تحلیل حرکت هدف

پیش­گویی موقعیت بعدی هدف توسط گره­ها

آگاه­سازی حسگرهای همجوار مورد نظر بر اساس پیش­گویی با استفاده از پیام فعال­سازی

از چالش­های درگیر با این پژوهش می­توان به نبود تدابیری در جهت بازیابی هدف در صورت از دست رفتن آن، کاهش و افت کارایی در شبکه­هایی با چاهک سیار، را اشاره کرد.

شکل ‏۲‑۱۱شماتیکی از نحوه ردیابی هوشمند در مکانیزم IDSA ]16[

در پژوهش پیشنهادی (کالیبار و همکاران، ۲۰۱۷) توسط کلبر[۷۵] و همکاران، در سال ۲۰۱۷ مکانیزمی تحت عنوان EEHR[76] در راستای بهینه­سازی سربارها و کاهش انرژی مصرفی در قبال پویایی چاهک، معرفی گردیده است. EEHR بر پایه خصوصیات مسیریابی تقاضامحور، همروند با مبتنی بر جدوال گسترش یافته است. EEHR در زمانی که چاهک حرکت نماید، یک پیام آگاهی برای گره­های شبکه منتشر می­نماید. این پیام تنها در اختیار برخی از گره­های محدود قرار گرفته تا با پیش­گیی از همه­پخشی پیام ارسالی سربارها و انرژی را کاهش داد. سایر حسگرهای حاضر در شبکه (که پیام آگاهی را دریافت ننموده­اند)، مسیریابی و تعامل با چاهک را به صورت تقاضا محور انجام می­دهند. از قابلیت­های این پژوهش می­توان مدیریت چاهک سیار، و از چالش­های آن می­توان به عدم وجود تدابیری در جهت ردیابی را اشاره نمود.

۲-۳-۳-    بررسی و تحلیل سوابق پژوهش

در زیربخش پیشین اخیرترین و حائز اهمیت­ترین پژوهش­های گذشته در حوزه بهبود ردیابی اهداف سیار در شبکه­های حسگر بی­سیم در چارچوب سوابق پژوهش معرفی و ارائه شده و هر یک به همراه تحلیل قابلیت­ها و معایب آن­ها تشریح گردیدند. در این زیربخش به بررسی و تحلیل پژوهش­های مطالعه شده در یک قالب مطالعات پیمایشی پرداخته شده، به­نحوی­که این تحلیل نهایی راهنمای اصلی در جهت ارائه روش پیشنهادی خواهد بود. در ادامه تحلیل پیمایشی از سوابق پژوهش به همراه بررسی نحوه عملکرد آن­ها در جدول (۲-۵) ارائه گردیده است.

جدول ‏۲‑۵  جمع­بندی مطالعه انجام شده به همراه بررسی و تحلیل کلیات عملکرد آن­ها

ویسندهعملکردقابلیتمحدودیت
دربخ و همکاران (۲۰۱۷) (دارابخ و همکاران، ۲۰۱۶)ارائه مکانیزمی تحت عنوان IAH بر پایه فرایند خوشه­بندی وفقی و پیش­بینی ردیابی، اعمال خوشه­بندی بر محوریت شناسایی هدف سیتر؛ همروند با شناسایی هدف سیار، اعمال پروسه انتخاب سرخوشه بر محوریت انرژی باقیمانده، و فاصله تا ایستگاه چاهک و نزدیکی به هدف سیار؛ ردیابی بر پایه سازوکار مثلثیفراهم­سازی ردیابی توأم با خوشه­بندی، کاهش انرژی مصرفیعدم پیش­بینی مؤثر در قبال معیارهای مختلف، افت کارایی در قبال پویایی چاهک، و عدم بازیابی هدف در صورت گم شدن آن
لی و همکاران (۲۰۱۷) ( لیو و همکاران، ۲۰۱۷)ارائه مکانیزمی با عنوان k-NNT، بی­نیاز به مکانیزم پیش­بینی و بر محوریت طراحی K همسایه نزدیک، افزایش سرعتی و حرکتی هدف بالا (افزایش تعداد K همسایه)،کاهش پیچیدگی­های ردیابی، عدم وجود حفرهضرورت وجود K همسایه ه جهت ردیابی، افزایش انرژی و منابع مصرفی، و عدم پاسخ­گویی در شرایط مختلف
کیون و همکاران (۲۰۱۶) ]۱۳[ارائه مکانیزمی با نام CSP بر محوریت عملکرد بین­لایه­ای (لایه دسترسی به رسانه فیزیکی و لایه شبکه)؛ توسعه ردیابی توأم با مسیریابی و مبادله داده­ها، اعمال خوشه­بندی به جهت کمینه­سازی انرژی هزینه شدهکاهش انرژی، پشتیبانی از مبادله داده­هانبود تدابیر بازیابی هدف از دست رفته، عدم کارایی و شکست مکانیزم در شبکه­های چاهک سیار
مهدی و همکاران، (۲۰۱۶) ]۱۱[ارائه مکانیزمی با نام ESAM مبتنی بر مکانیزمی بر محوریت غدد ترحشی بدن انسان؛ فعال­سازی حسگرها با یک تکنیک از پیش تعریف شده، سعی بر مدیریت فعال­سازی گره­ها با هدف کمینه­سازی انرژی مصرفی و ردیابیکاهش مؤثر مصرف انرژیعدم ردیابی مؤثر را در قبال پیش­بینی، نبود تدابیری در صورت گم شدن هدف، افت کارایی در قبال پویایی چاهک
سابکرو و همکاران (۲۰۱۵) ]۱۲[ارائه مکانیزمی با نام IDSA در راستای افزایش دقت ردیابی و پیش­بینی حرکت هدف بر اساس زاویه پویایی، سرعت پویایی و نحوه تحرک؛ دارای دو زیرگام اولیه ردیابی و زیرگام ردیابی هوشمندارتقاء کارایی ردیابی بر محوریت پیش­بینی مؤثرنبود تدابیری بازیابی هدف در صورت از دست رفتن آن، افت کارایی در شبکه­هایی با چاهک سیار
کلبر و همکاران، ۲۰۱۷ (کالیبار و همکاران، ۲۰۱۷)ارائه مکانیزمی با نام EEHR[77] در راستای بهینه­سازی سربارها و کاهش انرژی مصرفی در قبال پویایی چاهک، توسعه مسیریابی تقاضامحور، همروند با مبتنی بر جدوالمدیریت چاهک سیارعدم وجود تدابیری در جهت ردیابی

بررسی سوابق پژوهش و تحلیل نحوه عملکرد تحقیقات ارائه شده حاکی از اهمیت فرایند ردیابی و اهمیت غیرقابل انکار آن در برخی از کاربردهای شبکه­های حسگر بی­سیم می­باشد. اما این تحقیقات مبتنی بر به آن­چه عنوان گردید، دارای محدودیت­ها و چالشی­هایی نیز می­باشند که منجر ناکارآمدی روش­ها و کاهش تأثیرات مثبت قابلیت­های آن­ها در فرایند ردیابی گردیده است، از جمله­ی مهم­ترین این چالش­ها و محدودیت­ها می­توان به عدم قابلیت بازیابی هدف در صورت از دست رفتن و گم شدن آن، عدم ردیابی مؤثر و هوشمند، و افت کارایی در قبال تحرک و پویایی چاهک را اشاره نمود. پژوهش پیشنهادی قصد بر آن داشته تا به گونه­ای عمل نموده تا با نحوه عملکرد خود چالش­های تحقیقات گذشته را به حداقل رسانده و راه­کار شایسته­ای به جهت ردیابی اهداف سیار در بستر شبکه­های حسگر بی­سیم فراهم نماید. 

۲-۴-   خلاصه فصل

در اين فصل از پژوهش­نامه در ارتباط با شبکه­های حسگر بی­سیم و به خصوص در ارتباط با مفهوم و مبحث ردیابی اهداف سیار به تفصیل مباحثی ارائه و بحث گردید و از جوانب مهم و حائز اهمیت، این مبحث اساسی از شبکه­های حسگر مورد نقد و بررسی قرار گرفت. در همین راستا پس از شناسایی و تحلیل ماهیت شبکه تحت پژوهش و خصوصیات این فناوری ارتباطی، انواع مدل­های ردیابی اهداف معرفی و در یک دسته­بندی جدید عملکرد آن­ها آنالیز و بررسی گردید. تحلیل این تکنیک­ها در دسته­بندی پیشنهادی به دلیل آن­که اساس پژوهش­نامه حاضر مبتنی بر توسعه و بهبود این حوزه مهم متمرکز و ارائه شده است، دارای جایگاه ویژه­ای در این تحقیق می­باشد. برای این منظور و در راستای تشریح مفاهیم مورد نیاز، مباحث اساسی در قالب تصاویر و جداول با هدف درک هرچه بهتر موضوع تحقیقاتی ارائه و بیان گردیدند. هدف از این مهم شناسایی هرچه شایسته­تر ساختار و ویژگی­های شبکه­های حسگر و ماهیت مبحث ردیابی در این فناوری ارتباطی در راستای ارائه پژوهشی هدفمند می­باشد. در ادامه فصل و در زیربخش پایانی به نقد و بررسی برخی از مهم­ترین تحقیقات گذشته در حیطه ردیابی اهداف سیار پرداخته شده و عملکرد آن­ها از دیدگاه این پژوهش و مسئله تحقیقاتی پژوهش­نامه حاضر مورد نقد و بررسی قرار گرفت. بررسی­ها و تحقیقات صورت گرفته حاکی از وجود چالش­های عنوان شده (در طرح مسئله پژوهشی) به عنوان مسائلی باز در حوزه ردیابی اهداف سیار در شبکه­های حسگر بوده و اهمیت پژوهش پیشنهادی را در راستای بهبود این مسائل نمایش می­دهند. در انتها و در قسمت پایانی این زیربخش، پیشینه پژوهش طی جداولی دسته­بندی و در یک مطالعه پیمایشی آنالیز و تحلیل شدند تا مزایای آن­ها سرمشقی به منظور ادامه پژوهش و محدودیت­های آن­ها انگیزه­های تشکیل دهنده چارچوب و ساختار راه­کار پیشنهادی را مشخص سازد.

 

 

۳-       فصل سوم

·        معرفی روش پيشنهادی

 

۳-۱- مقدمه

با توجه به مفاهیم عنوان شده در ادبیات و مروری بر سوابق پژوهش در فصل گذشته، مطالعات پیرامون شبکه­های حسگر بی­سیم و بررسی تنوع کاربردهای حائز اهمیت این دسته از شبکه­ها، حاکی از اهمیت انکارناپذیر مبحث ردیابی در تحقق اهداف برخی از کاربردهای حساس و پر اهمیت این تکنولوژی ارتباطی بی­سیم می­باشد.

اهمیت مقوله ردیابی اهداف متحرک زمانی محرز و مشخص می­شود که شبکه­های حسگر بی­سیم را از حیث کاربرد و ویژگی­های ذاتی بررسی نمود. کابردهای شبکه­های حسگر بی­سیم در عرصه­ها و زمینه­های مختلف، و رشد و پیشرفت بی­سابقه این تکنولوژی بی­سیم، به­ویژه در عرصه­های ردیابی، نظارت، کاربردهای نظامی، صنعتی و پایایی محیط منجر به آن گردیده تا ردیابی دقیق اهداف متحرک در عملکرد و تحقق اهداف این کاربردها نقش حیاتی ایفا نماید. اهمیت مبحث ردیابی اهداف متحرک زمانی در خصوص شبکه­های حسگر بی­سیم مضاعف می­گردد که برخی از کاربردهای این نوع شبکه­ها مختص مقوله ردیابی اهداف توسعه یافته است. از سویی ویژگی­های شبکه­های حسگر بی­سیم حاکی از وجود محدودیت­ها و کاستی­های بسیار به ویژه در منابع مصرفی و انرژی شبکه می­باشد. این مهم فرایند ردیابی را با توجه به آن­که نیازمند فعال­سازی حسگرهای فراوان به جهت پوشش و ردیابی اهداف متحرک می­باشد، با چالش­ها و معضل­های متعددی مواجه نموده است.

بنابراین آن­چه در ارتباط با بررسی خصوصیات و کاربردهای شبکه­های حسگر بی­سیم بیان گردید، مدل­های ردیابی اهداف متحرک، از ضرورت­های بسیار مهم و انکارناپذیر برخی از کاربردهای کلیدی این دسته از شبکه­ها محسوب می­شوند. این مدل­ها وابسته به قابلیت­هایی که بر مبنای موقعیت­سنجی و پیش­بینی فراهم می­نمایند، در جهت ردیابی دقیق اهداف متحرک و کمینه­سازی انرژی و منابع مصرفی شبکه اثربخش می­باشند. اما وابسته به مباحث ارائه شده در ارتباط با سوابق و پیشینه پژوهش، همچنان برخی چالش­های اساسی در ارتباط با این مقوله وجود که از آن جمله می­توان به افت کارایی در قبال گم شدن هدف و عدم بازیابی مؤثر آن، کاهش کیفیت در شبکه­های چاهک سیار (در قبال پویایی و تغییر موقعیت چاهک)، عدم مسیریابی و ارسال مطلوب اطلاعات ردیابی برای چاهک، و کمینه­سازی انرژی مصرفی را در قبال فعال­سازی حداقل حسگرها به جهت ردیابی را عنوان نمود. وجود مسائل عنوان شده به شدت عملکرد روش­های گذشته را تحت تأثیر منفی خود قرار داده و منجر آن گردیده تا روش­های معرفی شده در قبال این معضل­ها و محدودیت­ها با افت شدید کارایی مواجه شوند.

در اين فصل با هدف بهبود محدودیت­ها و چالش­های عنوان شده و در جهت ارتقاء کارایی و کیفیت ردیابی در شبکه­های حسگر بی­سیم، روش پیشنهادی حاصل از دستاوردهای تحقیق ارائه و معرفی خواهد گردید و به شرح جزئیات آن در راستای بهبود موضوع و مسئله پژوهشی خواهیم پرداخت. بر همین اساس در ابتدا ضرورت­ها و مفاهیم کلیدی و پر اهميت، تحلیل، بررسی و بیان خواهند شد. تجزیه و تحلیل این مباحث و بررسی آن­ها از جنبه ارائه مکانیزمی مؤثر و بهینه داراي جايگاه ويژه­اي بوده و محقق را در رسیدن به اهداف نهایی پژوهش کمکی شایان توجهی خواهد کرد. در ادامه فصل با توجه به موضوع پژوهشی و ضرورت ارائه آن، راه­حل پیشنهادی معرفي و بیان خواهد گردید. به جهت معرفی راه­حل پیشنهادی، در ابتدا فلوچارت[۷۸] مکانیزم مورد نظر ارائه، و در ادامه مبتنی بر فلوچارت ارائه شده ساختار عملیاتی راه­کار پیشنهادی تشریح و تفسیر خواهد گردید.

اساس کار راه­کار پیشنهادی بر پایه بهبود موضوع پژوهشی و به حداقل رساندن چالش­های پژوهش­های گذشته در حوزه ردیابی اهداف متحرک استوار گردیده است. برای این منظور راه­کار پیشنهادی و چارچوب عملیاتی آن به چهار مرحله اصلی بدین شرح تقسیم گردیده است: الف) به­روزرسانی همبندی در قبال تحرک چاهک (با هدف مسیریابی مؤثر، و مبادله و ارسال اطلاعات ردیابی برای چاهک)، ب) ردیابی دقیق هدف متحرک؛ ج) زیرگام پیش­بینی با هدف پایداری و پیوستگی ردیابی د) بازیابی هدف در صورت از دست رفتن و گم شدن آن. نتیجه نحوه عملکرد مکانیزم پیشنهادی مبتنی بر چهار مرحله ارائه و ذکر شده، در درجه اول بهبود کیفیت ردیابی اهداف متحرک، و در وهله بعد بهبود مقابله با شکست و از دست رفتن هدف را در شبکه­های حسگر بی­سیم فراهم خواهد آورد.

به جهت ارائه و تشریح اصول و جزئیات تدابیر پیشنهادی، در ابتدا به بررسی فلوچارت مکانیزم مورد نظر و واحدهای وابسته به آن خواهیم پرداخت. و در ادامه جوانب مکانیزم پیشنهادی و چگونگی توسعه و طراحی سازوکارهای مورد نظر در جهت بهبود مسائل و چالش­های عنوان شده بیان و ارائه خواهد گردید.

۳-۲-     معرفی مکانیزم پیشنهادی EETTM[79]

مکانیزم پیشنهادی با توجه به ضرورت­های مقوله ردیابی اهداف متحرک در شبکه­های حسگر بی­سیم، توسعه و گسترش یافته و بر اساس این مفاهیم، راه­کار پیشنهادی خود را پیش خواهد برد. EETTM پیشنهادی به گونه­ای طراحی و سازمان­دهی گردیده که از یک جنبه متناسب با ویژگی­های شبکه­های حسگر بی­سیم و محدودیت­های این دسته شبکه­ها توسعه یافته، و از سوی دیگر سازگار با نیازمندی­های مبحث ردیابی اهداف متحرک در این شبکه­ها طراحی و تعبیه گردیده است. اساسی­ترین اهداف در طراحی روش EETTM تضمین کیفیت و پایداری ردیابی اهداف، و مبادله هدفمند داده­های حاصل از ردیابی در قبال بهبود چالش­های تحقیقات گذشته است. بدین جهت توسعه راه­حل مورد نظر در وهله اول مبتنی بر به­روزرسانی همبندی در قبال تحرک چاهک (با هدف مسیریابی مؤثر، و مبادله و ارسال اطلاعات ردیابی برای چاهک)، و در وهله بعدی مبتنی بر اعمال ردیابی هدفمند و با کیفیت گسترش یافته، و با افزودن متدهای مورد نظر مبتنی بر علم مبحث ردیابی اهداف متحرک در شبکه­های حسگر بی­سیم، تقویت و بهینه خواهد گردید. در ارائه مکانیزم مورد نظر برخی مفروضاتی ملاحظه گردیده، به­طوری­که این مفروضات وابسته به خصوصیات مبحث ردیابی اهداف و ویژگی­های شبکه­های حسگر بی­سیم منظور شده­اند، که در ابتدا این مفروضات بیان و در ادامه به تشریح عملکرد EETTM پیشنهادی خواهیم پرداخت تا ابهامی در توجیه نحوه عملکرد مکانیزم معرفی شده پیش نیاید. این مفروضات عبارتند از:

شبکه حسگر بی­سیم مورد نظر شبکه­ای با حسگرهای همگن[۸۰] می­باشد؛ حسگرهای شبکه از منظر سخت­افزار و نرم­افزار یکسان و مشابه می­باشند.

نحوه مبادلات داده بین حسگرهای شبکه به صورت متقارن و دوسویه خواهد بود؛ در این ارتباط حسگر K تنها در صورتی قادر به برقراری ارتباط با حسگر M می­باشد که M نیز قادر به برقراری ارتباط با K باشد.

در شبکه تنها یک گره چاهک حضور داشته و چاهک مورد نظر سیار می­باشد.

تمامی حسگرهای شبکه ثابت، و همبندی شبکه در قبال حرکت چاهک متغیر می­باشد.

در شبکه هیچ­گونه مدیریت و قدرت مرکزی وجود ندارد.

گره­های از موقعیت خود در شبکه آگاه هستند.

هر یک از حسگرهای شبکه دارای شناسه­های منحصر به­فرد و یکتا می­باشند.

مدل انرژی مصرفی شبکه بر محوریت روابط (۳-۱) و (۳-۲) تعریف می­شود. به­طوری­که در روابط معرفی شده  معادل مجموع تعداد بیت ارسالی،  معادل انرژی مورد نیاز به جهت ارسال و دریافت یک بیت،  معادل تقویت ارسال تا برد رادیویی ،  معادل تقویت ارسال تا برد رادیویی  می­باشد.

      (3-1)

                                        (3-2)

عملکرد مکانیزم معرفی شده بر اساس ضرورت­های ردیابی اهداف متحرک در شبکه­های حسگر بی­سیم چاهک سیار و به ویژه در راستای بهبود مسائل و محدودیت­های پژوهش­های گذشته توسعه یافته و مبتنی بر مفروضات بیان شده کامل­تر می­شود. با توجه به جوانب حائز اهمیت تحقیق جاری، EETTM دو جنبه عملیاتی را در بر داشته به­طوری­که این دو جنبه شامل بهبود و ارتقاء کیفیت ردیابی اهداف متحرک، و مسیریابی و مبادله مؤثر داده­های حاصل از ردیابی اهداف می­باشد. در ادامه و در آغاز فلوچارت مکانیزم EETTM معرفی و تشریح خواهد شد و در ادامه به بحث و بررسی در ارتباط با جزئیات تدابیر پیشنهادی تشکیل دهنده EETTM خواهیم پرداخت.

عملکرد کلی EETTM پیشنهادی به چهار مرحله مجزا به شرح زیر تقسیم می­گردد که پیوستگی این مراحل یک ردیابی هدفمند و مؤثر را در بستر شبکه فراهم خواهد آورد:

به­روزرسانی همبندی در قبال تحرک چاهک (با هدف مسیریابی مؤثر، و مبادله و ارسال اطلاعات ردیابی برای چاهک)

۳-۳-    ردیابی دقیق هدف متحرک

زیرگام پیش­بینی با هدف پایداری و حفظ کیفیت ردیابی

بازیابی هدف در صورت از دست رفتن و گم شدن آن

بنابر آن­چه بیان گردید، در ادامه و در ابتدا فلوچارت رفتاری EETTM ارائه و کلیات مکانیزم پیشنهادی بر محوریت فلوچارت ارائه شده تشریح خواهد گردید، و در ادامه به شرح جزئیات مراحل مکانیزم معرفی شده خواهیم پرداخت.

شکل (۳-۱) فلوچارت مکانیزم پیشنهادی EETTM را به همراه واحدهای عملیاتی وابسته نمایش و ارائه می­دهد. 

شکل ‏۳‑۱ فلوچارت مکانیزم پیشنهادی EETTM

فلوچارت ارائه شده در شکل (۳-۱)، فلوچارت مرتبط با فعالیت مکانیزم پیشنهادی EETTM و واحدهای عملیاتی وابسته به آن را نمایش داده، که در ادامه به تشریح جزئیات مربوطه در این ارتباط با عملکرد مراحل EETTM وابسته به فلوچارت ارائه شده خواهیم پرداخت.

۳-۳-۱-    به­روزرسانی همبندی در قبال تحرک چاهک (با هدف مسیریابی مؤثر، و مبادله و ارسال اطلاعات ردیابی برای چاهک)

مبحث به­روزرسانی همبندی در قبال تحرک چاهک، به عنوان یکی از اساسی­ترین مفاهیم در زمانی که گره چاهک موقعیت خود را در بستر شبکه تغییر می­دهد، مطرح می­باشد. در ارتباط با این مقوله آن­چه حائز اهمیت است، مدیریت همبندی شبکه پیرو این پویایی و تحرک چاهک می­باشد. در واقع از آن­جایی­که چاهک پس از حرکت در شبکه اقدام به انتشار بسته­های آگاهی می­نماید و این انتشار به صورت همه­پخشی و فراگیر است، منجر به تحمیل سربارها و انرژی مصرفی بالا (به جهت ارسال و دریافت فراگیر بسته­های آگاهی) به شبکه می­شود. علاوه بر این، حجم بالای سربارها نیازمند حافظه مصرفی بالا و به­روزرسانی گسترده است که در نهایت عدم کنترل و مدیریت مؤثر آن افت شدید کارایی شبکه را در پی خواهد داشت.

این انتشار فراگیر بسته­های کنترلی (بسته­های آگاهی از تغییر موقعیت)، از آن­جایی­که تمامی مبادلات در شبکه­های حسگر بی­سیم با گره چاهک انجام می­شود، امری ضروری و انکار­ناپذیر است. با توجه به آن­که انتشار بسته­های آگاهی به صورت سیل­آسا می­باشد، این انتشار فراگیر منجر به افزایش شدید سربارها، افزایش شدید انرژی مصرفی، و حافظه مصرفی بالا می­باشد.

در همین ارتباط و به جهت ارسال اطلاعات حاصل از ردیابی توسط حسگرهای به چاهک (با ملاحظه چالش­های موجود) مکانیزم پیشنهادی EETTM تکنیکی وفق­پذیر، در راستای مدیریت پویایی چاهک معرفی می­نماید. در این ارتباط گره چاهک سیار با هر بار پویایی و تغییر موقعیت خود، بسته آگاهی را در شبکه و برای گره­های مجاور خود با هدف به­روزرسانی همبندی جدید ارسال می­نماید. حسگرهای دریافت کننده بسته در صورتی که دارای شرایط کافی به جهت مشارکت در پروسه به­روزرسانی باشند، مسیر به گره چاهک را ذخیره و پیام دریافتی را مجدداً برای گره­های همسایه خود ارسال می­نمایند. در غیر این صورت گره مورد نظر مسیر به چاهک را در جدول خود ذخیره کرده ولی از انتشار مجدد پیام صرف­نظر می­کند.

در واقع در EETTM تنها برخی از گره­های خاص شبکه (گره­های نزدیک به چاهک و گره­هایی که هدف متحرک را شناسایی نموده­اند) در پروسه به­روزرسانی همبندی شرکت می­نمایند و سایر گره­ها به جهت کمینه­سازی سربارها، و بهینه­سازی انرژی و حافظه مصرفی از شرکت در پروسه به­روزرسانی خودداری می­نمایند. در واقع مبتنی بر عملکرد EETTM تنها گره­های ضروری در پروسه به­روزرسانی شرکت خواهند نمود، و سایر گره­ها (گره­های غیرضروری) با هدف بهبود مسائل عنوان شده از این مسئله خودداری می­نمایند.

گره­های ضروری در مکانیزم پیشنهادی به دو دسته زیر تقسیم می­شوند.

گره­هایی که هدف را شناسایی نموده­اند: از آن­جایی که  این گره­ها هدف را شناسایی کره و مکرراً می­بایست برای چاهک اطلاعات حاصل از ردیابی را ارسال نمایند، بنابراین وجود مسیر به موقعیت جدید چاهک برای این گره­ها با توجه به ارسال مکرر اطلاعات امری ضروری می­باشد.

گره­های نزدیک به چاهک: از آن­جایی­که گره­های نزدیک به چاهک وظیفه ارسال داده­های سایر گره­ها (گره­های دورتر) را به عهده دارند، بنابراین وجود مسیر به موقعیت جدید چاهک برای این گره­ها با توجه به ارسال مکرر داده­ها (داده­های خود و سایر گره­ها) امری ضروری می­باشد.

قبل از تشریح اصول و جزئیات مکانیزم پیشنهادی EETTM در این ارتباط، نمادهای کاربردی این مرحله از EETTM را طی جدول (۳-۱) معرفی کرده، و در ادامه به نقد چارچوب عملکردی مرحله نخست EETTM خواهیم پرداخت.

جدول ‏۳‑۱ نمادهای کاربردی مرتبط با مرحله اول از مکانیزم پیشنهادی EETTM

نمادهای کاربردیشرح جزئیات
فاصله حسگر i از گره چاهک
NRمعادل شعاع رادیویی شبکه
TDفیلد مرتبط با شناسایی گره هدف؛ در صورتی که گره­ای هدف را در حالت حاضر شناسایی کرده باشد این فیلد برای گره مورد نظر یک و در غیر این صورت صفر خواهد بود

با توجه به آن­چه بیان و اشاره گردید، چاهک چنان­چه حرکت کرده و موقعیت خود را در شبکه تغییر دهد، این تغییر موقعیت با ارسال بسته­های آگاهی به اطلاع سایر گره­های شبکه رسانده می­شود. هر حسگر حاضر در برد رادیویی، با دریافت بسته فرستاده شده گام­های زیر (شکل ۳-۲) را به منظور مشارکت در پروسه به­روزرسانی و با هدف کاهش و بهبود مسائل عنوان شده در ارتباط با سربارها و انرژی مصرفی، طی می­نماید.

منابع

[۱]    Bujari, C. E. Palazzi, and D. Ronzani, “FANET Application Scenarios and Mobility Models,” Proceedings of the 3rd Workshop on Micro Aerial Vehicle Networks, Systems, and Applications. ACM, pp. 43-46, 2017.

[۲]    K. Darabkh, Wijdan Y. Albtoush, and I. F. Jafar. “Improved clustering algorithms for target tracking in wireless sensor networks,” The Journal of Supercomputing Springer, Vol. 89, 1-26, 2017.

[۳]    Prabhu, M. Pradeep, and E. Gajendran, “Military Applications of Wireless Sensor Network System,” A Multidisciplinary Journal of Scientific Research & Education, Vol. 2, pp. 164-169, 2017.

[۴]    Prabhu, M. Pradeep, and E. Gajendran, “Military Applications of Wireless Sensor Network System,” A Multidisciplinary Journal of Scientific Research & Education, Vol. 2, pp. 164-169, 2017.

[۵]    Rashid, and M. H. Rehmani, “Applications of wireless sensor networks for urban areas: a survey,” Journal of Network and Computer Applications, Vol. 60, pp. 192-219, 2016.

[۶]    Rashid, and M. H. Rehmani, “Applications of wireless sensor networks for urban areas: a survey,” Journal of Network and Computer Applications, Vol. 60, pp. 192-219, 2016.

[۷]    B. Wu, Y. Feng, and H. Zheng, “Posterior Belief Clustering Algorithm for Energy-Efficient Tracing in Wireless Sensor Networks,” International Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems, Vol. 7, no. 3, pp. 925-941, 2014.

[۸]    Liang, Chengchao, and F. R. Yu, “Wireless network virtualization: A survey, some research issues and challenges,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, Vol. 17, pp. 358-380, 2015.

[۹]    Yuan, S. S. Kanhere, and M. Hollick. “Instrumenting wireless sensor networks-a survey on the metrics that matter,” Pervasive and Mobile Computing, Vol. 37, pp. 45-62, 2017.

[۱۰]     Asmaa, R. Said, and K. Lahoucine, “Review of recovery techniques to recapture lost targets in wireless sensor networks,” Electrical and Information Technologies (ICEIT) IEEE, pp. 1-6, 2016.

[۱۱]     Asmaa, R. Said, and K. Lahoucine, “Review of recovery techniques to recapture lost targets in wireless sensor networks,” Electrical and Information Technologies (ICEIT) IEEE, pp. 1-6, 2016.

[۱۲]     Asmaa, R. Said, and K. Lahoucine, “Review of recovery techniques to recapture lost targets in wireless sensor networks,” Electrical and Information Technologies (ICEIT) IEEE, pp. 1-6, 2016.

[۱۳]     Biagioni, S. Giordano, and C. Dobre, “Ad Hoc and Sensor Networks,” IEEE Communications Magazine, Vol. 55, no. 1, pp. 166-167, 2017.

[۱۴]     Hu, and C. Tu. “An optimization model for target tracking of mobile sensor network based on motion state prediction in emerging sensor networks,” Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, Vol. 32, no. 5, pp. 3509-3524, 2017.

[۱۵]     J. Kaleibar, M. Abbaspour, and H. S. Aghdasi, “An Energy-Efficient Hybrid Routing Method for Wireless Sensor Networks with Mobile Sink,” Wireless Personal Communications, Vol. 90, no. 4, pp. 2001-2015, 2017.

[۱۶]     Anastasi, et al., “Energy conservation in wireless sensor networks: A survey,” Ad hoc networks, Vol. 7, no. 3, pp. 537-568, 2009.

[۱۷]     Yang, and B. Sikdor “A Protocol for Tracking Mobile Targets Using Sensor Network Sensor Network Protocols and Applications,” in Proceedings of the First IEEE International Workshop on Sensor Network Protocols and Applications, , Vol. 4, pp. 71-81, 2003.

[۱۸]     Yetgin, et al,. “A survey of network lifetime maximization techniques in wireless sensor networks,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, Vol. 19, no. 2, pp. 828-854, 2017.

[۱۹]     Khan, et al., “Wireless sensor network virtualization: A survey,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, Vol. 18, pp. 553-576, 2016.

[۲۰]     Hazra, and BN Bhramar Ray, “Target Tracking in Wireless Sensor Network: A Survey,” (IJCSIT) International Journal of Computer Science and Information Technologies, Vol. 6, pp. 3720-3723, 2015.

[۲۱]     M. A. Kafi, J. B. Othman, and N. Badache, “A survey on reliability protocols in wireless sensor networks,” ACM Computing Surveys (CSUR), Vol. 50, no. 2, pp. 31-47, 2017.

[۲۲]     M. J. Hsu C. Chen and C. Li, “Short-term Prediction-based Optimistic Object Tracking Strategy inWireless Sensor Networks,” in Proc 3nd IEEE International Conference on Information Management and Engineering, pp. 4372-4382, 2011.

[۲۳]     M. Sabokrou, M. Fathy, and M. Hoseini, “IDSA: Intelligent Distributed Sensor Activation Algorithm For Target Tracking With Wireless Sensor Network,” Networking and Internet Architecture, Vol. 3, pp. 1-18, 2015.

[۲۴]     N. Saeed, et al., “Survey on Single Path and Multipath Energy Efficient Routing Protocols for Wireless Sensor Networks,” Journal of Computer and Communications, Vol. 5, pp. 1-13, 2017.

[۲۵]     O. A. Mahdi, et al., “ESAM: Endocrine inspired Sensor Activation Mechanism for multi-target tracking in WSNs,” Fourth International Conference on Wireless and Optical Communications, pp. 7-14, 2016.

[۲۶]     R. Brooks, P. Ramanathan, and A. Sayeed, “Distributed Target Tracking and Classiffication in Sensor Networks,” Proceedings of the IEEE Computer Society Washington, Wireless Communications and Trusted Computing, pp. 18-24, 2002.

[۲۷]     S. Bhatti, J. Xu, “Survey of Target Tracking Protocols using Wireless Sensor Network”,  Fifth International Conference on Wireless and Mobile Communications, pp. 36-45, 2009.

[۲۸]     S. D. Patil, et al, “Overview of Issues and Challenges in Wireless Sensor Networks,” International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management (IJAIEM), Vol.5, pp. 1-5, 2016.

[۲۹]     S. G. Salunkhe, and H. V. Kumbhar, “A Review of various Energy Efficient Mobile Sink Routing Protocols for Wireless Sensor Network,” International Journal of Current Engineering and Technology, Vol. 6, pp. 62-68, 2016.

[۳۰]     S. Ismail, E. Alkhader, and S. Elnaffar, “Object Tracking in Wireless Sensor Networks: Challenges and Solutions,” Journal of Computer Sciences, Vol. 7, pp. 201-212, 2016

[۳۱]     S. Ismail, E. Alkhader, and S. Elnaffar, “Object Tracking in Wireless Sensor Networks: Challenges and Solutions,” Journal of Computer Sciences, Vol. 7, pp. 201-212, 2016.

[۳۲]     S. Khan, A. K. Pathan, and N. A. Alrajeh, “Wireless Sensor Networks: Current Status and Future Trends, CRC Press, 2016.

[۳۳]     S. Liu, P. C. Olveczky, and J. Meseguer, “Modeling  and  analyzing mobile  ad  hoc  networks  in  Real-Time Maude,” Journal  of  Logical  and  Algebraic Methods  in Programming Elsevier, Vol. 85, pp. 34-66, 2016.

[۳۴]     S. Yadav and R. S. Yadav, “A review on energy efficient protocols in wireless sensor networks,” Wireless Networks, Vol. 22, pp. 335-350, 2016.

[۳۵]     S. Yasotha, V. Gopalakrishnan, and M. Mohankumar, “Multi-sink Optimal Repositioning for Energy and Power Optimization in Wireless Sensor Networks,” Wireless Personal Communications, Vol. 87, pp. 335-348, 2016.

[۳۶]     T. N. Quynh, V. T. Quang, and Q. N. Trung, “A low-latency communication protocol for target tracking in wireless sensor networks,” EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, Vol. 33, pp. 1-15,  2016

[۳۷]     V. Jindal, and P. Bedi, “Vehicular Ad-Hoc Networks: Introduction, Standards, Routing Protocols and Challenges,” IJCSI International Journal of Computer Science Issues, Vol. 13, pp. 28-41, 2016.

[۳۸]     V. Part, “Advances in Ad hoc Networking: MANET, VANET, WSN, DTN, etc,” Advances in Ubiquitous Networking: Proceedings of the UNet’۱۵ ۳۶۶, ۲۰۱۶٫

[۳۹]     W. Heinzelman, P. Chandrakasan, H. Balakrishnan, “An application-specific protocol architecture for wireless micro sensor networks,” IEEE Trans Wireless Commun, Vol. 1, no. 4, pp. 660-670, 2002.

[۴۰]     W. Zhang, and G. Cao, “Optimizing Tree Reconfiguration for Mobile Target Tracking in Sensor Networks”, in Proc. IEEE INFOCOM, Vol. 4, pp. 2434-2445, 2004.

[۴۱]     X. Cheng, X. Huang, and D. Du, “Ad hoc wireless networking,” Springer Science & Business Media, Vol. 14, 2013.

[۴۲]     Y. Liu, J. S. Fu, and Z. Zhang, “k-Nearest neighbors tracking in wireless sensor networks with,” Personal and Ubiquitous Computing, Vol. 20, pp. 431-446, 2017.

[۴۳]     Z. Lu and H. Yang, Unlocking the power of OPNET modeler, Cambridge University Press, 2012.

[۴۴]     Z. Ming, H. Wang, M0 Xu, and D. Pan, “Efficient handover in railway networking via named data,” International Journal of Machine Learning and Cybernetics, Vol. 6, pp. 167-173, 2015.


[۱] Wireless Sensor Network

[۲] Biagioni

[۳] Salunkhe

[۴] Kaleibar

[۵] Rashid

[۶] Prabhu

[۷] Ismail

[۸] Darabkh

[۹] Liang

[۱۰] Carrier-Sense Multiple access/ Collision Avoidance

[۱۱]Cheng

[۱۲] Infrastructural Network

[۱۳] Base Station

[۱۴] Non-Infrastructural

[۱۵] Part

[۱۶] Mobile Adhoc Network

[۱۷] Liu

[۱۸] Address Base

[۱۹] Khan

[۲۰] Data Base

[۲۱] Routing

[۲۲] Vehicle Adhoc Network

[۲۳] Jindal

[۲۴] Peer To Peer Architectural

[۲۵] Flying Adhoc Network

[۲۶] Bujari

[۲۷] Rpanet

[۲۸] Network-Centric

[۲۹] Yetgin

[۳۰] Yadav

[۳۱] Yasotha

[۳۲] Saeed

[۳۳] Prabhu

[۳۴] Kafi

[۳۵] Yuan

[۳۶]– Feng et al.

[۳۷] Wu

[۳۸] Hu

[۳۹] Brooks

[۴۰] Brooks

[۴۱] Duty Cycling

[۴۲] Topology control

[۴۳] Power management

[۴۴] Data driven

[۴۵] Data reduction

[۴۶] Anastasi

[۴۷] In-network processing

[۴۸] Data aggregation

[۴۹] Data compression

[۵۰] Network Coding

[۵۱] Multicast

[۵۲] Data prediction

[۵۳] http://www.mdpi.com/2073-431X/2/4/152

[۵۴] Hazra

[۵۵] Querying base

[۵۶] Dynamic Object Tracking (DOT)

[۵۷] Deviation Avoidance Tree (DAT)

[۵۸] Mobicast

[۵۹] A hierarchical-variant-egg-based mobicast routing protocol

[۶۰] Yang

[۶۱] Heinzelman

[۶۲] Heinzelman

[۶۳] Heinzelman

[۶۴] Ahmed

[۶۵] improved adaptive-head algorithm

[۶۶] Liu

[۶۷] k-nearest neighbors tracking

[۶۸] Quynh

[۶۹] Cluster-short Strobes-communication Protocol

[۷۰] Mahdi

[۷۱] Endocrine inspired Sensor Activation Mechanism for multi target-trackin

[۷۲] Sabokrou

[۷۳] Intelligent  Distributed  Sensor  Activation  Algorithm

[۷۴] wake

[۷۵] Kaleibar

[۷۶] Rendezvous based routing protocol

[۷۷] Rendezvous based routing protocol

[۷۸] Flowchart












 


[۷۹] An Energy-Efficient Target Tracking Mechanism for Mobile Sink Wireless Sensor Networks

[۸۰] Homogeneous

برچسبها
مطالب مرتبط

دیدگاهی بنویسید.

بهتر است دیدگاه شما در ارتباط با همین مطلب باشد.

0