اللاسلكية
الاستشعار اللاسلكية (17817) من العقد والتي قد تصل إلى بضع مئات أو عدة آلاف من العقد.
أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي و أجهزة 0275
والالكتزوديات الذكية في مسر ماريعد الكدبرؤتز والأجهزة الحاسوبية و التي أصيحت رخس وأكثر قنز عن
الحركة وأكثر انتشارا في الحياة اليومية وإمكانية دعم هذه النظم المضمنة مع تقليص أنظمة التشغيل للويندوز أو
اللينكس ساعد على ظهور شبكات الاستشعار اللاسلكية (17758) وهي في جوهرها تعتبر اتجاه آخر لقانون
مور نحو التصغير وانتشار أجهزة الكمبيوتر بشكل عام ولان عقد الاستشعار اللاسلكية تعتمد على الاستشعار
عن بعدرن .
يمكن لعقدة الاستشعار أن تعمل بالطاقة عن طريق بطاريات .كر لمدة تصل إلى ثلاث سنوات مع انخفاض بنسبة
1 وضع دورة العمل. وعادة ما تتألف شبكة الاستشعار (17817) من عشرات الآلاف من العقد أن متل هذا
التواصل من خلال القنوات اللاسلكية يمكن من تبادل المعلومات وتجهيزها ويمكن (11775118) من نشرها على نطاق
عالمي وذلك لأغراض عديدة منها مراقبة البيئة ودراسة الأوضاع في المعارك و المراقبة العسكرية والاستطلاع
والبيئات الناشئة عن البحث والإنقاذ ومصانع الصيانة ومراقبة المنشات الصحية والبنى التحتية في المنازل الذكية
وفي أجهزة مراقبة المرضى زج
أن عقد الاستشعار هي المسؤولة عن التنظيم الذاتي للبنية التحتية لشبكات الاتصال المناسبة ؛ وأجهزة الاستشعار
تعمل على البدء في جمع المعلومات الصوتية والزلازل أو الأشعة تحت الحمراء المغناطيسية حول البيئة وأيضا
تحديد المواقع والمعلومات والتي يمكن الحصول عليها عن طريق نظام تحديد المواقع العالمي (678) أو
وان بياث المواقع المحلية. ويمكن جمع هذه المعلومات من جميع أنحاء الشبكة ومعالجتها بشكل مناسب لبناء ر ارؤية
عالمية لرصد الظواهر أو الأشياء. أن الفلسفة الأساسية وراء شبكات الاستشعار (178258) هو أنه يمكن أن
قدرة كل عقدة استشعار فردية مع القوة الإجمالية لكامل الشبكة لتصبح كافية للمهمة المطلوبة في سيناريو نموذجي 3
ويمكن للمستخدمين من استرداد المعلومات التي تهمهم من (17817). وثللفا من طرائق جمع التتكي ابن محظات
الهواتف الخلوية أو مات ب (العقد) والتي ة ف باعتبارها واجهة بين مستخدمي الشبكة؛ وبهذه الطريقة ب
اعتبار( 178178) كقاعدة أنه سيتم في نهاية المطاف بناء شبكات استشعار
تكون متصلة بالإنترنت وذلك لكي يصبح من الممكن تبادل المعلومات وكما هو موضح في الشكل (0)01] .
أن مستقبل عصر (175178) بدء في القريب في سبتمبر 1999 حيث حددت ان1776 8ئع 3118117 ال (175219)
باعتبارها واحدة من أهم التقنيات للقرن 21. وأيضا في كانون الثاني 2003 ذكرت مراجعة معهد ماساتشوستس
لوجيا أن (175178) هي واحدة من العشرة الأوائل من التكنولوجيات الناشئة. ومن المقدر أيضا أن (1778178)
تنتج أقل من 150 مليون دولار في المبيعات في عام 2004 ولكنها سوف تصبح أعلى ب 7 مليارات دولار بحلول
عام 0. وفي ديسمبر 2004 تم أطلاق 177817 مع أكثر من 1000 عقدة في ولاية فلوريدا من قبل فريق
1 والتي تعتبر أكبر شبكة استشعار لاسلكية (17815) نشرت حتى الآن .

شكل (1) : ربط شبكة الاستشعار (الحساس) 17516 اللاسلكية بالانترنت
2- الهندسة المعمارية لعقدة الاستشعار اللاسلكية الفردية
ئية الاستشعار تعطي تنوعا في نهج تصميم الوحدات حيث توفر منصة مرنة
عة واسعة من التطبيقات ىم وكما في الشكل(2) حيث يتم الاعتماد على أجهزة
الاستشعار ليتم نشرها ويمكن تكييف كتلة إلا شارة وذلك من خلال إعادة برمجتها أو استبدالها. وهذا يسمح
لمجموعة واسعة من أجهزة استشعار المختلفة ليتم استخدامها مع عقدة لاسلكية الاستشعارعن بعد. وبالمتل يمكن
تبديل وصلة الراديو على النحو المطلوب لتطبيقات معينة "شرط لاسلكية النطاق والحاجة لاتصالات ثنائية
الاتجاه " . أن استخدام ذاكرة فلاش يسمح للعقد بالحصول على البيانات عن الأمر المحدد من المحطة الأساسية
أو عن حدث واحد من خلال المزيد من المدخلات إلى العقدة. وعلاوة على ذلك يمكن ترقية البرامج الثابتة كجزء
لا يتجزاً من خلال شبكة لاسلكية ضمن هذا المجال.
أن المعالج المصغر للعقد لديه عدد من المهام وكما يلي :
1) إدارة جمع البيانات من أجهزة الاستشعار.
2) إدارة أداء وظائف الطاقة .
3) ربط بيانات الاستشعار لطبقة الراديو الفيزيائية .
4) إدارة بروتوكول الشبكة اللاسلكية .

الإمماط ةمنطانا
شكل(2) : مخطط لعقدة شبكة الحساس اللاسلكية 07751
ومن السمات الرئيسية لأي عقدة استشعار لاسلكية هي تقليل الطاقة المستهلكة من قبل النظام. ولذلك فإنه من
المفيد أن ترسل البيانات عبر الشبكة اللاسلكية عند الحاجة. حيث أن استشعار الحدث يحركها ( العقد ) وذلك
لجمع بيانات النموذج مما يتطلب خوارزمية ليتم تحميلها في العقد وذلك لتحديد متى يتم إرسال البيانات على
أساس الحدث المستشعر وكما في الشكل(3). الإضافة إلى ذلك فمن المهم تقليل الطاقة المستهلكة من قبل جهاز
الاستشعار نفسه. ولذلك ينبغي تصميم أجهزة تسمح للمعالج بالسيطرة على الطاقة بحكمة والسيطرة على أجهزة
الاستشعار وأجهزة تكييف الإشارة.
شكل(3) : معمارية نظام شبكة الحساس اللاسلكية 017510

أنواع شبكات الاتصال
أن فهم طبولوجيات ( أشكال) شبكات الاتصال المتعددة يمكننا من فهم تنفيذ شبكات الاستشعار اللاسلكية
(17517) ؛ ويوجد العديد من المفاهيم الأولية الأساسية لمختلف هذه الشبكات .
أن القضية الأساسية في كل شبكات الاتصالات هي نقل البيانات والرسائل وهذا يؤدي بدوره إلى تحقيق إنتاجية
الخدمة المحددة (الكمية من الخدمة) وجودة الخدمة (0058). ويمكن تحديد عدم جودة الخدمة من حيث تأخير
الرسالة أو إرجاعها ومعدلات الخطاً الكبيرة في النقل وفقدان الحزمة (:110 38110 ) والتكلفة الاقتصادية
أن شبكة الاتصالات تتكون من العقد وكل واحدة منها له القدرة الحاسوبية حيث يمكن إرسال واستقبل الرسائل
عبر وصلات الاتصال اللاسلكي والسلكي زم
هناك عدد متنوع ومختلف من طبولوجيا شبكات الاتصالات اللاسلكية وسوف نناقش بصورة مختصرة شكل
شبكة الاتصال الملائمة للعمل مع شبكات الاستشعار اللاسلكية وكمايلي :
- الشبكات الموصولة بالكامل ( 1161/0118 00101160180 511157 ) : تعاني من مشاكل وذلك بسبب تعقيدها
ان نقاط إضافية وعدد كبير من الروابط يزيد ارتباطها أضعافا مضاعفة. لذلك ف
الكبيرة ؛ وان المشكلة المستعصية هي التوجيه الحسابي حتى مع توافر كميات كبيرة من القدرة الحاسوبية 5
موضع في الشكل(4) .
عمسف لبط
3 - شبكة الشبكات (062»0:10 146817 ):_وهي توزع بانتظام الشبكات التي تسمح فقط للانتقال إلى أقرب
الجيران للعقدة. أن العقد في هذه الشبكات عادة ما تكون متطابقة بحيث تتم الإشارة أيضا إلى الشبكات السلكية
وشبكات الند للند :26-10-36 ).ويمكن أن تكون الشبكات السلكية نماذج جيدة على مستوى النطاق الواسع
من شبكات المجسات اللاسلكية والتي يتم توزيعها عبر منطقة جغرافية معينة؛ والتوزيع الجغرافي الفعلي من
العقد لا يلزم أن يكون هنالك شبكة عادية وذلك لأن هناك العديد من مسارات التوجيه بين العقد ؛ وهذه الشبكات
قوية بسبب فشل العقد الفردية أو الارتباطات. أن ميزة الشبكات السلكية هي أن كافة العقد قد تكون متطابقة ولها
نفس الحوسبة وقدرات النقل؛ ويمكن ض العقد ك " قادة المجموعة" والتي تأخذ وظائف إضافية
يتم
في حالة إذا تم تعطيل زعيم المجموعة أو بعض العقد الأخرى .وكما موضح في الشكل(5).

©-الشبكة النجمية 1760:80:10 5407 ): في هذا النوع يتم ربط جميع العقد بشكل نجمة إلى عقدة محور واحد +
أن المحور يتطلب مزيدا من التعامل مع الرسالة وذلك لأجل توجيه قدرات اتخاذ القرار من العقد الأخرى. في
هذا النوع من الشبكات إذا تم قطع ارتباط الاتصالات فإنه يؤثر على عقدة واحدة فقط . وكما موضح في
شكل رقم (6) : شبكة 818271161710116
(7- الشبكة الحلقية (1761»01 180088 ): في هذا النوع يتم ربط العقد بصورة حلقة +حيث أن كافة العقد تؤدي
نفس الوظيفة وليس هناك عقدة أساسية ( رئيسية ) أي أن الرسائل تنتقل حول الحلقة في اتجاه واحد. ومع ذلك
إذا تم تعطيل الطوق فسوف يتم فقدان كافة الاتصالات. شكل(7) يبن هذه الشبكة .
يصن ع10لة»15- 8615 : شبكة المعالجة الذاتية (8117) وقد أظهرت حلقتين وأكثر
وذلك لزيادة معالجة الخطاً. وكما مبين في الشكل (8).

عوصلع عستلم ع5
7- شبكة الحافلة 0:10 »)276 و10 ): في هذا النوع من الربط يتم بث البيانات والرسائل لكافة العقد و كل عقدة
في هذه الشبكة يكون لها عنوان المرسل والمرسل إليه في رأس الرسالة ؛ أن هذه الشبكة لها سلبيات وهي أن في
كل عقدة منها يمكن أن تستلم الرسائل ولكن ببساطة ليست مسؤولة عن إعادة بث أي رسائل. وحسب الشكل (9).
شكل (ى : شبكة عتده ج1166 كلظ
ويمكننا الإجابة وهي أن الشكل المثالي الذي يمكن استخدامه مع شبكة الاستشعار آو الحساس اللاسلكية ([17817)
نوع الطبولوجيا المستخدمة .
الحاضر توجد عدة معايير تمت المصادقة عليها من قبل عدد من هيئات التقييس وذلك لتطوير
شبكات الاستشعار اللاسلكية (<178).
الالكترونيات) يركز على الطبقات المادية و1/02؛ وان فرقة هندسة الإنترنت تعمل على 3 طبقات وما فوق.
وهناك أيضا العديد من المنظمات غير القياسية تستخدم معايير أقل بكثير مما متوفرة في (17817) في نظم
الاتصالات ولكن المعايير السائدة التي يشيع استخدامها في شبكة الاستشعار ( 177517) هي كما يلي :
هو المعيار الذي يقصد به شبكة المنطقة المحلية والتي تكون مرتفعة نسبيا لعرض النطاق الترددي وذلك لنقل
البيانات بين أجهزة الكمبيوتر أو الأجهزة الأخرى. ويتراوح معدل نقل البيانات فيها من 1 1108 في الثائية
ولأكثر من 50 0[8ا14 في الثانية. وهي مجموعة نموذجية لانتقال 300 قدم مع هوائي قياسي ؛ ويمكن لهذه
المجموعة أن تتحسن كثيرا مع استخدام هوائي اتجاهي وذلك لتحقيق مكاسب عالية في كل من التردد وانتشار
الطيف. في حين أن معدلات البيائات هي بالتأكيد مرتفعة بما يكفي ت الاستشعار اللاسلكية ؛ و لكن
متطلبات الطاقة عموما تمنع استخدامه في تطبيقات الاستشعار اللاسلكية (<178).

البلوتوث هو عبارة عن شبكة المنطقة الشخصية (473/) القياسية والتي هي أقل قوة من معيار 802.11.
وتم تحديده في الأصل لخدمة. قات معينة متل نقل البيافات من أجهزة الكمبيوتر الشخصية إلى الأجهز
الطرفية مثل الهواتف المحمولة أو المساعدات الرقمية الشخصية. أن البلوتوث يستخدم طوبولوجيا شبكة النجم
التبا )بال حدما يض[ سبع نقاط بعد التواصل مع محطة قاعدة واحدة. أن بعض الشركات
ت على أساس أجهزة الاستشعار اللاسلكية البلوتوث ولكن لم تكن قد حصلت على قبول واسع وذلك بسبب
2 - العقد تستغرق وقتا طويلا للمزامنة على شبكة الاتصال مما يزيد من متوسط طاقة النظام.
3 - قلة عدد العقد في الشبكة (اقل أو يساوي 7 عقد).
4 - متوسط وصول تحكم طبقة (40/) غير معقد للغاية إذا ما قورن ذلك مع التطبيقات المطلوبة لشبكة
الاستشعار اللاسلكية (5780) .
وقد صمم معيار 802.15.4 خصيصا لمتطلبات تطبيقات الاستشعار اللاسلكية عن بعد. وهو معيار مرن جدا
لأنه يحدد معدلات بيانات متعددة وترددات بث متعددة. أن متطلبات الطاقة فيه تكون منخفضة بشكل معتدل. أن
‏من 1000820 في الثانية 2 868 1 إلى 40 #تداج1 في الثانية ( أي 902
5 ور كا بر أمر مفيد للخوار زميات المتعددة التشبيك
6 - يستخدم للإغراض المباشرة لتسلسل انتشار الطيف في الاتصالات لنقل بياذ
ومن المتوقع أن المعايير الثلاثة المذكورة أعلاه سوف تصبح أكثر قبولا و أوسع انتشاراً لت
الاستشعار اللاسلكية (17517) . حيث ستكون الحزمة ذات التردد ( 2.4 غيغاهرتز) هي المستخدمة على نطاق
واسع لأنها حزمة خالية من الرخصة . لذا فإن ارتفاع معدلات البيانات وقابلية استيعابها من قبل مواصفات حزمة
( 2.4 غيغاهرتز) سوف تسمح لانخفاض كمية وقت الإرسال لنقل البيانات مقارئة مع بقية الحزم ذات الترددات
وهو تحالف جمعية الشركات التي تعمل معا وهي فعالة من حيث التكلفة وانخفاض الطاقة والرصد اللاسلكي
بالشبكة ومراقبة المنتجات على أساس معيار عالمي مفتوح.
أن تحالف (©218136) يحدد معيار 802.15.4 121:17 والطبقة المادية 1/0 في عمله ؛ ويسعى أيضا لتوحيد
تطبيقات المستوى الأعلى مثل التحكم في الإضاءة والرصد.
أن مواصفات شبكة (©218136) تم التصديق عليها في عام 2004 وسوف تدعم كل من شبكة النجم (840)
والهجين لشبكات النجم اللاسلكية . والشكل(10) يوضح طبقات (©21836) .

صدتاتادرمة
ودر سنا
برها امنا ه31
شكل (10) : طبقات (©8م21813)
أن أجهزة الاستشعار الذكية في شبكات الاستشعار اللاسلكية (177813) تلبي بعض المتطلبات والوظائف
المرغوب فيها لعقد الاستشعار والتي تتلخص بمايلي :
‎٠‏ الوعي لتنسيق الوقت مع العقد الأخرى.
ء تلبي بعض وظائف البرامجيات مثل معالجة الإشارة الرقمية (08) وبروتوكولات التحكم القياسية و واجهات
الشبكة م
‏هناك العديد من مصنعي أجهزة الاستشعار والعديد من الشبكات المتوفرة في السوق والتي تتصف بأنها مكلفة
جدا بالنسبة للمصنعين وذلك بسبب جعل محولات خاصة لكل شبكة. و أن تكون المكونات المختلفة
والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (0187 العمل على وضع معيار لشبكات الاستشعار الذكية ؛ وكان
المعيار 1451 11:1:27 هو النتيجة النها: لات لتحي الذكية. أن الهدف من هذا المعيار هو جعل من
السهل على التشركات التختلفة تظوير أجهزة الاستشعار الذكية و واجهات لتلك الأجهزة على الشبكاترم.
‏أن هذا الرقم (1451 1151575) اا ا المعيار والذي يتضمن المكونات الرئيسية 8711084
و 112505 ؛ وكما موضح في الشكل (11) .

1011 رايهم
شكل (11) : مكونات معيار (1451 021:17 لشبكات الاستشعار الذكية
من بين النتائج الرئيسية للدراسات عن المفهوم الرسمي لأجهزة الاستشعار ارقي ل
استشعار ذكية توفر وظائف أضافية تتجاوز تلك اللازمة لتوليد التمثيل الصحيح للكمية (هن والتي قد تكون شملت
تكييف إلاشارة ومعالجة الإشارات و وظائف اتخاذ القرارات وجرس الإنذار. ويوضح النموذج العم الأجهزة
الاستشعار الذكية في الشكل (12) كيفية جعل هذه الأجهزة فعالة من حيث التكلفة لدمج وصياه
الاستشعار وم برق خاو لل أرمجازت لمان تحت والحسكاى امكااات هل لل ارق د ا مشترك
وربط العديد من أجهزة الاستشعار بسلاسة مع أنواع مختلفة. ويصور أيضا مفهوم الاستشعار الظاهري حيث
أن الاستشعار الظاهري هو استشعار فيزيائي / محول؛ ومجس الاستشعار الظاهري هو مكون من أجهز
الاستشعار الذكية بالإضافة إلى تكييف الإشارة المرتبطة بها ومعالجة الإشارات الرقمية (0057 المطلوبة
5 كح | ‎١‏ | ست مشت" لمعا
شكل (12): النموذج العام لأجهزة الاستشعار الذكية