پیمایش موقعیت در شبکه های حسگر بی سیم-قسمت دوم
- صرفه جويي در توان:
از آنجا كه نيروي دروني (plug-in در دسترس نيست) وسايل حسگر با نيروي باتري كار مي كنند. حفظ انرژي بايد در تمام موارد مد نظر باشد . مصرف انرژي در مكانيزم ها مي تواند يك فاكتور اصلي باشد. تكنيك هايي همچون data fusion (تركيب داده ها) مي تواند ضروري باشد، اما بايد مناسب و به جا بودن داده ها نيز مورد نظر باشد. راه حل هاي مبتني بر mobile agent ها، برخي از اوقات نيروي كارآمد تر ي است.
نظر به اينكه يكي از اهداف شبكه هاي حسگر، نظارت بر محيط است، يك مبحث بنيادي، مسئله پيمايش مكان (locationtracking) مي باشد كه هدف از آن دنبال كردن مسير حركت شئ متحرك در شبكه است. اين مسئله مشابه مسئله به هنگام سازي مكان در شبكه اي از pc ها مي باشد، اما جدي تر از آن است. زيرا يك مكانيزم كنترل مركزي و شبكه back bone در چنين محيطي وجود ندارد. در اين متن ما يك پروكتل ناول مبتني بر mobile agent را پيشنهاد مي دهيم. زمانيكه يك شئ جديد حس (sense) شد، يك agent براي پيگيري مسير حركت شئ، شروع به كار مي كند، اين agent تا وقتي حركت مي كند كه نزديكترين حسگر به شئ را انتخاب كند agent در واقع با پريدن از يك حسگر به حسگر ديگر، شئ را دنبال مي كند. agent مي تواند حس هاي جانبي مجاور را براي پذيرش اشتراكي شئ دعوت كند و حسگرهاي نامرتب (دورتر) ديگر را از دنبال كردن شئ منع كند. به عنوان يك نتيجه سربار ارتباطي و حسگري به ميزان زيادي كاهش مي يابد. نمونه ها از mobile agent پيمانده مكان بر مبناي IEEE 802.llb.NIC استواراست. تجارب آزمايشگاهي نيز گزارش داده شده است.
2. مدل شبكه و بيان مشكل:
ما يك شبكه حسگر را در نظر مي گيريم كه شامل مجموعه اي از نودهاي حسگر است كه در يك صفحه دو بعدي ( 2D Plane) قرار گرفته اند. سنسورها مي توانند به عنوان يك شبكه منظم يا با منظم مرتب شوند . به هر حال براي ساده سازي نمايش، در تمام اين متن ما يك شبكه مثلثي را فرض خواهيم كرد در آن هر مجموعه از سه حسگر مجاور يك مثلث متوازي الاضلاع را شكل مي دهد. به منظور پيمايش و به دنبال كردن مكان اشياء، هر حسگر از موقعيت فيزيكي خود و همچنين موقعيت فيزيكي حسگرهاي مجاورش آگاه است. هر حسگر قابليت حس كردن دارد، همانطور كه قابليت ارتباط و محاسبه دارد. بنابراين مي تواند پروتكل ها را اجرا كند و با حسگرهاي مجاور پيام مبادله كند.
هر حسگر قادر است كه وجود اشياء متحرك نزديك خود را تشخيص دهد. ما فرض مي كنيم كه محدوده حس كردن ( sensing scope) باشد كه برابر با حلول ضلع مثلث است. در فاصله قابل تشخيص، يك حسگر قادر است فاصله خود را باشئ مشخص كند. اين مي تواند با توجه به زمان پرواز (fly) و يا توان سيگنال هايي كه توسط شئ فرستاده شده يا سيگنال هايي كه توسط حسگر فرستاده شده را و از شئ انعكاس داده شده است، به دست آيد.
ما فرض مي كنيم كه سه حسگر براي مشخص كردن مكان يك شئ كافي است. خصوصاً فرض مي كنيم كه يك شئ درون يك مثلث كه از حسگر s3, s2, s1 تشكيل شده است، قرار دارد. همچنين فرض مي كنيم كه فواصل شئ كشف شده توسط يك حسگر به ترتيب r3, r2, r1 باشد. با تقاتع دايره هاي با مركز s2, s1 دو مكان ممكن براي شئ مشخص مي شود كه با كمك s3 مكان دقيق قابل تشخيص است. (توجه به اين نكته ضروري است كه در عمل ممكن است خطاهايي به وجود آيد، وبنابراين حسگرهاي بيشتري براي بهبود دقت لازم خود بود.)
هدف اين كار، مشخص كردن مسير حركت شئ متحرك در شبكه حسگر است. رد پاي شئ بايد زمان به زمان به يك سرور خارجي گزارش داده شود كه اين زمان بستگي به اين دارد كه اين يك كاربرد بلادرنگ است يا خير. تقاطع حوزه هاي حسگري سه حسگر مجاور در شكل (b)2 نشان داده شده است.
ما فضا را بيشتر به يك فضاي كاري A0 و سه فضاي پشتيان A3, A2, A1 تقسيم مي كنيم. فضاي كاري محدوده را تعريف مي كند زماني كه سه حسگر به طور عادي كار مي كنند، در حالي كه فضاي پشتيباني منطقه تحويل را مشخص مي كند زماني كه اشياء به فضاي كاري حسگرهاي ديگر حركت مي كنند.
3. پروتكل درپاي موقعيت:
3-1: ايده اصلي:
پروتكل ردپاي محل ما از همكاري حسگرها منتج شده است. هرگاه يك شئ كشف شود، يك فرايند انتخاب توسط حسگرهاي نزديك هدايت خواهد شد تا يك حسگر براي شروع كار يك agent انتخاب شود و اين agent به رفتار حركتي شئ نظارت مي كند. مادامي كه شئ حركت مي كند agent جهت حفظ نظارت بر شئ، مي تواند به حسگري كه به شئ نزديكتر است مهاجرت كند. كه خطوط نقطه چين مسير حركت شئ را مشخص مي كند و پيكانها مسير مهاجرت agent را نشان مي دهند. با انجام چنين كاري، سربار محاسبه و برقرار ارتباط به اندازه زيادي كاهش مي يابد.
خاطر نشان مي كنيم كه موقعيت يابي 1 شئ حداقل نياز به سه حسگر دارد. mobile agent كه آن را master مي ناميم، از دو حسگر مجاور دعوت مي كند كه در عمليات شركت كنند. agent اين عمل را با اعزام دو slave agent به هر يك از آنها انجام مي دهد. اين سه master) ayent (slave ها براي اجراي الگوريتم موقعيت يابي مثلثي باهم مشاركت مي كنند. زمان به زمان agent هاي slave نتايج موقعيت يابي خود را به master اطلاع مي دهند و master با استفاده از اين اطلاعا موقعيت دقيق شئ را محاسبه مي كند. مادامي كه شئ حركت مي كند، اين دو slave مي توانند باطل و دوباره ايجاد وشند. جهت مشخص كردن اينكه چه زماني slave ها باطل شوند و يا اختصاص دوباره يابند، از سيگنال هاي با توان آستانه خاصي استفاده مي شود. جزئيات اين موضوع بعداً داده خواهد شد. آن حسگرهايي كه همواره ميزبان يك slave هستند با رنگ سياه مشخص شده اند. ما توضيح مي دهيم كه اگرچه توسعه (development) ما برپايه مشاركت دو slave agent است، ولي اين درست خواهد بود كه جهت موقعيت يابي دقيق تر، تعداد slave ما را توسعه بدهيم و زياد كنيم. براي كاهش مقادير داده كه بايد حمل شود، master ممكن است تصميم بگيرد برخي از اطلاعات پيشين را براي يك پايگاه داده پشتيبان بفرستد. زمان لازم براي انجام ان كار بستگي به كاربرد (Application) دارد و خارج از محدوده بحث اين متن است.
اكنون ما چگونگي باطل شدن و اختصاص دوباره slave agent را بررسي كنيم. هنگامي كه شئ در فضاي كاري A0 قرار دارد، به وسيله حسگرهاي s2, s1, s0 رديابي مي شود. در ورود به فضاي پشتيباني A1، نظر به اينكه سيگنالهاي دريافت شده توسطS2 به سطح پايين آستانه كاهش پيدا مي كنند، عامل slave موجود در S2از بين مي رود و يك Slave جديد در S6 ايجاد مي شود. به طور مشابه در ورود به فضاي پشتيبان F1، slave agent موجود در S1 باطل مي شود و يك slave جديد در S5 ايجاد مي شود. آن چنان كه شئ ازS5 عبور مي كند، خود master هدف را از دست مي دهد و در چنين حالتي، master خود را به S5 مهاجرت مي دهد. تمام Slave هاي قديمي باطل مي شوند و Slave هاي جديد دعوت مي شوند.
زماني كه يك شئ در فضاي هاي پشتيباني برخي حسگرها باشد، اين امكان وجود دارد كه بتواند توسط بيش از سه حسگر حس (sense) شود. جهت كاهش سربار حس گري، agent هاي master و slave بايد ساير حسگرهاي نامرتب را از نظارت بر شئ منع كنند. شئ در حال حاضر در فضاي A0 است. حسگرهاي S11, … S4, S3 انتشار مي يابد، از رديابي شئ مورد نظر منع مي شوند.
ادامه دارد