محیطی در ساختمان های کاری ( تهویه مطبوع و … )
• موزه های تعاملی
• شناسایی و ردیابی دزدان ماشین
• کنترل و مدیریت کارخانجات
• شناسایی و ردیابی وسایل نقلیه
شایان ذکراست در طراحی شبکه های حسگر عوامل متعددی نظیر: توانایی تحمل خطا، مقیاس پذیری، هزینه تولید، محدودیتهای سخت افزاری، رسانه مورد استفاده در تبادلات، توپولوژی، محیط ومصرف انرژی تاثیر مهمی دارند.
یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگری است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگری، از ‌قبل‌تعیین‌شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌آورد که بتوانیم آنها را در مکان‌های خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم.
از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم‌های شبکه‌های حسگری باید دارای توانایی‌های خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیت‌های منحصر به فرد شبکه‌های حسگری، توانایی همکاری و هماهنگی بین گره‌های حسگری است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گره‌ای که مسئول پردازش و نتیجه‌گیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام می‌دهد و سپس داده‌های نیمه پردازش شده را ارسال می‌کند.
با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه می‌کند. ‌در واقع قدرت شبکه‌های بی‌سیم حسگر در توانایی به‌کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند.
گستره کاربری شبکه‌های بی‌سیم حسگر بسیار وسیع بوده و از کاربردهای کشاورزی، پزشکی ‌و صنعتی تا کاربردهای نظامی را شامل می‌شود. به عنوان مثال یکی از متداول‌ترین کاربردهای این تکنولوژی، نظارت بر یک محیط دور از دسترس است. مثلاً نشتی یک کارخانه شیمیایی در محیط وسیع کارخانه می‌تواند توسط صدها حسگر که به طور خودکار یک شبکه بی‌سیم را تشکیل می‌دهند، نظارت شده و در هنگام بروز نشت شیمیایی به سرعت به مرکز اطلاع داده شود.
در این سیستم‌ها بر خلاف سیستم‌های سیمی قدیمی، از یک سو هزینه‌های پیکربندی و آرایش شبکه کاسته می‌شود از سوی دیگر به جای نصب هزاران متر سیم فقط باید دستگاه‌های کوچکی را که تقریباً به اندازه یک سکه هستند را در نقاط مورد نظر قرار داد.
شبکه به سادگی با اضافه کردن چند گره گسترش می‌یابد و نیازی به طراحی پیکربندی پیچیده نیست.
7-23- ویژگی‌های عمومی یک شبکه حسگر

علاوه بر نکاتی که تا کنون درباره شبکه‌های حسگر به عنوان مقدمه آشنایی با این فناوری بیان کردیم، این شبکه‌ها دارای یک سری ویژگی‌های عمومی نیز هستند.
مهم‌ترین این ویژگی‌ها عبارت است از:
بر خلاف شبکه‌های بی‌سیم سنتی، همه گره‌ها در شبکه‌های بی‌سیم حسگر نیازی به برقراری ارتباط مستقیم با نزدیک‌ترین برج کنترل قدرت یا ایستگاه پایه ندارند.
بلکه حسگرها به خوشه‌هایی (سلول‌هایی) تقسیم می‌شوند که هر خوشه (سلول) یک سرگروه خوشه موسوم به Parent انتخاب می‌کند. این سرگروه‌ها وظیفه جمع‌آوری اطلاعات را بر عهده دارند. جمع‌آوری اطلاعات به منظور کاهش اطلاعات ارسالی از گره‌ها به ایستگاه پایه و در نتیجه بهبود بازده انرژی شبکه انجام می‌شود. ‌البته چگونگی انتخاب سرگروه خود بحثی تخصصی است که در تئوری شبکه‌های بی‌سیم حسگر مفصلاً مورد بحث قرار می‌گیرد.
پروتکل‌های شبکه‌ای همتا به همتا یک‌سری ارتباطات مش مانند را جهت انتقال اطلاعات بین هزاران دستگاه کوچک با استفاده از روش چندجهشی ایجاد می‌کنند.
معماری انطباق‌پذیر مش، قابلیت تطبیق با گره‌های جدید جهت پوشش دادن یک ناحیه جغرافیایی بزرگ‌تر را دارا است. علاوه بر این، سیستم می‌تواند به طور خودکار از دست دادن یک گره یا حتی چند گره را جبران کند.
هر حسگر موجود در شبکه دارای یک رنج حسگری است که به نقاط موجود در آن رنج احاطه کامل دارد. یکی از اهداف شبکه‌های حسگری این است که هر محل در فضای مورد نظر بایستی حداقل در رنج حسگری یک گره قرار گیرد تا شبکه قابلیت پوشش همه منطقه موردنظر را داشته باشد.
یک حسگر با شعاع حسگری r را می‌توان با یک دیسک با شعاع r مدل کرد. این دیسک نقاطی را که درون این شعاع قرار می‌گیرند، تحت پوشش قرار می‌دهد. بدیهی است که برای تحت پوشش قرار دادن کل منطقه این دیسک‌ها باید کل نقاط منطقه را بپوشانند.
7-24- چالش های شبکه حسگر

استفاده از یک فرکانس واحد ارتباطی برای کل شبکه است که شبکه را در مقابل استراق سمع آسیب پذیر می کند پویایی توپولوژی است که زمینه را برای پذیرش گره های دشمن فراهم می کند.
بی سیم بودن ارتباط شبکه است که کار دشمن را برای فعالیت های ضد امنیتی و مداخلات آسانتر می کند یکی از نقاط ضعف شبکه حسگر کمبود منبع انرژی است و دشمن می تواند با قرار دادن یک گره مزاحم که مرتب پیغام های بیدار باش بصورت پخش همگانی با انرژی زیاد تولید می کند باعث شود بدون دلیل گره های همسایه از حالت خواب خارج شوند.
مصرف انرژی: روش هاى مناسب پیکربندى هندسى شبکه و یا انتخاب Parent مى تواند مصرف انرژى را کاهش دهد.
پروفسور میزوتامی گوید: “مصرف انرژی در حال حاضر مسئله ای مهم در ادواتی هستند که از جریان برق استفاده می کنند چه این قطعات روشن و یا خاموش می شوند. ترکیب ترانزیستور تک الکترونی با فن آوری NEM، مصرف انرژی حسگر را در هر دو حالت روشن و خاموش کاهش می دهد. مصرف انرژی در حالت standby نیز به صفر کاهش یافته است.”
تحمل خرابی: برخی از گره‌های حسگری ممکن است از کار بیفتند یا به دلیل پایان توانشان، عمر آنها تمام شود، یا آسیب فیزیکی ببینند و از محیط تأثیر بگیرند. از کار افتادن گره‌های حسگری نباید تأثیری روی کارکرد عمومی شبکه داشته باشد. بنابراین تحمل خرابی را “توانایی برقرار نگه داشتن عملیات شبکه حسگر علی‌رغم از کار افتادن برخی از گره‌ها” تعریف می‌کنیم. ‌در واقع یک شبکه حسگر خوب با از کار افتادن تعدادی از گره‌های حسگری، به سرعت خود را با شرایط جدید (تعداد حسگرهای کمتر) وفق داده و کار خود را انجام می‌دهد قابلیت گسترش تعداد گره‌های حسگری که برای مطالعه یک پدیده مورد استفاده قرار می‌گیرند، ممکن است در حدود صدها و یا هزاران گره باشد. مسلماً تعداد گره‌ها به کاربرد و دقت موردنظر بستگی دارد؛ به طوری‌ که در بعضی موارد این تعداد ممکن است به میلیون‌ها عدد نیز برسد. یک شبکه باید طوری طراحی شود که بتواند چگالی بالای گره‌های حسگری را نیز تحقق بخشد. این چگالی می‌تواند از چند گره تا چند صد گره در یک منطقه که ممکن است کمتر از 10 متر قطر داشته باشد، تغییر کند.
هزینه تولید: از آنجایی که شبکه‌های حسگری از تعداد زیادی گره‌های حسگری تشکیل شده‌اند، هزینه یک گره در برآورد کردن هزینه کل شبکه بسیار مهم است. اگر هزینه یک شبکه حسگری گران‌تر از هزینه استفاده از شبکه‌های مشابه قدیمی باشد، در بسیاری موارد استفاده از آن مقرون به صرفه نیست. در نتیجه قیمت هر گره حسگری تا حد ممکن باید پایین نگه داشته شود.
هر حسگر ممکن است بخش هاى دیگرى را نیز که به کاربرد خاص شبکه مربوط است دارا باشد. به عنوان نمونه، اکثر تکنیکهاى مسیریابى و وظایف حسگرى نیازمند دانش دقیقى از مکان یابى جغرافیایى است. در نتیجه متداول است که گره هاى حسگرى داراى سیستم موقعیت یابى نیز باشند. علاوه بر این در برخى موارد گره حسگرى لازم است که متحرک باشد، بنابراین در مواقع لزوم بخشى نیز براى حرکت در نظر گرفته مى شود.
اندازه مورد نیاز برای حسگر ممکن است حتى کوچک تر از یک سانتى متر مکعب باشد. علاوه بر اندازه، محدودیت هاى فراوان دیگرى نیز براى گره هاى حسگرى وجود دارد؛ این گره ها باید توان بسیار کمى مصرف کنند، در یک محیط با چگالى بالا (از نظر تعداد گره ها) کار کنند، قیمت تمام شده آنها ارزان باشد، قابل رها کردن در محیط و همچنین خودکار باشند. بدون وقفه کار کنند و قابلیت سازگارى با محیط داشته باشند حسگرها بطور دقیق کوچکترین نوسانات دمایی، کوچکترین تغییرات میدان مغناطیسی و جریان هوایی محسوس را ثبت می کنند.
در برخی موارد، محدودیت هایی برای دقت وجود دارد برای مثال زمانی که حسگر برای ثبت نوسانات کوچک میدان مغناطیسی بکار کرفته می شود و در محیط، میدان مغناطیسی بزرگ وجود دارد. اگر این حسگرها در آینه ی اتومبیل به کار برده شوند با تغییر راننده، صندلی و آینه باید دوباره تنظیم شوند. سیم های تامین کننده ی برق لازم برای گرم کردن آینه و کنترل کننده ی استپ موتور، تولید میدان مغناطیسی می کنند. بنابراین این حسگر، تنها میدان تولیدی توسط آهن ربا را دریافت نمی کند بلکه میدان سیم برق هم بر آن اثر می گذارد در نتیجه نتایجی غلطی بدست می آید.
تحمل پذیری در برابر خطا مثلا خطای قطع برق: در صنعت همیشه خطر نشت گاز های سمی وجود داشته است، متاسفانه حسگرهای گازی رایج بسیار دیر موفق به شناسایی این گازها با غلظت پایین می شوند و این خود لزوم استفاده از حسگر های سریع تر و دقیق تر را ایجاب می کرد.
7-25- مزایای شبکه های حسگر بیسیم

برای دسترسی به اینترنت، سه راه مطمئن و شناخته شده وجود دارد.
دسته اوّل: دسترسی شماره گیری (Dial-up) این روش با استفاده ازیک مودم آنالوگ و یک خط تلفن قابل پیاده سازی است و حداکثر می‌تواند دارای پهنای باند kbps 56 باشد.
دسته دوم: دسترسی باند پهن (Broadband) این روش مبتنی بر کابل و دارای پهنای باند گسترده برای کاربران است و می‌توان ازDSL و خطوط T۱ و E۱ به عنوان نمونه‌های این نوع دستیابی نام برد.
دسته سوم: دسترسی بی سیم (Wireless) این روش در حال حاضر تنها بصورت Wi-Fi و Bluetooth وجود دارد و با استفاده از امواج الکترو مغناطیس کار می‌کند و می‌تواند اتصالات را در محدوده یک خانه، رستوران ویا کتابخانه از تجهیزات سیمی و کابلی بی نیاز کند.
هر کدام از روشهای یاد شده در کنار مزایای مشهودی که دارند دارای نقایصی هم هستند. مثلاً در روش‌های دسته بندی شده در دسترسی باند پهن هزینه بالای دسترسی و همچنین عدم امکان حرکت برای کاربر نقص به شمار می‌آید.
همچنین در روش بی سیم Wi-Fi که در آن دسترسی نسبتاً سریع (در مقایسه با Dialup) به همراه امکان حرکت متصل شونده فراهم شده‌است، برد کوتاه امواج و نیز سرعت پائین (در مقایسه با باند پهن)خوشایند نیست.
7-26- معرفی شبکه‌های بی‌سیم(WIFI)

شبکه‌های ارتباطی بدون سیم همواره از امواج رادیویی استفاده می‌کنند. در این شبکه هایک قطعه رایانه‌ای اطلاعات را تبدیل به امواج رادیویی می‌نماید و آنها را از طریق آنتن ارسال می‌کند. در طرف دیگریک روتر بدون سیم، با دریافت سیگنال‌های فوق و تبدیل آنها به اطلاعات اولیه، داده‌ها را برای رایانه قابل فهم خواهد ساخت به زبانی ساده، سیستم Wi-Fi را می‌توان به ‌یک جفت واکی تاکی که شما از آن برای مکالمه با دوستان خود استفاده می‌کنید تشبیه نمود.
توان خروجی و یا قدرت فرستنده این گونه لوازم اغلب در حدودیک چهارم وات است و با این وصف، برد آنها چیزی در حدود ۵۰ تا ۱۰۰متر می‌رسد حال فرض کنید تجهیزاتی که در سیستم Wi-Fi مورد استفاده قرار می‌گیرند، همانند مثال پیشین قابلیت ارسال و دریافت را دارا می‌باشند.
اما تفاوت اصلی آنها در این است که این رادیوها قادر هستند تا اطلاعات به شکل صفر ویکِ دیجیتالی را به حالت امواج رادیویی تبدیل نمایند و سپس منتقل کنند.به طور کلی سه ویژگی عمده برای سیستمهای وای-فای قابل ذکر است:
رادیوهای سیستم Wi-Fi با استانداردهای ۸۰۲٫۱۱b و۸۰۲٫۱۱g کار می‌کنند و عمل ارسال و دریافت را بر روی فرکانس‌های ۲٫۴ گیگاهرتزی ویا ۵ گیگا هرتزی انجام می‌دهند.
رادیوهای سیستم Wi-Fi از انواع مختلفی از تکنیک‌های کدگذاری اطلاعات بهره می‌برند که نتیجه آن افزایش نرخ سرعت تبادل داده‌ها خواهد بود.
رادیوهایی که در سیستم Wi-Fi مورد استفاده قرار می‌گیرند، قابلیت تغییر فرکانس را دارا هستند. مزیت این ویژگی در این است که، از ایجاد تداخل کار سیستم‌های مختلف Wi-Fi در نزدیکی هم جلوگیری می‌کند.
به دلایلی که ذکر شد، سیستم‌های رادیویی Wi-Fi ظرفیت و سرعت انتقال داده بالاتری را نسبت به بیسیمهای رادیویی دارند. بسته به نوع استاندارد، سرعت ارسال داده از ۱۱ تا ۳۰ مگابیت بر ثانیه متفاوت می‌باشد.
نکته قبل ذکر اینست که سیستم وای فای تا شعاع ۵۰ الی ۱۰۰ متر را تحت پوشش قرار می‌دهد که‌یکی از نقاط ضعف آن می‌باشد.

فصل 8- WiMAX چیست ؟
8-1- مقدمه

WiMAX یک روش بی سیم فوق العاده سودمند و انقلابی در زمینه دسترسی تمامی کاربران (در هر سطحی) به اینترنت است. این نام از حروف اول کلمات Worldwide Intero Per ability for Microwave Access گرفته شده و همانگونه که از نام آن پیدا است، راه حلی برای دسترسی به اینترنت از طریق امواج مایکروویو است.
8-2- معرفی وایمکس

طراحان و مهندسان این روش برآن هستند تا در آینده‌ای نزدیک، دسترسی بی حد و مرز به اینترنت را برای تمامی کاربران تا حد دسترسی به تلفن همراه آسان کنند و همانگونه