Ad hoc به عنوان شبکه های با عمر کوتاه شناخته می شود، شبکه تلفن همراه از گره هایی در غیاب هر گونه حمایت متمرکز تشکیل شده است. این یک فرم جدیدی از شبکه است و ارائه خدمات در مکان هایی که در آن امکان پذیر نمی باشد را ممکن می سازد. همچنین node ها هیچ دانش پیشینی نسبت به توپولوژی شبکه ای که در محدوده آنها بر قرار است ندارند و بایستی از طریقی پی به آن ببرند. روش رایج این است که یک node جدید بایستی حضور خود را اعلام کرده و به اطلاعات broad cast شده از همسایگان خود گوش فرا دهد تا بدین ترتیب اطلاعاتی در مورد node های اطراف و نحوه ی دسترسی به آنها به دست آورد.
همچنین شبکه سیار Ad Hoc موبایل یک شبکه بی سیم چندمرحله ای برنامه ریزی شده و پیکربندی شده است که مجموعه ای از گروههای سیار (MHs) را می سازد و بطورآزادنه حرکت کرده و با بسته های بازپخش برای همدیگر همکاری می کند. MANET از عملکردهای نتیجه بخش و دقیق بواسطه جادادن خطوط درحال کار بطرف MHs حمایت میکند، همچنین یک مسیر تک قالبی جلوبرنده چند مرحله ای را برای دوگره بیشتر از محدوده ارتباطی مستقیم بی سیم می سازد. مسیر پروتکل همچنین ارتباطات را وقتی که این ارتباط دراین مسیرقطع می شود، حفظ می کند که دلیل آن تأثیر حرکت گره ای, دردسترس بودن باطری, پخش رادیویی, و مداخله وایرلس می باشد.
node های موبایل به دلیل وجود محدودیت هایی در فرستنده و گیرنده های خود نمی توانند با تمام node ها ارتباط مستقیم برقرار کنند. به همین دلیل لازم است در مواردی که امکان برقراری چنین ارتباط مستقیمی وجود ندارد داده ها از طریق بقیه ی node ها که در این حالت نقش مسیر یاب را ایفا می کنند منتقل شوند.با این حال متحرک بودن node ها باعث شده شبکه مدام در حال تغییر بوده و مسیرهای مختلفی بین دو node به وجود آید.
نوع ترافیک در شبکه های ad hoc کاملا متفاوت ازشبکه بی سیم بر مبنای زیر ساختار است و شامل:
Peer to peer: ارتباط بین دو گره ای که درون یک hop هستند. ترافیک شبکه معمولا ثابت است.
Remote –to –remote: ارتباط بین دو گره ای که آن سوی یک single hop هستند اما یک مسیر ثابت بین آن ها وجود دارد.
Dynamic traffic: این هنگامی رخ می دهد که گره ها پویا هستند و حرکت می کنند و مسیرها باید دوباره ایجاد شوند.
4-2- خصوصیات MANET

MANET نیز مانند انواع شبکه های دیگر دارای ویژگی هایی است که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
Autonomous terminal (ترمینال مستقل): در MANET، هر ترمینال یک گره مستقل است که ممکن است در حالت HOST و روتر عمل نماید. به عبارت دیگر در موقع پردازش اصلی به عنوان یک HOST عمل می کند و گره های سیار می توانند عملیات SWICHING را به عنوان یک روتر انجام دهند. بنابراین نقطه پایانی و سوئیچها در MANET غیر قابل تشخیص هستند.
Distributed operation: از آن جایی که هیچ ساختاری برای عملیات کنترل مرکزی شبکه وجود ندارد، کنترل و مدیریت شبکه بین ترمینال ها به صورت توزیع شده انجام می شود. گره های درگیر در MANET باید با همدیگر کار کنند و هر گره به عنوان یک تقویت کننده عمل می کند.
Multichip routing: انواع اصلی الگوریتم های مسیریابی Ad hoc می تواند بر مبنای خصوصیات متفاوت لایه پیوند و پروتکل های مسیریابی به صورت Single hop و multi hop عمل کند. شبکه Manet Single hop از لحاظ پیاده سازی و ساختار ساده تر است و قیمت آن هم از لحاظ عملیاتی پایین تر است. موقع تحویل دادن بسته ها از یک منبع به مقصد خارج از دامنه انتقالات بی سیم مستقیم، بسته باید توسط یک یا تعداد بیشتری گره میانی ارسال شود .
Dynamic network topology: از آن جایی که گره ها سیار هستند، توپولوژی شبکه ممکن است به سرعت و به صورت غیر قابل پیش بینی تغییر کند و اتصالات از میان ترمینال ها ممکن است در یک زمان تغییر کند. MANET باید ترافیک و شرایط انتشار و همچنین الگوهای حرکت گره های شبکه سیار را سازگار کند.گره های سیار در شبکه به صورت پویا مسیریابی را از میان خودشان همان طور که آنها حرکت می کنند،ایجاد می کنند و در ادامه خودشان شبکه را شکل می دهند.اگر چه، یک کاربر در یک MANET ممکن است فقط درون AD HOC عمل نکند و نیاز به شبکه ثابت داشته باشد.
Fluctuating link capacity (تغییر ظرفیت اتصال): طبیعت نرخ بیت خطای بالای ارتباط بیسیم ممکن است در یک MANET عمیق تر باشد. یک مسیر END –TO-END می تواند توسط چندین جلسه مشترک شود. کانالی که ترمینال ها را متصل می کند هدفی برای نویز، ناپدید شدن و تداخل می باشد و پهنای باند کمتری از یک شبکه سیمی دارد.در تعدادی از طرح ها،مسیر بین هرجفت از کاربران می تواند اتصالات بی سیم متعددی را بپیماید.
ترمینال های سبک وزن: در تعدادی حالت ها، گره های MANET وسایل سیار با ظرفیت پردازش کمتر اندازه حافظه کوچکتر، ذخیره ساری نیروی کمتری هستند این وسایل نیاز به الگوریتم- های بهینه شده و مکانیسم هایی که عملیات محاسباتی و ارتباطی را بهینه می کنند دارند.
4-2-1- معایب MANET

صرف نظر از کاربردهای جذاب MANET، ویژگی های MANET باعث محدودیت هایی در استفاده از این شبکه ها شده است،که باید بررسی شوند.یکی از چالش های بسیار مهم در این شبکه عدم وجود زیر ساخت ثابت می باشد.از بزرگترین مشکلات موجود در این شبکه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
Routing: از آن جایی که توپولوژی شبکه به صورت مداوم در حال تغییر است، عمل مسیریابی بسته ها بین هر جفت از گره ها بسیار مشکل است. بیشتر پروتکل ها باید بر مبنای مسیریابی واکنشی به جای کنشی باشند. مسیریابی گروهی(multicast) مشکل دیگری است، زیرا گروه ها به صورت ایستا نیستند و به همین علت محیط تصادفی از گرهها درون شبکه ها داریم. مسیرها بین گره ها ممکن است شامل hop های متعدد باشند که پیچیده تر از ارتباطات تک hop است.
Security and Reliability: علاوه بر قابلیت رایج ارتباط بی سیم، یک شبکه ad hoc مسائل امنیتی مخصوصی دارد. خصوصیت عملیات توزیع شده نیاز به طرحهای متفاوتی برای مدیریت کلیدی دارد. بعلاوه اتصالات بی سیم به علت دامنه انتقالات بی سیم محدود شده، طبیعت همگانی (انتشار) رسانه بی سیم (مسئله پایانه مخفی)، گم شدن بسته های متحرک، و خطاهای انتقالات داده مسائل اعتمادپذیری زیادی تولیدی می کنند.
(Quos) Quality of Service: فراهم کردن کیفیت های متفاوت از سطح های سرویس در یک شبکه که به صورت مداوم در حال تغییر است یک مشکل می باشد. ویژگی ذاتی تغییر، در واقع کیفیت ارتباطات در یک MANET را برای پیشنهاد روی یک وسیله ثابت مشکل می کند. یک Quos سازگار باید برای رزرو منبع برای پشتیبانی سرویس های چند رسانه ای قدیمی پیاده سازی شود.
Internetworking (کار در اینترنت): ارتباطات درون یک شبکه ad hoc، کار در اینترنت بین شبکه های ثابت و MANET (در اصل بر مبنای IP) اغلب در حالات زیادی مورد انتظار است. با هم بودن پروتکل های مسیریابی در چنین وسایل سیار یک مشکل برای مدیریت تحرک است.
مصرف نیرو: برای بیشتر ترمینالهای سیار سبک وزن، عملیات های مبتنی بر ارتباط،باید برای مصرف انرژی بهینه شوند. نگهداری نیرو و مسیریابی که مراقب نیرو باشد،باید در نظر گرفته شود.
از دیگر مسائل، مشکلات و محدودیت های موجود در این شبکه می توان به موارد زیر اشاره کرد.
1. خطاهای ناشی از انتقال و در نتیجه packet loss فراوان
2. حضور لینکهای با ظرفیت متغیر
3. قطع و وصل شدن های زیاد و مداوم
4. پهنای باند محدود
5. طبیعت broad cast ارتباطات
6. مسیر ها و توپولوژی های متغیر و پویا
7. طول کم شارژ باتری ابزار متحرک
8. ظرفیت ها و قابلیت های محدود node ها
9. نیاز به application های جدید (لایه ی Application)
10. کنترل میزان تراکم و جریان داده ها (لایه ی Transport)
11. روش های آدرس دهی و مسیر یابی جدید(لایه ی Network) تغییر در وسایل و ابزار آلات اتصالی (لایه ی Link)
12. خطاهای انتقال (لایه ی Physical)

فصل 5- شبکه های موبایل Ad hoc یا Mobile ad hoc networks(MANET)
5-1- مقدمه

پیشرفتها و دست آوردهای اخیر بشری با جود آوردن blue tooth, نوع جدیدی از سیستم های بی سیم یعنی شبکه های Mobile ad hoc را معرفی کردند. شبکه های Mobile ad hoc که آنها را گاهی شبکه های “short live” نیز می نامند می توانند در غیاب ساختار ثابت و متمرکز عمل کنند.
بدین ترتیب در مکان هایی که امکان به راه اندازی سریع یک شبکه ی ثابت وجود ندارد کمک بزرگی محسوب می شوند. شایان ذکر است که واژه ی ad-hoc لاتین بوده و به معنی ” فقط برای این منظور” می باشد.
5-2- شبکه های موبایل نسل یک شبکه هایAMPS

نخستین سامانه مخابرات سلولی جهان در سال ۱۹۸۳ در آمریکا با نام AMPS شروع به کار کرد، این سامانه که آنالوگ بود به تدریج در اغلب مناطق جهان مورد استفاده قرار گرفت و از آن به عنوان نسل اول مخابرات سیار یاد می شود.
5-3- شبکه های موبایل نسل 2 شبکه های GSM و EDGE

شبکه های تلفن همراه که در سال ۱۹۹۰ در اروپا آغاز به کار کرد نسل دوم مخابرات سیار بود. در این شبکه ها زمان برقراری تماس با شبکه تا چندین ثانیه طول می کشد و سرعت آن به Kbps۹/۶محدود است. اما در GPRS زمان دسترسی، کمتر از یک ثانیه است و سرعت انتقال داده ها تا مرز kbps۱۷۰نیز می رسد. هم چنین سرعت انتقال داده ها درEDGE یکی دیگر از شبکه های گسترش یافته GSM، به kbps۳۷۰ ارتقا یافته است. شبکه های سلولی نسل دوم مانند GSM، که فقط برای انتقال صوت مورد استفاده قرار می گیرد، دارای فناوری سوئیچ مداری است و شبکه های نسل ۵/۲ مانند GPRS، مدل گسترش یافته شبکه های نسل دوم است که از فناوری سوئیچ مداری برای انتقال صوت و از سوئیچ بسته ای برای تبادل داده استفاده می کند.
5-4- نسل کنونی شبکه های مخابرات سیار سلولی

نسل کنونی شبکه های مخابرات سیار سلولی (نسل 2) قابلیت ارسال اطلاعات «باند وسیع» را ندارد. با ظهور شبکه های سیار سلولی، پهنای باند تا حدودی افزایش یافته است. نسل سوم شبکه های مخابرات سیار سلولی، با استفاده بهینه از باند فرکانسی، پهنای باند مورد نیاز برای بسیاری از سرویس های «باند وسیع» امروزی را فراهم می کند که با استفاده از این فناوری رویای دسترسی به سرویسهای «باند وسیع» در همه جا و در هر زمانی محقق می شود.
5-5- مقایسه فنی شبکه های تلفن همراه(نسل سوم و چهارم)

در نسل سوم سرعت انتقال اطلاعات به 2 تا Mbps 10 و در نسل چهارم به 20 تا Mbps1000 خواهد رسید. به همین دلیل از دیدگاه کاربران شبکه های GSM، سرعت انتقال داده بسیار پایین، برقراری تماس بسیار دشوار و زمان آن طولانی است. از نظر فنی مشکل مربوط به خدمات بی سیم است که براساس سوئیچینگ مداری کار می کند.
در بخش رابط هوایی سوئیچینگ مداری، در کل طول تماس، یک کانال ترافیکی کامل به مشترک اختصاص داده می شود. این در حالی است که در موارد ترافیک خوشه ای نظیر اینترنت، این کار بسیار ناکارآمد است. ولی در سامانه های سوئیچینگ بسته ای، یک کانال تنها در زمان مورد نیاز به کاربر اختصاص داده می شود و بلافاصله بعد از هر ارسال بسته ای، آزاد می شود.
بنابراین کاربران مختلف می توانند از یک کانال فیزیکی به طور مشترک استفاده کنند. فناوری بسته ای GPRS برمبنای سامانه GSM موجود برای رفع این مشکل ابداع شده است بنابراین کاربران GPRS از سرعت دسترسی و نرخ داده بالاتری برخوردار می شوند.

5-6- مزایای شبکه ی ad hoc

• سرعت توسعه آن زیاد است.
• به سادگی و به صرف هزینه پایین قابل پیاده سازی می باشد.
• مانند سایر شبکه های بی سیم، به زیر ساخت نیاز ندارد.
• پیکر بندی خودکار
• هر یک از ایستگاه ها به عنوان یک روتر نیز ایفای نقش می کنند.
• انعطاف پذیر بودن «به عنوان مثال، دسترسی به اینترنت از نقاط مختلف موجود در محدوده تحت پوشش شبکه امکان پذیر است.»
• دو ایستگاه موجود در شبکه می توانند به طور مستقل از دیگر ایستگاه ها، با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و انتقال اطلاعات بپردازند.
برخلاف سیستمهای مخابراتی جاری شبکههای سیار Ad hoc شبکههای بی سیم multi hop هستند، یعنی یک کاربر از طریق چند hop با کاربر دیگر ارتباط برقرار میکند (در حالیکه درسیستمهای کنونی کاربر تنها در یک hop با ایستگاه مرکزی ارتباط مییابد).
5-7- نتیجه گیری از شبکه های موردی Manet

شبکه‌های ادهاک موبایل در واقع آینده شبکه‌های بی سیم می‌باشند به دلیل اینکه آنها ارزان، ساده، انعطاف پذیر و استفاده آسانی دارند. ما در جهانی زندگی می‌کنیم که شبکه‌ها در آن پیوسته تغییر می‌کنند و توپولوژی خودشان را برای اتصال نودهای جدید تغییر می‌دهند به همین دلیل ما به سمت این شبکه‌ها می‌رویم. علی رغم مشکلات امنیتی که دارند. کاربردهای زیادی دارند در واقع روز به روز بر کارآیی آنها افزوده شده و از قیمتشان کاسته می‌شود به همین دلیل در بازار طرفداران زیادی دارند.

فصل 6- شبکه های حسگر بیسیم
6-1- مقدمه

حسگرهایی که به دستگاهها و سازه ها متصل شده و یا در محیط زیست قرار داده می شوند قادرند اطلاعات با ارزشی را جمع آوری کنند و سودمندی های زیادی برای جامعه داشته باشند از جمله توانایی های بالقوه آنها عبارتند از :
کاهش