دهه ۱۹۷۰

دهه ۱۹۶۰

نوسازی، اقتصاد دوگانه *
توسعه محلی **
سرمایه اجتماعی ***
کارایی کشاورزی کوچک‌مقیاس *
ترویج کشاورزی **
پویایی رشد در نواحی روستایی ***
فرایند­ها، مشارکت و توانمندسازی *
توسعه یکپارچه روستایی **
فرایندهای برنامه­ ریزی توسعه یکپارچه ***
معیشت پایدار *
حکمرانی، عدم تمرکز
نقش نهادهای حکمرانی محلی

راهنما: *پارادایم **تأکید روی توسعه روستایی *** عناصر برنامه توسعه روستایی یکپارچه پایدار

منبع: (افتخاری و بدری، ۱۳۹۱: ۸۷).
استراتژی‌های توسعه روستایی:
رویکردها و استراتژی‌های توسعه روستایی را این‌گونه می‌توان تقسیم‌بندی نمود:
۲-۶-۱-۱ رویکردهای فیزیکی-کالبدی
استراتژی توسعه و بهبود زیرساخت‌های روستایی
زیرساخت‌های روستایی را می‌توان سرمایه‌های عمومی و اجتماعی روستاها دانست که بدین‌جهت توسعه این زیرساخت‌های اجتماعی، فیزیکی و نهادی باعث بهبود شرایط و کیفیت زندگی و معیشت مردم محلی و ارتقای کارایی زندگی اجتماعی و اقتصادی آنان خواهد شد. به‌عنوان‌مثال، توسعه زیرساخت‌های اجتماعی همچون تسهیلات و خدمات بهداشتی و آموزشی، باعث بهبود کیفیت منابع انسانی و افزایش توانایی‌های آنان (در جایگاه‌های فردی و اجتماعی) خواهد شد. منظور از ایجاد، توسعه و نگهداری زیرساخت‌های روستایی، صرفاً تزریق نهاده‌های سرمایه‌ای به یک جامعه با تولید سنتی نیست، بلکه هدف ایجاد سازوکارها، نهادها و مدیریت جدیدی است که در عمل نیازمند مشارکت وسیع روستاییان است. درواقع این استراتژی، با همکاری مردم می‌تواند به‌طور آگاهانه، ارادی و موفقیت‌آمیز از دوران طراحی، برنامه‌ریزی و سرمایه‌گذاری گذر کرده و به شرایط مطلوب پایدار وارد گردد.
۲-۶-۱-۲ رویکردهای اقتصادی:
استراتژی انقلاب سبز
این استراتژی دارای دو معنای به‌نسبه متفاوت است: یکی به معنی دگرگونی کلی در بخش کشاورزی است به‌طوری‌که این تحول باعث کاهش کمبود مواد غذایی در کشور و مشکلات کشاورزی گردد. دیگری به معنی بهبود نباتات خاص (به‌ویژه گسترش انواع بذرهای اصلاح‌شده گندم و برنج) و تولید زیاد آنان است. بر اساس مطالعات میسرا، انقلاب سبز باعث کاهش مهاجرت‌های روستایی نشده است و بعضاً باعث بروز اختلافاتی مابین نواحی روستایی (به خاطر بازده متفاوت زمین‌ها در این محصولات اساسی) نیز شده است .
استراتژی اصلاحات ارضی
اکثر کشورهای جهان، برای گذار از یک ساخت ارضی به ساختی دیگر، اصلاحات ارضی را در برنامه‌ریزی‌های توسعه روستایی خود گنجانده‌اند. به‌عبارت‌دیگر، تجدید ساختار تولید و توزیع مجدد منابع اقتصادی را از اهداف عمده برنامه‌های توسعه روستایی خویش قلمداد نموده‌اند. از دیدگاه بسیاری از صاحب‌نظران امر توسعه (همچون میردال و تودارو)، اصلاحات ارضی کلید توسعه کشاورزی است. البته در بعضی موارد نیز، به دلیل ساماندهی نامناسب خدمات پشتیبانی و تخصیص اعتبارات موردنیاز، چیزی به درآمد زارعان خرده‌پا افزوده نمی‌شود.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

استراتژی صنعتی نمودن روستاها
اگرچه در این استراتژی، توسعه کشاورزی در فرایند توسعه روستایی حائز اهمیت است اما درعین‌حال باید با توسعه فعالیت‌های صنعتی همراه شود. در بسیاری از کشورها (بخصوص آسیایی‌ها) صرفاً زراعت نمی‌تواند اشتغال کافی و بهره‌ور ایجاد نماید (ظرفیت زمین نیز محدود است) بدین‌جهت باید به ایجاد اشتغال سودآور غیر زراعی نیز پرداخت تا تفاوت درآمد شهرنشینان و روستانشینان افزایش نیافته و مهاجرت روستاییان به شهر کاهش یابد. در این راستا باید اقدامات ذیل صورت پذیرد:
الف) ایجاد مشاغل غیر زراعی و فعالیت‌های درآمدزا،
ب) رواج مراکز روستایی دست پایین. اهداف عمده این استراتژی را می‌توان این‌گونه برشمرد:
ایجاد اشتغال غیر کشاورزی برای روستاییان بیکار یا نیمه بیکار در یک منطقه
همیاری در جلوگیری از جریان مهاجرت به مراکز شهری
تقویت پایه‌های اقتصادی در مراکز روستایی
استفاده کامل (بیشتر) از مهارت‌های موجود در یک ناحیه
فرآوری تولیدات کشاورزی محلی
تهیه نهاده‌های اساسی و کالاهای مصرفی برای کشاورزان و دیگر افراد محلی
بیشتر این‌گونه صنایع روستایی در کسب‌وکارهای خرد (کوچک‌مقیاس) شکل می‌گیرند که می‌تواند بخش عمده‌ای از آن را صنایع‌دستی تشکیل دهد. این صنایع‌دستی می‌توانند از ابزارهای پیشرفته‌تر برای کار خود بهره برده و به دلیل سادگی و مقبولیت بیشتر در جوامع روستایی و امکانات اشتغال‌زایی بیشتر، کمک بیشتری به بهبود وضعیت روستاییان انجام دهند.
استراتژی رفع نیازهای اساسی
این استراتژی در جستجوی اتخاذ شیوه‌ای است تا بر اساس آن نیازهای اساسی فقیرترین بخش از جمعیت روستایی را به درآمد و خدمات (در طول یک نسل)، برطرف نماید. نیازهای اساسی شامل درآمد (کار مولد) و هم خدمات موردنیاز زندگی می‌شود.
محورهای اصلی این استراتژی عبارت‌اند از:
تغییر معیار برنامه‌های اجرایی از ”رشد“ به سمت ”نیازهای اساسی“ که از طریق اشتغال و توزیع مجدد صورت می‌گیرد (به‌عبارت‌دیگر از ”رشد اقتصادی“ به ”توسعه اقتصادی“).
چرخش از اهداف ذهنی به سمت اهداف عینی و واقعی
کاهش بیکاری
ازاین‌رو رفع نیازهای اساسی تهیدستان، در کانون مرکزی این استراتژی قرار می‌گیرد و اهداف رشد محور جای خود را اهداف مصرفی می‌دهند که در مناطق روستایی با سرمایه و واردات کمتری (نسبت به بخش شهری) قابل انجام هستند.
۲-۶-۱-۳ رویکردهای اجتماعی– فرهنگی:
استراتژی توسعه اجتماعی
استراتژی توسعه اجتماعی محلی (جامعه‌ای)، اهداف توسعه اقتصادی- اجتماعی را توأماً شامل می‌شود و نوید می‌دهد که هم‌پایه‌های نهادهای دموکراتیک را بنا نهد و هم در تأمین رفاه مادی روستاییان مشارکت نماید.
استراتژی مشارکت مردمی
از این دیدگاه، مردم هم وسیله توسعه هستند و هم هدف آن. طرح‌های توسعه روستایی چه به لحاظ ماهیت طرح‌ها و چه به خاطر محدودیت امکانات و منابع دولتی، نیازمند مشارکت مردم در ابعاد وسیع هستند. در این استراتژی باید با تلفیق مناسب رویکردهای بالا به پایین و پایین به بالا، امکان مشارکت گسترده مردم را در فرایند توسعه روستایی فراهم آورد.
محورهای اصلی این استراتژی عبارت‌اند از:
تأکید بیشتر بر نیازهای مردم

۵-۲-۱-۱ فرضیه فرعی اول ۱۵۶
۵-۲-۱-۲ فرضیه فرعی دوم ۱۵۷
۵-۲-۲ فرضیه اصلی دوم ۱۵۸
۵-۲-۳ فرضیه اصلی سوم ۱۵۹
۵-۳ پیشنهادهای تحقیق ۱۵۹
۵-۴ محدودیت های تحقیق ۱۶۲
۵-۵ پیشنهادهایی برای تحقیقات آتی ۱۶۲

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۵-۶ مقایسه پیشینه تحقیق با تحقیق فعلی ۱۶۳
فهرست منابع………………………………………۱۶۶
الف- کتاب ها و منابع فارسی ۱۶۶
ب- منابع لاتین ۱۶۷
پیوست ها و ضمائم ۱۷۰
فهرست جداول
جدول(۲-۱) جدول زمانی مهمترین رویدادها و وقایع حساس سرمایه فکری ۲۴
جدول(۲-۲) طبقه بندی اجزاء سرمایه فکری توسط پتی و همکاران ۴۰
جدول(۲-۳) مقایسه مدل های اندازه گیری سرمایه فکری ۷۱
جدول(۳-۱) تعداد نمونه شرکت های انتخابی از صنایع فعّال ۱۱۴
جدول(۴-۱) آماره های توصیفی متغیرهای تحقیق ۱۳۴
جدول(۴-۲) همبستگی بین متغیرهای اصلی تحقیق ۱۳۵
جدول(۴-۳) آزمون لوین، لین و چو (LLC) 136
جدول(۴-۴) مدل های رگرسیون مربوط به هر فرضیه ۱۳۷
جدول(۴-۵) نتایج آزمون چاو ۱۳۸
جدول(۴-۶) آزمون هاسمن ۱۳۹
جدول(۴-۷) نتایج حاصل از ناهمسانی واریانس ۱۴۰
جدول(۴-۸) آزمون استقلال خطاها ۱۴۱
جدول(۴-۹) نتایج آزمون جارک – برا (JB) 142
جدول(۴-۱۰) آزمون هم خطی بین متغیرهای مستقل مدل اول ۱۴۳
جدول(۴-۱۱) آزمون هم خطی بین متغیرهای مستقل مدل دوم ۱۴۳
جدول(۴-۱۲) آزمون هم خطی بین متغیرهای مستقل مدل سوم ۱۴۳
جدول(۴-۱۳) آزمون هم خطی بین متغیرهای مستقل مدل چهارم ۱۴۴
جدول(۴-۱۴) آزمون هم خطی بین متغیرهای مستقل مدل پنجم ۱۴۴
جدول(۴-۱۵) نتایج حاصل از برازش معادله رگرسیون فرضیه اول ۱۴۵
جدول(۴-۱۶) نتایج حاصل از برازش معادله رگرسیون فرضیه فرعی اول ۱۴۶
جدول(۴-۱۷) نتایج حاصل از برازش معادله رگرسیون فرضیه فرعی دوم ۱۴۸
جدول(۴-۱۸) نتایج حاصل از برازش معادله رگرسیون فرضیه دوم ۱۴۹
جدول(۴-۱۹) نتایج حاصل از برازش معادله رگرسیون فرضیه سوم ۱۵۱
جدول(۵-۱) مقایسه پیشینه تحقیق با تحقیق فعلی ۱۶۳

فهرست نمودارها
نمودار(۲-۱) پرداخت پاداش محدود بر اساس EVA 80
نمودار(۲-۲) پاداش نامحدود به هر صورت(پاداش و جریمه) ۸۰
نمودار(۲-۳) ریسک سیستماتیک و ریسک غیرسیستماتیک ۹۰
نمودار(۲-۴) تأثیر استفاده از اهرم مالی بر ارزش شرکت ۹۳

۳-۲-۵-۱-۲- استانداردXPDL^[43] :
این استاندارد به عنوان مبادله­ تعاریف فرآیندها، بین موتورهای گردش کار مختلف، تعریف شده است.XPDL توسط کنسرسیوم مدیریت گردش کارWFMC)^[44]) تعریف شده است. WFMC، یک سازمان علمی تحقیقاتی متشکل از تولیدکنندگان، کاربران، تحلیل­گران و گروه ­های دانشگاهی تحقیقاتی گردش کار می­باشد، که در سال ۱۹۹۳ پایه­گذاری شده است. مأموریت این سازمان، ترویج و توسعه استفاده از گردش کار است. بدین منظور این سازمان سعی می­ کند از طریق ایجاد استانداردهایی برای یکسان­سازی واژگان و اصطلاحات نرم افزاری، تعامل و همکاری گردش کارهای متفاوت با یکدیگر را تسهیل و تسریع نماید. اولین نسخه این استاندارد تحت عنوان XPDL1.0 در سال ۲۰۰۲ و آخرین نسخه آن نیز با عنوان XPDL 2.1 در سال ۲۰۰۸ ارائه شد.XPDL 2.1 از استانداردBPMN هم پشتیبانی می­ کند. تقریباً، همه ابزارهای مدل­سازی فرایند استانداردXPDL را، به رسمیت شناخته­اند و می­توانند مدل­های فرآیندی را تحت این استاندارد، با دیگر ابزارها مبادله کنند. اساساً، XPDLزبانی است که بر مبنای استانداردXML برای توصیف طراحی مدل­های فرآیندی ایجاد شده است.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۳-۲-۵-۱-۳- استاندارد ^[۴۵] BPML:
استاندارد مدل­سازی و توصیف فرآیندها می­باشد و یک فرازبان برای طراحی فرایند­های حرفه­ای است؛ همان­طوریکه XML یک فرازبان برای طراحی حرفه­ای داده ­ها است. BPML یک مدل اجرایی مجزا را برای فرآیندهای مشارکتی و انتقالی تولید می­ کند که بر مبنای مفهوم یک دستگاه حالت محدود انتقالی بنا نهاده شده است.
۳-۲-۵-۱-۴- استاندارد BPEL :
BPEL به معنای زبان اجرای فرایند کسب­وکار می­باشد. این استاندارد زبانی برای توصیف فرآیندها و توسعه­ای از BPML برای کار با سرویس­های وب است] ۵[. توصیفات نوشته شده باBPEL ترتیب اجرای یک فرایند را مشخص می­ کند که توسط موتورهای گردش کار قابل اجرا هستند. این استاندارد در اصل توسط شرکت های Microsoft و IBM برای توصیف نحوه­ تعامل برنامه ­های مختلف در یک سلسله فرآیندی طراحی شده است؛ اما، در حال حاضر تقریباً همه شرکت های ارائه دهنده BPMS از آن پشتیبانی می­ کنند. نسخه جدیدتری از این زبان برای کار با سرویس­های وب طراحی شده است که تحت عنوانBPEL4WS^[46] شناخته می­ شود.
بنابراین سنجش فن­آوری محصولات در سیستم مدیریت فرایند کسب­وکار به بسترهای نرم­افزاری تکنولوژی، پشتیبانی از تنظیم و هماهنگی، پشتیبانی از طرح­ریزی دقیق، زیرساخت- سیستم عامل، رایانش ابری، منبع باز یا منبع بسته بودن کد نرم افزار، انعطاف پذیری برنامه­نویسی، زبان مدل­سازی پشتیبانی از استانداردهای جهانی، قابلیت همکاری بین زبان­های مختلف مدل­سازی فرایند کسب­وکار، قابلیت همکاری بین روش­های مدل­سازی فرایند ساده و زبان مدل­سازی فرایند کسب­وکار، پشتیبانی از ارتباط بین زبان مدل­سازی فرایند کسب­وکار و زبان­های اجرایی فرایند کسب­وکار، پایگاه داده ­ها، معماری نرم­افزار، طراح OS، مرورگر وب، پرتال، خدمات وب، پیام، LDAP، مستندات استانداردهای مورد استفاده، مجوز محصولات، قابلیت حمل و نصب نرم­افزار بستگی دارد (جدول ۳-۵).
جدول ۳-۵- شاخص­ های فن­آوری محصولات در مدیریت فرایند کسب­وکار

۵
فن­آوری محصولات

۵-۱

بسترهای نرم­افزاری تکنولوژی

۵-۲

پشتیبانی از تنظیم و هماهنگی

۵-۳

پشتیبانی از طرح­ریزی دقیق

۵-۴

زیرساخت – سیستم عامل

۵-۵

رایانش ابری

۵-۶

منبع باز یا منبع بسته بودن کد نرم­افزار

۵-۷

انعطاف­پذیری برنامه­نویسی

۵-۷-۱

امکان تعریف گزارش­های مرسوم بدون برنامه­نویسی

۵-۷-۲

نیاز حداقل به مهارت­ های برنامه­نویسی در طراحی فرایند

۵-۸

تعدادی از تئوریسن های مدیریت به رشد مدیریت دانش کمک کرده اند که از برجسته ترین آنها دراکر، استراسمن^[۳۶]و سنجه بوده اند. دراکر و استراسمن بر اهمیت رشد اطلاعات و دانش صریح به عنوان منابع سازمانی تأکید کرده اند. سنجه روی سازمان یادگیرنده و ابعاد فرهنگی مدیریت دانش کار کرد و کتاب معروف پنجمین فرمان را نوشت. آرگریس، بارتلت^[۳۷] و بارتون جنبه های مختلف مدیریت دانش را بررسی کرده اند. روگر^[۳۸] در زمینه اشاعه و نوآوری کارکرد و آلن^[۳۹] در دانشگاه ام. ای. تی درباره انتقال فناوری اطلاعات، پژوهشی با عنوان چگونگی تولید، اشاعه و کاربرد دانش در سازمان انجام داده است (عدلی، ۱۳۸۴: ۵۶).
مراحل رشد و بلوغ مدیریت دانش بر اساس دو رویکرد فناوری اطلاعات و مدیریت دانش قابل بررسی است. بر این اساس مدیریت دانش سه مرحله را پشت سر گذاشته و در حال حاضر در مرحله چهارم قرار دارد:
اولین مرحله با توجه به رویکرد فناوری اطلاعات و تمرکز بر بهره وری سازمانی بود. به عبارت دیگر، چگونه می توان با بهره گرفتن از فناوری اطلاعات از تولید مجدد چرخ و دوباره کاری جلوگیری کرد؟ این مرحله در حدود سال های (۱۹۹۲) همراه با نصب و راه اندازی انواع پایگاه اطلاعات و پایگاه بهترین روش انجام کار در سازمان بود.
مرحله دوم اگرچه مشابه مرحله اول بود امّا تمرکز روی مشتری بود. بحث بر این بود که چگونه می‏توان با بکارگیری دانش درباره مشتریان، به آنها بهتر خدمت کرد؟ در این مرحله نیز پایگاه های اطلاعات مختلفی ایجاد شد؛ البته همه آنها یک طرفه و منفعل (نه دو طرفه و تعاملی) بودند.
مرحله سوم، در حدود سال های (۲۰۰۱-۱۹۹۴) در واقع مرحله تعاملی بود. صفحه های وب فناوری اطلاعات تعاملی، تجارت الکترونیک، بازرگانی الکترونیک، و تبادلات الکترونیکی تمام وقت از
ویژگی های این مرحله می باشد.
مرحله چهارم که از سال ۲۰۰۱ به بعد شروع شده، توجه به ارزش دانش افراد است. علیرغم آن که منشأ تئوریکی آن، قدیمی است، در مرحله اوّلیه و نوزادی به سر می برد امّا بسیار امید بخش است؛ زیرا به موضوعات انسانی می اندیشد. سرمایه گذاری در این مرحله مستلزم سرمایه گذاری در افراد، استخدام افراد توانمند و ایجاد محیط های مناسب است (عدلی، ۱۳۸۴: ۵۶-۵۵).
دالکر (۲۰۰۵) مراحل توسعه دانش را به شکل مدل ذیل ارائه کرده است:

شکل ۲-۱- مراحل توسعه مدیریت دانش (دالکر، ۲۰۰۵: ۱۴)

اهداف و مزایای مدیریت دانش

هدف مدیریت دانش، آن است که به افراد در نوآوری، همکاری و تصمیم گیری کارآمد، یاری رساند؛ فرصت های سازمان را ارتقاء داده، و به عنوان یک فرایند ارتقاء دهنده به سازمان جهت انجام فرآیندهای اصلی خود عمل کند.
به طور کلی اهداف عمده ای که برای سیستم های مدیریت دانش ارائه شده است عبارتند از
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

(خاتمیان فر، ۱۳۸۵: ۶):
۱- ایجاد مخازن دانش؛
۲- ارتقاء دسترسی به دانش؛
۳- بهبود و ارتقاء محیط دانش؛
۴- مدیریت دانش به عنوان یک دارایی (داونپورت و پروساک، ۱۹۹۸: ۶۷)؛
۵- صرفه جویی در هزینه، افزایش ظرفیت سازمانی، خدمت بهتر به مشتری، و کاهش زمان چرخه؛
۶- اجتناب از هدر رفتن سرمایه عقلانی و حداقل کردن ریسک های مرتبط با نوآوری؛
در یک کلمه هدف مدیریت دانش دستیابی به ارزش تجاری از طریق دانش می باشد (پلسیس^[۴۰]، ۲۰۰۴).
دانشمندان مدیریت دانش همچنین، مجموعه مزایایی را برای مدیریت دانش ذکر کرده اندکه در زیر به هشت مورد آن از نظر دنهام گری^[۴۱] (۲۰۰۱) اشاره می کنیم که عبارتند از :
۱- جلوگیری از افت دانش: مدیریت دانشسازمان را قادر می سازد تا تخصص فنی حیاتی خود را حفظ کرده، از افت دانش حیاتی که از بازنشستگی، کوچک سازی، یا اخراج کارکنان و تغییرات ساخت حافظه انسانی ناشی می شود؛ جلوگیری کند.
۲- بهبود تصمیم گیری:مدیریت دانش نوع و کیفیت دانش مورد نیاز را برای تصمیم گیریهای اثربخش شناسایی می کند و دسترسی به آن دانش را تسهیل می بخشد. در نتیجه، تصمیمات سریعتر و بهتری می تواند در سطوح مختلف سازمانی صورت گیرد.
۳- انعطاف پذیری و انطباق پذیری: مدیریت دانش به کارکنان اجازه می دهد تا شناخت بهتری از کار خود حاصل کرده، راه حلهای نوآور مطرح کنند، با سرپرستی مستقیم کمتر کار کنند و کمتر نیاز به مداخلات مقامات بالاتر داشته باشند. در نتیجه، کارکنان می توانند در موقعیتهای چند وظیفه ای فعال باشند، و سازمان می تواند روحیه کارکنان را بالا ببرد.
۴- ایجاد مزیت رقابتی:بکارگیری مدیریت دانش سازمانها را قادر می سازد تا مشتریان، دیدگاه های آنها، بازار و رقابت را درک کرده، و بتوانند شکافها و فرصتهای رقابتی را شناسایی و در جهت ایجاد مزیت رقابتی از آن استفاده کنند.
۵- توسعه دارایی:مدیریت دانش توانایی سازمان را در سرمایه گذاری در حفاظت قانونی برای مالکیت فکری بهبود می بخشد. در این حالت، ثبت اختراعات، علائم تجاری، اجازه نامه ها، حق انحصاری اثر، و اسرار تجاری در زمان درست بکار گرفته شده و منجر به حفاظت قانونی بیشتر و افزایش ارزش بازار برای مالکیت فکری می شود.
۶- افزایش محصول:کاربرد مدیریت دانش به سازمان اجازه می دهد که دانش را در خدمات و فرآورده ها بکار گیرد در نتیجه، ارزش ایجاد شده در محصول با نسبت مستقیم میزان و کیفیت دانش در محصول افزایش پیدا می کند.
۷- مدیریت مشتری: مدیریت دانش سازمان را قادر می سازد تا توجه کانونی و خدمت به مشتری را افزایش دهد. دانش مشتری باعث سرعت پاسخ گویی به سؤالات، توصیه ها و شکایتهای مشتری
می شود. این امر همچنین تضمین کننده کیفیت بهتر خدمات به مشتری می گردد.
۸- بکارگیری سرمایه گذاریها در بخش سرمایه انسانی:سازمانها از طریق ایجاد امکان تسهیم آموخته ها از طریق مدیریت دانش، فرآیندهای اسناد و بررسی و حل استثنائات، و در اختیار گرفتن و انتقال دانش ضمنی، می توانند به بهترین وجهی در استخدام و کارآموزی کارکنان سرمایه گذاری کنند (رادینگ، ۱۳۸۳: ۷۷-۷۶).

اصول مدیریت دانش

دانپورت، ده اصل را به عنوان اصول مدیریت دانش ارائه داده است:
۱- مدیریت دانش مستلزم سرمایه گذاری می باشد. یک دارایی است اما اثربخشی آن مستلزم سرمایه گذاری در دارایی های دیگر نیز هست. همچنین بخش زیادی از فعالیت های مدیریت دانش نیازمند سرمایه گذاری هستند. به عنوان مثال، آموزش کارکنان فعالیتی است که به سرمایه گذاری نیازمند است.
۲- مدیریت اثربخش دانش، نیازمند پیوند انسان و تکنولوژی است. انسان و رایانه هر کدام توانایی خاص خود را دارند. به عنوان مثال، رایانه ها می توانند اطلاعات را سریع پردازش کنند اما قدرت آنها محدود به داده ها و اطلاعات است ولی دانش در ذهن انسان است و فقط در آنجا پردازش می‏شود. از آنجا که دانش مبتنی بر داده و اطلاعات است این دو در ارتباط با هم می توانند مؤثر باشند. لذا سازمانها برای مدیریت اثربخش دانش نیازمند راه حلهایی هستند که انسان و دانش را با هم پیوند بزند.
۳- مدیریت دانش، سیاسی است. بر کسی پوشیده نیست که دانش قدرت است و لذا نباید جای تعجب باشد که هر کس، دانش را مدیریت کرده یک کار سیاسی انجام داده است. اگر دانش در ارتباط با قدرت، پول و موفقیت است پس بنابراین در ارتباط با گروه های فشار، توطئه و دسیسه و تعاملات سیاسی نیز می باشد.
دانپورت معتقد است که اگر در روند و حول و حوش مدیریت دانش شاهد ظهور پدیده های سیاسی نباشیم می توان به این نتیجه رسید که چیزی با ارزش رخ نداده است. بعضی از مدیران فعالیت های سیاسی را نکوهش می کنند. اما مدیران دانشی باید تیزبین و سیاست مدار باشند. آنها باید فرصت‏هایی برای یادگیری در سازمان خلق کنند.
۴- مدیریت دانش به مدیران دانش نیازمند است. مقصود دانپورت از مدیران دانشی مدیرانی هستند که می توانند دانشهای نهفته را دریافته و برای آن ارزش و اعتبار قائل شوند و این موضوع در بخش دولت مهم تر است. مدیران دانش باید اداره کنندگان خوبی برای دانش باشند.
۵- مزایای مدیریت دانش سرچشمه گرفته از ترسیم دانش است. ترسیم دانش به ترسیم نقشه های ذهنی افراد منجر می شود. هر کدام از ما بر اساس نقشه های ذهنی خود عمل می کنیم. نقشه ها و مدلهای ذهنی افراد در واقع به منزله فیلترهایی هستند که می گویند چه اطلاعاتی را چگونه ببینیم.
۶- تسهیم و بکارگیری دانش ذاتی نیست. اگر دانش، منبع باارزشی است و قدرت را به همراه خود می آورد چرا باید آنرا تسهیم نمود؟ مدیران دانشی که فرض می کنند انسانها به طور طبیعی گرایش به این دارند که دانش خود را اندوخته و ذخیره کنند موفق تر از آنهایی هستند که چنین تصوری ندارند. ما ممکن است وارد شدن دیگران به دانش خود را به عنوان یک تهدید به حساب آوریم. مگر آنکه در این زمینه اعتماد لازم ایجاد شده و شدیدا برانگیخته شده باشیم.
۷- مدیریت دانش به معنی بهبود فرایندهای کار دانش است. بهبود کار دانش مستلزم این است دخالتهای از بالا به پایین کمتر شود. کارکنان باید آزادی عمل و استقلال لازم را در کار خود داشته باشند تا بتوانند دانش خود را در راستای حل مسائل و تصمیم گیریها به کار گیرند.
۸- دستیابی به دانش، تنها شروع کار است. دستیابی مهم است اما موفقیت مدیریت دانش با آن، تضمین نمی شود. دانش را باید به کار گرفت و در فرایندهای سازمانی وارد کرد، به گونه ای که منجر به بهبود عملکرد سازمانی شود. برای موفقیت این امر نیز باید انگیزه های لازم را در افراد ایجاد نمود.
۹- مدیریت دانش هرگز به پایان نمی رسد. ممکن است که مدیران دانش تصور کنند که اگر آنها توانسته اند دانش سازمانی را تحت کنترل خود بگیرند کار به پایان رسیده است. هیچوقت نمی توان تعیین کرد که چه زمانی برای پایان داده به مدیریت دانش کافی است همانطوری که در مورد مدیریت منابع انسانی نیز نمی توان چنین کاری کرد زیرا نیازهای دانشی ما همواره تغییر می کنند.
۱۰- مدیریت دانش نیازمند یک قرارداد دانشی است. اگر دانش منبع مهمی است، می طلبد که توجه قانونی خاص به آن بشود. آیا تمام دانشی که در ذهن کارکنان نهفته است متعلق به آنهاست، آیا آنها مالک تمام دانش خود هستند، درصد کمتری از سازمان ها به این پرسشها پاسخ داده اند، در قراردادهای دانشی باید این موارد روشن شود (ابطحی و صلواتی، ۱۳۸۵: ۶۲).

مدیریت داده ها، مدیریت اطلاعات و مدیریت دانش

مدیریت دانش را نباید با مدیریت داده ها اشتباه گرفت. مدیریت داده ها بر فرایند و فناوری متمرکز است، در حالی که ارکان مدیریت دانش، افراد و توانایی جمعی آنان برای تشریک مساعی سریع و اثربخش می باشند (امین و همکاران^[۴۲]، ۲۰۰۱: ۴۸). آنچه که مسلم است این است که بدون مدیریت داده ها، مدیرِ مدیریت دانش موفق نخواهد بود. پیوند دادن فاصله این دو، نیازمند تعهد به یک فرهنگ تسهیم دانش است. سازمان برای رسیدن به این منظور چاره ای جز سرمایه گذاری و تعهد به ایجاد فرهنگ دانایی ندارد.

شکل ‏۲‑۴ فرمت جریان داده در H.261 18

شکل ‏۲‑۵ آرایش GOB ها در H.261 20

شکل ‏۲‑۶ آرایش GOB ها در تصاویر H.263 22

شکل ‏۳‑۱ معماری مرجع شبکه‌های چندرسانه‌ای بی‌سیم ۴۶

شکل ‏۴‑۱ سرآیند بسته RTP 53

شکل ‏۴‑۲ بسته، chunk و جریان‌ها در SCTP 59

شکل ‏۴‑۳ صف‌های موجود و استراتژی هر کدام در TC-SCTP 61

شکل ‏۴‑۴ مقایسه PSNR پروتکل‌های SCTP، PR-SCTP و TC-SCTP 62

شکل ‏۵‑۱ میانگین تعداد گمشدگی بسته‌ها ۷۰

شکل ‏۵‑۲ میانگین تعداد حذف فریم ۷۰

شکل ‏۵‑۳ میانگین کیفیت ویدئوی دریافتی ۷۱

شکل ‏۵‑۴ میانگین گذردهی ۷۱

شکل ‏۵‑۵ میانگین تأخیر ۷۱

شکل ‏۵‑۶ میانگین بسته‌های صرف‌نظر شده ۷۱

شکل ‏۵‑۷ نمودار زمانی ارسال فریم‌ها ۷۲

شکل ‏۵‑۸ شبکه‌ای با ۵ حسگر نظارتی ۷۲

شکل ‏۵‑۹ ارسال همزمان فریم‌ها توسط حسگرها ۷۳

شکل ‏۵‑۱۰ به حداقل رساندن همپوشانی فریم‌ها ۷۳

عنوان صفحه

شکل ‏۵‑۱۱ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۱۵ fps 75

شکل ‏۵‑۱۲ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۰ fps 76

شکل ‏۵‑۱۳ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۵ fps 77

شکل ‏۵‑۱۴ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۳۰ fps 78

شکل ‏۵‑۱۵ الگوی فریم‌های دریافتی در مسیریاب مدتی پس از شروع شبیه‌سازی ۷۹

شکل ‏۵‑۱۶ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۱۵ fps 81

شکل ‏۵‑۱۷ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۰ fps 82

شکل ‏۵‑۱۸ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۵ fps 83

شکل ‏۵‑۱۹ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۳۰ fps 84

شکل ‏۵‑۲۰ تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۱۵ fps 86

شکل ‏۵‑۲۱ تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۰ fps 86

شکل ‏۵‑۲۲ تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۵ fps 87

شکل ‏۵‑۲۳ تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۳۰ fps 87

شکل ‏۵‑۲۴ بیشینه لرزش فریم‌های دریافتی ۸۸

شکل ‏۵‑۲۵ مقایسه PSNR مکانیسم پیشنهادی و مکانیسم UDDP و حالت بدون استفاده از مکانیسم کنترل ازدحام در حالت نرخ ارسال ۲۵ fps 89

شکل ‏۵‑۲۶ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۳۰ fps با ارسال مجدد I-فریم‌ها ۹۱

فهرست جدول‌ها

عنوان صفحه

جدول ‏۲‑۱ مقایسه سیستم‌های پخش همگانی تلویزیون ۹

جدول ‏۲‑۲ نمونه‌هایی از ویدئوی دیجیتال ۱۱

جدول ‏۲‑۳ فرمت‌های پشتیبانی شده توسط H.261 16

جدول ‏۲‑۴ فرمت‌های ویدئویی که توسط H.263 پشتیبانی می‌شوند. ۲۱

جدول ‏۵‑۱ مقایسه مکانیسم‌های کنترل ازدحام شبکه حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم ۶۸

فصل اول:

مقدمه

سوالات تحقیق

به منظور بررسی و بهبود پروتکل‌های لایه انتقال شبکه‌های نظارتی بی‌سیم ابتدا باید به شناخت عمیقی از شرایط مسأله و چالش‌های مربوطه رسیده، سپس با بهره گرفتن از این اطلاعات بدنبال راه‌ حل ‌های مناسب ارائه شده بود. در صورت ارضاء نشدن برخی از نیازهای مسأله توسط راه‌ حل ‌های موجود باید راه‌حلی جدید ارائه کرد. از این رو سوالاتی که مطرح می‌شوند و روشنگر راه این تحقیق هستند عبارتند از:

• • ترافیک موجود در شبکه‌های نظارتی از چه نوعی بوده و چه ویژگی‌هایی دارند؟
  • شبکه‌های نظارتی از چه اجزایی ساخته شده و چه امکاناتی در اختیارمان قرار می‌دهند؟
  • شبکه‌های نظارتی بی‌سیم چه نیازمندی‌هایی دارند؟
  • ترافیک چندرسانه‌ای و بلادرنگ چه تأثیری در طراحی پروتکل‌های لایه انتقال دارند؟
  • ویژگی‌های شبکه‌های نظارتی بی‌سیم (از جمله: نرخ بالای داده و نرخ بالای گمشدگی بسته‌ها) چه تأثیری بر روی طراحی پروتکل‌های لایه انتقال دارند؟
  • برای شبکه‌های نظارتی بی‌سیم پروتکل‌های بدون وضعیت^[۱] مناسب‌ترند یا پروتکل‌های باوضعیت^[۲]؟

  (( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

• چگونه می‌توان لایه انتقال را در شبکه‌های نظارتی بی‌سیم بهینه نمود؟

ساختار پایان نامه

ساختار کلی پایان نامه به شکل زیر است:

• در فصل دوم پیش زمینه‌ای از موضوعات اصلی شامل توضیحاتی بر شبکه‌های حسگر بی‌سیم و شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم و مباحثی در چندرسانه‌ای ارائه شده و سپس به تشریح دسته‌بندی شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم پرداخته و نگاهی کلی به سیستم‌های نظارتی بی‌سیم که دسته‌ای مهم از شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم با ویژگی‌های منحصر به فرد است، خواهیم داشت.
• در فصل سوم به بیان شرایط و ویژگی‌های محیطی شبکه‌های نظارتی بی‌سیم پرداخته، چالش‌های پیش رو را بررسی کرده و پارامترهای مهم مورد نیاز جهت ارزیابی را معرفی می‌نماییم.
• فصل چهارم شامل معرفی، ارزیابی و مقایسه پروتکل‌های مطرح برای شبکه‌هایی با ویژگی‌هایی نظیر خط ارتباطی بی‌سیم، نرخ بالای گمشدگی بسته در شبکه، نرخ بالای داده، ترافیک چندرسانه‌ای، ترافیک بلادرنگ، نیازهای تأمین کیفیت خدمات^[۳] و غیره، می‌باشد.
• در فصل پنجم کار خود را ارائه داده و نتایج و بهبودهای حاصل را بیان کرده و با برخی از پروتکل‌های مطرح مقایسه می‌کنیم.
• و در نهایت در فصل ششم نتیجه‌گیری‌ای از این تحقیق کرده و چند نمونه از کارهایی که در ادامه می‌توان انجام گیرد را ذکر می‌نماییم.

فصل دوم:

پیش زمینه

شبکه‌های نظارتی بی‌سیم دسته‌ای مهم از شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم است که ترافیک غالب آن چندرسانه‌ای (ویدئوها، تصاویر و صوت‌های بدست آمده از حسگرها) می‌باشد. برای درک هرچه بهتر این شبکه‌ها ابتدا نیاز است یک شناخت مقدماتی از چندرسانه‌ای داشته و سپس به مطالعه‌ی شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم و نسل قبل از آن، یعنی شبکه‌های حسگر بی‌سیم بپردازیم.

چندرسانه‌ای

چندرسانه‌ای چیست؟

افرادی که از واژه چندرسانه‌ای استفاده می‌کنند به دسته‌ه ای مختلف با دیدگاه‌های مختلف تقسیم می‌شوند. به عنوان مثال فروشنده رایانه چندرسانه‌ای را به عنوان رایانه‌ای شامل سیستم صوتی، درایو نوری DVD و … می‌داند. فروشنده وسایل سرگرمی ممکن است چندرسانه‌ای را به عنوان سیستم تلویزیون کابلی تعاملی با قابلیت دسترسی به صدها کانال دیجیتالی بر روی اینترنت یا شبکه، بداند. در علم رایانه، مفهوم چندرسانه‌ای عبارتست از مجموعه‌ای از ماژول‌ها نظیر متن^[۴]، تصاویر^[۵]، گرافیک^[۶]، انیمیشن^[۷]، ویدئو^[۸] و صوت^[۹] که می‌توانند به صورت تعاملی باشند.

در این بخش ابتدا به بیان مفاهیم و اصول اولیه که برای فهم ویدئو لازم است، می‌پردازیم. این مفاهیم که جنبه‌های مختلف ویدئو را در نظر می‌گیرند عبارتند از:

• انواع سیگنال‌های ویدئو
• ویدئوی آنالوگ
• ویدئوی دیجیتال

از آنجا که ویدئو از منابع مختلفی ساخته می‌شود، ابتدا از خود سیگنال شروع می‌کنیم. ویدئوی آنالوگ به عنوان یک سیگنال پیوسته نشان داده می‌شود. ویدئوی دیجیتال نیز به عنوان یک سری از تصاویر دیجیتال نشان داده می‌شود. در انتهای این بخش به بیان روش‌های فشرده‌سازی ویدئوی دیجیتال می‌پردازیم.

انواع سیگنال‌های ویدئویی

سیگنال‌های ویدئویی می‌توانند در ۳ دسته‌ی جدا قرار گیرند: ۱) کامپوننت ویدئو^[۱۰] ۲) کامپوزیت ویدئو^[۱۱] و ۳) S- ویدئو^[۱۲].

ویدئوی کامپوننت

هنگامی که از ۳ سیگنال جداگانه ویدئو برای پلان‌های قرمز، سبز و آبی استفاده شود، به عنوان ویدئوی کامپوننت شناخته می‌شود. این نوع سیم‌ها شامل ۳ سیم (متصل کننده) هستند که برای وصل کردن دوربین و یا دیگر دستگاه‌ها به تلویزیون یا نمایشگر، استفاده می‌شوند.

ویدئوی کامپوزیت

در ویدئوی کامپویزیت، رنگ(“chrominance”) و شدت(“luminance”) سیگنال‌ها در یک موج حمل‌کننده سوار می‌شوند. کرومیننس ترکیب دو رنگ(I و Q یا U و V) می‌باشد. از این سیستم در بخش همگانی تلویزیون استفاده می‌شود چرا که با تلویزیون‌های سیاه-سفید نیز سازگار است.

S-ویدئو

S-ویدئو از دو سیم استفاده می‌کند: یکی برای لومیننس و دیگری برای سیگنال ترکیب شده کرومیننس.

ویدئوی آنالوگ

یک سیگنال آنالوگ f(t) یک تصویر متغیر-زمانی را نمونه‌برداری می‌کند. در روش اسکن کردن مترقی^[۱۳] یک تصویر(فریم) به صورت کامل و از ابتدا اسکن می‌شود. در روش دیگر به نام اسکن کردن یک در میان^[۱۴] خطوط تصویر به صورت یک در میان (خطوط زوج و فرد) اسکن می‌شود. استانداردهای اصلی پخش همگانی تلویزیون عبارتند از:

NTSC

استانداردی است که به صورت گسترده در آمریکای شمالی و ژاپن استفاده می‌شود. در این استاندارد از نسبت ۴:۳ و روش اسکن کردن یک در میان استفاده می‌شود. همچنین در این استاندارد ۳۰ فریم در ثانیه و ۵۲۵ خط به ازای هر فریم اسکن می‌شود.

PAL

یک استاندارد تلویزیون است که توسط دانشمندان آلمانی اختراع شد. این استاندارد از اسکن ۶۲۵ خط بر فریم و ۲۵ فریم در ثانیه به همراه نسبت ۴:۳ و اسکن کردن یک در میان، استفاده می‌کند. این استاندارد مهم به صورت گسترده در اروپای غربی، چین، هند و بسیاری از نقاط دیگر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

SECAM

این استاندارد که توسط فرانسوی‌ها اختراع شده، سومین استاندارد عمده در پخش همگانی تلویزیون است. SECAM نیز از ۶۲۵ اسکن خط بر فریم، ۲۵ فریم بر ثانیه، با نسبت ۴:۳ و اسکن کردن یک در میان استفاده می‌کند. SECAM و PAL شبیه هم هستند با این تفاوت که از شماتیک کدگذاری رنگ متمایز استفاده می‌کنند. در جدول ‏۲‑۱ استانداردهای پخش همگانی تلویزیون به طور خلاصه با یکدیگر مقایسه شده‌اند.

استاندارد سیستم تلویزیون

نرخ فریم (fps)

تعداد خطوط اسکن شده

پهنای کل کانال (MHz)

پهنای باند تخصیص یافته (MHz)

Y

I یا U

Q یا V

NTSC

۲۹٫۹۷

۵۲۵

۶٫۰

۴٫۲

۱٫۶

۰٫۶

PAL

۲۵

۶۲۵

۸٫۰

۵٫۵

۱٫۸

۱٫۸

SECAM

۲۵

۶۲۵

۸٫۰

۶٫۰

۲٫۰

۲٫۰

جدول ‏۲‑۱ مقایسه سیستم‌های پخش همگانی تلویزیون ]۳۶[

ویدئوی دیجیتال

مزایای نمایش دیجیتال ویدئو بسیار است. از جمله این مزایا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• امکان ذخیره ویدئو بر روی دستگاه‌های دیجیتال یا در حافظه، آماده بودن جهت پردازش (مثلاً حذف نویز، کپی و الصاق و …) و یکپارچه شدن با بسیاری از برنامه‌های چندرسانه‌ای
• دسترسی مستقیم، که امکان ویرایش غیرخطی ویدئو را فراهم می‌کند
• تکرار ضبط بدون کاهش کیفیت تصاویر
• راحتی کدگذاری و تحمل‌پذیری بیشتر در مقابل نویز کانال

نمونه‌برداری جزئی کروما^[۱۵]

در نمونه‌برداری کروما با ۳ عدد سروکار داریم که نشان‌دهنده‌ی تعداد پیکسل‌های فرستاده شده به ازای سیگنال‌های Y، Cb و Cr است. در نتیجه شماتیک ۴:۴:۴ این مفهوم را می‌رساند که هیچ نمونه‌برداری جزئی کروما صورت نمی‌گیرد و همه پیکسل‌ها ارسال می‌شوند. شماتیک ۴:۲:۲ نشان‌دهنده‌ی نمونه‌برداری جزئی افقی سیگنال‌های Cb و Cr با فاکتور ۲ می‌باشد. بدین صورت که تمامی پیکسل‌های شماره‌گذاری شده از ۰ تا ۳ مربوط به Y ارسال می‌شوند و ۲ پیکسل از هر Cb و Cr به شکل زیر ارسال می‌شوند. (Cb0, Y0)(Cr0, Y1)(Cb2, Y2)(Cr2, Y3)(Cb4, Y4) … شماتیک ۴:۱:۱ نمونه‌برداری جزئی با فاکتور ۴ و به صورت افقی انجام می‌شود. شماتیک ۴:۲:۰ نمونه‌برداری جزئی با فاکتور ۲، هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی انجام می‌شود. در شکل ‏۲‑۱ مثالی از نمونه‌برداری جزئی با شکل نشان داده شده‌اند. شماتیک ۴:۲:۰ معمولاً در JPEG و MPEG استفاده می‌شوند. ]۳۶[

۴:۲:۲

۴:۴:۴

۴:۱:۱

۴:۲:۰

پیکسل فقط با مقدار Y

پیکسل فقط با مقدار Cr و Cb

پیکسل با مقادیر Y، Cr و Cb

شکل ‏۲‑۱ نمونه‌برداری جزئی کروما ]۳۶[

استاندارد CCIR^[16] برای ویدئوی دیجیتال

CCIR مهمترین استاندارد ویدئوی دیجیتال کامپوننت است. نسخه NTSC این استاندارد ۵۲۵ خط را اسکن کرده که هر کدام شامل ۸۵۸ پیکسل می‌شود. از آنجا که نسخه NTSC از ۴:۲:۲ استفاده می‌کند، هر پیکسل با ۲ بایت نشان داده می‌شود (۸ بیت برای Y و ۸ بیت دیگر برای Cb و Cr). در نتیجه نرخ داده CCIR 601(NTSC) به طور تخمینی ۲۱۶ Mbps است:

جدول ‏۲‑۲ تعدادی از ویدئوهای دیجیتال را که همگی از نسبت ۴:۳ استفاده می‌کنند، نشان می‌دهد.

CCIR 601 525/60 NTSC

CCIR 601 625/50 PAL/SECAM

CIF

QCIF

وضوح لومیننس

۷۲۰ × ۴۸۰

۷۲۰ × ۵۷۶

۳۵۲ × ۲۸۸

۱۷۶ × ۱۴۴

وضوح کرومیننس

۳۶۰ × ۴۸۰

۳۶۰ × ۵۷۶

۱۷۶ × ۱۴۴

۸۸ × ۷۲

نمونه‌برداری جزیی رنگ

۴:۲:۲

۴:۲:۲

۴:۲:۰

۴:۲:۰

نسبت ابعاد

۴:۳

۴:۳

۴:۳

۴:۳

فیلد/ثانیه

۶۰

۵۰

۳۰

۳۰

یک در میانی

بله

بله

خیر

خیر

جدول ‏۲‑۲ نمونه‌هایی از ویدئوی دیجیتال ]۳۶[

HDTV^[17]

با معرفی فیلم‌های صفحه گسترده، تمایل کاربران برای دیدن این نوع فیلم‌ها افزایش یافت چرا که کاربر از وسعت دید بیشتری برخوردار بوده و حس “در محل بودن” به وی دست می‌دهد. هدف اصلی HDTV افزایش وضوح به ازای هر فیلد نمی‌باشد بلکه افزایش وسعت دید کاربر، مخصوصاً عرض آن می‌باشد. اولین نسل HDTV بر روی تکنولوژی آنالوگ بوده که توسط شرکت SONY و NHK در ژاپن در دهه ۱۹۷۰ توسعه داده شد. نسخه تکمیل یافته آن از ۱۱۲۵ اسکن خط و نسبت ۱۶:۹ استفاده می‌کند. همچنین از ماهواره برای پخش همگانی آن استفاده می‌شود. کانال‌های DBS^[18] که از آن بهره می‌برده‌اند، پهنای باندی معادل ۲۴ MHz نیاز داشتند. در نتیجه نیاز به فشرده‌سازی ویدئو نیازی اساسی بود. برای ویدئو، MPEG-2 و برای صوت AC-3 بعنوان استاندارد فشرده‌سازی انتخاب شدند.

فشرده‌سازی ویدئو

همان‌طور که در بالا گفته شد نسخه‌های خام ویدئو دارای حجم بسیار زیاد بوده و نیازمند پهنای باند بسیار بالا جهت ارسال می‌باشند. با توجه به این واقعیت که ویدئوی خام دارای حجم قابل ملاحظه‌ای از داده‌های تکراری است، می‌توان با حذف این داده‌های اضافی تا میزان بسیار زیادی حجم ویدئو را کاهش داد. به فرایند حذف داده‌های اضافی و رسیدن به نسخه فشرده شده، فشرده‌سازی گفته می‌شود.

اگر تعداد کل بیت‌های قبل از فشرده‌سازی را با B₀ و تعداد کل بیت‌های بعد از فشرده‌سازی را B₁ بنامیم، نسبت فشرده‌سازی مطابق زیر تعریف می‌شود:

به طور کلی انتظار ما از فشرده‌سازها این است که نسبت فشرده‌سازی‌ای بالاتر از ۱ داشته باشند. هرچه نسبت فشرده‌سازی بالاتر و نسبت از بین رفتن داده‌ها کمتر باشد و همچنین از لحاظ محاسباتی امکان‌پذیر باشد، بهتر است.

فشرده‌سازی ویدئو می‌تواند به دو روش صورت گیرد:

1. فشرده‌سازی بدون گمشدگی اطلاعات^[۱۹]
2. فشرده‌سازی با گمشدگی اطلاعات^[۲۰]

در روش فشرده‌سازی بدون گمشدگی اطلاعات، هیچکدام از اطلاعات از دست نرفته و همگی قابل بازیابی هستند. این روش‌ها که اغلب با بهره گرفتن از روش‌های ریاضی و آماری انجام می‌شوند، انعطاف‌پذیری کمی دارند. از مهمترین و معروفترین آن‌ها می‌توان به – کدگذاری هافمن^[۲۱] – کدگذاری بر اساس دیکشنری^[۲۲] و – کدگذاری ریاضیاتی^[۲۳] اشاره نمود. بر خلاف فشرده‌سازی بدون گمشدگی اطلاعات، در فشرده‌سازی با گمشدگی اطلاعات شاهد از دست رفتن برخی اطلاعات هستیم ولی این روش از انعطاف‌پذیری بیشتری برخوردار است و در کاربردهای چندرسانه‌ای بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. از مهمترین روش‌های فشرده‌سازی این شاخه که در زمینه فشرده‌سازی ویدئو استفاده می‌شود می‌توان به – کدگذاری H.261 – کدگذاری H.263 – کدگذاری H.264 – کدگذاری MPEG-4 اشاره کرد.

فشرده‌سازی ویدئو بر پایه‌ی دو اصل قرار دارد. اولین مورد افزونگی فضایی^[۲۴] است که در هر فریم وجود دارد. دومین مورد این حقیقت است که اغلب اوقات یک فریم شباهت بسیار زیادی به همسایه بلافاصله خود دارد. به این نوع افزونگی موقتی^[۲۵] گفته می‌شود. در نتیجه یک روش فشرده‌سازی ویدئو باید از کد کردن اولین فریم با بهره گرفتن از تکنیک‌های فشرده‌سازی تصاویر، شروع کند. سپس با کد کردن فریم‌های بعدی و مشخص کردن تفاوت بین این فریم و فریم قبل از خود ادامه دهد. اگر فریم کنونی با فریم قبلی تفاوت زیادی داشته باشد، باید به عنوان یک فریم مستقل کد شود. در فشرده‌سازی ویدئو، به فریمی که با بهره گرفتن از فریم قبلی خود کد می‌شد inter-فریم و به فریمی که به صورت مستقل کد می‌شود intra-فریم گفته می‌شود.

فشرده‌سازی معمولاً همراه با گمشدگی اطلاعات است. کد کردن فریم F_i با بهره گرفتن از فریم F_i-1، باعث بوجود آمدن کمی اعوجاج می‌شود و همینطور کد کردن فریم F­­­­_i+1 با بهره گرفتن از فریم F_i (که خود دارای کمی اعوجاج است) باعث اعوجاج بیشتر می‌شود. در فرایند انتقال داده‌ها نیز ممکن است تعدادی بیت گم شوند.در نتیجه به مرور شاهد خطاهای تجمعی خواهیم بود. به همین دلیل نیاز به استفاده مکرر از intra-فریم‌ها در توالی ارسالی می‌باشد. intra-فریم‌ها با I و inter-فریم‌ها با P^[26] نشان داده می‌شود.

می‌توان یک فریم دیگر را در نظر گرفت که هم بر اساس فریم قبلی و هم بر اساس فریم بعدی کد می‌شود. کند بودن کدگذار^[۲۷] اهمیت چندانی ندارد ولی کدگشا^[۲۸] باید سریع باشد تا بتواند اطلاعات مورد نیاز برای پخش را به موقع آماده نماید. معمولاً کدگشاها دارای چندین مدار هستند که به طور همزمان در حال کدگشایی از چندین فریم هستند. فرض کنید کدگذار فریم ۲ را بر اساس هردو فریم ۱ و ۳ کد کرده و به ترتیب ۱ و ۳ و ۲ در جریان فشرده شده می‌نویسد. کدگشا آن‌ها را به ترتیب خوانده، فریم‌های ۱ و ۳ را کدگشایی می کند، در نتیجه قادر خواهد بود فریم ۲ را به طور همزمان بر اساس فریم ۱ یا ۳ کد گشایی نماید. به فریمی که بر اساس فریم قبلی و بعدی خود کد می‌شود، B^[29] گفته می‌شود. به طور خلاصه ۳ نوع فریم داریم. I-فریم که به صورت مستقل کد می‌شود. P-فریم که بر اساس فریم قبلی I یا P کد می‌شود و B-فریم که بر اساس فریم قبلی و بعدی I یا P کد می‌شود. شکل ‏۲‑۲-(الف) یک نمونه از توالی فریم‌ها را به ترتیبی که کدگذار تولید می‌کند نشان می‌دهد. شکل ‏۲‑۲-(ب) توالی همین فریم‌ها به ترتیبی که کدگشا نمایش می‌دهد را نشان می‌دهد. ]۳۶[

H.261

استاندارد H.261 یکی از پایه‌ای‌ترین استانداردهای فشرده‌سازی ویدئو است زیرا اصول فشرده‌سازی بر اساس حرکت اشیا به عنوان اصلی اساسی در استانداردهای فشرده‌سازی بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. H.261 ابتدا توسط CCITT^[30] در سال ۱۹۸۸ توسعه داده شد و سپس توسط ITU-T^[31] نهایی گشت. این استاندارد برای ویدئوفون^[۳۲]، ویدئوکنفرانس و دیگر سرویس‌های صوتی تصویری بر روی خطوط تلفن ISDN طراحی شد. در جدول ‏۲‑۳ فرمت‌هایی که توسط H.261 پشتیبانی می‌شوند آورده شده است.

شکل ‏۲‑۲ (الف) ترتیب کدشده (ب) ترتیب نمایش ]۳۷[

(ب)

زمان

(الف)

فرمت ویدئو

وضوح تصویر لومیننس

وضوح تصویر کرومیننس

نرخ ارسال (Mbps)

پشتیبانی H.261

QCIF

۱۷۶ × ۱۴۴

۸۸ × ۷۲

۹٫۱

نیاز دارد

CIF

۳۵۲ × ۲۸۸

۱۷۶ × ۱۴۴

۳۶٫۵

اختیاری

جدول ‏۲‑۳ فرمت‌های پشتیبانی شده توسط H.261 ]36[

نمونه‌برداری جزئی کروما در H.261 عبارتست از ۴:۲:۰٫ شکل ‏۲‑۳ یک توالی نمونه H.261 از فریم‌ها را نشان می‌دهد.

شکل ‏۲‑۳ توالی فریم در H.261 ]36[

نگاهی به فرمت جریان داده در H.261

جریان داده در H.261 شامل ۴ لایه سلسله مراتبی می‌شود: تصویر^[۳۳]، GOB^[34]، ماکروبلوک^[۳۵] و بلوک^[۳۶] (شکل ‏۲‑۴). ]۳۶[

شکل ‏۲‑۴ فرمت جریان داده در H.261 ]36[

فریم تصویر H.261

لایه بلوک

لایه ماکروبلوک

لایه GOP

لایه تصویر

1. لایه تصویر.

PSC^[37] مشخص کننده مرز بین تصاویر است. TR^[38] یک برچسب زمانی برای تصویر ارائه می‌دهد. از آنجا که ممکن است بخاطر استفاده از نمونه‌برداری جزئی، بعضی از تصاویر ارسال نشوند، برای هماهنگ نگه‌داشتن صوت و تصویر استفاده از TR اجباری است. PType^[39] نیز نوع تصویر را مشخص می‌کند. مثلاً تصویر CIF است یا QCIF.

1. لایه GOB.

تصاویر H.261 به نواحی‌ای شامل ۳ × ۱۱ ماکروبلوک تقسیم می‌شوند (به عنوان مثال نواحی ۴۸ × ۱۷۸ پیکسل در تصاویر لومیننس). هرکدام از این نواحی GOB نامیده می‌شوند. شکل ‏۲‑۵ آرایش GOB ها را در یک تصویر CIF و QCIF نشان می‌دهد. هرکدام از GOB ها شامل GBSC^[40] و GN^[41] می‌شود. این مقادیر برای هماهنگ نگه‌داشتن جریان استفاده می‌شود. GQuant کوانتیزر استفاده شده در GOB را مشخص می‌کند.

1. لایه ماکروبلوک.

هر کدام از ماکروبلوک‌ها آدرس مخصوص به خود را دارند که نشان دهنده‌ی موقعیت آن‌ها در GOB می‌باشد. همچنین شامل کوانتیزر (MQuant) و ۶ بلوک تصویر ۸ × ۸ می‌شوند. نوع^[۴۲] نشان دهنده‌ی نوع فریم (Intra- یا Inter-) است. MVD^[43] از تفاضل بلوک اصلی و بلوک حاضر بدست می‌آید. CBP^[44] نیز نشان دهنده‌ی میزان تطبیق ماکروبلوک با مقدار تخمینی است.

1. لایه بلوک.

به ازای هر بلوک ۸ × ۸ جریان بیت‌ها با مقدار DC آغاز شده و با جفت طول-صفرها (Run) و زیرمجموعه غیرصفر (Level) و در نهایت EOB^[45] همراه می‌شود.
دامنه Run [0, 63] است و مقدار Level مقادیر کوانتیرز را تحت تأثیر قرار می‌دهد و دامنه آن بین [-۱۲۷ , ۱۲۷] به جز صفر می‌باشد.

GOB 0

GOB 1

GOB 2

QCIF

GOB 1

GOB 0

GOB 3

GOB 2

GOB 5

GOB 4

GOB 7

GOB 6

GOB 9

GOB 8

GOB 11

GOB 10

شکل ‏۲‑۵ آرایش GOB ها در H.261 ]36[

H.263

یک استاندارد بهبود یافته کدگذاری ویدئو برای ویدئوکنفرانس و دیگر سرویس‌های صوتی تصویری بر روی شبکه‌های PSTN می‌باشد. هدف از این استاندارد ارتباطات با نرخ پایین داده (کمتر از ۶۴ kbps) است. این استاندارد توسط ITU-T در سال ۱۹۹۵ توسعه داده شد. همچون H.261، H.263 نیز از کدگذاری پیش‌بینی برای inter-frame ها جهت کاهش تکرار موقتی و کدگذاری انتقالی برای بقیه سیگنال‌ها جهت کاهش تکرار فضایی، استفاده می‌کند.

H.263 علاوه بر CIF و QCIF، از Sub-QCIF، ۴CIF و ۱۶CIF پشتیبانی می‌کند. جدول ‏۲‑۴ فرمت‌هایی که توسط H.263 پشتیبانی می‌شوند را به طور خلاصه نشان می‌دهد. بدون اعمال فشرده‌سازی و با در نظر گرفتن ۳۰ fps، نرخ داده برای ویدئوهای کیفیت بالا (مثلاً ۱۶CIF) می‌تواند بسیار بالا باشد (> 500 Mbps). ولی این استاندارد برای ویدئوهای فشرده شده، بیشترین نرخ داده به ازای هر تصویر (BPPmaxKb) با واحد ۱۰۲۴ bit تعریف می‌کند که باعث می‌شود در عمل نرخ داده پایین برای ویدئوهای فشرده شده H.263 حاصل شود.

تفاوت دیگر H.263 و H.261 این است که در H.263، GOB ها دارای اندازه ثابت نیستند و همیشه از مرز چپ تصویر شروع و در مرز راست آن خاتمه می‌یابند. همان‌‌طور که در شکل ‏۲‑۶ نشان داده شده، هر تصویر QCIF مشتمل از GOB و هر GOB، ۱ × ۱۱ مگابایت (۱۶ × ۱۷۶ پیکسل) می‌باشد. در حالی که هر تصویر ۴CIF از ۱۸ GOB تشکیل شده و هر GOB 2 × ۴۴ مگابایت (۲ × ۷۰۴ پیکسل) می‌باشد.

فرمت ویدئو

وضوح تصویر لومیننس

وضوح تصویر کرومیننس

نرخ ارسال (Mbps)

فشرده نشده

نرخ ارسال (Kbps)

فشرده شده

Sub-QCIF

۱۲۸ × ۹۶

۶۴ × ۴۸

۴٫۴

۶۴

QCIF

۱۷۴ × ۱۴۴

۸۸ × ۷۲

۹٫۱

۶۴

CIF

۳۵۲ × ۲۸۸

۱۷۶ × ۱۴۴

۳۶٫۵

۲۵۶

۴CIF

۷۰۴ × ۵۷۶

۳۵۲ × ۲۸۸

۱۴۶٫۰

۵۱۲

۱۶CIF

۱۴۰۸ × ۱۱۵۲

۷۰۴ × ۵۷۶

۵۸۳٫۹

۱۰۲۴

جدول ‏۲‑۴ فرمت‌های ویدئویی که توسط H.263 پشتیبانی می‌شوند. ]۳۶[

شکل ‏۲‑۶ آرایش GOB ها در تصاویر H.263 ]36[

H.264

سال‌های آخر قرن ۲۰ شاهد پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه توان محاسباتی برنامه‌های ویدئویی و شبکه‌های پشتیبانی کننده از ویدئو، بود. در نتیجه نیاز به کدک^[۴۶]‌های پیشرفته ویدئو علاوه بر استانداردهای موجود H.261، H.262 و H.263 احساس می‌شد. دو گروه پیشرو در این زمینه یعنی ITU-T و ISO-MPEG پیشنهاد دادند که استاندارد جدید شامل موارد زیر باشد:

• افزایش کارایی فشرده‌سازی
• پشتیبانی از کاربردهای خاص ویدئویی نظیر ویدئوکنفرانس، ذخیره DVD، پخش همگانی ویدئو و جریان‌سازی بر روی اینترنت^[۴۷]
• قابلیت اطمینان بیشتر

در سال ۲۰۰۱ کمپانی ITU دو پروژه را آغاز نمود. اولین پروژه، کوتاه مدت بوده و بدنبال اضافه کردن ویژگی‌هایی به استاندارد H.263 بود. این پروژه به نسخه ۲ استاندارد H.263 منجر شد. پروژه بعدی، بلندمدت بوده و به منظور توسعه استانداردی جدید برای فشرده‌سازی کارای ویدئو، صورت پذیرفت. استاندارد H.264 که حاصل این پروژه است، در ماه می ۲۰۰۳ بوجود آمد و در می ۲۰۰۴ نهایی و ثبت شد. این استاندارد با نام‌های دیگری نیز شناخته می‌شود. از جمله قسمت ۱۰ استاندارد MPEG-4.

کامپوننت‌های اصلی H.264 (پیش‌بینی^[۴۸]، انتقال^[۴۹]، کوانتیزیشن^[۵۰] و کدگذاری انتروپی^[۵۱]) تفاوت زیادی با استانداردهای قبلی ندارد. چیزی که H.264 را تبدیل به استانداردهای جدید و مستقل کرده است، جزئیات کامپوننت‌ها و همچنین اضافه شدن کامپوننت جدیدی به نام فیلتر است. بخاطر شباهت اصل موضوع به موضوعات قبلی و تخصصی‌تر شدن بحث در زمینه چندرسانه‌ای از بیان جزئیات بیشتر صرف‌نظر می‌کنیم.]۳۷[

شبکه‌های حسگر بی‌سیم

مقدمه

پیشرفت‌های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بی­سیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربری‌های گوناگون داده است.

این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی (بر اساس نوع حسگر)، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده­ای برای ایجاد و گسترش شبکه‌های موسوم به شبکه‌های حسگر بی­سیم شبکه حسگر بی‌سیم شده‌اند.

شبکه‌های حسگر بی­سیم از تعدادی گره‌های حسگر کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند تشکیل شده‌اند. در اینجا ابتدا تعریفی از شبکه‌های حسگر بی­سیم و ساختار کلی شبکه حسگر ارائه می‌شود. ساختمان گره­های شبکه تشریح می‌شود و کاربردهای شبکه حسگر و چالش‌های موجود بررسی می‌گردد.

در شبکه‌های حسگر بی‌سیم محدودیت اصلی برای طراحی پروتکل‌ها، انرژی محدود حسگرها می‌باشد. ]۴۱[

نگاهی به شبکه‌های حسگر بی‌سیم

در این قسمت قصد داریم به یکی از این شبکه‌های مخابراتی بپردازیم که با کاربردهای جالب و خاص خود، توجه متخصصان را به خود جلب کرده است، شبکه‌های حسگر بی‌سیم. در این قسمت بر آنیم تا خوانندگان را به طور اجمالی با چیستی، ویژگی‌ها و فاکتورهای اساسی طراحی در شبکه‌های حسگر بی­سیم آشنا کنیم.

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 قبل تعیین شده 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 خود ساماندهی 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 نتیجه گیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام می‌دهد و سپس داده ­های 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 حسگر بی­سیم در توانایی به‌کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند.

گستره کاربری شبکه‌های حسگر بی­سیم 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.

با تکیه بر پیشرفت‌های تکنولوژی در سال‌های اخیر امکان ایجاد و پیاده­سازی حسگرهای کم هزینه و کوچک از نظر تکنیکی و اقتصادی فراهم شده است. حسگرها بر حسب محیط پیرامون خود شرایط محدود و مشخصی را اندازه‌گیری کرده و آن‌ها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. شبکه‌ کردن تعداد زیادی حسگر با قابلیت‌های بالا عملیات خودکاری را که می‌تواند نیاز برخی کاربردها باشد امکان‌پذیر می‌کند. یک شبکه حسگر بی‌سیم شامل صدها یا هزاران گره از حسگرهای بالا می‌باشد.

این حسگرها توانایی ارتباط برقرار کردن با یکدیگر یا به طور مستقیم به یک ایستگاه پایه‌ی^[۵۲] (BS) خارجی را دارند. تعداد بیشتر حسگرها امکان حس کردن از منطقه‌ی جغرافیایی بزرگ‌تر، با دقت بالاتر را به ما خواهد داد. به طور کلی هر گره حسگر شامل بخش‌های حس کردن، پردازش، انتقال، حرکت، سیستم موقعیت‌یابی و باطری که بعضی از آن‌ها در برخی کاربرد‌ها می‌تواند اختیاری باشد خواهد بود. همین شکل معماری ارتباطی یک شبکه حسگر بی‌سیم را هم نشان می‌دهد. گره‌های حسگر معمولاً در یک محدوده‌ی حسی پراکنده هستند. محدوده‌‌ی حسی به منطقه‌ای گفته می‌شود که گره‌های حسگر باید از آن منطقه اطلاعات جمع کنند.

گره‌های حسگر بین خودشان همکاری‌های لازم را انجام می‌دهند تا جایی که امکان دارد اطلاعات با کیفیت بالاتری را در مورد محیط فیزیکی تولید کنند. هر گره حسگر پایه‌ی تصمیماتش را بر اساس مأموریتش، اطلاعاتی که هم اکنون دارد و دانش از منابع انرژی، ارتباطی و محاسباتی می‌گذارد. هرکدام از این گره‌های حسگر پراکنده در محیط قابلیت جمع‌ آوری و مسیریابی داده به حسگر‌های دیگر یا به یک ایستگاه پایه‌ی بیرونی را دارند.

ایستگاه پایه می‌تواند یک گره ثابت باشد یا متحرک که قابلیت ارتباط دادن شبکه حسگر را با یک شبکه‌ی ارتباطی بیرونی دارد. این شبکه‌ی خارجی می‌تواند اینترنت باشد و یک کاربر که به داده‌های گزارش داده شده دسترسی داشته باشد.

شبکه کردن گره‌های حسگر خودکار می‌تواند تأثیرات عمیقی روی کارایی بسیاری از کاربردهای نظامی و عمرانی داشته باشد. به عنوان مثال تصویر کردن یک منطقه‌ی هدف، کشف نفوذ دشمن، نظارت بر آب و هوا، دیده بانی امنیتی و تاکتیکی، محاسبات توزیع شده، کشف شرایط محدود شده مثل حرکت، صدا، نور و کنترل انبارداری و مدیریت بحران.

آرایش یک شبکه‌ی حسگر در هر یک از این کاربردها می‌تواند کاملاً متفاوت باشد. به عنوان مثال در مدیریت بحران تعداد زیادی حسگر از یک بالگرد می‌توانند به سمت پایین پرتاب شوند.

شبکه­بندی چنین حسگرهایی با مکان‌یابی بازمانده‌ها، پیدا کردن مناطق ریسکی و آگاه­سازی تیم نجات از کل وضعیت می‌تواند به عملیات نجات کمک کند. در سال‌های اخیر تحقیقات بیشتر روی توانایی همکاری بین حسگرها در جمع‌ آوری داده‌ها و پردازش در همکاری و مدیریت معطوف بوده‌اند. به هر حال گره‌های حسگر از نظر ذخیره‌ انرژی و پهنای باند دارای محدودیت هستند. نیاز به تکنیک‌های ابداعی که بتواند ناکارآمدی محدودیت انرژی را کم کند و طول عمر شبکه را افزایش بدهد به شدت حس می‌شود. هنگامی که دردسر آرایش مقدار بسیار زیادی گره حسگر اضافه شود، چالش‌های طراحی و مدیریت شبکه‌های حسگر بی‌سیم را افزایش می‌دهد و ضرورت آگاهی از انرژی در تمام لایه‌های شبکه‌ را بیش از پیش ایجاب می‌‌کند. به عنوان مثال در لایه‌ی شبکه دلخواه این است که کشف مسیر و باز پخش داده از گره‌های حسگر به BS از نظر انرژی بهینه باشند.

تکنیک‌های ابداعی که بتواند ناکارآمدی محدودیت انرژی را کم کند و طول عمر شبکه را افزایش بدهد به شدت حس می‌شود. هنگامی که دردسر آرایش مقدار بسیار زیادی گره حسگر اضافه شود، چالش‌های طراحی و مدیریت شبکه‌های حسگر بی‌سیم را افزایش می‌دهد و ضرورت آگاهی از انرژی در تمام لایه‌های شبکه‌ را بیش از پیش ایجاب می‌‌کند. به عنوان مثال در لایه‌ی شبکه دلخواه این است که کشف مسیر و باز پخش داده از گره‌های حسگر به BS از نظر انرژی بهینه باشند.]۴۱[

تاریخچه شبکه‌های حسگر

اگرچه تاریخچه شبکه‌های حسگر را به دوران جنگ سرد و ایده اولیه آن را به طراحان نظامی صنایع دفاع آمریکا نسبت می‌دهند ولی این ایده می‌توانسته در ذهن طراحان ربات‌های متحرک مستقل یا حتی طراحان شبکه‌های بی­سیم موبایل نیز شکل گرفته باشد.

ویژگی‌ها

وجود برخی ویژگی‌ها در شبکه حسگر انداز، آن را از سایر شبکه‌های سنتی و بی­سیم متمایز می‌کند. از آن جمله عبارتند از:

• تنگناهای سخت­افزاری شامل محدودیت‌های اندازه فیزیکی، منبع انرژی، قدرت پردازش، ظرفیت حافظه
• تعداد بسیار زیاد گره‌ها
• چگالی بالا در توزیع گره‌ها در ناحیه عملیاتی
• وجود استعداد خرابی در گره‌ها
• تغییرات توپولوژی به صورت پویا و احیاناً متناوب
• استفاده از روش پخش همگانی در ارتباط بین گره‌ها در مقابل ارتباط نقطه به نقطه

داده محور بودن شبکه به این معنی که گره‌ها کد شناسایی ندارند.

کاربرد شبکه‌های حسگر بی­سیم

کشاورزی دقیق

استفاده از شبکه‌های حسگر بی­سیم در کشاورزی اجازه می‌دهد آبیاری به طور دقیق انجام شود و بارور کردن خاک به وسیله قرار دادن حسگرها در داخل خاک انجام می‌شود. برای این کار تعداد حسگرهای نسبتاً کمی نیاز است تقریباً یکسان سود در هر صد متر مربع. به همین نحو، برای کنترل آفت در زمین کشاورزی می‌توانیم از این شبکه استفاده کنیم. همچنین، پرورش چارپایان‌ اهلی‌ می‌توانند از این شبکه‌ها بهره ببرند با قرار دادن یک حسگر در روی هر گاو یا خوک که وضعیت سلامتی حیوان را (به وسیله دمای بدن و …) کنترل می‌کند و تولید یک پیام هشدار اگر مقدار علایم حیاتی از مقدار آستانه تجاوز کند.

مراقبت بهداشتی و پزشکی

نصب حسگرها بر روی بدن بیماران جهت کنترل علائم حیاتی آن‌ها زمانی­که نیاز هست این بیماران برای یک مدت زمان زیادی تحت کنترل باشند و راهنمایی بیماران برای مصرف دارو (حسگرهای جاسازی شده در بسته­های دارو تا زمانی که یک بیمار دارو را به صورت اشتباه مصرف کرد یک پیام هشدار ایجاد کند).

کنترل محیط

شبکه ­های حسگر بی­سیم می‌توانند برای کنترل و نظارت بر محیط بکار بروند. برای نمونه می‌توانند برای کنترل مواد آلاینده در محیط‌هایی که زباله‌ها دفع می‌شوند بکار بروند. نمونه دیگر، نظارت بر فرسایش خاک در یک محیط است. یک مثال دیگر می‌تواند برای شمارش تعداد گیاهان و حیواناتی که در یک مکان خاص زندگی می‌کنند، به کار رود.

کاربردهای نظامی

شبکه ­های حسگر بی­سیم می‌توانند به عنوان بخش مهمی از سیستم‌های ارتباطی، نظارتی، ناوبری، هوشمند و پردازش نظامی مورد استفاده قرار گیرند. گاهی اوقات در این شبکه‌ها گره‌ها با فرستنده و گیرنده­های ماهواره­ای جهانی GPS همراه می‌شوند که در موقعیت­یابی دقیق مناطق جنگی مورد استفاده واقع می‌شوند.]۴۱[

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:

۱) بر خلاف شبکه‌های بی­سیم سنتی، همه گره‌ها در شبکه‌های حسگر بی­سیم 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 والد^[۵۳] انتخاب می‌کند.

این سرگروه‌ها وظیفه جمع آوری اطلاعات را بر عهده دارند. جمع آوری 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 حسگر بی­سیم مفصلاً مورد بحث قرار می‌گیرد.

۲) پروتکل‌های شبکه­ ای همتا به همتا یک سری ارتباطات مش^[۵۴] مانند را جهت انتقال اطلاعات بین هزاران دستگاه کوچک با بهره گرفتن از روش چند جهشی ایجاد می‌کنند. معماری انطباق پذیر 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.

۳) هر حسگر موجود در شبکه دارای یک رنج حسگری است که به نقاط موجود در آن رنج احاطه کامل دارد. یکی از اهداف شبکه‌های حسگر این است که هر محل در فضای مورد نظر بایستی حداقل در رنج حسگری یک گره قرار گیرد تا شبکه قابلیت پوشش همه منطقه