حسگر بیسیم می باشد پروتكل SMAC تغییر یافته IEEE.802.11 مـی باشـد كـه مصـرف انـرژی و خـود
سازماندهی هدف اولیه آن است این پروتكل ازبازه های خواب وبیداری مجزابرای هرگـره حسگراسـتفاده
می كند ودرنهایت درباره زمانبندی نودهای همسایه برای رفتن به حالت خفتن بحث خواهدشد.
مقدمه
پیشرفت های اخیر در زمینه مخابرات و الكترونیك توسعه سنسورهای چند كاره كم قیمت با توان
مصرفی پائین كه دارای اندازه های كوچك هستند، را ممكن ساخته است. چنین سنسورهایی قـادر هسـتند
در مسافت های كوتاه با هم ارتباط برقرار نمایند. این سنسورهای كوچـك كـه شـامل واحـدهای حسـگر،
پردازش داده و فرستنده گیرنده هستند، در شبكه های سنسوری مورد استفاده قرار می گیرنـد. شـبكه هـای
سنسوری بیان كننده یك بهبود بزرگ در سنسورهای قدیمی هستند.
یك شبكه سنسوری [1] از تعداد زیادی سنسور تشكیل شده است كـه بـا چگـالی زیـاد در یـك
محیط مورد بررسی، قرار داده شده اند. لازم نیست مكان سنسورها از قبل محاسبه شده باشد. این امر امكان
استقرار سنسورها در محیط های غیر قابل دسترس را نیز ممكن می سازد. به عبارت دیگـر پروتكـل هـا و
باشـد. 1 الگوریتم های به وجود آمده برای شبكه های سنسوری باید دارای خصوصیت خود سـازمان دهـی
خصوصیت یكتای دیگر در شبكه های سنسوری همكاری سنسورها با یكدیگر می باشد. سنسـورها دارای
یك پردازنده هستند و به جای ارسال داده های خام به گـره هـای دیگـر از پردازنـده خـود بـرای اجـرای
محاسبات محلی ساده استفاده می كنند و تنها اطلاعات پردازش شده لازم را ارسال می نمایند[1].
خصوصیات شرح داده شده در بالا كاربردهای وسیعی برای شبكه های سنسـوری را تضـمین مـی
كند. بعضی از این زمینه ها كاربردهای سلامتی، نظامی و خانگی هستند [2]. به عنوان مثـال در كاربردهـای
2 نظامی خصوصیات شبكه در استقرار سریع سنسورها در محیط، خود سازمان دهی و تحمل پـذیری خطـا
استفاده از شبكه های سنسوری برای فرمان هـای نظـامی، سیسـتم هـای كنتـرل، برقـراری ارتبـاط، انجـام
محاسبات، نظارت، شناسایی و ردیابی را امید بخش كرده است. در كاربردهای سلامتی، سنسورها می تواند

برای نظارت بر حال بیماران و یا كمك به بیماران ناتوان استقرار یابند. بعضی دیگر از كاربردهـای تجـاری
شامل مدیریت لیست اموال، نظارت بر كیفیت تولیدات و یا جستجوی مناطق حادثه دیده می باشد.
تحقق این كاربردها و كاربردهای دیگر شبكه های سنسوری نیازمند تكنیك های شبكه های بیسیم
ad-hoc می باشد. اگر چه پروتكل ها و الگوریتم های بسیاری برای شبكه های بیسیم سنتی و ad- hoc
 پیشنهاد شده است، برای خصوصیات یكتای شبكه های حسگر مناسب نمی باشند. برای بیشتر مشـخص
شدن این نكته در ادامه به بیان تفاوتهای بین این شبكه ها می پردازیم.
• تعداد گره های حسگر در یك شبكه سنسوری می تواند چنـدین برابـر گـره هـای موجـود در
شبكه هایad-hoc باشد.
• گره های حسگر در شبكه های سنسوری با چگالی بالا استقرار می یابند.
• امكان خرابی گره های حسگر در شبكه های سنسوری وجود دارد.

• توپولوژی در یك شبكه حسگر به تناوب تغییر می كند.
• گره های حسگر در شبكه های سنسـوری عمومـاً از روش هـای ارتبـاطی broadcast بـرای
1 ارتباط با گره های دیگر استفاده می كنند در حالی كه در شـبكه هـای ad-hoc از ارتبـاط نقطـه بـه نقطـه
استفاده می شود.

برنامهها سیستمهای آموزشی هوشمند ITS
نامیده میشوند، انگیزه ساخت چنین سیستمهایی ، موثر
واقع شدن آموزش فرد به فرد میباشد . با توجه به اینکه تعداد شاگردان به مراتب بسیار بیشتر از تعداد
معلمان است، عملاً امکان آموزش فرد به فرد وجود ندارد. اما با ظهور کامپیوتر ایده داشتن چنین
آموزشی،یک قدم به واقعیت نزدیکتر شد. اگر بتوان کامپیوتر را بهگونهای برنامهریزی کرد که یک معلم
را شبیه سازی کند، در عمل رویای داشتن آموزش فرد به فرد محقق خواهد شد .
فلسفه جایگزین کردن معلم با کامپیوتر ریشه در هوش مصنوعی دارد. در تئوری ، تنها کاری که
تدریس باید انجام شود، برنامهریزی کامپیوتر با دانش حوزه
و روش
میباشد. البته ممکن است
تئوریهای علوم شناختی و علوم روش تدریس نیز در برنامه ریزی مورد استفاده قرار گیرند. در حالت
ایدهآل پردازش زبان طبیعی نیز به دانشآموز امکان میدهد که همانگونه که با معلم ارتباط برقرار
میکند به همان شکل نیز با کامپیوتر ارتباط برقرار کند.

البته خیلی سریع مشخص شد که این ایدههای مهیج، بیشتر چالشهای بلند پروازانهای هستند
که حداقل در حال حاضر با واقعیت فاصله زیادی دارند. اولاً به این دلیل که پردازش زبان طبیعی
علیرغم پیشرفتهای زیادی که در سالهای اخیر داشته، هنوز آنقدر قوی نیست که بتواند مکالمات بین
دانشآموز و معلم را پشتیبانی کند و به همین دلیل تکنیکهای دیگری جهت توسعه رابط کاربر مورد
استفاده قرار گرفتهاند. دوماً خیلی سریع مشخص شد که کامپیوتر هیچگاه قادر نیست جای معلم را
بگیرد، چرا که همیشه دانشآموزی وجود دارد که تدریس کامپیوتری در مورد او موثر واقع نشود ونیز
همیشه موضوعاتی وجود دارند که تدریس کامپیوتری آنها امکان پذیر و یا حداقل مناسب نیست.
بنابراین هدف از ایجاد ITS، بطور واقع بینانه، پشتیبانی و کمک به معلم در کلاس، و کمک به
دانشآموز در محل کار و یا در منزل دانشآموز میباشد، با استفاده از کامپیوتر به عنوان یک ابزار کمک
آموزشی ، دانشآموز قادر خواهد بود سرعت آموزش را با سرعت یادگیری خود تطبیق دهد. معلم نیز
قادر خواهد بود زمان بیشتری برای آموزش خصوصی دانشآموزانی اختصاص دهد که سیستم آموزشی
کامپیوتری مناسب آنها نیست،خواهد داشت.
در این نوشتار، در ادامۀ مقدمه جهت روشن شدن نقش زیرسیستم مدل کنندۀ دانشجو در یک
سیستم آموزشی هوشمند، ابتدا نگاه کلی به معماری سنتی سیستمهای آموزشی هوشمند خواهیم
داشت. سپس یکی از مشکلات موجود در راه مدلسازی دانشجو، که همان عدم قطعیت در باورهای

2 و جاسازی 1 امكاناتی كه هر چه بیشتر در زندگی روزمره محو
شده هستند، گردیده است. در مبحث شبكه نیـز،
در سالهای اخیر توجه زیادی به شبكههای موردی و حسگر معطوف شده است، كـه بـه صـورت قابـل تـوجهی
میتوانند به صورت محو و جاسازی شده به كار رون . د به همین جهت، پروژههای گوناگونی برای نیل به محاسبات
فراگیر كه در آن رایانه ها و حسگرها در هر زمینهای از زندگی انسان دخیل هستند و به او یـاری مـی رسـانند،
صورت گرفته است كه نتیجه آنها استفاده گسترده از شبكههای حسگر بیسـیم در زمینـه هـای مخلتفـی ماننـد
صنایع نظامی، زیستی، بهداشتی، شهری، ترافیكی و ساختمان است .
شبكههای حسگر بیسیم متشكل از گرههایی میباشند. هر گره متشكل از یك یا چند حسگر است كه به وسیله
باطری تغذیه میشوند و در محیط فیزیكی پیرامون پراكنده شـده انـد و اطلاعـات مختلفـی از قبیـل نـور، دمـا،
رطوبت، صدا و … را از آن كسب و به كاربران شبكه ارائه میدهند. دادههای اكتسابی مـی تواننـد بـه كـاربران در
3 تصویربرداری
از دنیای واقعی یاری برسانند. به كمك تصویربرداری از دنیای خارجی می توان رویدادها و حوادث
محیط را كنترل و یا پیش بینی نمود. ارتباط میان حسگرها و كاربران به صورت بیسیم و از طریق هوا به عنوان
رسانه ارتباطی مشترك میباشد و هدف نهایی جمعآوری اطلاعات كسب شده از محیط در یك نقطه از شبكه به
4 نام ایستگاه اصلی
كه به رایانه كاربر متصل است، میباشد. از آنجایی كه هر حسگر قادر به ارسـال اطلاعـات تـا
5 شعاعی محدود در پیرامون خود میباشد، ارتباط در این شبكهها به صورت چندگامه
صورت مـی پـذیرد . بـدین
طریق كه هر حسگر در شبكه غیر از ارسال اطلاعات خود، مسئول ارسال دادههای دریافتیِ ارسـال شـده توسـط
حسگرهای دیگر به سمت ایستگاه اصلی میباشد.
در هر حال یكی از اساسیترین ملزومات رسیدن به چنین موقعیتی، پرسوجوی دادهها و تركیب این دادههـای
كسب شده توسط حسگرهای جاسازی شده در محیط میباشد. زیرا بازیابی و استفاده از دادههای هزاران گره، به
صورت خام و منفرد كاری طاقت فرسا و غیرممكن میباشد. از طرف دیگر از آنجایی كه حسگرها ابـزاری تغدیـه
شونده به وسیله باطری هستند، دارای ذخیره انرژی محدودی میباشند و غالباً نیز باید بـرای دوره هـای نسـبتاً
طولانی در شبكه باقی بمانند و به كسب داده ادامه دهند، ارسال داد ههای اكتسابی به صورت خام امری نامعقول

به نظر میرسد. زیرا ارسال چنین حجم بالایی از دادهها به راحتی میتواند انرژی محدود ایـن ابـزار را بـه پایـان

نتیجه که بعد از اجرای هر دستور موجود در حافظه با گذر از چرخهی الزامی
fetch-decode-execute حاصل میشود در حافظه ذخیره خواهد شد. گذر از مراحل -fetch
decode موجب افزایش زمان اجرای دستورات میشود. در این نوع رایانهها قابلیّت اجرای انواع
متنوّعی از برنامهها در ازای هزینه در زمان اجرا به دست میآید. با پذیرش این رویّه اجرای ترتیبی
دستورات که ذاتاً موازیپذیر نیست اجتنابناپذیر است . زمان اجرا با موازیسازی دستورات کاهش
مییابد. در این الگو موازیسازی ، شبیهسازی میشود.  مدار سازگار با برنامه
یکی از روشهای موازیسازی دستورات است . هدف ، طرّاحی مدار مجتمع بر
اساس ماهیّت برنامه است. این پیشنهاد باعث بالا رفتن کارایی میشود اما قابلیّت استفاده ، تنها در
مجموعهای خاص از برنامهها محدود میشود. عدم انعطاف در اجرای متنوّع برنامهها مشکل این روش
بین انعطافپذیری  است. تلاش محقّقین برای ایجاد توازن و کارایی  باعث پیشنهاد تغییر آرایش مدار
مجتمع در حین اجرا شد. این معماری قابلیّت بازآرایی دارد. از این جهت میتوان این الگو را معماری
نامید. در این الگو ، پیکربندی بدون هزینه زیاد در زمان اجرا برای بالا بردن کارایی یک بازآراپذیر
برنامه خاص تغییر میکند. حاصل شد. به آرایهای با واحدهای منطق این نوع معماری با تکامل تدریجی آرایهی منطقی برنامهپذیر
و شبکه ارتباطی که تغییر بیتهای پیکربندی سبب تغییر پیوندهای شبکه و در نتیجه تغییر پردازش
خواهد شد آرایهی منطقی برنامهپذیر گفته میشود. انتقال بیتهای پیکربندی و تغییر آن فرایندی
پرهزینه است. در تراشههای پیوندی حاصل از آرایه منطقی برنامه پذیر و ریز پردازندهیکمکی
هزینهی دسترسی به حافظه و بازآرایی شبکه کم شد. گاشت درست محاسبات بر روی سخت افزار بازآراپذیر و استفاده از ریزپردازندهی کمکی سبب کارایی
بهتر در اجرای برنامه میشود. تقسیم محاسبات بین ریزپردازنده و بقیه اجزا به صورت دستی یا به
پیچیده و ساختار کمک ابزارهای خودکار و نیمهخودکار امکانپذیر است. محاسباتی که دارای نظارت
 قابل اجرا توسط گاهگان ویژه باشند توسط ریزپردازنده انجام میشود. تبدیل محاسبات به رمزعدد
ریزپردازنده و تغییر پیکربندی برای بقیّه اجزا ، نگاشت گفته میشود. پیکربندی اولیّه با توجّه به
اطّلاعاتی خواهد بود که قبل از اجرای محاسبات از روی برنامه حاصل میشود . پیکربندی در زمان اجرا
برای مجموعهای متفاوت از محاسبات تغییر مییابد.
معماری von-newman نیازمندیهای این الگو را برآورده نمیکند ، از این جهت برای بهبود
و روشهای نگاشت احتیاج به یک سلسله مفاهیم بلنددید زمانبندی است. الگوی محاسباتی بازآرا
یکی از این مفاهیم است که با استفاه از آن میتوان به بهینهسازی نگاشت با روشهای الگوریتمی دست
زد. کارایی این گونه محاسبه در زمینه رمزنگاری

نودهای سنسوری تاثیر بسزایی در افزایش كارایی این شبكه ها ایفا می كند. سه روش معروف در زمینه
جمع آوری اطلاعات هدف نفوذی، روش های LEACH-base،DC و روش OCO مـی باشـندپروتكل
DPT از یك معماری برپایه خوشه بندی برای گسترش نود ها استفاده می كند.ذخیره انرژی به عنوان
یكی از خطوط راهنما طراحی این پروتكل می باشد و فرض می شود كه بیشتر نودهای سنسوری دربازه
زمانی خاص در حالت خواب قرار دارند.این پروتكل، مكانیسمی را فراهم می آورد تا مناسب تـرین نودهـا
برای این تسك تعیین شوند. و فقط این نودها هستند كه فعال می شوند، و این امر باعث كاهش مصرف
انرژی در ردیابی میشود.بعلاوه این پروتكل از یك مكانیسم پیش بینی برای شناسـایی نودهـای سنـسوری
نزدیك به هدف استفاده میكند.بر اساس این پیش بینی ها نود سرگروه مناسب ترین نود های سنـسوری
را برای این تسك فعال میسازد.پروتكلMOT نیز پروتكلی است كه برای شبكه سنسوری ساختار وجهـی
در نظر می گیرد و منبع S، هدف را در طول نودهای دیده بان تعقیب می كند. این مورد شـبیه بـه ایـن
است كه مورچه ها از خود ماده شیمیایی رها می كنند تا بتوانند با مورچـه هـای دیگـر ارتبـاط برقـرار
نمایند و یك مورچه می تواند این ماده را استشمام كرده و به منبع غذایی دست یابـد . پروتكـلRARE
به عنوان پروتكل كارای انرژی می باشد كه از الگوریتم RARE-Area جهـت محـدود نمـودن نودهـای
سنــسوری مطــابق بــا كیفیــت داده ای كــه آنهــا فــراهم مــی نمایند،اســتفاده میكنــد.همچنــین
ازالگوریتم RARE-Node جهت كاهش افزونگی اطلاعاتی كه به سینك فرسـتاده مـی شـود، اسـتفاده
می شود. نتایج شبیه سازی نشان داده است كه این مكانیسم ها باعث افزایش بازه عمر نود سرخوشه به
میزان 16 درصد می شود.در حالیكه در میزان دقت نتایج بدست آمده تاثیر چندانی ندارد.

مقدمه:
پیشرفت های اخیر در زمینه تكنولوژی ریزسیستم های الكترو مكانیكی و ریز پردازشگرها موجب پیدایش
شبكه های سنسوری شده است. این شبكه ها از تعداد زیادی نود كوچك ارزان قیمت، با مصرف انرژی
پایین، تشكیل می شوند كه به صورت توزیع شده در شبكه قرار می گیرند. هر نود سنسوری توانایی
پردازش محدودی از اطلاعات را داراست اما وقتی این اطلاعات با دیگر اطلاعات دریافت شده از نودهای
دیگر هماهنگ و پردازش می شوند توانایی این شبكه ها نمایان می شود همچنین این شبكه ها قادر
به مانیتورینگ و بررسی یك محیط فیزیكی با جزئیات دقیق می باشند. از دیگر ویژگیهای بارز این گونه
شبكه ها، تراكم زیاد نودهای سنسوری و نیاز مبرم به هماهنگی بین نودها جهت انجام فعالیتهای
مربوطه می باشد. در گذشته، شبكه های سنسوری از تعداد محدودی نودهای سنسوری تشكیل شده

بودند كه این نود ها با سیم كشی به ایستگاه پردازش مركزی متصل بودند. اما امروزه تاكید شبكه های