شبکه های حسگر می تواند مشتمل بر انواع مختلف حسگرهاباشد ، نظیر سنسور یا حسگرزلزله شناسی ، نمونه گیری مغناطیسی در سطح کم ، حسگر حرارتی ، بصری ، و مادون قرمز و حسگر صدابرداری و رادار ، که می توانند محیطی متفاوتی عملیات نظارتی و مراقبتی را بشرح زیر انجام دهند :
حرارت ،
رطوبت ،
حرکت وسایل نقلیه ،
فشار سنجی ،
بررسی و مطالعه ترکیبات خاک
سطوح و یا وضعیت صدا
تعیین وجود و یا عدم وجود انواع اشیاء
تنش ها و یا استرس های مربوط به اشیاء و بالاخره
تعیین مشخصاتی نظیر سرعت ، مسیر و اندازه یک جسم ازدستگاه های حسگر می توان برای شناسائی دائمی و تعیین حوادث مختلف و کنترل موضعی دستگاهها استفاده نمود وجود این حسگرهای کوچک و ارتباط بی سیم آنها با یکدیگر کاربردهای جدیدی را در نواحی مختلف نوید می دهند .
ما کاربردهای آنها را به بخش های متعدد طبقه بندی کرده ایم ، مانند محیط زیست ، بهداشت ، منزل و مواردی کاربرد تجاری ، البته می توان این طبقه بندی رابیشتر بسط داد بطوریکه تقسیم بندی شامل موارد دیگری مثل کاوش های فضائی ، فرآیندهای شیمیایی و نجات افراد از فاجعه بشود .
شبکه های حسگر بی سیم که کاربردهای نظامی دارند ،
می توانند جزء‌لاینفک عملیات فرماندهی نظامی ، کنترل امور ، مخابرات ، فعالیت های کامپیوتری ، امور جاسوسی و مراقبتی و سیستم های هدف گیری باشند . ویژگی های شبکه های حسگر که شامل استقرار نصب سریع و کم خطا بودن آنها می باشد ، استفاده آنهارا در امور نظامی افزایش داده است چون شبکه های حسگر مبتنی هستند بر وسایل کوچک و فشرده وارزان قیمت ، لذا در صورتیکه این قطعات توسط نیروهای دشمن از بین بروند ، تهدیدی برای عملیات نظامی محسوب نمی شوند وبدین ترتیب شبکه های حسگر می توانند روش بهتری برای کنترل عملیات در میادین جنگ باشند .
بعضی از کاربردهای نظامی شبکه های حسگر عبارتند از :
نظارت بر نیروهای حودی و تجهیزات و وسایل ،
نظارت و کنترل فعالیت های میدان جنگ ،
شناسایی نیروهای دشمن
هدف گیری
تعیین و برآورد تلفات و خسارات احتمالی میدان نبرد
شناسایی حملات هسته ای ،
شیمیائی و میکربی
نظارت و مراقبت از نیروهای خودی و تجهیزات نظامی:
رهبران وفرماندهان ارتش می توانند وضیت نیروهای خودی و میزان تجهیزات نظامی در میدان جنگ را توسط شبکه های حسگر زیر نظر داشته باشند .هر گروه ، وسیله نقلیه و یا تجهیزات نظامی دارای حس گرهای کوچکی هستند که وضعیت آنها را مدام گزارش می دهند این گزارشات در نودهای خاصی جمع شده و سپس به سر فرماندهی ارسال می گردند . اطلاعات خاصله همراه با سایر اطلاعات هریک از واحدها قابل ارسال به مقامات ذیصلاح نظامی در رده های بالارت می باشد نظارت برعملیات جبهه جنگ:
جاده ها و شاه راهها و نیز مناطق حساس
نظامی توسط توسط شبکه حسگر قابل پوشش هستند ، به طوریکه تمامی حرکات و نقل و انتقالات نیروهای دشمن تحت نظارت کامل در می آید . به موازات عملیات و طرحهای جدید ، شبکه های حسگر هم در هرزمان و مکان استفاده برای کنترل عملیات جهبه می باشند .
شناسائی مناطق تحت اشغال نیروهای متخاصم :
از شبکه حسگر می توان برای شناسائی مناطق دشمن استفاده کرد و اطلاعات مفصل ارزشمندی از مناطق و موفقیت های نیروهای دشمن بدست آورد .
هدف گیری : از شبکه های حسگر می توان در سیستم هادی هدایتی تجهیزات هوشمند ارتشی به خوبی استفاده نمود. برآورد خسارات و تلفات جنگ :از شبکه های حسگر میتوان قبل از حمله و یا بعداز حملات هسته ، میکربی و شیمیایی : در جنگهای شیمیایی و میکروبی برای شناسایی عوامل شیمیایی و میکروبی باید در نزدیکی زمین به کشف آنها پرداخت ، شبکه های حسگر استفاده شده در نواحی خودی که دارای سیستم اعلام خطر عوامل میکروبی و شیمیایی می باشد ، برای نیروهای خودی امکان واکنش سریع و پرهیز از خطرات آنها را فراهم می سازد و بدین ترتیب از میزان تلفات به مقدار چشم گیری جلوگیری می شود ونیز عملیات شناسایی بصورت مفصلی پس از حملات شیمیایی ، میکروبی و هسته ای صورت می گیرد .
برای مثال ، می توان عمل شناسایی جمله ، هسته ای را بدون در خطر قرار دادن تیم تحقیقاتی به تشعشعات هسته ای انجام داد .
انتخاب تکنولوژی حسگر برای نظارت بر محیط زیست
در این مقاله ما انتخاب تکنولوژی فوق را برای بکارگیری در شبکه های حسگر بی سیم شرح می دهیم ، که میتواند برای نظارت وکنترل محیط زیست استفاده شود . وسایل فوق به شکلی مرتب جاسازی و توزیع شده اند و شامل تعداد زیادی وسایل حسگر چند کاره و هوشمند می گردد که بصورت اتصالات بی سیم در مقیاس کوتاه به هم متصل شده اند . ویژگی های منحصر به فرد و کابردهای متعدد این وسایل مسائل حرارتی زیادی را دارد .
در این مقاله ما تکنولوژی شبکه حسگر را با توجه به ساختار و عملکرد و کاربر آن شرح می دهیم علاوه بر این ، دو موضوع مهم را در رابطه با شبکه های حسگر بی سیم( پوشش و ارتباطات ) شرح خواهیم داد که می تواند موضوع اصلی هر نوع کابر شبکه های حسگر بی سیم باشد و سرانجام ما نتیجه حاصله از یک نمونه تجربی از شبکه فوق را در رابطه با کاربردهایی محیطی ارائه خواهیم داد .
آقای جیم شرح کاملی از انواع تغییرات ارتباطی که ارتش در چند سال آینده با آن مواجه خواهد بود ، ارائه داده است . همانگونه که او توضیح داده است ، این برنامه ها وابستگی ارتش را به دسترسی به طیف یا اسپکتروم فرکانس رادیوئی افزایش خواهد داد .
البته دسترسی به اسپتکترون یا طیف چندان جدید نیست و وسایل ارتباطی برای دسترسی به آن رو به تکامل و بهتر شدن است به هر حال اسپکترون مناسب برای موبایل و ارتباطات بی سیم محدود به تکنولوژی و عمل فیزیک است ، به ویژه اسپکترون و یاطیف 200 مگاهرتز تا 3 گیگا هرتز ضروری است ، نه تنها از طرف سیستم های نظامی ، بلکه از جانب تعداد روز افزون خدمات و دستگاههای مدرن نظیر فون های بسل ، ای میل بی سیم ، ارسال صدای دیجیتال ، تلویزیون های با کیفیت عالی ، همگی نیازمند همان طیفی هستند که وسایل پیشرفته نظامی محتاج آن می باشند. علاوه بر اینکه اداره دفاع متکی است به سیستم های اطلاعاتی بی سیم تقاضا برای کاربردهای غیر نظامی نیز روز افزون است و همان طور که ملاحظه خواهید کرد ، ارتش فقط بخش کوچکی از این اسپکترون را به خود اختصاص داده است .
آنچه من شرح می دهم وضعیتی است که در ایالات متحده وجوددارد ، مسئله در کشورهای ماوراء بحار و یا فراسوی دریاها به گونه دیگری است . وقتیکه ما در یک کشور دیگری هستیم ،خواه در حالت صلح و خواه در شرایط جنگ ، ما درمعرض الگوهای استفاده از اسپکتروم همان کشور هستیم . این امر در هر شرایطی صادق است. البته در کشورهای خارج هیچ تضمینی وجود ندارد که اسپکتروم وجود داشته باشد حتی اگر وجود هم داشته باشد . وضعیت اداره و کاربرد آن طوری نیست که فرکانس های لازم از پیش و خود داشته باشد و بنابراین نیاز ما راتأمین نمی کند . لذا ما با یک سناریوی خوبی روبرو نیستم و با آنکه ما مجهزترین نیروهاه و قابلیت ها را دارا هستیم، این قابلیت ها و امکانات باوجود اسپکتروم می توانند ناکارآمد باشند .
ارتباطات نسل آینده حول محور این موضوع دور می زند چون اکس جی XG نه تنها استفاده موثر تری از اسپکتروم با طیف را ممکن می سازد بلکه بطور موثری قوانین و مقررات بازی را نیز تغییر می دهد و ما معتقدیم که اکس جی نماینده ارتباطات نسل آینده است .
اکس جی متکی به منطقی است که تصورات ما را درباره اسپکتروم به چالش می کشد تصور می شود که اسپکتروم از لحاظ میزان تقاضا بر مقدر ثابت عرضه برتری دارد ولی ما از زاویه دیگری به اسپکتروم می نگریم آنچه مشاهده می کنیم یک سیستم فعال است ، سیستمی که در آن استفاده از اسپکتروم در هر لحظه دچار تحول می شود ، همان طور که شما هم شاهد آن هستید ، طبق برآوردهای اولیه ما ، به طور متوسط فقط 2 درصد از اسپکتروم در ایالات متحده استفاده نمی شود .
با آنکه تمامی اسپکتروم برای استفاده وجود دارد . در کشورهای خارج این درصد استفاده از اسپکتروم کمتر از این هم است .
اگر این امر درست باشد ، این سئوال فنی پیش می آید که آیا آن قسمت از اسپکتروم استفاده نشده می تواند در صورتیکه سایر سیستم ها با ما تداخل نکنند ، مورد استفاده ما واقع شود یا خیر . برای پاسخ به این سئوال ، برنامه اکس جی XG چها رتکنولوژی کلیدی را توسعه داده است .
اول اینکه باید وسایل حسگر طیفی یا اسپکتروم فشرده و کم قدرت را با همراه با سیستم های فعال اکس جی جاسازی می کنیم استفاده از نوع با قدرت کم کلید اصلی استفاده موثر و فراوان از اسپکتروم است .
دوم اینکه ما باید استفاده از اسپکتروم را با طبقه بندی علائم یا سیگنال هائی که ما حس می کنیم قادر به درک آن هستیم و می توانیم با آنها هم زیستی داشته باشیم ، مشخص نماییم .
آیا برای سیستم های نظامی قابل استفاده است ؟
آیا برای تلویزیون میتواند استفاده شود ؟
چه تکنولوژی پایه را نیاز دارد ؟
آیا فرکانس ، زمان و یا فضای که برای استفاده موجود است ؟
برای هر دو این تکنولوژی ها ما اقدام به تهیه برنامه های جنگ الکترونیکی کرده ایم نظر ولف پاک که قبلاً آقای جیم در مورد آن توضیح داده است .
سوم اینکه تکنولوژی اکس جی ، که ما در حال توسعه آن می باشیم عبارت است از قابلیت واکنش در برابر سایر کابرهای اسپکتروم از طریق انتخاب و هماهنگ کردن فرکانس ها ، پهنای باند انتشار کدها و غیرو .. هدف این است که سیستم اکس جی را بصورتی طراحی می کنیم که بدون امکان مداخله از طرف سایر کاربرها قابل استفاده باشد ما امکان دسترسی و کنترل را به شیوه ای همگن خواهیم ساخت که حد وسیعی از امواج فیزیکی را حمایت یا ساپورت کند و به بهترین وجه ممکن از امیتازات هر کدام استفاده شود . سایرین می توانند این کار را ادامه و توسعه دهند و طرحهای فیزیکی خاص خود ایجا د نمایند .
بعداً در این برنامه ، ما نگاهی خواهیم داشت بر اشکال موجی اصلاح شده اکس جی که می تواند از قابلیت های اکس جی از طریق اشکال موجی غیر دائم استفاده نماید و سرانجام اینکه لازم است .
اکس جی برای تغییرات استفاده از اسپکتروم از طریق ایجاد هماهنگی ، توسعه انتشار طرحهای جدید استفاده از اسپکتروم تنظیم وهماهنگ نماییم این تغییرات می توانند از طریق استفاده از رادار در منطقه ایجاد شود و یا اینکه ممکن است از طریق دستگاههای موبایل جدید به منطقه وارد شود و یا اینکه ممکن است در اثر حرکات شبکه اکس جی و رو به رو شدن با یک محیط جدید به وجود بیاید .
با ادغام و یکپارچه کردن عملکرد فرکانس در فعالیتهای شبکه ، ما می توانیم یک جبه ای را ایجاد کنیم که در آن شبکه ها بتوانند پروتکل های متداول استفاده از اسپکتروم را شناسایی و هماهنگی و مدیریت یا کنترل نماید. این عملیات بصورت مستقل و خودکار صورت خواهد گرفت . نظر به اینکه شبکه ها متکی به اسپکتروم از پیش تعین شده نیستند لذا مقدار اسپکتروم لازم برای کارکاهش می یابد و من براین عقیده ام که این اقدام می تواند ماهیت ارتباطات جبه را تغییر دهد آنچه ما را در رابطه با اکس جی مشاهده می کنیم چیزی نیست جز نسل جدید از شبکه رادیویی هوشمند و آگاه که از تمام منابع و امکانات خود حداکثر استفاده را مینماید . شما برای یک لحظه یک جبه یا میدان جنگ مدرن را برای خود مجسم کنید همراه با وسایل نقلیه ، سپاه و وسایل دیده بانی مخصوص ، دستگاه های رادار ، حس گرها و دستگاههای حساس کنترل از راه دور که همگی در آن جبهه وجود دارند . امروزه چیزی در حدود 8000 شبکه های مجزا وجود دارد که به طور همزمان کار می کنند و هریک از آنها اسپکتورم و یا طیف خاص خود را دارند .
در رابطه با Xg ها نسل جدیدی از اینترنت بیسیم را خواهیم داشت که می تواند به سادگی از طریق یک رادیو و یا وسیله مخابراتی قابل استفاده باشد .
این شبکه می تواند سایر سیستمهایی که در منطقه کار می کنند را شناسایی کند . این شبکه به طور اتوماتیک وسایل حسگر و یا هر شبکه دیگری را جانمایی و هماهنگ می کند . و آنها را با فرکانسهای مناسب و مخصوص خود شناسایی می نماید .
همچنان که نیروها و یا سایر شرکت کنندگان تماس برقرار می کنند سیستم XG به صورت خودکار همه چیز راکنترل مینماید همچنان که شما خواهید دید وقتی که دو شبکه موبایل برروی هم قرای می گیرند .