The world is witnessing tremendous innovation in wireless sensing technology, which creates opportunities to benefit environmental monitoring in significant ways. However, there are several challenges that are not thoroughly discussed by current studies in designing the wireless network infrastructure for these applications. In general, the monitoring units should provide reliable data communication across diverse environments. The wireless system should also meet requirements that most current platforms fail to satisfy, such as scalable coverage, reliability, robustness, and low operating cost. Finally, the network architecture should be kept simple to aid in the management of infrastructure deployments across disparate environments. With the aim of addressing these challenges, a two-tier network architecture for remote environmental monitoring is described in this study: (i) A sensor gateway is designed to transmit observation data from local sensors at the first tier. (ii) The second tier of the infrastructure reliably replays this data to a remote server for analysis via a wireless mesh network. A wide range of environments are supported, from open fields and dense forests, to Wi-Fi areas and cellular-only zones. In this study, a wireless backhaul network comprising wireless sensor gateways was deployed in Aiken, South Carolina. The network performance was systematically evaluated through experimental trials. Results demonstrate the infrastructures ability to support effective data collection and reliable data transmission

چکیده

امروزه دنیا شاهد نوآوری های قابل ملاحظه ای در  زمینه ی تکنولوژی حسی بی سیم بوده، که چنین نوآوری هایی منجر به ایجاد فرصت هایی به منظور بهره بردن از روش های نظارت محیطی  گردیده است. اگرچه چالش هایی وجود داشته که  هنوز در مطالعاتی که در خصوص طراحی زیرساختار شبکه های بی سیم برای این نوع کاربرد ها صورت گرفته است، به صورت کامل بدان پرداخته نشده است. به طور کلی، واحد های نظارتی باید بتوانند ارتباطات داده ای ایمنی را در بین محیط های مختلف فراهم سازند. سیستم بی سیم نیز باید بتواند نیازمندی هایی که بسیاری از پلت فرم های فعلی قادر به برآورده سازی آن نیستند را برآورده سازد، من جمله پوشش مقیاس پذیر، قابلیت اطمینان، صحت و هزینه ی عملیاتی پایین. در نهایت، معماری شبکه را باید به شکلی ساده نگه داشت تا مدیریت توسعه های زیرساختاری بر روی محیط های گسسته را آسان سازد. از این رو با هدف پاسخ به چنین چالش هایی، در این مطالعه به ارائه ی  یک معماری شبکه ی دو جانبه برای نظارت محیطی از راه دور پرداخته شده است:1: یک درگاه حسگر را به منظور انتقال داده های نظارتی از حسگر های محلی در اولین سمت از شبکه ایجاد نموده ایم.  2:سمت دیگر  این زیرساختار، به صورت ایمن این داده ها را به منظور تحلیل توسط یک شبکه ی مِش بی سیم به سمت سرور ارسال میکند. البته در این معماری از محیط های زیادی  استفاده شده است، که میتوان به مواردی مانند میادین باز و جنگل های انبوه تا نواحی Wi-Fi و بخش های فقط سلولار اشاره کرد. در این مطالعه، یک شبکه ی بی سیم پشتی بکار گرفته شده، که از درگاه های حسگر بی سیم تشکیل شده است و در شهر آیکن در جنوب کالیرونا توسعه یافته است. کارائی این شبکه نیز به صورت سیستماتیک و به وسیله ی آزمایشاتی   مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر این موضوع است که  توانایی زیرساختار ها در پشتیبانی از پروسه ی جمع آوری کارآمد داده ها و انتقال ایمن آنها اثبات شده است

1-مقدمه

در مسئله ی نظارت محیطی،  هدف تمرکز بر روی توصیف پارامتر های کلیدی در یک محیط میباشد. محیط های هدف میتواند شامل رودخانه ها، زمین های کشاورزی، جنگل ها، اقیانوس ها و سایر نواحی باشد. پروسه ی جمع آوری داده ها به صورت دستی میتواند امری هزینه  و حتی در بسیاری از سناریوهای نظارتی خطرناک باشد. در عوض، حسگر های بی سیمی که از ابعاد کوچکی برخوردار هستند را میتوان به منظور نظارت بر روی محیط هدف بکار گرفت. حسگر های بی سیمی که مجهز به فرکانس های رادیئوی ارزان قیمت و کم انرژی هستند را میتوان به منظور محاوره ی بی سیم در فواصل نزدیک مناسب دانست. با توجه به اینکه ابتکارات صورت گرفته در زمینه ی تکنولوژی های حسگر بی سیم ، باعث ایجاد فرصت هایی برای نظارت بر روی محیط گریدده است، چالش هایی در خصوص طراحی زیرساختاری  که بتواند از این نوع شبکه ها پشتیبانی کند، نیاز به انتقالات داده ای حجیم دارد. در ابتدا، این معماری شبکه باید بتواند محاوره ی داده ای ایمنی را در بین محیط های متعدد فراهم سازد...