– ZigBee was evaluated for underground space monitoring and communication systems.
– Mesh and cluster-tree arrangements were investigated for a reliable transmission.
– The network performance were analysed based on metrics.
– Mesh topology shows a higher network performance for underground mines.

The advancement in tunnelling and underground space technologies and the need for large scale monitoring and communication systems for safe and efficient operations has triggered the era of wireless sensor networks (WSNs). The progress of WSNs have been associated with the innovation of sensor nodes with the more significant features of smaller size, more cost-effectiveness, lower latency and powerful antenna coverage. The sensor nodes arrangement in dense industrial WSNs is one of the crucial issues for a better quality of service and a reliable message transmission through the network. In this study, we investigate various sensor node arrangements of ZigBee networks for underground space monitoring and communication systems. The performance of ZigBee topologies are analysed in 12, 20, 30, 40 and 50-node scenarios for stationary node deployment in underground environments. The metrics used for the performance evaluation include throughput, packet delivery ratio (PDR), end-to-end delay, energy consumption and packet delivery security.

The results evaluation confirms the mesh topology is prioritised in WSNs design considering higher throughput, packet delivery ratio and network security, while the cluster-tree topology is preferred in case of lower end-to-end delay and lower energy consumption. The analyses show that the mesh topology creates a more reliable monitoring and communication network with an adequate quality of service in underground spaces and tunnels. Therefore, greater end-to-end delay and energy consumption could not be major concerns for the mesh topology in underground mine applications based on the acceptable data latency and using mine power.

نمونه ترجمه مقاله:دانلود ترجمه مقاله شبکه های زیگ بی

1. معرفی

شبکه های حسگر بی سیم (WSN) اخیرا برای نظارت و ارتباطات در معادن زیرزمینی به منظور افزایش ایمنی و بهره وری و همچنین کاهش هزینه های عملیاتی پیشنهاد شده است (چری و همکاران، سال 2009؛ باتاشارجی و همکاران، سال 2012). به طور معمول، شبکه هایحسگر بی سیم زیرزمینی از تعداد کم تا چند صد گره بین مدخل سطح و گره های حسگر مشخص شده در سطوح زیرزمینی تشکیل شده است. هر گره می تواند به یک یا چند گره برای انتقال داده ها متصل شود. به طور خاص، شکل قرار گیری گره های حساس نقش بسیار مهمی را برای انتقال مؤثر و همچنین ارائه حداکثر امنیت از طریق شبکه ایفا می کند. عمل کردن در یک سطح بالا از کارایی شبکه با مصرف انرژی پایین و ایجاد و تعمیر و نگهداری مقرون به صرفه برای شبکه های حسگر بی سیم زیرزمینی اجتناب ناپذیر است. علیرغم پیشرفت تکنولوژی شبکه های حسگر بیسیم (WSN)، آنها همچنان به زیرساخت هایی از قبیل (به اصطلاح) سینک ها متکی می باشند تا داده ها را از سنسورهای زیر زمینی به سرور مدیریت بر روی سطح انتقال دهند (بنت و دبگران، سال 2010).

بر اساس آزمایشات گره های زیگ بی توسعه یافته بر روی انتشار رادیویی در محیط های زیرزمینی، این مطالعه روی اطمینان پذیری انتقال داده های چند هاب بین گره ها در معادن زیرزمینی تمرکز دارد. زیگ بی بر اساس پروتکل IEEE 802.15.4 استاندارد شده است. این پروتکل به منظور تحقق لایه های کنترل فیزیکی و دسترسی چند گانه (MAC) برای یک شبکه محلی شخصی با سرعت پایین (LR-WPAN) توسعه داده شده است. در زیر، شبکه منطقه ای شخصی (PAN) به عنوان یک LR-WPAN در شبکه خصوصی و خود سازماندهی شده تعریف شده است که به انواع کاربردها به ویژه شبکه های حسگر بی سیم سرویس دهی نماید. زیگ بی براساس استاندارد IEEE 802.15.4  (شاندان و همکاران، سال 2012) شامل هماهنگ کننده شبکه منطقه ای شخصی، هماهنگ کننده (دستگاه با عملکرد کامل) و دستگاه پایانی می باشد.

یک هماهنگ کننده شبکه منطقه ای شخصی زیگ بی تنها ریشه ی شبکه را تشکیل می دهد. اول، شبکه را ایجاد می کند، و سپس منتظر اتصال اتوماتیک گره های دیگر می شود. این امر تمام گره ها را قادر می سازد تا داخل شبکه ارتباط برقرار کرده و داده ها را ذخیره کنند. با توجه به یک گستره ارتباطی محدود، گره های هماهنگ کننده میانی (دستگاه های با عملکرد کامل) در انتقال اطلاعات از طریق مسیریابی چند هابی بین گره های حسگر (دستگاه پایانی واقعی) و هماهنگ کننده شبکه منطقه ای شخصی درگیر می شوند. شکل 1 معماری شبکه برای انواع مختلف توپولوژی شبکه زیگ بی را نشان می دهد. یک دستگاه با عملکرد کامل می تواند همانطور که با دیگر گره ها در ارتباط است، محیط را حس کند. دستگاه پایانی تنها قادر به حس کردن و ارسال اطلاعات به هماهنگ کننده شبکه منطقه ای شخصی یا نزدیکترین گره هماهنگ کننده است. هماهنگ کننده شبکه منطقه ای شخصی اغلب با جریان AC کار می کند، در حالیکه روترها و دستگاه های پایانی معمولا با باطری کار می کنند.

دانلود ترجمه مقاله شبکه های زیگ بی