تخطَّ إلى المحتوى
نافيرا تك NAVERA TECH
  1. KFS × Navera
  2. IoT & AI for Smart Agriculture
  3. السيشن 6
06/ 22 الأسبوع 3-4 · شبكات الحساسات اللاسلكية 3 ساعات

تصميم شبكة الحساسات اللاسلكية وإدارة العقد

WSN Design & Node Management

طوبولوجيا الشبكات (Star / Mesh / Tree)، التوجيه، مزامنة الوقت، اكتشاف العقد، والتعامل مع الانقطاع المؤقت — ثم نبني شبكة نجمية بـ ESP-NOW من 3–4 عقد وبوابة، وننشرها في مواقع مختلفة بالمزرعة ونقيس نسبة فقد الرسائل.

Overview

نظرة عامة على السيشن

بنهاية السيشن ستكون قادراً على

  • تقارن Star و Mesh و Tree وتختار الطوبولوجيا المناسبة لمساحة المزرعة.
  • تصمم رسالة شبكة فعالة (Packed struct) برقم عقدة ورقم تسلسل.
  • تكتشف فقد الرسائل من Sequence numbers وتطبق Retry + Back-off.
  • تزامن الوقت بين العقد (NTP / ختم الوقت عند البوابة).
  • تنشئ سجل العقد (Node registry) وتكتشف العقدة الصامتة (Offline detection).

التطبيق في مزرعة الكلية

نشر 3–4 عقد ESP-NOW (الصوبة، حقل الخضر، حقل الذرة، النقطة المرجعية) وبوابة واحدة متصلة باللابتوب، وتشغيل الشبكة 30 دقيقة لقياس نسبة الفقد ومعدل إعادة الإرسال لكل عقدة.

المُخرج (Deliverable)

شبكة موزعة تعمل داخل المزرعة: عقد ترسل كل دقيقة مع رقم تسلسل وإعادة محاولة، وبوابة تكشف الرسائل المفقودة والعقد غير المتصلة، وتقرير جودة الشبكة لكل عقدة.

خطة السيشن (180 دقيقة)

  1. 0:00 مراجعة مراجعة: خريطة التغطية ومصفوفة القرار 10 د
  2. 0:10 شرح الطوبولوجيا والتوجيه والانقطاع المؤقت 30 د
  3. 0:40 شرح إدارة العقد: المعرفات، السجل، مزامنة الوقت 15 د
  4. 0:55 محاكاة Tinkercad: عقدة وبوابة بـ 2 Arduino عبر Serial 30 د
  5. 1:25 استراحة استراحة 10 د
  6. 1:35 تطبيق Lab: شبكة ESP-NOW (عقدة + بوابة) 40 د
  7. 2:15 ميداني ميداني: نشر 3–4 عقد واختبار الاتصال 35 د
  8. 2:50 تقييم اختبار سريع + الواجب 10 د

الأدوات والمكونات

3–4 × ESP32 (عقد)1 × ESP32 (بوابة)DHT22 + Soil لكل عقدةPower banks2 × Arduino Uno (Tinkercad)Python 3 + pyserial

قاموس المصطلحات (Glossary)

Topologyطوبولوجيا الشبكة

شكل اتصال العقد ببعضها.

Starنجمية

كل العقد تتصل ببوابة مركزية واحدة.

Meshمتشابكة

العقد تمرر رسائل بعضها — تغطية أوسع وتعقيد أكبر.

Gateway / Sinkالبوابة

العقدة التي تجمع البيانات وتوصلها للسيرفر.

Routingالتوجيه

اختيار المسار الذي تسلكه الرسالة.

MAC addressالعنوان الفيزيائي

معرف فريد لكل شريحة راديو (6 Bytes).

Sequence numberرقم التسلسل

عداد يزيد مع كل رسالة لكشف الفقد والتكرار.

ACKإقرار الاستلام

رد يؤكد وصول الرسالة.

Back-offالتراجع

الانتظار فترة متزايدة قبل إعادة المحاولة لتجنب التصادم.

NTPبروتوكول وقت الشبكة

مزامنة الساعة من خادم وقت عبر الإنترنت.

Heartbeatنبضة الحياة

رسالة دورية تثبت أن العقدة ما زالت تعمل.

Packet Delivery Ratio (PDR)نسبة التسليم

الرسائل المستلمة ÷ المرسلة.