استخدام الحوسبة العنقودية في شبكات الحساسات اللاسلكية من أجل تجميع الإشارة الصوتية

الملخص

لا تعتمد شبكات الحساسات اللاسلكية (Wireless Sensor Network) على وجود بنية تحتية (infrastructure) مقارنة بنماذج الشبكات السلكية الأخرى، وهذا ما يجعلها تعاني من محدودية موارد التخزين والمعالجة والاتصال. يستخدم البناء الهرمي (hierarchical structure) في WSN بهدف تحسين أدائها وخاصة من أجل تطبيقات الوسائط المتعددة (multimedia applications) التي تواجه العديد من المعوقات من ناحية الكثافة المرتفعة لعمليات الحساب ومتطلبات الاستهلاك الزائد لموارد الشبكة المحدودة، لذا كان لابد من تطوير التقنيات المناسبة لتجاوز ذلك.

تم في هذا البحث تطبيق الحوسبة العنقودية (clustering computing) ضمن البنية الهرمية متعددة الطبقات في WSN بهدف تجميع عينات الإشارة الصوتية المستقبلة على نطاق أوسع وأشمل اعتماداً على التباين المكاني لنقاط استقبال إشارة المصدر، مع الأخذ بالحسبان التوزيع العادل للمهام الحسابية بين العقد التابع (slave nodes) والعقدة القائد (Cluster head)، وذلك اعتماداً على التصميم المناسب لبنك المرشحات من فرعين (في حالة العنقود الثلاثي)، أحدهما لتمرير الترددات المنخفضة (low frequencies) والثاني لتمرير الترددات المرتفعة (high frequencies) مع تخفيض معدل العينات في كل فرع من فروع بنك المرشحات (باستخدام متطابقة نوبل المستخدمة في مجال معالجة الإشارة الرقمية متعددة المعدل) بهدف تخفيض عرض الحزمة المستهلكة، وذلك ضمن إطار تطبيقات تصنيف الإشارة الصوتية (audio signal) إلى إشارة كلام (speech signal) وإشارة موسيقا (music signal) بحيث يتم تحقيق الاستعادة التامة (perfect reconstruction) للإشارة الصوتية عند قائد العنقود الحسابي قبيل مرحلة التصنيف باستخدام الخوارزميات المناسبة.