Vezeték nélküli érintési hálózatok (BSS). Vezeték nélküli érintési hálózat



A cikkemet vezeték nélküli érintésű hálózati technológiával (vezeték nélküli érzékelőhálózatokkal) szeretném szentelni, amelyek számomra úgy tűnik számomra, a Habra közösség figyelmének figyelmen kívül hagyja. Ennek fő oka látom, hogy a technológia még nem vált hatalmas és leginkább érdekes akadémiai körökre. De azt hiszem, a közeljövőben sok terméket fogunk látni, egy vagy más módon az ilyen hálózatok technológiái alapján. Több éven át szenzoros hálózatokat vizsgáltam, írtam egy jelölt tézist erről a témáról, és számos orosz és külföldi folyóiratokban. Én is kifejlesztettem egy kurzust a vezeték nélküli érintési hálózatokon, amelyeket olvastam a Nizhny Novgorod State University (nem hozok egy linket a kurzushoz, ha érdekel, adhatok egy linket magánszemélyben). A tapasztalat ezen a területen szeretnék megosztani egy tiszteletre méltó közösséggel, remélem, érdekel.

Tábornok

A vezeték nélküli érzékszervi hálózatok az utóbbi időben nagyszerű fejlesztést kaptak. Ezek a hálózatok, amelyek az alacsony teljesítményű adóval, a mikroprocesszorral és az érzékelővel felszerelt miniatűr csomópontokból állnak össze, összekapcsolhatják a globális számítógépes hálózatokat és a fizikai világot. A vezeték nélküli érzékszervi hálózatok fogalma számos tudós, kutatóintézet és kereskedelmi szervezetek figyelmét vonzza, amelyek nagy mennyiségű tudományos munkát nyújtottak ezen a témában. Az ilyen rendszerek tanulásának nagy érdeklődése az érzékszervi hálózatok széles körének köszönhető. A vezeték nélküli szenzoros hálózatok, különösen a repülőgép-rendszerek és épületek automatizálásának megjósolására használhatók. Az önszerveződés, az autonómia és a magas hibatűrés képessége miatt az ilyen hálózatokat aktívan használják a biztonsági rendszerekben és a katonai alkalmazásokban. A sikeres alkalmazása nélküli szenzoros hálózatok egészségügyi felügyelet gyógyszer fejlesztésével összefüggő biológiai szenzorok összeegyeztethető integrált szenzorok. De a vezeték nélküli szenzoros hálózatok legnagyobb elosztását a környezeti felügyelet és az élőlények területén szerezték meg.

Vas

A szenzoros hálózatok egyértelmű szabványosításának hiánya miatt számos különböző platform létezik. Minden platform megfelel az érintőképesség alapvető követelményeinek: kis energiafogyasztás, hosszú működés, alacsony teljesítményű fogadó adók és érzékelők. Micaz, Telosb, Intel Mote 2 tulajdonítható a fő platformok.

Michaz.

  • Mikroprocesszor: Atgal Atmega1128L
  • 7.3728 MHz frekvencia
  • 128 kB flash memória a programokhoz
  • 4 KB SRAM adat
  • 2 uart
  • Piszok gumiabroncs
  • I2c gumiabroncs
  • Rádió: chipcon cc2420
  • Külső flash memória: 512 kb
  • 51-PIN-t kiegészítő csatlakozó
  • nyolc 10 bites analóg I / O
  • 21 Digitális I / O
  • Három programozható LED.
  • Jtag kikötő
  • Élelmiszer két AA elemből
Telosb.
  • Mikroprocesszor: MSP430 F1611
  • 8 MHz-es frekvencia
  • 48 kB flash memória a programokhoz
  • 10 kb RAM adat
  • Piszok gumiabroncs
  • Csatlakoztatott 12 bites ADC / DAC
  • DMA vezérlő
  • Rádió: chipcon cc2420
  • Külső Flash Memória: 1024 KB
  • 16 pólusú kiegészítő csatlakozó
  • Három programozható LED.
  • Jtag kikötő
  • Választható: fényérzékelők, páratartalom, hőmérséklet.
  • Élelmiszer két AA elemből


Intel Mote 2.
  • 320/416/520 MHz PXA271 Xscale mikroprocesszor
  • 32 MB flash memória
  • 32 MB RAM
  • Mini-USB interfész
  • I-MOTE2 csatlakozó külső eszközökhöz (31 + 21 PIN)
  • Rádió: chipcon cc2420
  • LED-kijelzők
  • Három AAA elem által működtetett

Minden platform érdekes, és saját jellemzői vannak. Személy szerint megtapasztaltam a Telosb és az Intel Mote platformok munkáját. 2. A laboratóriumunkban is saját platformot fejlesztettek ki, de kereskedelmi, és nem tudok részletesen elmondani.

A leggyakoribb 3 évvel ezelőtt a CC2420 lapkakészlet használata alacsony teljesítményű fogadó adóként.

Adatszoftver és transzfer

A fő adatátviteli szabvány az érintőképernyős hálózatokban az IEE802.15.4, amelyet kifejezetten az alacsony teljesítményű fogadó távadókkal rendelkező vezeték nélküli hálózatokhoz terveztek.

A szoftverek területén nincsenek szabványok az érzékszervi hálózatokban. Több száz különböző adatfeldolgozó protokoll, valamint csomópont-kezelő rendszerek is vannak. A leggyakoribb operációs rendszer a nyílt forráskódú rendszer - Tinyos (a Stanfordst Egyetemen, személyesen találkozott az egyik fejlesztővel). Sok fejlesztő (különösen a kereskedelmi rendszerekhez kapcsolódó) írja be az irányítási rendszert, gyakran a Java nyelven.

A Tinyos operációs rendszert futtató érintők csomópontvezérlő program az NESC nyelvén található.

Meg kell jegyezni, hogy a berendezés magas költségeinek köszönhetően és az érintőhálózatok beállításainak összetettsége, különböző modellezési rendszerek széles körű eloszlást, különösen a Tossim rendszert, amelyet kifejezetten a tinyos csomópontok működésének szimulálására terveztek.

Következtetés

Az érzékszervi hálózatok egyre inkább elosztásra kerülnek Oroszországban. Amikor 2003-ban kezdtem tanulni, az oroszországi emberek száma, aki ismeri ezt a technológiát, számolható az ujjakra. Beleértve Oroszországot is, ez egy nem megfelelő Luxsoft Labs-ban történt.

6 éve szenzoros hálózatokkal dolgoztam, és sokat tud mondani ezekről a technológiákról. Ha a Hubrasom közösség érdekes, és én lesz a lehetősége, örömmel írok egy sor cikket ezen a témában. Nem tudok befolyásolni a dolgokat: Valódi munka a Tmotesky platform, a Tinyos rendszer programozási jellemzői az NESC nyelvén, a laboratóriumunkban kapott eredeti kutatási eredmények, a Stanford Egyetemen végzett 1,5 hónapos munkák megjelenítése, az érzékszervi hálózatok projektjében.

Köszönöm mindenkinek a figyelmét, örömmel válaszolok a kérdéseire.

1

A vezeték nélküli szenzoros hálózatok elemzését végeztük. A kutatáshoz az OMNET ++ program van kiválasztva. A feladat végrehajtása a vezeték nélküli szenzoros hálózatok modelltartományának tanulmányozására és a működésük paramétereinek értékelésére. A következő feladatokat megoldották: a vezeték nélküli szenzoros hálózatok energiafogyasztási modelljét javították, ennek a modellnek a működéséhez egy algoritmust javasolunk, amely lehetővé teszi a késedelmek csökkentését a csomópontok közötti csomagok továbbításában. A kiválasztott programban számítógépes modellt fejlesztettek ki, bebizonyosodott, hogy a modell használata hatékonyan és megfelelő a gyakorlatban. Ez a cikk tanulmányozta a hálózati csomópontok energiafogyasztását. Ez az energiafogyasztás, amely kulcsfontosságú paraméter a vezeték nélküli szenzoros hálózatok működésének minőségéhez, így az ilyen rendszerek létrehozásának kérdése az ilyen rendszerek létrehozásakor. A vezeték nélküli érzékelőhálózatok energiafogyasztását részletes elemzést végeztünk, és javasolta a terminálcsomópontok energiafogyasztásának kiszámításának módját. Javasoljuk az energiafogyasztás csökkentésére irányuló különböző megközelítéseket. Az energiatakarékos hálózati műveletek fő pontja képes lesz több csomópontot helyezni az alvó üzemmódban, közvetlenül az akkumulátor élettartamának időtartamának növeléséhez. A Zigbee technológiával kapcsolatos érintéses hálózatokban is meg lehet tömöríteni az információt, mielőtt elküldené. Az energia mennyisége ugyanolyan módon, a kiválasztott hálózati topológiától függ. Bizonyították, hogy a legkisebb energiaköltségek fordulnak elő a "csillag" vagy a "klaszterfa" topológiák használatakor, mert ezeken a topológiákban a koordinátorok közvetlenül kapcsolódnak a helyhez kötött hálózathoz.

vezeték nélküli érintési hálózat

oMNET ++ program

Átutalási késedelmek

az érzékelők energiafogyasztása

hálózati sávszélesség

energiatakarékos

1. Terentyev M.N. Módszerezési rendszerek működtetési rendszerek megfigyelhető objektumok megfigyelhető konfigurációval, a diszkrét vezeték nélküli szenzoros hálózatok alapján: DIS. ... Cand. tehn Sciences: 05.13.15 / M.N. Terentyev. - Moszkva, 2010.- 154.

2. Khusnullin V.I. A csomópontok energiafogyasztásának vizsgálata vezeték nélküli érintőhálózatban / V.I. Husnullin, E.V. Glushak // Teze. DOKL. A II tudományos fórumon "Telekommunikáció: elmélet és technológia (TTT)" a XVIII, Nemzetközi Tudományos és Technikai Konferencia "A technológiai és távközlési technológia problémái". - Kazan, 2017. - T. 2. - P. 10-13.

3. Ivanova I.A. A vezeték nélküli érzékszervi hálózatok bevonási zónájának peremének meghatározása / I.A. Ivanova // Ipari ACS és vezérlők. - 2010. - № 10. - P. 25-30.

4. Vlasova v.a. A vezeték nélküli szenzoros hálózatok csomópontjainak energia ciklusainak elemzése / V.A. Vlasova, A.n. Zelenin // Kelet-Európai Journal of Advanced Technology. - 2012. - T. 3, No. 9 (57). - P. 13-17.

5. Galkin P.V. A ZigBEE technológián alapuló vezeték nélküli szenzoros hálózatok megvalósításának jellemzői: Mater. VI tudományos tanulmány. conf. / P.V. Galkin, D.V. Karlovsky // A tudományok tényleges problémái. - 2010. - № 31. - P. 7-11.

6. Baskakov S. A vezeték nélküli csomópontok energiafogyasztásának értékelése Meshlogic / S. Baskakov hálózatok // vezeték nélküli technológia. - 2010. - № 1. - P. 28-31.

7. KIREEV A.O. A vezeték nélküli érzékszervi hálózatok / A.O. elosztott energiaellenőrzési rendszere. KIREEV, A.V. Lights // Izvestia South Afu. Műszaki tudomány. - 2011. - № 5 (118). - P. 60-65.

8. Daniel Kifetew Shenkutie, maradék energia Monitoring Wireless Sensor Networks / School of Information Science, Számítástechnikai és Villamosmérnöki Halmstad Egyetemen. - 2011. - 84 p.

9. Kramoshenko pl. Az érzékszervi hálózatok energiafogyasztásának csökkentése az adatok előfeszítése miatt: mater. a IV egészben. Tudományos iskola. conf. / PÉLDÁUL. Kramoshenko, M.V. Privov // Információs menedzsment rendszerek és számítógépes felügyelet 2013. - Donetsk: Donntu, 2013. - P. 364-369.

A félvezetők, a hálózati és az anyagi technológiák területén a legújabb eredmények széles körűek a nagyméretű vezeték nélküli szenzoros hálózatok (WSN) telepítésében.

A vezeték nélküli érzékszervi hálózat egy érzékelő (érzékelők) és működtetők hozzárendelésének elosztott, önszervező hálózata, valamint a rádiócsatornával kombinálva. Ezenkívül az ilyen hálózat lefedettségi területe több méterre több kilométerre lehet, mivel az üzenetek egy elemről a másikra való áttérését szolgálja.

A vezeték nélküli érintési hálózat modelljét javasolták. A javasolt modell hatékonyságának értékeléséhez végezze el a modellezést az OMNET ++ szoftvercsomagban. Elemezzük a modellezési eljárást és a modellezési eredményeket. Az OMNET ++ egy objektumorientált hálózati szimulátor, diszkrét eseményvel.

A szimulációk, két típusú csomag: üzenetek csomagok által használt csomópontok érzékelő szenzorok információt küldeni a vevő csomópont, és a második típus egy olyan energia csomag, amely továbbítja az energia információt az ellenőrző egységet. A szimulációban minden egyes csomópont rendszeresen kiszámítja az elfogyasztott energia mennyiségét, valamint előrejelzi az energiát, amelyet a következő időszakban fog fogyasztani. Az előre jelzett előrejelzett energia mennyiségének összehasonlítása: Ha a különbség közöttük nagyobb, mint egy bizonyos küszöbérték, a csomópont az energiacsomagot a fő hálózati csomóponthoz (bázisállomás) küldi. Egyes csomagok tartalmaznak információkat a kivetített energiafogyasztásról csomópontokban. A modellezéshez kiválasztott numerikus értékek az alábbi táblázatban láthatóak.

Használt numerikus értékek

Ezeket az értékeket minden szimulációban használják. A javasolt előrejelzési modell hatékonyságának bizonyítása, száz csomópontú hálózatot hajtottak végre. Hálózatok A hálózat a kiválasztott útválasztási protokollt használja, az úgynevezett MFR, hogy elküldje a csomagot a vevőkészülék csomópontjára. Olyan csomópont, amely MFR-t használ az adatokat a csomópontba az átviteli tartományban.

Ábrán. Az 1 csomópont S adatát továbbítja az M csomó m-hez, mivel közelebb áll a D vevőkészülékhez, mint más csomópontok, ha az S csomópont és a D. vevőegység csatlakoztatása által tervezett vonal van kialakítva. Értesítse őket szomszédjaik helyét. A hálózati érzékelők csomópontjai kitöltik a szomszédok helyét, és válasszanak a legközelebbi az adatátvitel mellett.

Végezze el az OMNET ++ modellezéssel végzett szimulációt. Hiba kerül a maradék energia között az egyes csomópontokban, és a különböző küszöbértékek megfigyelő csomópontjában regisztrált értéket. Ezután megvizsgálják a vezérlőegységre küldött energiacsomagok számát és a használt küszöbértéket. Az energiaköltségek a hálózati csomópontok által eltöltött energia a vezérlőegységben lévő információk tárolására az akkumulátorukban maradt maradék energia mennyiségéhez viszonyítva. Ez a hálózati energia az egyes érzékelő csomópontok felügyeleti csomópontjához küldött energiacsomagok átlagos számától függ. Ábrán. A 2. ábra a csomópontra küldött csomagok átlagos számát mutatja különböző küszöbértékekhez, ha e \u003d 100 s.

Miután elindította a szimuláció két és fél órát, a szimulációs eredményeket az 1. ábrán mutatjuk be. 2 és 3. Az ábrák grafikonjai mutatják a vezérlőegységre küldött energiamegek számát három előrejelzési periódusra (t \u003d 200, t \u003d 300 és t \u003d 400), ha két különböző maximális érkezési sebesség (E \u003d 100) s és e \u003d 50). A grafikonok két számban bizonyították, hogy az érkezési ráta növekszik, a szállított energiaszékek száma általában növekszik. Az adatok ugyanolyan sebességgel, a szállított energiacsomagok száma növekszik, mivel a predikciós hiba küszöbértéke csökken.

Ábra. 2. A csomópontra küldött csomagok átlagos száma, ha e \u003d 100 s

Ábra. 3. A csomópontra küldött csomagok átlagos száma, ha e \u003d 50 s

Ábrán. A 4. és 5. ábra azt mutatja, hogy az ENERGE-csomagok száma, ha egy esemény bekövetkezik, hogy az érzékelő csomópontok érzékelője aktiválódott, szigorúan periodikusnak tekinthető. Használt érkezési időszakok az események között p \u003d 50 és p \u003d 100 s. A menetrend szerint az egyes csomópontokból küldött energiacsomagok száma nőtt, mivel az érkezési idő csökkent. Ugyanebben az időszakban a kiválasztott csomagok száma növekedést mutatott, amikor a küszöbérték csökken.

Az energia kártya megteremtése során az energia közvetlenül kapcsolódik az energia mennyiségével, mivel ez is növekszik, mivel a predikciós hiba küszöbérték csökken. Az elvégzett imitáció eredményei azt is kimutatták, hogy a predikciós időszak növeli a szállított energiaszabályok számát. Ez annak köszönhető, hogy hosszabb előrejelzési időközönként a csomópontok energiafogyasztása időszakosabb karaktert mutat, mint a rövidebb előrejelzési időközök. Ez az energiafogyasztás pontosabb előrejelzéséhez vezet, mivel az eljárás a csomópontok energiafogyasztásának korábbi történetétől függ.

Ábra. 4. A csomópontra küldött csomagok átlagos száma, amikor p \u003d 100 s

Ábra. 5. A csomópontra küldött csomagok átlagos száma, ha p \u003d 50 s

Ábrán. A 6. ábra az ebben a munkában javasolt módszer exponenciális használatában kapott eredmények összehasonlítását mutatja, és a megállapított eredményeket. Az összehasonlítás a különböző küszöbértékek felügyeleti csomópontjához küldött energiacsomagok átlagos száma alapján történik.

Általános szabály, hogy az átlagos csomag energiát küldeni a felügyeleti csomópont magasabb az összes használt határértékeket, ha exponenciális modellt alkalmazunk, mint valószínűségi módszer B, ha azt feltételezzük, hogy a megjelenése az események a környezet egyenletesen oszlik . Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a módszer az exponenciális átlagolás jósolja a közelgő energiafogyasztás csomópontok alapján energiafogyasztás történetében. A váratlan események kialakulása miatt a csomópontok fogyasztói összetevőinek viselkedése eltérhet a múltban használt átlagos energiától. Ez befolyásolja az energia kimerülésének várható előrejelzéseit a csomópontok jövőjében, ösztönzi a csomópontokat, hogy nagyobb számú csomagot küldjön.

Ábra. 6. A modellek összehasonlítása (a csomópontba küldött átlagos csomagok)

Minél magasabb a csomópont megfigyelésére küldött energiacsomagok száma, annál nagyobb az energiakártya építése költsége. Az események érkezésének szigorúan periodikus modellje esetén az ebben a munkában használt exponenciális modell jobb teljesítményt mutat, mint a küszöbérték 1% -os és 3% -kal történő beállítása. Ez annak köszönhető, hogy az események időszakos jellegéhez kapcsolódó csomópontok energiájának folyamatos fogyasztása.

Ábrán. A 7. és a 8. ábrán a csomagok megérkezésének két különböző modelljére mutató csomagok teljes számát mutatja. Mindkét esetben a hálózatban lévő energiacsomagok teljes száma nő, ha a küszöbérték csökken, és az üzenetcsomagok száma változatlan marad. A növekedés a teljes mennyiségű energia csomag növeli a költségeit az energia-kártyát, mivel az közvetlenül kapcsolódik a több energiát küldött csomagokat a szenzor. Mindkét szám a hálózaton lévő csomagok teljes számát mutatja a teljes modellezési időszakra, ha a predikciós időszak 400 másodpercre van állítva.

Az energiafigyelés értékelése az egyes csomópontok maradék energiája és a vezérlőegységben nyilvántartott maradék energia közötti különbség. Az értékelés eredményeképpen arra a következtetésre jutunk, hogy a küszöbértéket meghaladó energia mennyiségét felhalmozzák a monitoring egységben és a magasabb küszöbértékek eltérésével.

1) Az energiatakarékos hálózati műveletek fő pontja képes lesz több csomópontot helyezni alvó üzemmódban, közvetlenül az akkumulátor élettartamának időtartamának növeléséhez. Ha az érintő csomópont aktív állapotban van, akkor az alvó üzemmódba léphet, amely lehetővé teszi az energiafogyasztás csökkentését. A Touch csomópont e módba lép a fogadó / adatfogadási munkák között. Minden mód ciklusból áll, és az egyes ciklusok alvási időszakokból és hallgatási időszakokból állnak. A maximális energiaköltségeket továbbítják és adatokat kapnak. Nevezetesen az energiafogyasztás csökkentésére irányuló egyik lehetőség az érzékelő az aktív üzemmódból az alvó üzemmódból történő átmenete, amikor az energiafogyasztás minimális;

2) A ZigBEE technológiával érintő hálózatokban a megküldés előtt meg kell tömöríteni. Ez csökkenti az átviteli időt, a készülék maga csökkenti a levegőben való tartózkodását, és természetesen kisebb mennyiségű energiát fogyaszt egy adatcsomag továbbítására. A közvetlen tömörítéshez kodekciókat igényel. A kodekek használata csökkenti az energiafogyasztást a továbbított információk tömörítésével. A sugárzási adatok mennyiségének minimalizálása csökkenti az energiafogyasztást.

3) Az energia mennyisége ugyanolyan módon függ a kiválasztott hálózati topológiától. Az energiát a sejt topológiájában töltötték, mivel minden egyes hálózati csomópont gyakrabban lép, és ezért a munkahelyi állapotban több.

Ábra. 7. A P \u003d 50 hálózaton található csomagok száma

Ábra. 8. Az e \u003d 50 hálózaton található csomagok száma

A legkisebb energiaköltségek fordulnak elő a "Star" vagy a "Cluster Tree" topológiák használatakor, mert ezeken a topológiákban a koordinátorok közvetlenül kapcsolódnak a helyhez kötött hálózathoz.

Bibliográfiai referencia

Achilova I.I., Glushak E.V. Vezeték nélküli érzékszervi hálózatok tanulmányozása // Nemzetközi bejelentés és alapvető kutatás. - 2018. - № 5-1. - P. 11-17;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id\u003d12208 (kezelés dátuma: 04/26/2019). Figyelembe vesszük a "Természettudományi Akadémia" kiadói házban kiadott magazinokat

Az egyedülálló szenzoros hálózatok egyedülálló tulajdonságokkal rendelkeznek a könnyű telepítés, az önszervezés és a hibatűrés. Miután új paradigmát jelentettek az információk gyűjtésére, a vezeték nélküli szenzoros hálózatokat széles egészségi aggályok, környezeti ellenőrzés, energiák, élelmiszerbiztonság és termelés során használták.

Az elmúlt években sok előfeltétel volt, hogy az érzékszervi hálózatok valósok lesznek. Az érzékszervi csomópontok számos prototípusa jött létre, beleértve a Berkeley-ben, az UaM-eket az MIT-ben (a Massachusetts Institute of Technology Intézetben) és a rizsben lévő gnómok. Az érzékszervi hálózatok elemi jellemzői a pozícionálás, az észlelés, a követés és a kimutatás. A katonai alkalmazások mellett a polgári pályázatok is olyan elemi funkciókon alapultak, amelyek élőhely-megfigyelésre oszthatók, a környezet, az egészségügyi ellátás és egyéb kereskedelmi tevékenység figyelemmel kísérése

alkalmazások. Ezenkívül az LOBILY nemrég létrehozott egy mobil érzékelőt, amelyet Robomote néven neveznek, kerekekkel van felszerelve, és képes mozogni a mező mentén.

    a polgári felhasználásra szolgáló szenzoros hálózatok egyikének első próbálkozása, a Berkeley és az Intel Research Laboratory egy érintőképernyős hálózatot használt, hogy ellenőrizze a viharolajokat a Nagy-szigetek kacsa, Maine-on 2002 nyarán. Két harmadik érzékelő szenzorok kerültek beépítésre partjainál Maine az aratás, a szükséges (hasznos) adatokat valós időben a World Putyin (Internet). A rendszer több mint 4 hónapig dolgozott, és adatokat szolgáltatott.

    2 hónapig, miután a tudósok rossz időjárási viszonyok miatt elhagyták a szigetet (tél). Ez az élőhely-felügyeleti alkalmazás az érintőképernyős hálózati alkalmazások fontos része. A legfontosabb dolog az, hogy a hálózati érzékelők az emberek számára kedvezőtlen veszélyes körülmények között gyűjthetnek információkat. A megfigyelési tanulmányok során a tervezési kritériumokat is figyelembe vették, beleértve a tervezési létrehozást, és érzékszervi rendszert hoztak létre a távoli hozzáférés és az adatkezelés lehetőségével. Számos kísérlet történt a követelmények eléréséhez, amelyek a prototípus érzékelő hálózati rendszereinek kialakításához vezetett. A Berkeley és az Intel Research Laboratory által használt szenzoros rendszer, bár primitív, hatékony volt az érdekes környezeti adatok gyűjtésében, és fontos információkkal rendelkező tudósokat biztosított.

Az érzékszervi hálózatok a megfigyelés és az előrejelzések (feltételezések) területén találtak. Az ilyen alkalmazás egy életmódja az automatizált helyi értékelés a valós idejű (riasztási) rendszerben, amelyet a nemzeti időjárási szolgáltatás fejlesztette ki, vezeték nélküli érzékelőhálózattal. A meteorológiai / hidrológiai érzékelő eszközökkel felszerelt szenzorok ezek a körülmények között jellemzően a helyi időjárás, például a vízszint, a hőmérséklet, a szél számos tulajdonságait mérik. Az adatokat közvetlen rádióvonalon keresztül továbbítják (vonalas rádiós kommunikáció) a bázisállomás érzékelőkön keresztül. Az árvíz előrejelzési modellt adtak az adatfeldolgozáshoz és automatikus figyelmeztetést adtak ki. A rendszer fontos információkat szolgáltat a csapadék és a víz szintjéről valós időben annak érdekében, hogy értékelje a potenciális árvíz lehetőségét az országban. Ez a (jelenlegi) riasztási rendszer telepítve van a nyugat-amerikai partján, és a kaliforniai és arizonai árvizek megakadályozására szolgál.

    nemrégiben szenzorrendszerek intenzíven használják az egészségügyben használt betegek és az orvosok nyomon követése és ellenőrzése a glükóz szintje, a rák érzékelők és még mesterséges szervek. A tudósok azt sugallják, hogy különböző célokra az emberi testületek biomedikai érzékelők implantálása különböző célokra. Ezek az érzékelők vezeték nélküli interfészen keresztül továbbítják a külső számítógépes rendszert. Számos biomedicin érzékelőt kombinálnak az alkalmazási rendszerbe a betegség diagnosztizálásának és kezelésének meghatározására. Biomedicine érzékelők foreshadow egy fejlettebb orvosi ellátás.

A hagyományos számítógépes és telefonhálózatok vezeték nélküli érzékszervi hálózatok közötti fő különbség az állandó üzemeltető vagy szolgáltatóhoz tartozó állandó infrastruktúra hiánya. Az érintőhálózatban lévő minden egyes felhasználói terminál nemcsak végberendezésként működik, hanem az 1.2. Ábrán látható módon.

1.2. Ábra - Példa a hálózati érzékelők összekapcsolására



A cikkemet vezeték nélküli érintésű hálózati technológiával (vezeték nélküli érzékelőhálózatokkal) szeretném szentelni, amelyek számomra úgy tűnik számomra, a Habra közösség figyelmének figyelmen kívül hagyja. Ennek fő oka látom, hogy a technológia még nem vált hatalmas és leginkább érdekes akadémiai körökre. De azt hiszem, a közeljövőben sok terméket fogunk látni, egy vagy más módon az ilyen hálózatok technológiái alapján. Több éven át szenzoros hálózatokat vizsgáltam, írtam egy jelölt tézist erről a témáról, és számos orosz és külföldi folyóiratokban. Én is kifejlesztettem egy kurzust a vezeték nélküli érintési hálózatokon, amelyeket olvastam a Nizhny Novgorod State University (nem hozok egy linket a kurzushoz, ha érdekel, adhatok egy linket magánszemélyben). A tapasztalat ezen a területen szeretnék megosztani egy tiszteletre méltó közösséggel, remélem, érdekel.

Tábornok

A vezeték nélküli érzékszervi hálózatok az utóbbi időben nagyszerű fejlesztést kaptak. Ezek a hálózatok, amelyek az alacsony teljesítményű adóval, a mikroprocesszorral és az érzékelővel felszerelt miniatűr csomópontokból állnak össze, összekapcsolhatják a globális számítógépes hálózatokat és a fizikai világot. A vezeték nélküli érzékszervi hálózatok fogalma számos tudós, kutatóintézet és kereskedelmi szervezetek figyelmét vonzza, amelyek nagy mennyiségű tudományos munkát nyújtottak ezen a témában. Az ilyen rendszerek tanulásának nagy érdeklődése az érzékszervi hálózatok széles körének köszönhető. A vezeték nélküli szenzoros hálózatok, különösen a repülőgép-rendszerek és épületek automatizálásának megjósolására használhatók. Az önszerveződés, az autonómia és a magas hibatűrés képessége miatt az ilyen hálózatokat aktívan használják a biztonsági rendszerekben és a katonai alkalmazásokban. A sikeres alkalmazása nélküli szenzoros hálózatok egészségügyi felügyelet gyógyszer fejlesztésével összefüggő biológiai szenzorok összeegyeztethető integrált szenzorok. De a vezeték nélküli szenzoros hálózatok legnagyobb elosztását a környezeti felügyelet és az élőlények területén szerezték meg.

Vas

A szenzoros hálózatok egyértelmű szabványosításának hiánya miatt számos különböző platform létezik. Minden platform megfelel az érintőképesség alapvető követelményeinek: kis energiafogyasztás, hosszú működés, alacsony teljesítményű fogadó adók és érzékelők. Micaz, Telosb, Intel Mote 2 tulajdonítható a fő platformok.

Michaz.

  • Mikroprocesszor: Atgal Atmega1128L
  • 7.3728 MHz frekvencia
  • 128 kB flash memória a programokhoz
  • 4 KB SRAM adat
  • 2 uart
  • Piszok gumiabroncs
  • I2c gumiabroncs
  • Rádió: chipcon cc2420
  • Külső flash memória: 512 kb
  • 51-PIN-t kiegészítő csatlakozó
  • nyolc 10 bites analóg I / O
  • 21 Digitális I / O
  • Három programozható LED.
  • Jtag kikötő
  • Élelmiszer két AA elemből
Telosb.
  • Mikroprocesszor: MSP430 F1611
  • 8 MHz-es frekvencia
  • 48 kB flash memória a programokhoz
  • 10 kb RAM adat
  • Piszok gumiabroncs
  • Csatlakoztatott 12 bites ADC / DAC
  • DMA vezérlő
  • Rádió: chipcon cc2420
  • Külső Flash Memória: 1024 KB
  • 16 pólusú kiegészítő csatlakozó
  • Három programozható LED.
  • Jtag kikötő
  • Választható: fényérzékelők, páratartalom, hőmérséklet.
  • Élelmiszer két AA elemből


Intel Mote 2.
  • 320/416/520 MHz PXA271 Xscale mikroprocesszor
  • 32 MB flash memória
  • 32 MB RAM
  • Mini-USB interfész
  • I-MOTE2 csatlakozó külső eszközökhöz (31 + 21 PIN)
  • Rádió: chipcon cc2420
  • LED-kijelzők
  • Három AAA elem által működtetett

Minden platform érdekes, és saját jellemzői vannak. Személy szerint megtapasztaltam a Telosb és az Intel Mote platformok munkáját. 2. A laboratóriumunkban is saját platformot fejlesztettek ki, de kereskedelmi, és nem tudok részletesen elmondani.

A leggyakoribb 3 évvel ezelőtt a CC2420 lapkakészlet használata alacsony teljesítményű fogadó adóként.

Adatszoftver és transzfer

A fő adatátviteli szabvány az érintőképernyős hálózatokban az IEE802.15.4, amelyet kifejezetten az alacsony teljesítményű fogadó távadókkal rendelkező vezeték nélküli hálózatokhoz terveztek.

A szoftverek területén nincsenek szabványok az érzékszervi hálózatokban. Több száz különböző adatfeldolgozó protokoll, valamint csomópont-kezelő rendszerek is vannak. A leggyakoribb operációs rendszer a nyílt forráskódú rendszer - Tinyos (a Stanfordst Egyetemen, személyesen találkozott az egyik fejlesztővel). Sok fejlesztő (különösen a kereskedelmi rendszerekhez kapcsolódó) írja be az irányítási rendszert, gyakran a Java nyelven.

A Tinyos operációs rendszert futtató érintők csomópontvezérlő program az NESC nyelvén található.

Meg kell jegyezni, hogy a berendezés magas költségeinek köszönhetően és az érintőhálózatok beállításainak összetettsége, különböző modellezési rendszerek széles körű eloszlást, különösen a Tossim rendszert, amelyet kifejezetten a tinyos csomópontok működésének szimulálására terveztek.

Következtetés

Az érzékszervi hálózatok egyre inkább elosztásra kerülnek Oroszországban. Amikor 2003-ban kezdtem tanulni, az oroszországi emberek száma, aki ismeri ezt a technológiát, számolható az ujjakra. Beleértve Oroszországot is, ez egy nem megfelelő Luxsoft Labs-ban történt.

6 éve szenzoros hálózatokkal dolgoztam, és sokat tud mondani ezekről a technológiákról. Ha a Hubrasom közösség érdekes, és én lesz a lehetősége, örömmel írok egy sor cikket ezen a témában. Nem tudok befolyásolni a dolgokat: Valódi munka a Tmotesky platform, a Tinyos rendszer programozási jellemzői az NESC nyelvén, a laboratóriumunkban kapott eredeti kutatási eredmények, a Stanford Egyetemen végzett 1,5 hónapos munkák megjelenítése, az érzékszervi hálózatok projektjében.

Köszönöm mindenkinek a figyelmét, örömmel válaszolok a kérdéseire.