Bezvadu pieskāriena tīkli (BSS). Bezvadu sakaru tīkls



Es vēlos veltīt manu rakstu ar Wireless Touch Network Technology (bezvadu sensoru tīkli), kas, manuprāt, ir nepamatoti liegta HABRA kopienas uzmanība. Galvenais iemesls, kāpēc es redzu, ka tehnoloģija vēl nav kļuvusi milzīga un galvenokārt interesanta akadēmiskajām aprindām. Bet es domāju, ka tuvākajā nākotnē mēs redzēsim daudzus produktus, vienā vai otrā veidā, pamatojoties uz šādu tīklu tehnoloģijām. Es vairākus gadus mācījos sensoros tīklus, rakstīja kandidātu disertāciju par šo tēmu un vairākiem rakstiem krievu un ārvalstu žurnālos. Es arī izstrādāju kursu par bezvadu sakaru tīkliem, ko es izlasīju Nizhny Novgorodas Valsts universitātē (es nesniedzu saiti uz kursu, ja jūs interesē, es varu sniegt saiti privātajā). Ņemot pieredzi šajā jomā, es vēlos dalīties ar to ar ievērotu kopienu, es ceru, ka jums būs interese.

Vispārējs

Bezvadu sensori tīkli ir saņēmuši lielu attīstību pēdējā laikā. Šādi tīkli, kas sastāv no daudziem miniatūras mezgliem, kas aprīkoti ar zemas jaudas uztverošo raidītāju, mikroprocesoru un sensoru var savienot globālos datortīklus un fizisko pasauli. Bezvadu sensoru tīklu koncepcija piesaista daudzu zinātnieku, pētniecības institūtu un komerciālo organizāciju uzmanību, kas sniedza lielu zinātniskā darba plūsmu par šo tēmu. Liela interese par šādu sistēmu apguvi ir saistīts ar plašu sensoro tīklu izmantošanas diapazonu. Īpaši bezvadu sensoros tīklus var izmantot, lai prognozētu iekārtu bojājumus aviācijas sistēmas un ēku automatizācijā. Sakarā ar tās spēju pašorganizēties, autonomiju un augstu defektu toleranci, šādus tīklus aktīvi izmanto drošības sistēmās un militārajās lietojumprogrammās. Veselības monitoringa bezvadu sensoru tīklu veiksmīga izmantošana ir saistīta ar bioloģisko sensoru izstrādi, kas ir saderīgi ar integrētiem sensoru mezgliem. Bet vislielākais bezvadu sensoru tīklu sadalījums tika iegūts vides monitoringa un dzīvo būtņu jomā.

Dzelzs

Sakarā ar skaidru standartizācijas trūkumu sensoros tīklos, ir vairākas dažādas platformas. Visas platformas atbilst galvenajām pamatprasībām pieskāriena tīkliem: maza enerģijas patēriņš, ilga darbība, zemas jaudas uztveršanas raidītāji un sensori. Micaz, Telosb, Intel Mote 2 var attiecināt uz galvenajām platformām.

Michaz.

  • Mikroprocesors: Atmel Atmega128L
  • 7.3728 MHz frekvence
  • 128 KB Flash atmiņa programmām
  • 4 KB SRAM par datiem
  • 2 UART s
  • SPI riepa
  • I2c riepa
  • Radio: Chipcon CC2420
  • Ārējā flash atmiņa: 512 KB
  • 51-PIN papildu savienotājs
  • astoņi 10 bitu analogie I / O
  • 21 Digital I / O
  • Trīs programmējami LED
  • Jtag osta
  • Pārtiku no divām AA baterijām
Telosb.
  • Mikroprocesors: MSP430 F1611
  • 8 MHz frekvence
  • 48 KB Flash atmiņa programmām
  • 10 KB RAM par datiem
  • SPI riepa
  • Pievienots 12 bitu ADC / DAC
  • DMA kontrolieris
  • Radio: Chipcon CC2420
  • Ārējā flash atmiņa: 1024 KB
  • 16-PIN papildu savienotājs
  • Trīs programmējami LED
  • Jtag osta
  • Pēc izvēles: gaismas sensori, mitrums, temperatūra.
  • Pārtiku no divām AA baterijām


Intel Mote 2.
  • 320/416/520 MHz PXA271 XSCALE mikroprocesors
  • 32 MB Flash atmiņas
  • 32 MB RAM
  • MINI-USB interfeiss
  • I-MOTE2 savienotājs ārējām ierīcēm (31 + 21 PIN)
  • Radio: Chipcon CC2420
  • LED indikatori
  • Darbojas ar trim AAA baterijām

Katra platforma ir interesanta un tai ir savas īpašības. Personīgi man bija pieredze darbā ar telosb un Intel Mote platformām 2. Arī mūsu laboratorijā tika izstrādāta sava platforma, bet tas ir komerciāla, un es nevaru pastāstīt par to detalizēti.

Visbiežāk pirms 3 gadiem bija CC2420 mikroshēmojumu izmantošana kā mazjaudas uztveršanas raidītājs.

Datu programmatūra un pārsūtīšana

Galvenais datu pārraides standarts kontaktu tīklos IEE802.15.4, kas bija īpaši paredzēts bezvadu tīkliem ar zemas jaudas uztverošajiem raidītājiem.

Programmatūras jomā nav standartu sensoru tīklos. Ir vairāki simti dažādu datu apstrādes protokolu, kā arī mezglu pārvaldības sistēmas. Visbiežāk operētājsistēma ir atvērtā pirmkoda sistēma - Tinyos (atrodoties Stanfordst universitātē, personīgi tikās ar vienu no izstrādātājiem). Daudzi izstrādātāji (īpaši saistīti ar komerciālām sistēmām) uzrakstiet savu vadības sistēmu, bieži java valodā.

Touch mezgla kontroles programma darbojas Tinyos operētājsistēma, ir rakstīts NESC valodā.

Jāatzīmē, ka sakarā ar augstajām izmaksām iekārtu un sarežģītību iestatījumu pieskārienu tīklu, dažādas modelēšanas sistēmas, kas iegūta plašu izplatīšanu, jo īpaši Tossim sistēmu, kas speciāli izstrādāta, lai modelētu tinyos mezglu darbību.

Secinājums

Sensorie tīkli kļūst arvien izplatīti Krievijā. Kad es sāku mācīties 2003. gadā, to cilvēku skaits Krievijā, kuri bija iepazinušies ar šo tehnoloģiju, var tikt ieskaitīti pirkstiem. Ieskaitot Krievijā, tas bija iesaistīts nepiemērotas LuxSoft Labs.

Es strādāju ar sensoriem tīkliem 6 gadus, un var pateikt daudz par šīm tehnoloģijām. Ja Hubrasom kopiena ir interesanta, un man būs iespēja, es labprāt rakstīšu virkni rakstu par šo tēmu. Es varu ietekmēt lietas, piemēram: reāls darbs ar Tmotesky platformu, programmēšanas funkcijas Tinyos sistēmai NESC valodā, oriģinālos pētījumu rezultātus, kas iegūti mūsu laboratorijā, iespaidi 1,5 mēnešu darba Stanfordas universitātē, projektā par sensoriem tīkliem.

Paldies visiem par jūsu uzmanību, es labprāt atbildēsim uz jūsu jautājumiem.

1

Tika veikta bezvadu sensoru tīklu analīze. Pētījumam tiek izvēlēta OMNET ++ programma. Uzdevums tiek īstenots, lai izpētītu bezvadu sensoru tīklu modeļa klāstu un novērtētu to darbības parametru novērtēšanu. Tika atrisinātas šādi uzdevumi: tika uzlabots enerģijas patēriņa modelis bezvadu sensoros tīklos, tiek piedāvāts šī modeļa darbības algoritms, kas ļauj samazināt aizkaves, nosūtot paketes starp mezgliem. Izvēlētajā programmā ir izstrādāts datora modelis, tiek pierādīts, ka šī modeļa izmantošana ir efektīva un atbilstoša praksē. Šis raksts veica pētījumu par tīkla mezglu enerģijas patēriņu. Tas ir enerģijas patēriņš, kas ir galvenais parametrs, lai nodrošinātu bezvadu sensoro tīklu kvalitāti, tāpēc jautājums par tās aprēķinu, veidojot šādas sistēmas, vispirms rodas. Tika veikta detalizēta bezvadu sensoru tīklu enerģijas patēriņa analīze, un tika ierosināta termināļa mezglu enerģijas patēriņa aprēķināšanas metode. Tiek piedāvātas dažādas pieejas enerģijas patēriņa samazināšanai. Energoefektīvu tīkla operāciju galvenais punkts varēs izvietot vairāk mezglu miega režīmā, tieši palielināt to akumulatora darbības laiku. Arī kontaktu tīklos, izmantojot ZigBee tehnoloģiju, ir iespējams saspiest informāciju, pirms tā tiek nosūtīta. Tādā pašā veidā iztērētā enerģijas daudzums būs atkarīgs no izvēlētās tīkla topoloģijas. Ir pierādīts, ka mazākās enerģijas izmaksas rodas, lietojot "Star" vai "klasteru koku" topoloģijas, jo šajās topoloģijās, koordinatori ir tieši savienoti ar stacionāro tīklu.

bezvadu sakaru tīkls

oMNET ++ programma

pārsūtīt kavēšanos

sensoru enerģijas patēriņš

tīkla joslas platums

enerģijas taupīšana

1. Terentyev M.N. Monitoringa sistēmu darbības metode objektu uzraudzībai ar maināmu konfigurāciju, pamatojoties uz diskrētiem bezvadu sensoriem tīkliem: dis. ... cec. tehn Zinātnes: 05.13.15 / M.N. Terentyev. - Maskava, 2010. - 154 p.

2. Khusnullin V.I. Pētījums par mezglu elektroenerģijas patēriņu bezvadu sakaru tīklā / v.i. Husnullin, e.v. Glushak // teeze. DOKL. II Zinātniskā forumā "Telekomunikācijas: teorija un tehnoloģijas (TTT)" XVIII starptautiskajā zinātniskajā un tehniskajā konferencē "Tehnoloģiju un telekomunikāciju tehnoloģiju problēmas". - KazaN, 2017. - T. 2. - P. 10-13.

3. Ivanova iela. Bezvadu sensoro tīklu pārklājuma zonas perimetra noteikšana / I.A. Ivanova // Rūpniecības ACS un kontrolieri. - 2010. - № 10. - P. 25-30.

4. Vlasova V.a. Bezvadu sensoro tīklu mezglu energoapgādes ciklu analīze / V.a. Vlasova, A.N. Zelenin // Austrumeiropas Journal of Advanced Technology. - 2012. - T. 3, Nr. 9 (57). - P. 13-17.

5. Galkin P.V. Bezvadu sensoru tīklu ieviešanas iezīmes, kuru pamatā ir Zigbee Technology: Mater. Vi multiday zinātniskais pētījums. konflikti. / P.V. Galkin, D.V. Karlovsky // Faktiskās zinātņu problēmas. - 2010. - № 31. - P. 7-11.

6. Baskakov S. Bezvadu mezglu elektroenerģijas patēriņa novērtēšana Meshlogic / S. Baskakov tīklos // Bezvadu tehnoloģija. - 2010. - № 1. - P. 28-31.

7. KIREV A.O. Izplatīta bezvadu sensoru tīklu energouzrūpniecības sistēma / A.O. KIREV, A.V. Lights // Izvestia South AFU. Tehniskā zinātne. - 2011. - № 5 (118). - P. 60-65.

8. Daniel Kifetew Shenkutie, atlikušo enerģijas monitorings bezvadu sensoru tīklos / Informācijas zinātnes skola, datoru un elektrotehnika Halmstadas universitāte. - 2011. - 84 p.

Kramošenko piem. Sensoro tīklu enerģijas patēriņa samazināšana datu iepriekšējas saspiešanas dēļ: mater. uz IV visu kārtu. Zinātniskā skola. konflikti. / E.g. Kramoshenko, M.V. Privov // informācijas pārvaldības sistēmas un datoru uzraudzība 2013. - Donetsk: Donntu, 2013. - P. 364-369.

Nesenie sasniegumi pusvadītāju, tīklu un materiālu un tehnisko tehnoloģiju jomā ir plaši izplatīta liela mēroga bezvadu sensoru tīklu ieviešana (WSN).

Bezvadu sensoro tīkls ir sadalīts, sensoru komplekta (sensoru) kopuma tīkls un izpildmehānismi kopā ar otru ar radio kanālu. Turklāt šāda tīkla pārklājuma zona var būt no vairākiem metriem līdz vairākiem kilometriem, jo \u200b\u200bspēja pārsūtīt ziņojumus no viena elementa uz citu.

Tika ierosināts bezvadu pieskāriena tīkla modelis. Lai novērtētu ierosinātā modeļa efektivitāti, veiciet modelēšanu OMNET ++ programmatūras paketē. Mēs analizēsim modelēšanas procedūru un modelēšanas rezultātus. Omnet ++ ir objektu orientēts tīkla simulators ar diskrētu notikumu.

Simulācijās ir divu veidu iepakojumi: ziņojumi, kas tiek izmantoti ar sensoru sensoru mezgliem, lai nosūtītu informāciju uztvērēja mezglam, un otrais veids ir enerģijas pakete, ko izmanto, lai pārraidītu enerģijas informāciju uzraudzības vienībai. Simulācijā katrs mezgls periodiski aprēķina patērētās enerģijas daudzumu, kā arī prognozē enerģijas daudzumu, ko tas patērēs gaidāmajā periodā. Ir salīdzinājums ar prognozēto enerģijas daudzumu: ja atšķirība starp tām ir lielāka par noteiktu slieksni, mezgls nosūtīs enerģijas paketi galvenajam tīkla mezglam (bāzes stacijai). Daži paketes satur informāciju par plānoto enerģijas patēriņu mezglos. Skaitliskās vērtības, kas izvēlētas modelēšanai, var redzēt tabulā zemāk.

Lietotas skaitliskās vērtības

Šīs vērtības tiek izmantotas visās simulācijā. Lai pierādītu ierosinātās prognozēšanas modeļa efektivitāti, ir ieviests tīkls ar simtiem mezgliem. Tīkli Tīkls izmanto izvēlēto maršrutēšanas protokolu, ko sauc par MF, lai nosūtītu paketi uztvērēja mezglam. Mezgls, kas izmanto MFF datus uz mezglu savā pārskaitījuma diapazonā.

Att. 1 mezgls S pārraida savus datus M Node M, jo tas ir tuvāk uztvērējam D nekā citiem mezgliem tā pārraides diapazonā, kad to projektē līnija, kas savieno s mezglu un uztvērēju D. Sensora mezglus Izmantojiet atrašanās vietas ziņojuma ziņojumu informēt viņus par savu kaimiņu atrašanās vietu. Sensoru mezgli tīklā aizpildiet maršrutēšanas tabulu viņu kaimiņu atrašanās vietā un izvēlieties tuvāko kā blakus datu pārraidei.

Īstenot simulāciju, izmantojot OMNET ++ modelēšanu. Katrā mezgla atlikušajā enerģijā tiek analizēta kļūda un monitoringa mezgla vērtība dažādām sliekšņa vērtībām. Pēc tam tiek pētīta saikne starp robežām, kas nosūtīta uz vadības ierīci un izmantoto sliekšņa vērtību. Enerģijas izmaksas ir enerģija, ko pavadīja mezglu tīklā informācijas glabāšanai vadības ierīcē, salīdzinot ar atlikušo enerģiju, kas paliek to baterijās. Šī tīkla enerģija ir atkarīga no vidējā enerģijas pakešu skaita, ko katrs sensora mezgls nosūtīts uz monitoringa mezglu. Att. 2 parāda vidējo pakešu skaitu, kas nosūtīts mezglam dažādām sliekšņa vērtībām, kad e \u003d 100 s.

Pēc simulācijas uzsākšanas divarpus stundas, simulācijas rezultāti ir attēloti attēlā. 2. un 3. skaitļu grafiki parāda enerģijas pakešu skaitu, kas nosūtīti vadības blokam trīs prognozēšanas periodiem (t \u003d 200, t \u003d 300 un t \u003d 400), kad divi atšķirīgi maksimāli ierašanās notikumu ātrumi (E \u003d 100 S un E \u003d 50 no). Diagrammas divos skaitļos parādīja, kā ierašanās līmenis palielinās, piegādāto enerģijas pakešu skaits parasti pieaug. Ar tādu pašu datu ieejas likmi palielinās piegādāto enerģijas pakešu skaits, jo samazinās prognozēšanas kļūdas slieksnis.

Fig. 2. vidējais iepakojumu skaits, kas nosūtīts uz mezglu, kad e \u003d 100 s

Fig. 3. vidējais iepakojumu skaits, kas nosūtīts uz mezglu, kad e \u003d 50 s

Att. 4 un 5 parāda enerģijas paku skaitu, kas nosūtīti, kad notiek notikums, ka sensora mezglu sensors tiek aktivizēts, tiek uzskatīti stingri periodiski. Lietoti ierašanās periodi starp notikumiem p \u003d 50 un p \u003d 100 s. Saskaņā ar grafikiem, no katra mezgla nosūtīto enerģijas pakešu skaits kopš ierašanās laika ir samazinājies. Tajā pašā laikā izvēlētais iepakojumu skaits parādīja pieaugumu, kad samazinās slieksnis.

Enerģija, būvējot enerģijas karti, ir tieši saistīta ar iztērēto enerģijas daudzumu, kā rezultātā tas arī palielinās, jo prognozēšanas kļūdu slieksnis ir samazināts. Veiktā imitācijas rezultāti arī parādīja, ka prognozēšanas periods palielina piegādāto enerģijas iepakojumu skaitu. Tas ir saistīts ar to, ka ar ilgākiem prognozēšanas intervāliem mezglu enerģijas patēriņš eksponē vairāk periodisku rakstzīmi nekā īsāki prognozēšanas intervāli. Tas noved pie precīzākas enerģijas patēriņa prognozes, jo metode ir atkarīga no iepriekšējās mezglu enerģijas patēriņa vēstures, lai prognozētu.

Fig. 4. vidējais iepakojumu skaits, kas nosūtīts uz mezglu, kad p \u003d 100 s

Fig. 5. vidējais iepakojumu skaits, kas nosūtīts uz mezglu, kad p \u003d 50 s

Att. 6 parāda rezultātu salīdzinājumu, kas iegūti šajā darbā ierosinātās metodes eksponenciālajā izmantošanā, un rezultāti, kas atrasti. Salīdzinājums tiek veikts, pamatojoties uz vidējo enerģijas pakešu skaitu, kas nosūtītas uz monitoringa mezglu dažādām sliekšņa vērtībām.

Parasti monitoringa mezgla vidējais skaits, kas nosūtīts uz monitoringa mezglu, ir augstāka visām sliekšņa vērtībām, ko izmanto, ja tiek izmantots eksponenciālais modelis, nekā varbūtības metode B, kad tiek pieņemts, ka notikumu rašanās vidē ir vienmērīgi sadalīts . Tas ir saistīts ar to, ka eksponenciālā vidējā līmeņa metode prognozē gaidāmo mezglu enerģijas patēriņu, pamatojoties uz to enerģijas patēriņa vēsturi. Sakarā ar neparedzētu notikumu rašanos, daži no sastāvdaļām, kas patērē mezglus, var atšķirties no vidējās enerģijas, ko viņi izmanto agrāk. Tas ietekmē paredzamās enerģijas izsīkuma prognozes mezglu nākotnē, veicinot mezglus, lai nosūtītu lielāku iepakojumu skaitu.

Fig. 6. Modeļu salīdzinājums (vidējās paketes, kas nosūtītas uz mezglu)

Jo augstāks ir enerģijas pakešu skaits, kas nosūtīti uz mezgla uzraudzību, jo lielākas ir enerģijas kartes veidošanas izmaksas. Gadījumā, ja stingri periodisks notikumu modelis šajā darbā izmantotais eksponenciālais modelis liecina par labāku sniegumu nekā modelis, ko izmanto, kad slieksnis ir noteikts par 1% un 3%. Tas ir saistīts ar pastāvīgu patēriņu no mezgliem, kas saistīti ar periodisku raksturu notikumiem.

Att. 7 un 8 parāda kopējo iepakojumu skaitu tīklā diviem dažādiem iepakojumu ierašanās modeļiem. Abos gadījumos kopējais enerģijas pakešu skaits tīklā palielinās, kad samazinās sliekšņa vērtība, un ziņu pakešu skaits paliek nemainīgs. Kopējā enerģijas iepakojumu apjoma pieaugums palielina enerģijas kartes izmaksas, jo tas ir tieši saistīts ar sensora mezgla nosūtīto enerģijas pakešu skaitu. Abi numuri parāda kopējo iepakojumu skaitu tīklā visā modelēšanas periodā, kad prognozēšanas periods ir iestatīts uz 400 sekundēm.

Enerģijas uzraudzības novērtējums ir atšķirība starp katra mezgla atlikušo enerģiju un kontroles vienībā reģistrēto atlikušo enerģiju. Novērtējuma rezultātā mēs secinām, ka enerģijas daudzums pārsniedz sliekšņa vērtību, tiek uzkrāta monitoringa vienībā un novirze vairāk par augstākām sliekšņa vērtībām.

1) energoefektīvu tīkla operāciju galvenais punkts varēs izvietot vairāk mezglu miega režīmā, tieši palielināt to akumulatora darbības ilgumu. Kad skārienjutīgs mezgls ir aktīvā stāvoklī, tas var iet uz miega režīmā, ļaujot tai samazināt enerģijas patēriņu. Touch mezgls ievada šo režīmu starp saņemšanas / datu uzņemšanas sesijām. Visi režīmi sastāv no cikliem, un katrs cikls sastāvēs no miega periodiem un klausīšanās periodiem. Maksimālās enerģijas izmaksas tiks nosūtītas un saņem datus. Proti, viena no iespējām, lai samazinātu enerģijas patēriņu, būs pāreja sensora no aktīvā režīma līdz miega režīmā, kad enerģijas patēriņš ir minimāls;

2) Touch tīklos, izmantojot ZigBee tehnoloģiju, ir iespējams saspiest informāciju pirms tā nosūtīšanas. Tas samazina pārskaitījuma laiku, ierīce pati par sevi samazina uzturēšanās uz gaisa un, protams, patērē mazāku enerģijas daudzumu, lai nosūtītu datu paketi. Tiešai kompresijai ir nepieciešami kodeki. Kodeku izmantošana samazina enerģijas patēriņu, saspiežot nosūtīto informāciju. Apraides datu apjoma samazināšana samazinās enerģijas patēriņu.

3) enerģijas daudzums, kas tērēta tādā pašā veidā, būs atkarīgs no izvēlētās tīkla topoloģijas. Enerģija tiek iztērēta vairāk šūnu topoloģijā sakarā ar to, ka katrs tīkla mezgls nonāk savienojumā biežāk, un tāpēc darba stāvoklī tas ir vairāk.

Fig. 7. Kopējais iepakojumu skaits tīklā p \u003d 50

Fig. 8. Kopējais iepakojumu skaits tīklā E \u003d 50

Mazākās enerģijas izmaksas rodas, lietojot "Star" vai "Cluster Tree" topoloģijas, jo šajās topoloģijās koordinatori ir tieši savienoti ar stacionāro tīklu.

Bibliogrāfiska atsauce

Achilova I.I, Glushak E.V. Bezvadu sensoru tīklu pētījums // International Journal of Lietotie un fundamentālie pētījumi. - 2018. - № 5-1. - P. 11-17;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id\u003d12208 (apstrādes datums: 04/26/2019). Mēs pievēršam jūsu uzmanību žurnālu publicēšanai izdevniecības "Dabas zinātnes akadēmijā"

Unikāliem sensoriem tīkliem ir unikālas gaismas izvietošanas īpašības, pašorganizācijas un defektu tolerance. Izrādījās kā jauna paradigma informācijas vākšanai, bezvadu sensoriem tīkliem tika izmantoti plašās veselības problēmas, vides kontrole, enerģija, pārtikas drošība un ražošana.

Pēdējo gadu laikā bija daudz priekšnosacījumi, ka sensorie tīkli kļūs reāli. Tika izveidoti vairāki maņu mezglu prototipi, ieskaitot Motes Berkelejā, UAMP MIT (MASACHUSACHUSETETS Tehnoloģiju institūtā) un rīsu gnomes. Sensoro tīklu elementārās iezīmes ir pozicionēšana, atklāšana, izsekošana un atklāšana. Papildus militārajām lietojumprogrammām civilās lietojumprogrammas balstījās arī uz pamatfunkcijām, kuras var iedalīt biotopu uzraudzībā, vides, veselības aprūpes un citu komerciālu uzraudzību

pieteikumi. Turklāt Sibley nesen izveidoja mobilo sensoru, ko sauc par Robomote, tas ir aprīkots ar riteņiem un spēj pārvietoties pa laukumu.

    kā viens no pirmajiem mēģinājumiem izmantot sensoros tīklus civilai lietošanai, Berkeley un Intel pētniecības laboratorija izmantoja skārientīklu, lai uzraudzītu vētras rādījumus uz Lielo salu Duck, Maine 2002. gada vasarā. Divi trešie sensoru sensori tika uzstādīti pie Maine krasta ražas novākšanas par nepieciešamo (noderīgo) informāciju reālā laikā uz pasauli Putina (internets). Sistēma ir strādājusi vairāk nekā 4 mēnešus un piegādā datus.

    2 mēnešus pēc tam, kad zinātnieki atstāja salu sliktos laika apstākļu dēļ (ziemā). Šī biotopu uzraudzības lietotne ir svarīga pieskāriena tīkla lietojumprogrammu klase. Vissvarīgākais ir tas, ka tīkla sensori spēj apkopot informāciju par bīstamiem apstākļiem, kas ir nelabvēlīgi cilvēkiem. Uzraudzības pētījumu laikā tika ņemti vērā dizaina kritēriji, tostarp dizaina radīšana, radot sensoro sistēmu ar iespēju attālinātai piekļuvei un datu pārvaldībai. Daudzi mēģinājumi tika veikti, lai sasniegtu prasības, kas noveda pie prototipu sensoru tīkla sistēmu kopuma izstrādes. Sentoriskā sistēma, ko Berkeley un Intel pētniecības laboratorija izmanto, lai gan primitīvas, bija efektīva, lai savāktu interesantus vides datus un sniedza zinātniekus ar svarīgu informāciju.

Sensoriskie tīkli atrada pieteikumus novērošanas un prognozes jomā (pieņēmumi). Šāda pieteikuma dzīves piemērs ir automatizētais vietējais novērtējums reālā laika (brīdinājuma) sistēmā, ko izstrādājusi valsts laika dienests ar bezvadu sensoru tīklu. Aprīkots ar meteoroloģiskajām / hidroloģisko sensoru ierīcēm, sensori šajos apstākļos parasti mēra vairākas vietējo laika apstākļu īpašības, piemēram, ūdens līmenis, temperatūra, vējš. Dati tiek nosūtīti caur tiešo radio līniju (līnijas-of-redzes radio sakaru) caur sensoriem pie bāzes stacijas. Plūdu prognozēšanas modelis tika pielāgots datu apstrādei un automātiska brīdinājuma izsniegšanai. Sistēma nodrošina svarīgu informāciju par nokrišņu un ūdens līmeni reālā laikā, lai novērtētu iespējamo plūdu iespēju jebkurā valstī. Šī (pašreizējā) brīdinājuma sistēma ir uzstādīta visā ASV krastā, un to izmanto, lai novērstu plūdus Kalifornijā un Arizonā.

    nesen sensoru sistēmas intensīvi izmanto veselības nozarē, ko lieto pacienti un ārsti, lai izsekotu un uzraudzītu glikozes, vēža detektoru un pat mākslīgo orgānu līmeni. Zinātnieki norāda uz iespēju implantēt biomedicīnas sensorus cilvēka organismā dažādiem mērķiem. Šie sensori pārraida informāciju uz ārējo datoru sistēmu, izmantojot bezvadu interfeisu. Vairāki biomedicīnas sensori tiek apvienoti pieteikumu sistēmā, lai noteiktu diagnozi un ārstēšanu slimības. Biomedicīnas sensori priecīgi par progresīvāku medicīniskās aprūpes līmeni.

Galvenā atšķirība starp bezvadu sensoriem tīkliem no tradicionālajiem datoru un telefonu tīkliem ir pastāvīgas infrastruktūras trūkums, kas pieder konkrētam operatoram vai pakalpojumu sniedzējam. Katram lietotāja terminālim kontaktu tīklā ir spēja darboties ne tikai kā termināla ierīce, bet, kā arī tranzīta mezgls, kā parādīts 1.2. Attēlā.

1.2. Attēls - tīkla sensoru savienošanas piemērs



Es vēlos veltīt manu rakstu ar Wireless Touch Network Technology (bezvadu sensoru tīkli), kas, manuprāt, ir nepamatoti liegta HABRA kopienas uzmanība. Galvenais iemesls, kāpēc es redzu, ka tehnoloģija vēl nav kļuvusi milzīga un galvenokārt interesanta akadēmiskajām aprindām. Bet es domāju, ka tuvākajā nākotnē mēs redzēsim daudzus produktus, vienā vai otrā veidā, pamatojoties uz šādu tīklu tehnoloģijām. Es vairākus gadus mācījos sensoros tīklus, rakstīja kandidātu disertāciju par šo tēmu un vairākiem rakstiem krievu un ārvalstu žurnālos. Es arī izstrādāju kursu par bezvadu sakaru tīkliem, ko es izlasīju Nizhny Novgorodas Valsts universitātē (es nesniedzu saiti uz kursu, ja jūs interesē, es varu sniegt saiti privātajā). Ņemot pieredzi šajā jomā, es vēlos dalīties ar to ar ievērotu kopienu, es ceru, ka jums būs interese.

Vispārējs

Bezvadu sensori tīkli ir saņēmuši lielu attīstību pēdējā laikā. Šādi tīkli, kas sastāv no daudziem miniatūras mezgliem, kas aprīkoti ar zemas jaudas uztverošo raidītāju, mikroprocesoru un sensoru var savienot globālos datortīklus un fizisko pasauli. Bezvadu sensoru tīklu koncepcija piesaista daudzu zinātnieku, pētniecības institūtu un komerciālo organizāciju uzmanību, kas sniedza lielu zinātniskā darba plūsmu par šo tēmu. Liela interese par šādu sistēmu apguvi ir saistīts ar plašu sensoro tīklu izmantošanas diapazonu. Īpaši bezvadu sensoros tīklus var izmantot, lai prognozētu iekārtu bojājumus aviācijas sistēmas un ēku automatizācijā. Sakarā ar tās spēju pašorganizēties, autonomiju un augstu defektu toleranci, šādus tīklus aktīvi izmanto drošības sistēmās un militārajās lietojumprogrammās. Veselības monitoringa bezvadu sensoru tīklu veiksmīga izmantošana ir saistīta ar bioloģisko sensoru izstrādi, kas ir saderīgi ar integrētiem sensoru mezgliem. Bet vislielākais bezvadu sensoru tīklu sadalījums tika iegūts vides monitoringa un dzīvo būtņu jomā.

Dzelzs

Sakarā ar skaidru standartizācijas trūkumu sensoros tīklos, ir vairākas dažādas platformas. Visas platformas atbilst galvenajām pamatprasībām pieskāriena tīkliem: maza enerģijas patēriņš, ilga darbība, zemas jaudas uztveršanas raidītāji un sensori. Micaz, Telosb, Intel Mote 2 var attiecināt uz galvenajām platformām.

Michaz.

  • Mikroprocesors: Atmel Atmega128L
  • 7.3728 MHz frekvence
  • 128 KB Flash atmiņa programmām
  • 4 KB SRAM par datiem
  • 2 UART s
  • SPI riepa
  • I2c riepa
  • Radio: Chipcon CC2420
  • Ārējā flash atmiņa: 512 KB
  • 51-PIN papildu savienotājs
  • astoņi 10 bitu analogie I / O
  • 21 Digital I / O
  • Trīs programmējami LED
  • Jtag osta
  • Pārtiku no divām AA baterijām
Telosb.
  • Mikroprocesors: MSP430 F1611
  • 8 MHz frekvence
  • 48 KB Flash atmiņa programmām
  • 10 KB RAM par datiem
  • SPI riepa
  • Pievienots 12 bitu ADC / DAC
  • DMA kontrolieris
  • Radio: Chipcon CC2420
  • Ārējā flash atmiņa: 1024 KB
  • 16-PIN papildu savienotājs
  • Trīs programmējami LED
  • Jtag osta
  • Pēc izvēles: gaismas sensori, mitrums, temperatūra.
  • Pārtiku no divām AA baterijām


Intel Mote 2.
  • 320/416/520 MHz PXA271 XSCALE mikroprocesors
  • 32 MB Flash atmiņas
  • 32 MB RAM
  • MINI-USB interfeiss
  • I-MOTE2 savienotājs ārējām ierīcēm (31 + 21 PIN)
  • Radio: Chipcon CC2420
  • LED indikatori
  • Darbojas ar trim AAA baterijām

Katra platforma ir interesanta un tai ir savas īpašības. Personīgi man bija pieredze darbā ar telosb un Intel Mote platformām 2. Arī mūsu laboratorijā tika izstrādāta sava platforma, bet tas ir komerciāla, un es nevaru pastāstīt par to detalizēti.

Visbiežāk pirms 3 gadiem bija CC2420 mikroshēmojumu izmantošana kā mazjaudas uztveršanas raidītājs.

Datu programmatūra un pārsūtīšana

Galvenais datu pārraides standarts kontaktu tīklos IEE802.15.4, kas bija īpaši paredzēts bezvadu tīkliem ar zemas jaudas uztverošajiem raidītājiem.

Programmatūras jomā nav standartu sensoru tīklos. Ir vairāki simti dažādu datu apstrādes protokolu, kā arī mezglu pārvaldības sistēmas. Visbiežāk operētājsistēma ir atvērtā pirmkoda sistēma - Tinyos (atrodoties Stanfordst universitātē, personīgi tikās ar vienu no izstrādātājiem). Daudzi izstrādātāji (īpaši saistīti ar komerciālām sistēmām) uzrakstiet savu vadības sistēmu, bieži java valodā.

Touch mezgla kontroles programma darbojas Tinyos operētājsistēma, ir rakstīts NESC valodā.

Jāatzīmē, ka sakarā ar augstajām izmaksām iekārtu un sarežģītību iestatījumu pieskārienu tīklu, dažādas modelēšanas sistēmas, kas iegūta plašu izplatīšanu, jo īpaši Tossim sistēmu, kas speciāli izstrādāta, lai modelētu tinyos mezglu darbību.

Secinājums

Sensorie tīkli kļūst arvien izplatīti Krievijā. Kad es sāku mācīties 2003. gadā, to cilvēku skaits Krievijā, kuri bija iepazinušies ar šo tehnoloģiju, var tikt ieskaitīti pirkstiem. Ieskaitot Krievijā, tas bija iesaistīts nepiemērotas LuxSoft Labs.

Es strādāju ar sensoriem tīkliem 6 gadus, un var pateikt daudz par šīm tehnoloģijām. Ja Hubrasom kopiena ir interesanta, un man būs iespēja, es labprāt rakstīšu virkni rakstu par šo tēmu. Es varu ietekmēt lietas, piemēram: reāls darbs ar Tmotesky platformu, programmēšanas funkcijas Tinyos sistēmai NESC valodā, oriģinālos pētījumu rezultātus, kas iegūti mūsu laboratorijā, iespaidi 1,5 mēnešu darba Stanfordas universitātē, projektā par sensoriem tīkliem.

Paldies visiem par jūsu uzmanību, es labprāt atbildēsim uz jūsu jautājumiem.