Rețele de senzori

Utilizari

Zi de zi se dezvolta numeroase aplicatii care au la baza retelele de senzori. In viitorul apropriat retelele de senzori vor ocupa un rol din ce in ce mai important in toate domeniile. Retelele de senzorii vor fi un element esential in industrie, agricultura, medicina si aplicatiile casnice. Deaceea retelele de senzori trebuie sa fie din ce in ce mai robuste, mai economice, cu un timp cat mai mare de viata, rezistente la conditiile mediului si la schimbarile permanente ale topologiei. Mai mult, costul trebuie minimizat pe cat posibil.

Afirmatiile de mai sus se bazeaza pe faptul ca in momentul de fata exista o implicare intensa in cercetarea retelelor de senzori, care aduc imense beneficii si totodata provocari.

Cateva exemple sunt urmatoarele:

- sunt dezvoltati senzori pentru a analiza locatii indepartate (vremea, miscarea unui animal in habitatul lui, detectarea unui incediu intr-o padure);

- intr-un oras mare si aglomerat spre exemplu sunt atasati senzori taxi-urilor pentru a studia conditiile de trafic si pentru a alcatui o harta cu cele mai eficiente rute pentru a ajunge la diverse destinatii;

- sunt folositi senzori wireless in parcari pentru a determina ce locuri sunt ocupate si ce locuri sunt libere;

- retele de senzori wireless pentru a asigura securitatea unui magazin, intr-o parcare sau pentru anumite instalatii;

- retele de senzori folosite in aplicatii militare pentru a detecta, a stabili pozitia sau traiectoria potentialilor inamici;

- retelele de senzori pot fi folosite pentru a spori gradul de alerta la un potential atac terorist.

Probleme deschise ale retelelor de senzori

- marirea duratei de functionare a unei retele de senzori

- construirea unui sistem inteligent de colectare a datelor

- topologia retelelor de senzori se schimba foarte repede;

- senzorii folosesc un model de comunicatie broadcast, in timp ce majoritatea retelelor sunt bazate pe comunicatii punct la punct;

- senzorii sunt limitati in ceea ce priveste energia, capacitatile de calcul si memoria;

- senzorii sunt predispusi la esecuri;

- senzorii pot fi dispusi compact, in numar mare. Problema poate aparea in termeni de coliziuni si congestie. Pentru a evita coliziunile senzorii care sunt in aria de emisie a altor senzori nu trebuie sa emita in acelasi timp;

- desfasurarea ad-hoc necesita ca sistemul sa identifice si sa faca fata la consecintele distribuirii si legaturilor dintre nodurile retelei;

- mediul dinamic in care functioneaza senzorii impune retelei sa se adapteze in timp la modificarile legaturilor dintre noduri si la diversi stimuli exteriori retelei.

Caracteristici ale realizarii unei retele de senzori

Un numar mare de senzori: - pentru a utiliza in mod eficient dimensiunile mici si costul redus al senzorilor, retelele de senzori pot contine mii de noduri. Administrarea acestor uriase retele este o problema majora. Impartirea in grupuri (clustering) este o solutie la aceasta problema. Astfel, senzorii vecini se unesc pentru a forma un grup (cluster) si aleg un conducator de grup pentru a administra grupul.

Consum mic de energie: - In multe aplicatii nodurile senzor se vor afla intr-o locatie indepartata in care nu se va putea face intretinerea acestuia. Astfel durata de functionare a unui nod poate fi determinata de timpul de viata al bateriei acestuia, drept urmare senzorul trebuie sa consume cat mai putina energie. Reincarcarea bateriilor unui numar de senzori este scumpa si necesita timp.

Utilizare eficienta a memoriei reduse: - la construirea unei retele de senzori, trebuie tinut cont de probleme precum construirea unor tabele de rutare, raspunsuri la fluxuri de date si probleme de securitate pentru a ne incadra in memoria limitata de care dispun nodurile retelei.

Acumularea de informatii: - numarul, uneori urias, de senzorii pot duce la congestia retelei datorita cantitatii mari de informatii. Pentru a rezolva aceasta problema unii senzori cum ar fi conducatorii de grup pot acumula informatia si pot face diverse calcule (medii, sume, calcul de maxime si minime), pentru a realiza un rezumat pe care mai apoi sa-l raspandeasca (sa faca un broadcast) in retea.

Autoorganizarea retelei: - avand in vedere numarul mare de noduri si posibilitatea ca acestea sa se afle in locatii greu accesibile, este esential ca reteaua sa aiba capacitatea de a se auto-oraganiza. Mai mult decat atat unele noduri pot inceta sa functioneze, din diverse cauze (fie ca nu mai au energie, fie ca se strica), iar unele noduri se pot alatura retelei. Astfel, reteaua trebuie, periodic, sa se reorganizeze pentru a putea sa functioneze la parametri optimi. Noduri individuale se pot deconecta de restul retelei dar per ansamblu trebuie pastrat un grad ridicat de conectivitate la nivelul retelei.

Prelucrarea de semnale in colaborare: - inca un factor care diferentiaza aceste retele de Retelele Mobile Ad-hoc (MANET) este acela ca scopul final este detectarea/estimarea unor evenimente si nu doar comunicarea. Pentru a imbunatati performantele de detectie este adesea util de a imbina date de la mai multi senzori. Aceasta imbinare a datelor necesita transmiterea datelor si mesaje de control. Aceasta nevoie poate introduce constrangeri in arhitectura retelei.

Curs retele de senzori, Automatica si Calculatoare.