Sensör ağları: insanlığın geleceği. Test ekipmanıotomasyon ve telemekanikpaketleme ekipmanı yazılımıKablosuz sensör ağları

Dağıtılmış sensör ağları

Kablosuz sensör ağları nedir?

Sensörler ve alıcı cihaz

Kablosuz algılayıcı ağlar, adı verilen düğümlerden oluşturulur. moty (zerre) - bir frekansta radyo iletişimine sahip piller ve mikroçiplerle çalışan küçük otonom cihazlar - örneğin 2,4 GHz. Özel yazılım, zerrelerin kendilerini dağıtılmış ağlarda organize etmelerine, birbirleriyle iletişim kurmalarına, genellikle 100 metreyi geçmeyen en yakın düğümlerle sorgulamalarına ve veri alışverişinde bulunmalarına olanak tanır.

İngiliz edebiyatında böyle bir ağa denir kablosuz sensör ağı(WSN), farklı alanlardaki fiziksel veya çevresel koşulları ortaklaşa izlemek için sensörler kullanan, coğrafi olarak dağıtılmış otonom cihazlardan oluşan bir kablosuz ağdır.

Sıcaklık, ses, titreşim, basınç, nesnelerin veya havanın hareketi gibi parametreleri ölçebilirler. Kablosuz sensör ağlarının gelişimi, başlangıçta savaş alanı gözetleme gibi askeri görevler tarafından motive edildi. Şu anda, kablosuz sensör ağları, endüstriyel ve çevresel izleme, sağlık ve nesne hareket kontrolü dahil olmak üzere sivil yaşamın birçok alanında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Kapsam genişliyor.

Temel çalışma ilkeleri

3 seviyeli ağ diyagramı. 1. seviye sensörler ve ağ geçidi. 2. sunucu seviyesi. Katman 3 ince istemci

Her ağ düğümü: mot bir radyo alıcı-vericisi veya başka bir kablosuz iletişim cihazı, küçük bir mikrodenetleyici ve genellikle bir pil olan bir güç kaynağı ile donatılmıştır. Güneş panelleri veya diğer alternatif enerji kaynakları ile kullanılabilir

Uzak elemanlardan gelen veriler, bir radyo kanalı aracılığıyla, ağ üzerinden en yakın olanlar arasında düğümden düğüme iletilir. Sonuç olarak, en yakın zerreden ağ geçidine bir veri paketi iletilir. Ağ geçidi, kural olarak, sunucuya bir USB kablosuyla bağlanır. Sunucuda - toplanan veriler işlenir, saklanır ve WEB kabuğu aracılığıyla geniş bir kullanıcı yelpazesine erişilebilir.

Bir sensör düğümünün maliyeti, sensör ağının boyutuna ve karmaşıklığına bağlı olarak yüzlerce dolardan birkaç sente kadar değişir.

Donanım ve standartlar

Ağ Geçidi (2 adet), bir USB kablosuyla bir dizüstü bilgisayara bağlanır. Dizüstü bilgisayar internete UTP üzerinden bağlıdır ve bir sunucu görevi görür

Radyo antenli sensör cihazları

Kablosuz düğümün donanımı ve düğümler arasındaki ağ etkileşimi protokolleri, otonom güç kaynaklarına sahip sistemin uzun hizmet ömrünü sağlamak için güç tüketimi için optimize edilmiştir. Çalışma moduna bağlı olarak, bir düğümün ömrü birkaç yıla ulaşabilir.

Kablosuz sensör ağları için bir dizi standart şu anda onaylanmıştır veya geliştirilmektedir. ZigBee, endüstriyel kontrol, gömülü algılama, tıbbi veri toplama, bina otomasyonu gibi şeyler için bir standarttır. Zigbee'nin gelişimi, büyük bir endüstriyel şirketler konsorsiyumu tarafından kolaylaştırılmaktadır.

• WirelessHART, endüstriyel otomasyon için HART protokolünün bir uzantısıdır. WirelessHART, Haziran 2007'de HART Communications Foundation tarafından onaylanan HART 7 spesifikasyonunun bir parçası olarak jenerik HART protokolüne eklenmiştir.
• 6lowpan, ağ katmanı için açıklanan standarttır, ancak henüz benimsenmemiştir.
• ISA100, WSN teknolojisine girme girişimindeki başka bir çalışmadır, ancak kendi alanına geri besleme kontrolünü daha geniş bir şekilde dahil etmek için yapılmıştır. ANSI standartlarına dayalı ISA100 uygulamasının 2008 yılı sonuna kadar tamamlanması beklenmektedir.

WirelessHART, ISA100, ZigBee ve hepsi aynı standardı temel alır: IEEE 802.15.4 - 2005.

Kablosuz sensör ağı yazılımı

işletim sistemi

Kablosuz algılayıcı ağlar için işletim sistemleri, algılayıcı ağ donanımındaki sınırlı kaynaklar nedeniyle genel amaçlı işletim sistemlerinden daha az karmaşıktır. Bu nedenle, işletim sisteminin kullanıcı arabirimleri için destek içermesi gerekmez.

Kablosuz sensör ağ donanımı, geleneksel gömülü sistemlerden farklı değildir ve bu nedenle sensör ağları için gömülü bir işletim sistemi kullanılabilir.

Görselleştirme Uygulamaları

Ölçüm sonuçları görselleştirme ve raporlama yazılımı MoteView v1.1

Kablosuz sensör ağlarından gelen veriler tipik olarak bir merkezi baz istasyonunda dijital veriler olarak depolanır. Bu büyük miktardaki verilerin görüntülenmesini kolaylaştıran TosGUI MonSense, GNS gibi birçok standart program bulunmaktadır. Buna ek olarak, Açık Konsorsiyum (OGC), bir Web Tarayıcı aracılığıyla herhangi biri tarafından bir kablosuz algılayıcı ağının gerçek zamanlı olarak izlenmesini veya kontrol edilmesini sağlayacak olan kodlama meta verilerinin birlikte çalışabilirlik ve birlikte çalışabilirlik standartlarını belirtir.

Kablosuz algılayıcı ağ düğümlerinden gelen verilerle çalışmak için verilerin görüntülenmesini ve değerlendirilmesini kolaylaştıran programlar kullanılır. Böyle bir program MoteView'dur. Bu program, verileri gerçek zamanlı olarak görüntülemenizi ve analiz etmenizi, her türlü grafiği oluşturmanızı, çeşitli bölümlerde raporlar oluşturmanızı sağlar.

kullanmanın faydaları

• Güç kaynağı ve veri iletimi için kablo döşemeye gerek yok;
• Bileşenlerin düşük maliyeti, sistemin kurulumu, devreye alınması ve bakımı;
• Hızlı ve kolay ağ dağıtımı;
• Bireysel düğümlerin veya bileşenlerin arızalanması durumunda bir bütün olarak tüm sistemin güvenilirliği ve hata toleransı;
• Ağı, nesnelerin kendi işleyiş sürecine müdahale etmeden herhangi bir nesnede uygulama ve değiştirme olasılığı
• Tüm sistemin bir bütün olarak hızlı ve gerekirse gizli montajı imkanı.

Her sensör bir bira kapağı büyüklüğündedir (ancak gelecekte yüzlerce kez küçültülebilir) ve bir işlemci, bellek ve bir radyo vericisi içerir. Bu tür kapaklar herhangi bir bölgeye dağılabilir ve kendileri birbirleriyle iletişim kuracak, tek bir kablosuz ağ oluşturacak ve en yakın bilgisayara veri iletmeye başlayacaktır.

Kablosuz bir ağda birleştirilen sensörler çevresel parametreleri izleyebilir: hareket, ışık, sıcaklık, basınç, nem vb. Teknoloji, pilleri değiştirmeden yıllarca (hatta on yıllarca) çalışmalarını sağlar. Sensör ağları, bilgisayarın evrensel duyu organlarıdır ve dünyadaki sensörlerle donatılmış tüm fiziksel nesneler bir bilgisayar tarafından tanınabilir. Gelecekte, milyarlarca sensörün her biri bir IP adresi alacak ve hatta Küresel Sensör Ağı gibi bir şey oluşturabilirler. Şimdiye kadar, yalnızca ordu ve endüstri, sensör ağlarının yetenekleriyle ilgilendi. Sensör ağları pazar araştırmasında uzman olan ON World'ün son raporuna göre, bu yıl pazar önemli bir toparlanma yaşıyor. Bu yıl dikkat çeken bir başka olay da dünyanın ilk tek çipli ZigBee sisteminin (Ember tarafından yapılmıştır) piyasaya sürülmesiydi. ON World tarafından ankete katılan büyük ABD sanayi şirketlerinin yaklaşık %29'u halihazırda sensör ağları kullanıyor ve diğer %40'ı da bunları 18 ay içinde devreye almayı planlıyor. Amerika'da, sensör ağlarının oluşturulması ve bakımıyla uğraşan yüzden fazla ticari firma ortaya çıktı.

Bu yılın sonunda gezegendeki sensör sayısı 1 milyonu aşacak, şimdi sadece ağ sayısı değil, boyutları da artıyor. İlk kez, 25.000 düğüm için bir ağ da dahil olmak üzere 1.000'den fazla düğümden oluşan birkaç ağ oluşturuldu ve başarıyla çalıştırıldı.

Kaynak: Web PLANET

uygulama alanı

KAA uygulamaları çok sayıda ve çeşitlidir. Kablolu sensörler kullanılarak kontrol edilmesi zor veya pahalı olan verileri izlemek için ticari ve endüstriyel sistemlerde kullanılırlar. WSN'ler, güç kaynaklarını değiştirmeye gerek kalmadan uzun yıllar kalabilecekleri (çevresel çevre izleme) ulaşılması zor alanlarda kullanılabilir. Korunan bir tesisi ihlal edenlerin eylemlerini kontrol edebilirler.

WSN ayrıca izleme, izleme ve kontrol için de kullanılır. İşte bazı uygulamalar:

• Büyük ormanlardan ve turbalıklardan çıkan yangınların duman izlemesi ve tespiti
• Rusya Federasyonu Federasyonu Konularının İdaresinin Kriz Merkezleri için ek bir bilgi kaynağı
• Potansiyel gerilimin sismik tespiti
• Askeri gözlemler
• Güvenlik sistemlerinde akustik nesne hareketi algılama.
• Alan ve çevrenin ekolojik olarak izlenmesi
• Endüstriyel süreçlerin izlenmesi, MES sistemlerinde kullanım
• Tıbbi izleme

Bina otomasyonu:

	mikro iklimi korumak için sıcaklığın, hava akışının, insanların varlığının ve ekipmanın kontrolünün izlenmesi;
	aydınlatma kontrolü;
	enerji yönetimi;
	gaz, su, elektrik vb. için apartman sayaçlarının okumalarının toplanması;
	güvenlik ve yangın alarmı;
	bina ve yapıların taşıyıcı yapılarının durumunun izlenmesi.

Endüstriyel Otomasyon:

	endüstriyel ekipmanın uzaktan kontrolü ve teşhisi;
	ekipmanın mevcut duruma göre bakımı (güvenlik marjının tahmini);
	üretim süreçlerinin izlenmesi;

Maxim Sergievsky

En son kablosuz iletişim teknolojileri ve mikroçip üretimi alanındaki ilerleme, son birkaç yılda yeni bir dağıtılmış iletişim sistemleri sınıfı olan sensör ağlarının pratik olarak geliştirilmesine ve uygulanmasına geçmeyi mümkün kılmıştır.

Kablosuz sensör ağları, minyatür bilgi işlem ve iletişim cihazlarından oluşur - zerreler ( İngilizceden. zerreler - toz parçacıkları) veya sensörler. Mot, genellikle bir inç küpten daha büyük olmayan bir tahtadır. Anakartta bir işlemci, flash ve RAM bellek, dijitalden analoğa ve analogdan dijitale dönüştürücüler, bir RF alıcı-verici, bir güç kaynağı ve sensörler bulunur. Sensörler çok çeşitli olabilir; dijital ve analog konektörlerle bağlanırlar. Sıcaklık, basınç, nem, ışık, titreşim sensörleri diğerlerinden daha sık kullanılır, daha az sıklıkla - manyetoelektrik, kimyasal (örneğin, CO, CO2 içeriğinin ölçülmesi), ses ve diğerleri. Kullanılan sensör seti, kablosuz sensör ağları tarafından gerçekleştirilen işlevlere bağlıdır. Motor küçük bir pil ile çalışır. Mote'lar yalnızca duyusal verilerin toplanması, ön işlenmesi ve iletilmesi için kullanılır. Çeşitli üreticiler tarafından üretilen zerrelerin görünümü, Şek. 1.

Parçacıklar tarafından toplanan verilerin ana işlevsel işlenmesi, oldukça güçlü bir bilgisayar olan düğümde veya ağ geçidinde gerçekleştirilir. Ancak verileri işlemek için önce alınmaları gerekir. Bu amaçla, düğüm bir anten ile donatılmalıdır. Ancak her durumda, yalnızca kendisine yeterince yakın olan zerreler düğüm için kullanılabilir; başka bir deyişle, düğüm her zerreden doğrudan bilgi almaz. Zerreler tarafından toplanan duyusal bilgilerin elde edilmesi sorunu şu şekilde çözülür. Motlar, radyo aralığında çalışan alıcı-vericileri kullanarak birbirleriyle bilgi alışverişinde bulunabilirler. Bu, ilk olarak, sensörlerden okunan duyusal bilgi ve ikinci olarak, cihazların durumu ve veri aktarım işleminin sonuçları hakkında bilgidir. Bilgi, zincir boyunca bir zerreden diğerine iletilir ve sonuç olarak, ağ geçidine en yakın zerreler, biriken tüm bilgileri ağ geçidine sıfırlar. Mote'lardan bazıları başarısız olursa, yeniden yapılandırmadan sonra sensör ağının çalışması devam etmelidir. Ancak bu durumda doğal olarak bilgi kaynaklarının sayısı azalır.

İşlevleri gerçekleştirmek için her mota özel bir işletim sistemi kurulur. Şu anda çoğu kablosuz sensör ağı, Berkeley Üniversitesi'nde geliştirilen bir işletim sistemi olan TinyOS'u kullanıyor. TinyOS, açık kaynaklı bir yazılımdır; şu adreste mevcuttur: www.tinyos.net. TinyOS, sınırlı bilgi işlem kaynaklarıyla çalışmak üzere tasarlanmış olay güdümlü, gerçek zamanlı bir işletim sistemidir. Bu işletim sistemi, zerrelerin komşularla otomatik olarak bağlantı kurmasına ve belirli bir topolojiye sahip bir sensör ağı oluşturmasına izin verir. TinyOS 2.0'ın son sürümü 2006'da yayınlandı.

Kablosuz algılayıcı ağların işleyişindeki en önemli faktör, motorlara takılan pillerin sınırlı kapasiteye sahip olmasıdır. Lütfen pillerin genellikle değiştirilemeyeceğini unutmayın. Bu bağlamda, iletilen bilgi miktarını azaltmayı ve en önemlisi veri alma ve iletme döngü sayısını en aza indirmeyi amaçlayan zerreler üzerinde yalnızca en basit birincil işlemi gerçekleştirmek gerekir. Bu sorunu çözmek için, en ünlüsü ZigBee ittifakının protokolleri olan özel iletişim protokolleri geliştirilmiştir. Bu ittifak (web sitesi www.zigbee.org), 2002 yılında özellikle kablosuz sensör ağları alanındaki çalışmaları koordine etmek için oluşturulmuştur. En büyük donanım ve yazılım geliştiricilerini içerir: Philips, Ember, Samsung, IBM, Motorola, Freescale Semiconductor, Texas Instruments, NEC, LG, OKI ve diğerleri (toplamda 200'den fazla üye). Intel Corporation, faaliyetlerini desteklemesine rağmen ittifaka dahil değildir.

Prensip olarak, kablosuz sensör ağları için bir protokol yığını da dahil olmak üzere bir standart geliştirmek için ZigBee, kısa mesafelerde (75 m'ye kadar) kablosuz veri ağları için fiziksel katmanı ve medya erişim katmanını tanımlayan önceden geliştirilmiş IEEE 802.15.4 standardını kullandı. ) düşük güç tüketimiyle, ancak yüksek derecede güvenilirlikle. IEEE 802.15.4 standardı için radyo veri iletiminin bazı özellikleri Tablo'da verilmiştir. 1.

Tablo 1. IEEE 802.15.4 için veri radyo özellikleri

Şu anda ZigBee, tam uyumlu donanım ve yazılım ürünlerinin üretiminin varlığıyla desteklenen bu alanda tek standardı geliştirmiştir. ZigBee protokolleri, cihazların uyumasına izin verir b Öçoğu zaman, pil ömrünü büyük ölçüde uzatır.

Açıkçası, yüzlerce hatta binlerce zerre arasında veri alışverişi şemaları geliştirmek o kadar kolay değil. Diğer şeylerin yanı sıra, sensör ağlarının lisanssız frekans bantlarında çalıştığı gerçeğini hesaba katmak gerekir, bu nedenle bazı durumlarda harici radyo sinyal kaynaklarından parazit meydana gelebilir. Aynı verilerin yeniden iletilmesinden kaçınılması ve ayrıca yetersiz enerji tüketimi ve dış etkiler nedeniyle mote'ların sonsuza kadar veya bir süre başarısız olacağının dikkate alınması da istenir. Tüm bu durumlarda, iletişim şemaları değiştirilmelidir. TinyOS'un en önemli özelliklerinden biri, ağ şemalarının ve veri yollarının otomatik olarak seçilmesi olduğundan, kablosuz sensör ağları temelde kendi kendini yapılandırır.

Çoğu zaman, bir zerre, en azından veri ileteceği diğer zerre ile ilgili olarak kendi konumunu belirleyebilmelidir. Yani, önce tüm zerreler tanımlanır ve ardından yönlendirme şeması zaten oluşturulmuştur. Genel olarak, tüm zerreler - ZigBee standart cihazları - karmaşıklık düzeyine göre üç sınıfa ayrılır. Bunlardan en yükseği - koordinatör - ağın çalışmasını yönetir, topolojisi hakkında verileri depolar ve daha fazla işlem için tüm kablosuz sensör ağı tarafından toplanan verileri iletmek için bir ağ geçidi görevi görür. Sensör ağları genellikle bir koordinatör kullanır. Ortalama karmaşıklığın zerresi bir yönlendiricidir, yani veri alıp iletebilir ve ayrıca iletim yönünü belirleyebilir. Ve son olarak, en basit zerre, verileri yalnızca en yakın yönlendiriciye iletebilir. Böylece, ZigBee standardının küme mimarisine sahip bir ağı desteklediği ortaya çıkıyor (Şekil 2). Küme, bir yönlendirici ve duyusal verileri talep ettiği en basit zerrelerden oluşur. Küme yönlendiricileri verileri birbirine aktarır ve sonunda veriler koordinatöre gönderilir. Koordinatörün genellikle verilerin son işlem için gönderildiği IP ağına bir bağlantısı vardır.

Rusya'da da kablosuz sensör ağlarının oluşturulması ile ilgili geliştirmeler yapılıyor. Bu nedenle, High-Tech Systems şirketi, kablosuz sensör ağları oluşturmak için MeshLogic donanım ve yazılım platformunu sunmaktadır (web sitesi www.meshlogic.ru). Bu platform ile ZigBee arasındaki temel fark, eşler arası ağ ağları oluşturmaya odaklanmasıdır (Şekil 3). Bu tür ağlarda her zerrenin işlevselliği aynıdır. Kafes topoloji ağlarının kendi kendini organize etme ve kendi kendini iyileştirme olasılığı, bazı zerrelerin arızalanması durumunda kendiliğinden yeni bir ağ yapısı oluşturmaya izin verir. Doğru, her durumda, tüm verileri alan ve işleyen merkezi bir işlevsel düğüme veya işlenecek düğüme veri iletmek için bir ağ geçidine ihtiyacınız var. Kendiliğinden oluşturulan ağlara genellikle "belirli bir durum için" anlamına gelen Latince Ad Hoc terimiyle atıfta bulunulur.

MeshLogic ağlarında, her zerre paket aktarımı gerçekleştirebilir, yani işlevlerinde bir ZigBee yönlendiricisine benzer. MeshLogic ağları tamamen kendi kendini organize eder: hiçbir koordinatör düğümü sağlanmaz. MeshLogic'te RF alıcı-vericileri olarak çeşitli cihazlar, özellikle ZigBee standart cihazları gibi 2,4 ... 2,4835 GHz frekans aralığında çalışan Cypress WirelessUSB kullanılabilir. MeshLogic platformu için protokol yığınının yalnızca alt katmanlarının var olduğuna dikkat edilmelidir. Ağ ve uygulama başta olmak üzere üst katmanların belirli uygulamalar için oluşturulacağına inanılmaktadır. İki MeshLogic motorun ve bir ZigBee standart motorun konfigürasyonları ve ana parametreleri Tablo'da gösterilmektedir. 2.

Tablo 2. Farklı üreticilerin motorlarının temel özellikleri

Bu kartlarda entegre dokunmatik sensör bulunmadığını unutmayın.

Kablosuz sensör ağlarını geleneksel bilgi işlem (kablolu ve kablosuz) ağlardan temel olarak neyin ayırdığını belirtiyoruz:

• herhangi bir kablonun tamamen yokluğu - elektrik, iletişim vb.;
• zerrelerin çevresel nesnelere kompakt yerleşimi ve hatta entegrasyonu olasılığı;
• hem bireysel unsurların hem de daha da önemlisi tüm sistemin bir bütün olarak güvenilirliği; bazı durumlarda ağ, sensörlerin (zerreciklerin) yalnızca %10-20'si iyi çalışır durumdayken çalışabilir;
• kurulum ve bakım için personele gerek yoktur.

Sensör ağları birçok uygulama alanında kullanılabilir. Kablosuz algılayıcı ağlar umut verici yeni bir teknolojidir ve ilgili tüm projeler çoğunlukla geliştirme aşamasındadır. Bu teknolojinin ana uygulama alanlarını belirtiyoruz:

• savunma ve güvenlik sistemleri;
• çevresel kontrol;
• endüstriyel ekipmanın izlenmesi;
• güvenlik sistemi;
• tarım arazisinin durumunun izlenmesi;
• enerji yönetimi;
• havalandırma, iklimlendirme ve aydınlatma sistemlerinin kontrolü;
• yangın alarmı;
• stok kontrolü;
• malların taşınmasını izlemek;
• bir kişinin fizyolojik durumunun izlenmesi;
• personel kontrolü.

Kablosuz sensör ağlarının kullanımına ilişkin oldukça fazla sayıda örnekten ikisini ayırdık. Belki de en ünlüsü, ağın bir BP petrol tankerinde konuşlandırılmasıdır. Orada, Intel ekipmanı temelinde oluşturulmuş bir ağ kullanılarak, önleyici bakımını organize etmek için geminin durumu izlendi. BP, sensör ağının gemide aşırı sıcaklıklarda, yüksek titreşimde ve geminin belirli bölgelerinde önemli düzeyde radyo frekansı girişiminde bulunup bulunmadığını analiz etti. Deney başarılı oldu, ağ birkaç kez yeniden yapılandırıldı ve otomatik olarak geri yüklendi.

Tamamlanan başka bir pilot proje örneği, Florida'daki bir ABD Hava Kuvvetleri üssünde bir sensör ağı konuşlandırılmasıdır. Sistem, hareketli olanlar da dahil olmak üzere çeşitli metal nesneleri tanıma konusunda iyi bir beceri göstermiştir. Bir sensör ağının kullanılması, insanların ve arabaların kontrollü alana girdiğini tespit etmeyi ve hareketlerini izlemeyi mümkün kıldı. Bu sorunları çözmek için manyetoelektrik ve sıcaklık sensörleri ile donatılmış motorlar kullanıldı. Proje şu anda genişliyor ve kablosuz sensör ağı şimdiden 10.000x500 m'lik bir test sahasına kuruluyor.Birkaç Amerikan üniversitesi tarafından uygun uygulama yazılımları geliştiriliyor.

Maxim Sergievsky

En son kablosuz iletişim teknolojileri ve mikroçip üretimi alanındaki ilerleme, son birkaç yılda yeni bir dağıtılmış iletişim sistemleri sınıfı olan sensör ağlarının pratik olarak geliştirilmesine ve uygulanmasına geçmeyi mümkün kılmıştır.

Kablosuz sensör ağları, minyatür bilgi işlem ve iletişim cihazlarından oluşur - zerreler ( İngilizceden. zerreler - toz parçacıkları) veya sensörler. Mot, genellikle bir inç küpten daha büyük olmayan bir tahtadır. Anakartta bir işlemci, flash ve RAM bellek, dijitalden analoğa ve analogdan dijitale dönüştürücüler, bir RF alıcı-verici, bir güç kaynağı ve sensörler bulunur. Sensörler çok çeşitli olabilir; dijital ve analog konektörlerle bağlanırlar. Sıcaklık, basınç, nem, ışık, titreşim sensörleri diğerlerinden daha sık kullanılır, daha az sıklıkla - manyetoelektrik, kimyasal (örneğin, CO, CO2 içeriğinin ölçülmesi), ses ve diğerleri. Kullanılan sensör seti, kablosuz sensör ağları tarafından gerçekleştirilen işlevlere bağlıdır. Motor küçük bir pil ile çalışır. Mote'lar yalnızca duyusal verilerin toplanması, ön işlenmesi ve iletilmesi için kullanılır. Çeşitli üreticiler tarafından üretilen zerrelerin görünümü, Şek. 1.

Parçacıklar tarafından toplanan verilerin ana işlevsel işlenmesi, oldukça güçlü bir bilgisayar olan düğümde veya ağ geçidinde gerçekleştirilir. Ancak verileri işlemek için önce alınmaları gerekir. Bu amaçla, düğüm bir anten ile donatılmalıdır. Ancak her durumda, yalnızca kendisine yeterince yakın olan zerreler düğüm için kullanılabilir; başka bir deyişle, düğüm her zerreden doğrudan bilgi almaz. Zerreler tarafından toplanan duyusal bilgilerin elde edilmesi sorunu şu şekilde çözülür. Motlar, radyo aralığında çalışan alıcı-vericileri kullanarak birbirleriyle bilgi alışverişinde bulunabilirler. Bu, ilk olarak, sensörlerden okunan duyusal bilgi ve ikinci olarak, cihazların durumu ve veri aktarım işleminin sonuçları hakkında bilgidir. Bilgi, zincir boyunca bir zerreden diğerine iletilir ve sonuç olarak, ağ geçidine en yakın zerreler, biriken tüm bilgileri ağ geçidine sıfırlar. Mote'lardan bazıları başarısız olursa, yeniden yapılandırmadan sonra sensör ağının çalışması devam etmelidir. Ancak bu durumda doğal olarak bilgi kaynaklarının sayısı azalır.

İşlevleri gerçekleştirmek için her mota özel bir işletim sistemi kurulur. Şu anda çoğu kablosuz sensör ağı, Berkeley Üniversitesi'nde geliştirilen bir işletim sistemi olan TinyOS'u kullanıyor. TinyOS, açık kaynaklı bir yazılımdır; şu adreste mevcuttur: www.tinyos.net. TinyOS, sınırlı bilgi işlem kaynaklarıyla çalışmak üzere tasarlanmış olay güdümlü, gerçek zamanlı bir işletim sistemidir. Bu işletim sistemi, zerrelerin komşularla otomatik olarak bağlantı kurmasına ve belirli bir topolojiye sahip bir sensör ağı oluşturmasına izin verir. TinyOS 2.0'ın son sürümü 2006'da yayınlandı.

Kablosuz algılayıcı ağların işleyişindeki en önemli faktör, motorlara takılan pillerin sınırlı kapasiteye sahip olmasıdır. Lütfen pillerin genellikle değiştirilemeyeceğini unutmayın. Bu bağlamda, iletilen bilgi miktarını azaltmayı ve en önemlisi veri alma ve iletme döngü sayısını en aza indirmeyi amaçlayan zerreler üzerinde yalnızca en basit birincil işlemi gerçekleştirmek gerekir. Bu sorunu çözmek için, en ünlüsü ZigBee ittifakının protokolleri olan özel iletişim protokolleri geliştirilmiştir. Bu ittifak (web sitesi www.zigbee.org), 2002 yılında özellikle kablosuz sensör ağları alanındaki çalışmaları koordine etmek için oluşturulmuştur. En büyük donanım ve yazılım geliştiricilerini içerir: Philips, Ember, Samsung, IBM, Motorola, Freescale Semiconductor, Texas Instruments, NEC, LG, OKI ve diğerleri (toplamda 200'den fazla üye). Intel Corporation, faaliyetlerini desteklemesine rağmen ittifaka dahil değildir.

Prensip olarak, kablosuz sensör ağları için bir protokol yığını da dahil olmak üzere bir standart geliştirmek için ZigBee, kısa mesafelerde (75 m'ye kadar) kablosuz veri ağları için fiziksel katmanı ve medya erişim katmanını tanımlayan önceden geliştirilmiş IEEE 802.15.4 standardını kullandı. ) düşük güç tüketimiyle, ancak yüksek derecede güvenilirlikle. IEEE 802.15.4 standardı için radyo veri iletiminin bazı özellikleri Tablo'da verilmiştir. 1.

Tablo 1. IEEE 802.15.4 için veri radyo özellikleri

Şu anda ZigBee, tam uyumlu donanım ve yazılım ürünlerinin üretiminin varlığıyla desteklenen bu alanda tek standardı geliştirmiştir. ZigBee protokolleri, cihazların uyumasına izin verir b Öçoğu zaman, pil ömrünü büyük ölçüde uzatır.

Açıkçası, yüzlerce hatta binlerce zerre arasında veri alışverişi şemaları geliştirmek o kadar kolay değil. Diğer şeylerin yanı sıra, sensör ağlarının lisanssız frekans bantlarında çalıştığı gerçeğini hesaba katmak gerekir, bu nedenle bazı durumlarda harici radyo sinyal kaynaklarından parazit meydana gelebilir. Aynı verilerin yeniden iletilmesinden kaçınılması ve ayrıca yetersiz enerji tüketimi ve dış etkiler nedeniyle mote'ların sonsuza kadar veya bir süre başarısız olacağının dikkate alınması da istenir. Tüm bu durumlarda, iletişim şemaları değiştirilmelidir. TinyOS'un en önemli özelliklerinden biri, ağ şemalarının ve veri yollarının otomatik olarak seçilmesi olduğundan, kablosuz sensör ağları temelde kendi kendini yapılandırır.

Çoğu zaman, bir zerre, en azından veri ileteceği diğer zerre ile ilgili olarak kendi konumunu belirleyebilmelidir. Yani, önce tüm zerreler tanımlanır ve ardından yönlendirme şeması zaten oluşturulmuştur. Genel olarak, tüm zerreler - ZigBee standart cihazları - karmaşıklık düzeyine göre üç sınıfa ayrılır. Bunlardan en yükseği - koordinatör - ağın çalışmasını yönetir, topolojisi hakkında verileri depolar ve daha fazla işlem için tüm kablosuz sensör ağı tarafından toplanan verileri iletmek için bir ağ geçidi görevi görür. Sensör ağları genellikle bir koordinatör kullanır. Ortalama karmaşıklığın zerresi bir yönlendiricidir, yani veri alıp iletebilir ve ayrıca iletim yönünü belirleyebilir. Ve son olarak, en basit zerre, verileri yalnızca en yakın yönlendiriciye iletebilir. Böylece, ZigBee standardının küme mimarisine sahip bir ağı desteklediği ortaya çıkıyor (Şekil 2). Küme, bir yönlendirici ve duyusal verileri talep ettiği en basit zerrelerden oluşur. Küme yönlendiricileri verileri birbirine aktarır ve sonunda veriler koordinatöre gönderilir. Koordinatörün genellikle verilerin son işlem için gönderildiği IP ağına bir bağlantısı vardır.

Rusya'da da kablosuz sensör ağlarının oluşturulması ile ilgili geliştirmeler yapılıyor. Bu nedenle, High-Tech Systems şirketi, kablosuz sensör ağları oluşturmak için MeshLogic donanım ve yazılım platformunu sunmaktadır (web sitesi www.meshlogic.ru). Bu platform ile ZigBee arasındaki temel fark, eşler arası ağ ağları oluşturmaya odaklanmasıdır (Şekil 3). Bu tür ağlarda her zerrenin işlevselliği aynıdır. Kafes topoloji ağlarının kendi kendini organize etme ve kendi kendini iyileştirme olasılığı, bazı zerrelerin arızalanması durumunda kendiliğinden yeni bir ağ yapısı oluşturmaya izin verir. Doğru, her durumda, tüm verileri alan ve işleyen merkezi bir işlevsel düğüme veya işlenecek düğüme veri iletmek için bir ağ geçidine ihtiyacınız var. Kendiliğinden oluşturulan ağlara genellikle "belirli bir durum için" anlamına gelen Latince Ad Hoc terimiyle atıfta bulunulur.

MeshLogic ağlarında, her zerre paket aktarımı gerçekleştirebilir, yani işlevlerinde bir ZigBee yönlendiricisine benzer. MeshLogic ağları tamamen kendi kendini organize eder: hiçbir koordinatör düğümü sağlanmaz. MeshLogic'te RF alıcı-vericileri olarak çeşitli cihazlar, özellikle ZigBee standart cihazları gibi 2,4 ... 2,4835 GHz frekans aralığında çalışan Cypress WirelessUSB kullanılabilir. MeshLogic platformu için protokol yığınının yalnızca alt katmanlarının var olduğuna dikkat edilmelidir. Ağ ve uygulama başta olmak üzere üst katmanların belirli uygulamalar için oluşturulacağına inanılmaktadır. İki MeshLogic motorun ve bir ZigBee standart motorun konfigürasyonları ve ana parametreleri Tablo'da gösterilmektedir. 2.

Tablo 2. Farklı üreticilerin motorlarının temel özellikleri

Bu kartlarda entegre dokunmatik sensör bulunmadığını unutmayın.

Kablosuz sensör ağlarını geleneksel bilgi işlem (kablolu ve kablosuz) ağlardan temel olarak neyin ayırdığını belirtiyoruz:

• herhangi bir kablonun tamamen yokluğu - elektrik, iletişim vb.;
• zerrelerin çevresel nesnelere kompakt yerleşimi ve hatta entegrasyonu olasılığı;
• hem bireysel unsurların hem de daha da önemlisi tüm sistemin bir bütün olarak güvenilirliği; bazı durumlarda ağ, sensörlerin (zerreciklerin) yalnızca %10-20'si iyi çalışır durumdayken çalışabilir;
• kurulum ve bakım için personele gerek yoktur.

Sensör ağları birçok uygulama alanında kullanılabilir. Kablosuz algılayıcı ağlar umut verici yeni bir teknolojidir ve ilgili tüm projeler çoğunlukla geliştirme aşamasındadır. Bu teknolojinin ana uygulama alanlarını belirtiyoruz:

• savunma ve güvenlik sistemleri;
• çevresel kontrol;
• endüstriyel ekipmanın izlenmesi;
• güvenlik sistemi;
• tarım arazisinin durumunun izlenmesi;
• enerji yönetimi;
• havalandırma, iklimlendirme ve aydınlatma sistemlerinin kontrolü;
• yangın alarmı;
• stok kontrolü;
• malların taşınmasını izlemek;
• bir kişinin fizyolojik durumunun izlenmesi;
• personel kontrolü.

Kablosuz sensör ağlarının kullanımına ilişkin oldukça fazla sayıda örnekten ikisini ayırdık. Belki de en ünlüsü, ağın bir BP petrol tankerinde konuşlandırılmasıdır. Orada, Intel ekipmanı temelinde oluşturulmuş bir ağ kullanılarak, önleyici bakımını organize etmek için geminin durumu izlendi. BP, sensör ağının gemide aşırı sıcaklıklarda, yüksek titreşimde ve geminin belirli bölgelerinde önemli düzeyde radyo frekansı girişiminde bulunup bulunmadığını analiz etti. Deney başarılı oldu, ağ birkaç kez yeniden yapılandırıldı ve otomatik olarak geri yüklendi.

Tamamlanan başka bir pilot proje örneği, Florida'daki bir ABD Hava Kuvvetleri üssünde bir sensör ağı konuşlandırılmasıdır. Sistem, hareketli olanlar da dahil olmak üzere çeşitli metal nesneleri tanıma konusunda iyi bir beceri göstermiştir. Bir sensör ağının kullanılması, insanların ve arabaların kontrollü alana girdiğini tespit etmeyi ve hareketlerini izlemeyi mümkün kıldı. Bu sorunları çözmek için manyetoelektrik ve sıcaklık sensörleri ile donatılmış motorlar kullanıldı. Proje şu anda genişliyor ve kablosuz sensör ağı şimdiden 10.000x500 m'lik bir test sahasına kuruluyor.Birkaç Amerikan üniversitesi tarafından uygun uygulama yazılımları geliştiriliyor.

Kireev A.O., Svetlov A.V. KORUMA TEKNOLOJİLERİ ALANINDA KABLOSUZ SENSÖR AĞLARI

Yerleşik "kablosuz sensör ağı" (WSN) terimi, otonom güç kaynaklarına sahip minyatür elektronik cihazlardan oluşan dağıtılmış, kendi kendini organize eden ve hataya dayanıklı bir ağ olan yeni bir kablosuz sistem sınıfını ifade eder. Böyle bir ağın akıllı düğümleri, mesajları zincir boyunca ileterek, düşük verici gücüyle önemli bir sistem kapsama alanı ve sonuç olarak sistemin yüksek enerji verimliliği sağlayabilir.

Şu anda, bir davetsiz misafirin varlığı, hareketi ve devlet için özellikle önemli (nükleer, hükümet, askeri) tesislere bitişik bölgelerdeki yetkisiz eylemler hakkında operasyonel bilgi elde etmek için bölgelerin otomatik olarak izlenmesinin organizasyonuna çok dikkat edilmektedir. sınır veya sorumluluk bölgesinde bulunan keşif alt bölümleri (ön bölümlerin izlenmesi, düşmanın arka iletişimleri). Bu sorunları rasyonel bir şekilde çözmek için, şu anda kullanılanlardan temelde farklı olan yeni nesil teknik araçlar ve algoritmalar kullanmak gerekir. Bu alanda en umut verici yön, kablosuz sensör ağlarının oluşturulması olarak kabul edilmelidir. Geniş alanların toplam hedefli izlenmesini mümkün kılarlar.

Nesnelerin güvenlik sistemleri ile ilgili olarak, WSS davetsiz misafiri algılamalı ve sınıflandırmalı, koordinatları belirlemeli ve hareketinin yörüngesini tahmin etmelidir. Dağıtılmış zekaya sahip olan sistem, bağımsız olarak bilgi akışlarının yönünde bir değişiklik sağlar, örneğin başarısız veya geçici olarak çalışmayan düğümleri atlayarak, kontrollü bölge boyunca ve merkezi noktaya güvenilir bilgi iletimini organize eder.

Her sensörün alıcı-vericisinin aslında bir nesne algılama sensörü olacağı (ağ kapsama alanındaki bir nesnenin görünümü nedeniyle radyo kanalındaki taşıyıcı seviyesinin düşürülmesinin etkisi) WSN'ler de umut vericidir.

WSN'de iletilen bilgilerin yüksek güvenilirliğini ve korunmasını sağlamak için, iletişim kanalının özelliklerindeki değişikliklere, radyo parazitine, müdahaleye ve veri taklidine dirençli kendi radyo protokollerini geliştirmek gerekir. Bu durumda, yayılı spektrum teknolojilerinin - DSSS (doğrudan sayısal dizi) ve FHSS (frekans atlamalı) yöntemlerinin kullanılması tavsiye edilir.

Veri iletim ortamına erişim mekanizmalarına gelince, sistemin yüksek enerji verimliliği ve WSN'de veri yayılımı için minimum zaman gecikmeleri için birbirini dışlayan gereksinimler ortaya çıkmaktadır. Temel algoritma olarak CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Media Access with Collision Prevention) kullanmanın kendi dezavantajı vardır - ağ cihazları sürekli olarak havayı dinleme modunda olmalıdır, bu da güç tüketiminde bir artışa yol açar. Tamamen eşzamansız ağlarda bu algoritma verimsizdir.

Böyle bir durumda en kabul edilebilir olanı, senkronize erişim (TDMA zaman bölümü) ve rekabetçi bir temelde erişim ilkelerini birleştiren "yuva" CSMA / CA algoritmasıdır.

Kablosuz sensör ağları alanındaki açık standartlar arasında, kablosuz için fiziksel katmanı (PHY) ve ortam erişim katmanını (MAC) tanımlayan önceden kabul edilen 802.15.4 standardına dayalı olarak bugüne kadar yalnızca ZigBee standardı onaylanmıştır. kişisel alan ağları (WPAN). Bu teknoloji başlangıçta yüksek veri aktarım hızları gerektirmeyen görevler için geliştirilmiştir. Bu tür ağların cihazları, ultra düşük güç tüketimi ile mümkün olduğunca ucuz olmalıdır.

ZigBee çözümlerinin şüphesiz avantajları arasında önemli dezavantajlara da dikkat edilmelidir. Örneğin, üç farklı aygıt sınıfının (koordinatörler, yönlendiriciler ve uçbirim aygıtları) varlığı, ayrı elemanlarının arızalanması durumunda ağın hata toleransını önemli ölçüde azaltır. Ek olarak, böyle bir yapı, sistemin tasarım aşamasında cihazların yerleştirilmesinin planlanmasını gerektirir, buna bağlı olarak, ağın topolojideki değişikliklere karşı direnci keskin bir şekilde azalır.

Bu eksikliklerin tümü, her bir düğümün teslimat işlemi sırasında paketleri iletebildiği çok hücreli eşler arası ağlar olan Mesh ağlarından yoksundur. Böyle bir ağın düğümleri eşittir ve değiştirilebilir - sonuç olarak, sistemin ölçeklenebilirliği gelişir ve hata toleransı artar.

Güvenlik sisteminin kablosuz sensör ağı, mümkün olan maksimum alanı izlemelidir. Bu bağlamda, bireysel ağ düğümleri arasında bir radyo kanalı oluşturmak için eleman tabanını seçmenin ana gerekliliklerinden biri, maksimum iletişim aralığıdır. 433 MHz frekans bandında çalışmanın (Rusya'da ücretsiz kullanıma açık), 2,4 GHz mikrodalga bandında çalışmaya kıyasla (zigBee cihazlarının ana yelpazesinin üretildiği) bir dizi avantajı vardır. Dolayısıyla, 433 MHz bandında, aynı verici gücüyle güvenilir iletişim aralığı, 2,4 GHz bandındakinden birkaç kat daha fazladır. Ek olarak, 433 MHz bandında çalışan cihazlar, yağış, arazi değişiklikleri, ağaçlar vb. gibi radyo dalgalarının yolundaki engellerin hareketine karşı oldukça iyi bir dirence sahiptir. 2.4GHz radyo dalgalarından metro tünelleri, şehir sokakları vb. 2,4 GHz bandının veri aktarım hızındaki avantajı, güvenlik teknolojileri alanında kritik değildir, çünkü iletilen bilgi miktarı genellikle önemsizdir ve onlarca baytla sınırlıdır (telemetri hariç).

Böylece, nesnelerin korunması için WSN sitesi için bir alıcı-verici seçimi 433 MHz bandında gerçekleştirilecektir. Alıcı-vericiler yüksek enerji verimliliğine sahip olmalıdır (besleme gerilimi en fazla

3,3 V, düşük tüketim akımları), eksi 40 ... +85 °С sıcaklık aralığında çalışır.

Birçok ISM alıcı-verici IC'si arasında, XE-MICS alıcı-vericileri özel bir yere sahiptir. Kablosuz sensör ağlarında kullanım için bu şirketten 2 yonga uygundur: XE1203F ve

Bunlar, faz kesintisi (CPFSK) ve NRZ kodlaması olmadan 2 seviyeli frekans kaydırmalı anahtarlama sağlayan, doğrudan (Sıfır-IF) dönüştürme şemasına göre oluşturulmuş entegre tek çipli yarı çift yönlü alıcı-vericilerdir. Böylece, XEMICS alıcı-vericilerinde uygulanan taşıyıcı modülasyon tipi, çalışma frekans bandının rasyonel olarak kullanılmasını mümkün kılar.

XE1203F ve XE1205F alıcı-vericiler için ortak olan, ultra düşük güç tüketimidir: 2,4 ... 3,6 V besleme voltajı aralığında çalışma, tüketim akımları:

uyku modunda 0,2 µA;

alma modunda 14 mA;

İletim modunda 62 mA (+15 dBm) .

Çalışma frekansı bandı: 433-435 MHz. Sıcaklık aralığı: eksi 40. +85°С. alıcı-verici alıcıları

İnançlar birbiriyle aynıdır ve doğrudan bir frekans dönüştürme şemasına göre inşa edilmiştir. Bu modüllerde, 500 Hz adımlarla sigma-delta PLL'ye dayalı bir frekans sentezleyici bulunur.

Alıcılar, çıkış gücünü programlama yeteneği ile birleştiğinde, uyarlanabilir güç yönetimi fikrini uygulamanıza izin veren, alınan sinyal RSSI (Alınan Sinyal Gücü Göstergesi) seviyesinin bir göstergesine sahiptir. Telsiz, alıcı yerel osilatörün frekans ofseti hakkında bilgi edinmenize ve AFC'yi düzenlemenize olanak tanıyan bir frekans kontrol cihazı FEI (Frekans Hatası Göstergesi) içerir.

Alıcı-vericiler ayrıca, alıcı-vericinin alınan veri akışında programlanabilir bir kelimeyi (4 bayta kadar) algılamasına izin veren bir örüntü tanıma özelliğine sahiptir. Son özellik, iletilen paketteki ek bayt sayısını azaltacak olan WSN'deki modülleri tanımlamak için kullanılabilir.

İki modül arasındaki temel farklar, farklı spektrum yayma yöntemlerinin kullanımında kendini gösterir.

XE1203F alıcı-verici, donanımsal bir Doğrudan Sıra Yayılı Spektrum (DSSS) bloğuna sahiptir. DSSS modu etkinleştirildiğinde, her veri biti 11 bit Barker koduyla kodlanır: 101 1011 1000 veya 0x5B8h. Barker kodunun otokorelasyon fonksiyonu, belirgin bir otokorelasyon zirvesine sahiptir.

XE1203F'den farklı olarak, XE1205F alıcı-verici (ve buna dayalı DP1205F modülü) dar bantlı bir cihazdır. 2 bitlik yapılandırma kaydı tarafından ayarlanabilen dahili bant geçiren filtrenin en küçük değeri 10 kHz'dir (özel gelişmiş ayarlar kullanılarak bu değer 7 kHz'e bile düşürülebilir!). Bu durumda olası kanalların sayısı

Bu yetenek, XE1205F'nin belirli dar bant uygulamaları için kullanılmasına olanak tanır. Veri hızı ve frekans sapması sırasıyla 4800 bit ve 5 kHz'i geçmiyorsa ve referans osilatör saat frekansının yüksek stabiliteye sahip bir rezonatör ile stabilize edilmesi veya frekans düzeltmesi kullanılması şartıyla bant daraltma kullanılabilir.

Telsiz, iletilen veya alınan veri baytlarını depolamak için 16 baytlık bir FIFO kullanır. Veri baytları, harici bir standart 3 telli SPI seri arayüzü üzerinden FIFO'ya iletilir ve FIFO'dan alınır.

Dar bant ve ayrıca kanallar arasında geçiş yaparken düşük verici kurtarma süresi (~150 µs), frekans atlama yöntemini (FHSS) kullanan radyo sistemleri oluşturmak için XE1205F alıcı-vericinin kullanılmasını mümkün kılar. Frekans atlama yöntemi, iletim için ayrılan tüm bant genişliğinin belirli sayıda frekans kanalına bölünmesi anlamına gelir. Kanaldan kanala atlamalar, bazı sırayla (örneğin, doğrusal veya sözde rasgele) eşzamanlı olarak gerçekleşir.

XE1205F, sınıfında lider -121 dBm alıcı hassasiyetinden de yararlanır.

Veri aktarım hızlarına gelince, XE1203F modülünün Barker codec'ini kullanırken yetenekleri güvenlik sistemleri için bile yetersiz görünüyor - yalnızca 1.154 kbps. Bu gösterge, enerji tasarruflu bir WSN'nin uygulanmasına izin vermeyecektir, çünkü CSMA/CA protokolü tarafından sağlanan uyku süresi çok kısa olacaktır.

Nesnelerin korunması için kablosuz sensör ağının düğümlerinin alıcı-vericileri şunları sağlamalıdır:

artan menzile sahip bir ağ ağı oluşturmak;

FHSS spektrum yayma teknolojilerinin fiziksel katman uygulamaları;

ortama erişim düzeyinde uygulama - erişim senkronizasyonu ile "yuva" CSMA / CA.

Yukarıdakilere dayanarak, nesnelerin korunması için bir kablosuz sensör ağının fiziksel ve MAC seviyelerini düzenlemek için XE1205F alıcı-verici modülünün kullanılmasının tercih edilebilir olduğu sonucuna varabiliriz.

EDEBİYAT

1. Varaguzin V. IEEE 802.15.4 standardına // TeleMultiMedia'ya dayalı sensörlerden veri toplama, izleme ve kontrol için radyo ağları. - 2005.-№6.- С23-27. - www.telemultimedia.ru

2. Vishnevsky V.M., Lyakhov A.I., Portnoy S.L., Shakhnovich I.V. Bilgi aktarımı için geniş bant kablosuz ağlar. - M.: Technosfer, 2005 - 592 s.

3. Baskakov S., Oganov V. MeshLogic™ platformuna dayalı kablosuz sensör ağları // Elektronik

Bileşenler. - 2006. - 8 numara. - S.65-69.

4. Goryunov G. Entegre mikrodalga alıcı-verici XE1203. // Elektronik bileşenlerin dünyası. - 2004. - 1 numara. -

Tarih ve kapsam

Sensör ağının ilk prototiplerinden biri, denizaltıları tespit etmek ve tanımlamak için tasarlanmış SOSUS sistemi olarak kabul edilebilir. Kablosuz sensör ağlarının teknolojileri, nispeten yakın zamanda - 1990'ların ortalarında - aktif olarak gelişmeye başladı. Bununla birlikte, yalnızca 21. yüzyılın başında, mikroelektronikteki gelişmeler, bu tür cihazlar için oldukça ucuz bir element tabanı üretmeyi mümkün kıldı. Modern kablosuz ağlar temel olarak ZigBee standardına dayanmaktadır. Önemli sayıda endüstri ve pazar segmenti (üretim, çeşitli ulaşım modları, yaşam desteği, güvenlik) sensör ağlarının uygulanması için hazırdır ve bu sayı sürekli artmaktadır. Eğilim, teknolojik süreçlerin karmaşıklığından, üretimin gelişmesinden, güvenlik, kaynak kontrolü ve envanter kullanımı segmentlerinde bireylerin artan ihtiyaçlarından kaynaklanmaktadır. Yarı iletken teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte, sensör ağlarının endüstri, konut ve toplumsal hizmetler ve evlerdeki uygulamalarıyla ilgili yeni pratik görevler ve teorik problemler ortaya çıkıyor. Düşük maliyetli kablosuz sensör kontrol cihazlarının kullanımı, telemetri ve kontrol sistemlerinin uygulanması için aşağıdakiler gibi yeni alanlar açar:

• Titreşim, sıcaklık, basınç vb. gibi parametreleri kontrol etmek için aktüatörlerin olası arızalarının zamanında tespiti;
• İzlenen nesnenin uzak sistemlerine gerçek zamanlı erişim kontrolü;
• Endüstriyel varlıkların denetimi ve bakımının otomasyonu;
• Ticari varlık yönetimi;
• Enerji ve kaynak tasarrufu teknolojilerinde bileşen olarak uygulama;
• Çevrenin eko-parametrelerinin kontrolü.

Algılayıcı ağların uzun geçmişine rağmen, algılayıcı ağ kurma kavramının henüz şekillenmediğini ve belirli yazılım ve donanım (platform) çözümlerinde ifade edilmediğini belirtmek gerekir. Mevcut aşamada sensör ağlarının uygulanması, büyük ölçüde endüstriyel görevin özel gereksinimlerine bağlıdır. Mimari, yazılım ve donanım uygulaması, geleceğin üreticileri için teknolojik bir niş aramak amacıyla geliştiricilerin dikkatini çeken yoğun teknoloji oluşturma aşamasındadır.

teknolojiler

Kablosuz sensör ağları (WSN), belirli bir radyo aralığında çalışan sensörler (sıcaklık, basınç, ışık, titreşim seviyesi, konum vb. için sensörler) ve sinyal alıcı-vericileri ile donatılmış minyatür bilgi işlem cihazlarından oluşur. Esnek mimarisi, düşük kurulum maliyetleri, kablosuz akıllı sensör ağlarını diğer kablosuz ve kablolu veri aktarım arayüzlerinden ayırır, özellikle çok sayıda birbirine bağlı cihaz söz konusu olduğunda, sensör ağı 65.000'e kadar cihaza bağlanmanıza olanak tanır. Kablosuz çözümlerin maliyetindeki sürekli azalma, operasyonel parametrelerindeki artış, telemetri verilerinin toplanması, uzaktan teşhis ve bilgi alışverişi için sistemlerde kablolu çözümlerden kademeli olarak yeniden yönlendirilmeyi mümkün kılar. "Duyusal ağ" bugün köklü bir terimdir. Sensör Ağları), gözetimsiz ve özel bir cihaz kurulumu gerektirmeyen, dağıtılmış, kendi kendini organize eden, ayrı elemanlardan oluşan hataya dayanıklı bir ağı ifade eder. Sensör ağının her düğümü, dış ortamı izlemek için çeşitli sensörler, bir mikro bilgisayar ve bir radyo alıcı-verici içerebilir. Bu, cihazın ölçüm almasına, ilk veri işlemeyi bağımsız olarak gerçekleştirmesine ve harici bir bilgi sistemi ile iletişimi sürdürmesine olanak tanır.

"Sensör Ağları" olarak bilinen 802.15.4/ZigBee aktarılan kısa menzilli radyo teknolojisi WSN - Kablosuz Sensör Ağı), kaynakları ve süreçleri izlemek ve yönetmek için kendi kendini organize eden, hataya dayanıklı dağıtılmış sistemlerin geliştirilmesindeki modern yönlerden biridir. Günümüzde kablosuz algılayıcı ağ teknolojisi, sensörlerin çalışma süresi için kritik olan izleme ve kontrol görevlerini çözebilen tek kablosuz teknolojidir. Bir kablosuz sensör ağında birleştirilen sensörler, bilgi toplamak, işlemek ve iletmek için bölgesel olarak dağıtılmış kendi kendini organize eden bir sistem oluşturur. Ana uygulama alanı, fiziksel ortam ve nesnelerin ölçülen parametrelerinin kontrolü ve izlenmesidir.

• radyo yolu;
• işlemci modülü;
• pil;
• çeşitli sensörler.

Tipik bir düğüm, üç tür aygıtla temsil edilebilir:

• Ağ koordinatörü (FFD - Tam İşlevli Cihaz);
  • ağ parametrelerinin küresel koordinasyonunu, organizasyonunu ve ayarını gerçekleştirir;
  • en fazla bellek ve güç kaynağı gerektiren üç cihaz türünün en karmaşıkı;

• Eksiksiz işlevlere sahip cihaz (FFD - Tam İşlevli Cihaz);
  • 802.15.4 desteği;
  • ek bellek ve güç tüketimi, bir ağ koordinatörü olarak hareket etmenizi sağlar;
  • her türlü topoloji desteği ("noktadan noktaya", "yıldız", "ağaç", "örgü ağı");
  • ağ koordinatörü olarak hareket etme yeteneği;
  • ağdaki diğer cihazlara erişme yeteneği;
• (RFD - Azaltılmış Fonksiyon Cihazı);
  • sınırlı sayıda 802.15.4 özelliğini destekler;
  • noktadan noktaya, yıldız topolojileri için destek;
  • koordinatör olarak hareket etmez;
  • ağ koordinatörünü ve yönlendiriciyi arar;

Şirket geliştiricileri

Piyasada farklı şirket türleri vardır:

notlar

Wikimedia Vakfı. 2010

Diğer sözlüklerde "Kablosuz Sensör Ağları" nın ne olduğuna bakın:

- (diğer isimler: kablosuz geçici ağlar, kablosuz dinamik ağlar) kalıcı bir yapıya sahip olmayan merkezi olmayan kablosuz ağlar. İstemci cihazlar anında bağlanır ve bir ağ oluşturur. Her ağ düğümü iletmeye çalışır ... ... Wikipedia

Bu sayfanın, Kablosuz ad hoc ağ olarak yeniden adlandırılması önerilmiştir. Nedenlerin açıklaması ve Wikipedia sayfasındaki tartışma: Yeniden adlandırılacak / 1 Aralık 2012. Belki de mevcut adı modernin standartlarını karşılamıyor ... ... Wikipedia

Kablosuz geçici ağlar, kalıcı bir yapıya sahip olmayan merkezi olmayan kablosuz ağlardır. İstemci cihazlar anında bağlanır ve bir ağ oluşturur. Ağdaki her düğüm, diğer düğümlere gönderilen verileri iletmeye çalışır. Aynı zamanda ... ... Vikipedi

Kablosuz geçici ağlar, kalıcı bir yapıya sahip olmayan merkezi olmayan kablosuz ağlardır. İstemci cihazlar anında bağlanır ve bir ağ oluşturur. Ağdaki her düğüm, diğer düğümlere gönderilen verileri iletmeye çalışır. Aynı zamanda ... ... Vikipedi

Tipik bir kablosuz sensör ağının mimarisi Bir kablosuz sensör ağı, bir radyo kanalı aracılığıyla birbirine bağlı birçok sensör (sensör) ve aktüatörden oluşan dağıtılmış, kendi kendini organize eden bir ağdır. Bölge ... ... Vikipedi

Bu makaleyi geliştirmek ister misiniz?: Makale yazım kurallarına uygun olarak tasarımı yeniden çalışın. Makalede dilbilgisi ve yazım hataları olup olmadığını kontrol edin. Makaleyi ... Wikipedia'ya göre düzeltin

Telemetri, telemetri (diğer Yunanca τῆλε “uzak” + μέτρεω “ölçüm”) operatöre veya kullanıcıya sağlanacak bilgilerin uzaktan ölçülmesine ve toplanmasına izin veren bir dizi teknoloji, ayrılmaz bir parça ... ... Wikipedia

Ultra geniş bant (UWB) sinyalleri, "ekstra geniş" bant genişliğine sahip radyo sinyalleridir (UHF sinyalleri). Ultra geniş bant radar ve ultra geniş bant radyo iletişimi için kullanılırlar. İçindekiler 1 Tanım 2 Yönetmelik ... Wikipedia

Bina otomasyonu ve dağıtılmış tesis yönetimi için tasarlanmış ilk Açık Kablosuz Ağ Protokolü. Bir Net, birçok mevcut alıcı-verici (alıcı-verici) ile kullanılabilir ve ... ... Wikipedia