Czynniki wpływające na projektowanie sieci sensorowych
Przy tworzeniu sieci sensorowych konieczne jest uwzględnienie czynników, które mają znaczny wpływ na proces projektowania a później działania sieci sensorowej. Należą do nich:
tolerancja na błędy,
skalowalność,
koszt produkcji,
środowisko pracy,
medium transmisyjne,
pobór mocy,
ograniczenia sprzętowe.
W/w czynniki są bardzo ważne ponieważ mogą pełnić funkcję wskazówki w jaki sposób projektować protokół lub algorytm w sieciach sensorowych.
Tolerancja na błędy
Niektóre węzły sieci sensorowej mogą zawodzić lub być zablokowane z powodu braku energii, fizycznego zniszczenia czy interferencji środowiskowych. Zniszczenie węłza lub grupy węzłów sieci sensorowych nie powinno mieć wpływu na zadanie jakie sieć ma wykonywać. Tylko w takim przypadku możemy mówić o niezawodności czy tolerancji na błędy sieci rozumianej jako podtrzymywanie całkowitej jej funkcjonalności bez jakichkolwiek przerw spowodowanych zniszczeniem węzłów. Niezawodność węzła sensorowego jest modelowana poprzez użycie rozkładu Poissona, przez co możemy określić prawdopodobieństwo nie wystąpienia uszkodzenia węzła (wzór 2.1.) w okresie czasu (0,t).
(2.1)
gdzie: λk to współczynnik uszkodzenia k liczby węzłów w czasie t.
Trzeba zauważyć, że algorytmy i protokoły sensorowe projektuje się z uwzględnieniem poziomu tolerancji na błędy wymaganym przez działania jakie wykonuje sieć sensorowa.
Skalowalność
Sieć sensorowa może składać się z setek, a nawet tysięcy węzłów sensorowych. Z tego powodu aplikacje musiały zostać przystosowane aby móc pracować z tak dużą liczbą węzłów i umieć wykorzystywać tak dużą gęstość sensorów. Gęstość występowania sensorów może być wyliczona ze wzoru 2.2.
(2.2)
gdzie N to liczba rozproszonych węzłów sensorowych w obszarze A, a R to zasięg transmisji.
Zasadniczo 
określa liczbę węzłów znajdujących się w promieniu transmisji dla każdego węzła w obszarze A.
Środowisko pracy
Sieci sensorowe mogą pracować w ekstremalnych i skrajnie różniących się od siebie warunkach. Praca pod dużym ciśnieniem, trudnych przemysłowych warunkach czy w ekstremalnych temperaturach nie stanowi dla nich bariery. Dlatego możemy je zaobserwować w miejscach takich jak np.:
drogi i skrzyżowania,
wnętrza maszyn,
oceany,
tornada,
miejsca biologicznego i chemicznego zanieczyszczenia gleby,
na zwierzętach monitorujące ich zachowanie,
w wielkich magazynach przemysłowych,
w wielu ciężko dostępnych obszarach.
Tak duże zróżnicowanie w zastosowaniu sieci sensorowych pozwala domyślać się, iż przed węzłami sieci stoją duże wymagania i oczekiwania jeśli chodzi o odporność na zakłócenia i czynniki zewnętrzne.
Koszt produkcji
Odkąd sieci sensorowe składają się z ogromnej liczby węzłów sensorowych koszt pojedynczego węzła ma ogromne znaczenie dla całkowitego kosztu całej sieci. Aby zastosowanie sieci sensorowych w aplikach przemysłowych miało sens koszt pojedynczego węzła musi być znacznie mniejszy od jednego amerykańskiego dolara.
Pobór mocy
W sieciach sensorowych opartych na medium bezprzewodowym pobór mocy ma bardzo duże znaczenie. Węzły sensorowe oparte na podzespołach mikroelektronicznych mogą być wyposażone w bardzo ograniczone źródło energii (<0,5Ah, 1.2V). W wielu zastosowaniach nie ma możliwości wymiany źródła energii przez co czas życia węzła wykazuje bardzo duża zależność od zasobów baterii w nim zamontowanej. W wieloskokowych sieciach sensorowych każdy węzeł pełni podwójną rolę jako źródło danych i ruter danych. Dlatego dysfunkcja kilku węzłów może mieć znaczący wpływ na zmiany topologiczne a także wymagać ponownego ruting danych i reorganizacji całej sieci. W związku z tym oszczędność mocy i odpowiednie nią zarządzanie ma ogromne znaczenie i w fazie projektowania. W związku z tym naukowcy skupiają się na projektowaniu energooszczędnych protokołów i algorytmów dla sieci sensorowych.
Medium transmisyjne
W sieciach sensorowych komunikacja między węzłami odbywa się poprzez medium bezprzewodowe: fale radiowe, fale w zakresie poczerwieni lub medium optyczne.
W przypadku fal radiowych sensory używają pasma ISM (ang. Industrial, Scientific and Medical), które jest dostępne bezpłatnie w większości krajów.
Inną możliwością komunikacji pomiędzy węzłami w sieciach sensorowych jest zastosowanie fal w zakresie podczerwieni. Transmisja za pomocą fal podczerwieni jest również nielicencjonowana, a dodatkowo jest nieczuła na interferencje z innych urządzeń elektrycznych. Jednak główna wadą fal podczerwieni jako medium jest wymóg zachowania widoczności pomiędzy nadawcą i odbiorcą (ang. a line of sight).
W pewnych zastosowaniach sieci sensorowych transmisja została oparta na medium optycznym. Można wyróżnić dwa rodzaje transmisji optycznej: transmisja pasywna używająca retroreflektorów CCR oraz transmisja aktywna używająca diody laserowe i ruchome lustra.
Nietypowe wymagania aplikacji opartych na sieciach sensorowych powoduje, że wybór medium transmisyjnego jest dużym wyzwaniem. Aby transmisja między węzłami była efektywna i niezakłócona przez inne urządzenia oprócz medium transmisyjnego trzeba zastosować efektywną modulację i kodowanie.
komentarze
Copyright © 2008-2010 EPrace oraz autorzy prac.