Categorii de reṭele cu senzori

Categorii de reṭele cu senzori

Reṭelele cu senzori wireless se impart in doua categorii:

1)     Categoria 1 (C1WSN) a reṭelelor wireless cu senzori: aproape intotdeauna vom regasi in aceasta categorie sisteme mesh-based cu conectivitate radio multi-hop intre reṭelele wireless, utilizand routare dinamica atat in porṭiunea cu fir cat ṣi in cea fara fir a reṭelei. Sistemele militare aparṭin de obicei acestei categorii;

2)     Categoria 2 (C2WSN) a reṭelelor wireless cu senzori: sisteme utilizand tehnici punct-la-punct sau multipunct-la-punct cu conectivitate radio single-hop catre reṭele wireless. Se utilizeaza routare statica peste reṭeaua wireless. Frecvent va exista o singura ruta de la reṭeaua wireless catre nodul de transmitere cu fir. Sistemele rezidenṭiale de control aparṭin de obicei acestei categorii.

C1WSN-urile suporta aplicaṭii la nivel inalt ṣi cu o mare distribuṭie - monitorizarea mediului, sisteme de securitate naṭionala, in timp ce C2WSN-urile caracterizeaza spaṭii limitate de categorie mica precum ar fi o casa, o fabrica, o cladire sau corpul uman. C1WSN-urile au scopuri diferite faṭa de C2WSN-uri. Categoria a 2-a de WSN-uri are in vedere mai mult aplicaṭiile wireless de categorie inferioara, de date cu rata scazuta cum sunt sistemele RFID (radio frequency identification), comutatoarele de lumina, detectoarele de fum ṣi foc, termostatele ṣi aplicaṭiile casnice. C1WSN-urile tind sa se ocupe cu sisteme multipunct-la-punct de mare aploare cu fluxuri masive de date, in timp ce C2WSN-urile tind sa se focalizeze pe tehnica punct-la-punct de categorie inferioara care descrie aplicaṭii cu fluxuri de date bazate pe o tranzacṭie bine definita.

Pentru o perioada indelungata de timp, vendorii s-au folosit de tehnologii patentate pentru colectarea de date de la aparate. La inceputul anilor 2000, furnizorii de dispozitive senzor au incercat mai multe modalitaṭi de standardizare. Reṭelele wireless transmit de obicei volume mici de date simple. Un exemplu ar fi raspunsul la urmatoarea intrebare: "Este temperatura din camera la nivelul stabilit sau este ea mai mica? Pentru aplicaṭiile in construcṭie, designerii au exclus standardele Wi-Fi 802.11b pentru senzori deoarece erau prea complexe ṣi suportau mai multe lungimi de banda decat este necesar de fapt pentru senzorii obisnuiṭi. Sistemele infraroṣu necesita vedere directa, lucru care nu este intotdeauna realizabil. Tehnologia Bluetooth - IEEE 802.15.1 - a fost prima considerata ca o soluṭie dar a fost curand catalogata ca prea complexa ṣi prea costisitoare. Acest lucru a deschis calea pentru un nou standard IEEE 802.15.4, mai exact pentru ZigBee. ZigBee cuprinde toate nivelurile software de peste noul adoptat IEEE 802.15.4 ṣi suporta o mulṭime de aplicaṭii. C2WSN-urile au ca niveluri de baza ale stivei de protocol de comunicare (Fizic ṣi MAC), nivele care sunt comparabile cu cele ale unui PAN (Personal Area Network) definite in standardul IEEE 802.15. De aici rezulta utilizarea standardelor IEEE pentru C2WSN-uri. IEEE 802.15.4 functioneaza pentru aria industrala, ṣtiinṭifica si medicala pe frecvenṭa de 2.4GHz ṣi suporta transmisii de date cu rate de pana la 250kbps pentru distanṭe de 9-60 de metrii. ZigBee/IEEE 802.15.4 este conceput pentru a completa tehnologiile wireless precum Bluetooth, Wi-Fi si UWB (ultrawideband - banda ultralarga) ṣi are ca ṭinta aplicaṭiile senzor punct-la-punct comerciale unde conexiunile cablate nu sunt posibile iar consumul redus de putere ṣi costul scazut sunt esenṭiale

Odata cu apariṭia ZigBee ṣi a standardului IEEE 802.15.4, sistemele vor trebui  sa treaca la abordari bazate pe standarde care vor permite senzorilor sa transfere informaṭie intr-o maniera standardizata. C2WSN-urile ṣi C1WSN-urile care funcṭioneaza in afara unei cladiri sau pe o arie larga geografica pot utiliza un numar mare de alte tehnologii radio standardizate. Piaṭa C2WSN, cea a dispozitivelor cu rata mica de trafic, este de asteptat sa creasa semnificativ in viitorul apropiat. Volumul de echipamente wireless cu rate scazute se prevede a fi de trei ori mai mare decat in cazul Wi-Fi la sfarsitul deceniului, datorita dezvoltarii aṣteptate a sistemelor bazate pe ZigBee sau pe standardul IEEE 802.15.4. Este de aṣteptat ca numarul de noduri compativile cu ZigBee sa creasca de la mai puṭin de un milion in 2005 la 100 de milioane in 2010. In continuare exista un continuu proces de cercetare in domeniul reṭelelor mobile ad-hoc (MANET-uri). WSN-urile sunt similare MANET-urilor in ceea ce priveṣte cateva aspecte. Spre exemplu amblele implica comunicaṭii multihop. Insa, aplicaṭiile si cerinṭele tehnice pentru cele doua domenii sunt diferite din multe puncte de vedere:

Modalitatea obisnuita in care se efectueaza comunicarea pentru un WSN este mai degraba de la mai multe surse de date la un singur destinatar decat intre o pereche de noduri. Cu alte cuvinte, nodurile senzor folosesc cu precadere comuncaṭiile multicast sau broadcast spre deosebire de MANET-uri unde comunicaṭiile se fac conform principiului punct-la-punct;

In multe aplicaṭii senzorii nu sunt mobili. Acest lucru inseamna ca dinamica in cele doua tipuri de reṭele este diferita;

Datorita faptului ca datele ce sunt colectate de mai mulṭi senzori sunt bazate pe evenimente comune, va exista un grad de redundanṭa in datele ce sunt comunicate de catre diversele surse in WSN-uri, fapt ce nu este general valabil in MANET-uri;

Datele fiind colectate de mai mulṭi senzori ṣi bazandu-se pe un eveniment comun, exista o oarecare dependenṭa in cadrul generarii de trafic pentru WSN-uri. Acest lucru conduce la concluzia ca unele modele de protocol bazate pe acces aleator pot fi inadecvate. Acest lucru nu este valabil si pentru MANET-uri;

Energia reprezinta o constrangere critica pentru WSN-uri. Nu acelaṣi lucru se poate spune ṣi despre MANET-uri unde echipamentele de comunicare gestionate de utilizatorii umani pot fi inlocuite sau reincarcate destul de des. Scara reṭelelor wireless cu senzori, ṣi aici ne referim la cele din categoria 1, ṣi necesitatea ca aceste dispozitive sa funcṭioneze nesupravegheate pentru perioade de ordinul saptamanilor sau lunilor, implica faptul ca resursa de energie trebuie gestionata foarte judicios. Acest lucru impiedica transmisiuni la o rata mare;

Numarul nodurilor senzor dintr-o reṭea de senzori poate fi cu cateva ordine de marime mai mare decat nodurile unui MANET.

Aceste motive sunt suficiente pentru a decreta ca multitudinea de protocoale de routare propuse pentru MANET-uri nu vor fi potrivite ṣi pentru reṭelele wireless cu senzori. Vom avea nevoie de abordari alternative la aceasta problema.

Deṣi componente ale categoriei 1 de WSN-uri, reṭelele wireless mesh (WMN) pot avea ṣi aplicabilitaṭi indoor. WMN-urile bazate pe Wi-Fi sunt aplicate ca "zone fierbinṭi" (hotspots), care pot acoperi fie o arie vasta cum este spre exemplu centrul unui oraṣ, fie o arie mai mica precum o camera de dimensiuni mai mari sau o sala de conferinṭe. Deṣi WMN-urile au multe caracteristici de reṭea specifice WSN-urilor, aplicarea lor poate sa fie mai generala.

Similar reṭelelor wireless cu senzori, reṭelele mesh fara fir pot folosi tehnologiile radio actuale precum Wi-Fi sau WiMAX (worldwide interoperability for microwave access) ṣi domeniul 3G. Subiectul mobilitaṭii reṭelei (NEMO - network mobility) nu are nici o legatura cu WSN in termeni generali. Mobilitatea reṭelei se refera la gestionarea mobilitaṭii intr-o reṭea care iṣi modifica punctul de ataṣare la Internet. Reṭelele mobile includ unul sau mai multe routere mobile prin care se conecteaza la Internet. O reṭea mobila este considerata o reṭea frunza deoarece ea nu va transporta traficul de tranzit.