ისტორია და გამოყენების ფარგლები

სენსორული ქსელის ერთ-ერთ პირველ პროტოტიპად შეიძლება ჩაითვალოს SOSUS სისტემა, რომელიც შექმნილია წყალქვეშა ნავების აღმოსაჩენად და იდენტიფიცირებისთვის. უსადენო სენსორული ქსელის ტექნოლოგიებმა აქტიურად განვითარდა შედარებით ცოტა ხნის წინ - 90-იანი წლების შუა ხანებში. თუმცა, მხოლოდ 21-ე საუკუნის დასაწყისში მიკროელექტრონიკის განვითარებამ შესაძლებელი გახადა ასეთი მოწყობილობებისთვის საკმარისად იაფი ელემენტარული ბაზის წარმოება. თანამედროვე უკაბელო ქსელებიძირითადად ეფუძნება ZigBee სტანდარტს. მრეწველობისა და ბაზრის სეგმენტების მნიშვნელოვანი რაოდენობა (წარმოება, სხვადასხვა სახისტრანსპორტი, სიცოცხლის მხარდაჭერა, უსაფრთხოება), მზად არის სენსორული ქსელების განსახორციელებლად და ეს რიცხვი მუდმივად იზრდება. ტენდენცია განპირობებულია ტექნოლოგიური პროცესების მზარდი სირთულით, წარმოების განვითარებით და ინდივიდების საჭიროებების გაფართოებით უსაფრთხოების, რესურსების კონტროლისა და ინვენტარის გამოყენების სეგმენტებში. ნახევარგამტარული ტექნოლოგიების განვითარებით, წარმოიქმნება ახალი პრაქტიკული ამოცანები და თეორიული პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია სენსორული ქსელების გამოყენებასთან ინდუსტრიაში, საბინაო და კომუნალურ მომსახურებასა და ოჯახებში. იაფფასიანი უკაბელო სენსორზე დაფუძნებული პარამეტრების მონიტორინგის მოწყობილობების გამოყენება ხსნის ახალ ზონებს ტელემეტრიისა და კონტროლის სისტემების გამოყენებისთვის, როგორიცაა:

• აქტივატორების შესაძლო გაუმართაობის დროული იდენტიფიცირება მონიტორინგის პარამეტრებით, როგორიცაა ვიბრაცია, ტემპერატურა, წნევა და ა.შ.;
• რეალურ დროში წვდომის კონტროლი დისტანციური სისტემებიმონიტორინგის ობიექტი;
• შემოწმების ავტომატიზაცია და მოვლასამრეწველო აქტივები;
• კომერციული აქტივების მართვა;
• გამოყენება, როგორც კომპონენტები ენერგიისა და რესურსების დაზოგვის ტექნოლოგიებში;
• ეკო-გარემოს პარამეტრების მონიტორინგი.

უნდა აღინიშნოს, რომ სენსორული ქსელების ხანგრძლივი ისტორიის მიუხედავად, სენსორული ქსელის აგების კონცეფცია საბოლოოდ არ ჩამოყალიბებულა და არ არის გამოხატული კონკრეტულ პროგრამულ და აპარატურულ (პლატფორმულ) გადაწყვეტილებებში. სენსორული ქსელების დანერგვა მიმდინარე ეტაპზე დიდწილად დამოკიდებულია სამრეწველო ამოცანის სპეციფიკურ მოთხოვნებზე. არქიტექტურა, პროგრამული და ტექნიკის დანერგვა ინტენსიური ტექნოლოგიების ფორმირების ეტაპზეა, რაც დეველოპერების ყურადღებას იქცევს მომავალი მწარმოებლებისთვის ტექნოლოგიური ნიშის მოსაძებნად.

ტექნოლოგიები

უსადენო სენსორული ქსელები (WSN) შედგება მინიატურული გამოთვლითი მოწყობილობებისგან - მოტებისაგან, რომლებიც აღჭურვილია სენსორებით (ტემპერატურა, წნევა, სინათლე, ვიბრაციის დონე, მდებარეობა და ა.შ.) და მოცემულ რადიო დიაპაზონში მოქმედი სიგნალის გადამცემები. მოქნილი არქიტექტურა და შემცირებული ინსტალაციის ხარჯები განასხვავებს ჭკვიანი სენსორების უკაბელო ქსელებს სხვა უკაბელო და სადენიანი მონაცემთა გადაცემის ინტერფეისებისგან, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება ურთიერთდაკავშირებულ მოწყობილობებს, სენსორული ქსელი საშუალებას გაძლევთ დააკავშიროთ 65000-მდე მოწყობილობა. უკაბელო გადაწყვეტილებების ღირებულების მუდმივი შემცირება და მათი ოპერაციული პარამეტრების ზრდა შესაძლებელს ხდის ეტაპობრივად გადაადგილებას სადენიანი გადაწყვეტილებებიდან ტელემეტრიული მონაცემების შეგროვების სისტემებში, დისტანციური დიაგნოსტიკური ხელსაწყოებისა და ინფორმაციის გაცვლის მიზნით. „სენსორული ქსელი“ დღეს კარგად დამკვიდრებული ტერმინია. სენსორული ქსელები), აღნიშნავს განაწილებულ, თვითორგანიზებულ, ცალკეული ელემენტების გაუმართაობისადმი მდგრადი მოწყობილობების ქსელს, რომელიც არ საჭიროებს სპეციალურ ინსტალაციას. თითოეული სენსორული ქსელის კვანძი შეიძლება შეიცავდეს სხვადასხვა სენსორებიგარე გარემოს მონიტორინგისთვის, მიკროკომპიუტერი და რადიო გადამცემი. ეს საშუალებას აძლევს მოწყობილობას მიიღოს გაზომვები, დამოუკიდებლად განახორციელოს მონაცემთა საწყისი დამუშავება და შეინარჩუნოს კომუნიკაცია გარე საინფორმაციო სისტემასთან.

802.15.4/ZigBee გადაცემის მოკლე დიაპაზონის რადიო ტექნოლოგია, რომელიც ცნობილია როგორც სენსორული ქსელები. WSN - უსადენო სენსორული ქსელი), არის ერთ-ერთი თანამედროვე ტენდენციებირესურსებისა და პროცესების მონიტორინგისა და მართვისთვის თვითორგანიზებული ხარვეზებისადმი ტოლერანტული განაწილებული სისტემების განვითარება. დღეს, უკაბელო სენსორული ქსელის ტექნოლოგია ერთადერთი უკაბელო ტექნოლოგიაა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მონიტორინგისა და კონტროლის ამოცანების გადასაჭრელად, რომლებიც გადამწყვეტია სენსორების მუშაობის დროს. უკაბელო სენსორულ ქსელში ინტეგრირებული სენსორები ქმნიან გეოგრაფიულად განაწილებულ თვითორგანიზებულ სისტემას ინფორმაციის შეგროვების, დამუშავებისა და გადაცემისთვის. გამოყენების ძირითადი სფეროა ფიზიკური გარემოსა და ობიექტების გაზომილი პარამეტრების კონტროლი და მონიტორინგი.

• რადიო ბილიკი;
• პროცესორის მოდული;
• ბატარეა;
• სხვადასხვა სენსორები.

ტიპიური კვანძი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სამი ტიპის მოწყობილობით:

• ქსელის კოორდინატორი (FFD - სრულად ფუნქციონალური მოწყობილობა);
  • ახორციელებს ქსელის პარამეტრების გლობალურ კოორდინაციას, ორგანიზაციას და ინსტალაციას;
  • ყველაზე რთული სამი ტიპის მოწყობილობიდან, რომელიც მოითხოვს ყველაზე დიდ მეხსიერებას და ელექტრომომარაგებას;

• მოწყობილობა ფუნქციების სრული კომპლექტით (FFD - Fully Function Device);
  • 802.15.4 მხარდაჭერა;
  • დამატებითი მეხსიერება და ენერგიის მოხმარება საშუალებას გაძლევთ ემსახუროთ ქსელის კოორდინატორად;
  • ყველა ტიპის ტოპოლოგიის მხარდაჭერა ("წერტილი-წერტილი", "ვარსკვლავი", "ხე", "ბადის ქსელი");
  • ქსელის კოორდინატორის როლში მოქმედების უნარი;
  • ქსელში სხვა მოწყობილობებზე წვდომის შესაძლებლობა;
• (RFD - შემცირებული ფუნქციის მოწყობილობა);
  • მხარს უჭერს შეზღუდული 802.15.4 ფუნქციებს;
  • წერტილიდან წერტილამდე და ვარსკვლავის ტოპოლოგიების მხარდაჭერა;
  • არ ემსახურება კოორდინატორს;
  • დაუკავშირდება ქსელის კოორდინატორს და როუტერს;

დეველოპერული კომპანიები

ბაზარზე სხვადასხვა ტიპის კომპანიებია:

შენიშვნები

ფონდი ვიკიმედია.

2010 წელი.

ნახეთ, რა არის „უსადენო სენსორული ქსელები“ ​​სხვა ლექსიკონებში:

- (სხვა სახელები: უკაბელო ad hoc ქსელები, უკაბელო დინამიური ქსელები) დეცენტრალიზებული უკაბელო ქსელები, რომლებსაც არ აქვთ მუდმივი სტრუქტურა. კლიენტის მოწყობილობები უერთდებიან ფრენის დროს, ქმნიან ქსელს. თითოეული ქსელის კვანძი ცდილობს გადააგზავნოს... ... ვიკიპედია

შემოთავაზებულია ამ გვერდის გადარქმევა უსადენო თვითორგანიზების ქსელად. მიზეზების ახსნა და განხილვა ვიკიპედიის გვერდზე: გადარქმევა / 1 დეკემბერი, 2012. შესაძლოა მისი ამჟამინდელი სახელი არ შეესაბამება თანამედროვე ... ... ვიკიპედიის სტანდარტებს

შემოთავაზებულია ამ გვერდის გადარქმევა უსადენო თვითორგანიზების ქსელად. მიზეზების ახსნა და განხილვა ვიკიპედიის გვერდზე: გადარქმევა / 1 დეკემბერი, 2012. შესაძლოა მისი ამჟამინდელი სახელი არ შეესაბამება თანამედროვე ... ... ვიკიპედიის სტანდარტებს

ტიპიური უკაბელო სენსორული ქსელის არქიტექტურა უსადენო სენსორული ქსელი არის მრავალი სენსორისა და აქტივატორის განაწილებული, თვითორგანიზებული ქსელი, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულია რადიო არხის მეშვეობით. ფართობი... ...ვიკიპედია

ამ სტატიის გასაუმჯობესებლად გსურთ: გადააკეთოთ ფორმატირება სტატიების დაწერის წესების შესაბამისად. შეამოწმეთ სტატია გრამატიკული და ორთოგრაფიული შეცდომებისთვის. შეასწორეთ სტატია ... ვიკიპედიის მიხედვით

ტელემეტრია, ტელემეტრია (სხვა ბერძნული τῆλε „შორიდან“ + μέτρεω „ვზომავ“) ტექნოლოგიების ერთობლიობა, რომელიც საშუალებას აძლევს ოპერატორს ან მომხმარებელს მიაწოდოს დისტანციური გაზომვები და ინფორმაციის შეგროვება, განუყოფელი ნაწილი ... ... ვიკიპედია

ულტრა ფართოზოლოვანი (UWB) სიგნალები არის რადიოსიგნალები (მიკროტალღური სიგნალები) "ულტრა დიდი" სიხშირის გამტარუნარიანობით. გამოიყენება ულტრა ფართოზოლოვანი რადარის და ულტრა ფართოზოლოვანი რადიო კომუნიკაციებისთვის. სარჩევი 1 განმარტება 2 რეგულაცია ... ვიკიპედია

პირველი ღია უსადენო მონაცემთა ქსელის პროტოკოლი, რომელიც შეიქმნა შენობის ავტომატიზაციისა და განაწილებული ობიექტების მართვის მიზნებისთვის. ერთი ქსელის გამოყენება შესაძლებელია მრავალი არსებული გადამცემით და... ... ვიკიპედიით

უსადენო სენსორული ქსელები: მიმოხილვა

აკულდიზი ი.ფ.

თარგმანი ინგლისურიდან: Levzhinsky A.S.

ანოტაცია

სტატიაში აღწერილია სენსორული ქსელების ცნებები, რომელთა განხორციელება შესაძლებელი გახდა მიკროელექტრომექანიკური სისტემების, უკაბელო კომუნიკაციებისა და ციფრული ელექტრონიკის კომბინაციის შედეგად. შესწავლილია სენსორული ქსელების ამოცანები და პოტენციალი და განხორციელდა მათ განვითარებაზე მოქმედი ფაქტების მიმოხილვა. ასევე განიხილება შენობის სენსორული ქსელების არქიტექტურა, შემუშავებული ალგორითმები და პროტოკოლები არქიტექტურის თითოეული ფენისთვის. სტატიაში განხილულია კითხვები სენსორული ქსელების დანერგვის შესახებ.

1. შესავალი

მიკროელექტრომექანიკური სისტემების (MEMS) ტექნოლოგიების, უკაბელო კომუნიკაციებისა და ციფრული ელექტრონიკის ბოლოდროინდელმა მიღწევებმა საშუალება მისცა შექმნათ იაფი, დაბალი სიმძლავრის, ფუნქციებით მდიდარი ძრავები, რომლებიც მცირეა და უშუალოდ ურთიერთობენ ერთმანეთთან. ერთობლივი სენსორული ქსელები დიდი რაოდენობაპაწაწინა კვანძები, რომლებიც შედგება მონაცემთა შეგროვებისა და დამუშავების მოდულებისგან, გადამცემისგან. ასეთ ქსელებს მნიშვნელოვანი უპირატესობა აქვთ ტრადიციულ სენსორებთან შედარებით. აქ არის ორი ძირითადი მახასიათებლებიტრადიციული სენსორები: სენსორები შეიძლება განთავსდეს დაკვირვებული ფენომენისგან შორს. ეს მიდგომა მოითხოვს ბევრ სენსორს, რომლებიც გამოიყენებენ გარკვეულ დახვეწილ ტექნიკას ხმაურისგან სამიზნეების გასარჩევად.
შეიძლება განთავსდეს მრავალი სენსორი, რომელიც მხოლოდ მონაცემებს აგროვებს. ყურადღებით შეიმუშავეთ სენსორის პოზიციები და ტოპოლოგია. ისინი გადასცემენ დაკვირვებებს ცენტრალურ კვანძებში, სადაც განხორციელდება მონაცემთა შეგროვება და დამუშავება.
სენსორული ქსელი შედგება დიდი რაოდენობით კვანძებისგან (მოტეები), რომლებიც მჭიდროდ მდებარეობს დაკვირვებულ ფენომენთან ახლოს. ძრავების პოზიციის წინასწარ გამოთვლა არ არის საჭირო. ეს საშუალებას აძლევს მათ შემთხვევით განლაგდნენ ძნელად მისადგომ ადგილებში ან გამოიყენონ რელიეფური ოპერაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ სწრაფ რეაგირებას. მეორეს მხრივ, ეს იმას ნიშნავსქსელის პროტოკოლები ხოლო მოტესების მოქმედების ალგორითმებს უნდა ჰქონდეს თვითორგანიზების უნარი. სენსორული ქსელების კიდევ ერთი უნიკალური თვისებაა ცალკეული კვანძების თანამშრომლობა. მოტები აღჭურვილია პროცესორით. ამიტომ, ორიგინალური მონაცემების გადაცემის ნაცვლად, მათ შეუძლიათ მისი დამუშავება, განახორციელონ მარტივი გამოთვლები და გადასცენ მხოლოდ საჭირო და ნაწილობრივ დამუშავებული მონაცემები.ზემოთ აღწერილი ფუნქციები უზრუნველყოფს აპლიკაციების ფართო სპექტრს სენსორული ქსელებისთვის. ასეთი ქსელები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჯანდაცვის, სამხედრო და უსაფრთხოების პროგრამებში. მაგალითად, პაციენტის შესახებ ფიზიოლოგიური მონაცემების მონიტორინგი შესაძლებელია დისტანციურად ექიმის მიერ. ეს მოსახერხებელია როგორც პაციენტისთვის, ასევე საშუალებას აძლევს ექიმს გაიგოს მისი ამჟამინდელი მდგომარეობა. სენსორული ქსელები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰაერში და წყალში უცხო ქიმიური აგენტების გამოსავლენად. მათ შეუძლიათ დაადგინონ დამაბინძურებლების ტიპი, კონცენტრაცია და ადგილმდებარეობა. არსებითად, სენსორული ქსელები გარემოს უკეთ გააზრებას იძლევა. ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ მომავალში უკაბელო სენსორული ქსელები იქნება ჩვენი ცხოვრების განუყოფელი ნაწილი, უფრო მეტად, ვიდრე თანამედროვე პერსონალური კომპიუტერები.
ამ და სხვა პროექტების განხორციელება, რომლებიც საჭიროებენ უკაბელო სენსორული ქსელების გამოყენებას, მოითხოვს სპეციალურ მეთოდებს. მრავალი პროტოკოლი და ალგორითმი შემუშავებულია ტრადიციული უკაბელო ad hoc ქსელებისთვის, ამიტომ ისინი კარგად არ არის შესაფერისი
უნიკალური თვისებები
და სენსორული ქსელის მოთხოვნები. აქ არის განსხვავებები სენსორულ და თანატოლთა ქსელებს შორის: კვანძების რაოდენობა სენსორულ ქსელში შეიძლება იყოს რამდენიმე რიგით მეტი, ვიდრე კვანძების რაოდენობა თანატოლთა ქსელში.
კვანძები მჭიდროდ არის განლაგებული.
კვანძები მიდრეკილია წარუმატებლობისკენ.
სენსორული ქსელების ტოპოლოგია შეიძლება ხშირად შეიცვალოს საიდენტიფიკაციო ნომერი(IN) გამო დიდი რაოდენობითზედნადები ხარჯები და სენსორების დიდი რაოდენობა.
იმის გამო, რომ ქსელში კვანძები მჭიდროდ არის განლაგებული, მეზობელი კვანძები შეიძლება ძალიან ახლოს აღმოჩნდნენ ერთმანეთთან. ამრიგად, სენსორულ ქსელებში მულტიჰოპური კომუნიკაციები მოიხმარენ ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე პირდაპირი კომუნიკაციები. გარდა ამისა, შეგიძლიათ გამოიყენოთ დაბალი სიმძლავრემონაცემთა სიგნალი, რომელიც სასარგებლოა ფარული თვალთვალის დროს. მრავალჰოპ კომუნიკაციას შეუძლია ეფექტურად გადალახოს უკაბელო კომუნიკაციებში შორ მანძილზე სიგნალის გავრცელების ზოგიერთი სირთულე. კვანძებისთვის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი შეზღუდვა არის ენერგიის დაბალი მოხმარება. მთებს აქვთ შეზღუდული ენერგიის წყაროები. ასე რომ, მიუხედავად იმისა, რომ ტრადიციული ქსელები მიზნად ისახავს მიღწევას მაღალი ხარისხისსიგნალი, მოძრავი ქსელის პროტოკოლები, პირველ რიგში, ენერგიის დაზოგვაზე უნდა იყოს ორიენტირებული. მათ უნდა ჰქონდეთ მექანიზმები, რომლებიც მომხმარებელს აძლევს შესაძლებლობას გაახანგრძლივოს მოტეხილის სიცოცხლე გამტარუნარიანობის შემცირებით ან მონაცემთა გადაცემის ლატენტურობის გაზრდით. ბევრი მკვლევარი ამჟამად ჩართულია სქემების შემუშავებაში, რომლებიც აკმაყოფილებენ ამ მოთხოვნებს. ამ სტატიაში განვიხილავთ პროტოკოლებსა და ალგორითმებს, რომლებიც ამჟამად არსებობს სენსორული ქსელებისთვის. ჩვენი მიზანია ამ სფეროში არსებული კვლევის საკითხების უკეთ გაგება. ჩვენ ასევე შევეცდებით შევისწავლოთ დიზაინის შეზღუდვები და გამოვიყენოთ ინსტრუმენტები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას დიზაინის პრობლემების გადასაჭრელად.

სტატია ორგანიზებულია შემდეგნაირად: მეორე ნაწილში ჩვენ აღვწერთ სენსორული ქსელების პოტენციალს და სარგებლიანობას. მე-3 ნაწილში განვიხილავთ ფაქტორებს, რომლებიც გავლენას ახდენენ ასეთი ქსელების დიზაინზე. ამ სფეროში არსებული მეთოდების დეტალურ შესწავლას განვიხილავთ მე-4 ნაწილში. და შევაჯამებთ მე-5 ნაწილში.

2. უკაბელო სენსორული ქსელების გამოყენება
სენსორული ქსელები შეიძლება შედგებოდეს სხვადასხვა ტიპის სენსორებისგან, როგორიცაა სეისმური, მაგნიტური ველი, თერმული, ინფრაწითელი, აკუსტიკური, რომლებსაც შეუძლიათ გარემო პირობების მრავალფეროვანი გაზომვები. მაგალითად, როგორიცაა:
ტემპერატურა,
ტენიანობა,
მანქანის მოძრაობა,
ელვის მდგომარეობა,
წნევა,
ნიადაგის შემადგენლობა,
ხმაურის დონე,
გარკვეული ობიექტების არსებობა ან არარსებობა,
მექანიკური დატვირთვა
დინამიური მახასიათებლები, როგორიცაა ობიექტის სიჩქარე, მიმართულება და ზომა. უკაბელო კავშირიგპირდებით ბევრ ახალ აპლიკაციას ასეთი ქსელებისთვის. ჩვენ დავყავით ისინი ძირითად სფეროებად: სამხედრო აპლიკაციები, გარემოსდაცვითი კვლევები, ჯანდაცვა, სახლის და სხვა კომერციული აპლიკაციები. მაგრამ შესაძლებელია ამ კლასიფიკაციის გაფართოება და მეტი კატეგორიების დამატება, როგორიცაა კოსმოსის კვლევა, ქიმიური დამუშავება და კატასტროფების რელიეფი.

2.1. სამხედრო აპლიკაციები

უსადენო სენსორული ქსელები შეიძლება იყოს სამხედრო ბრძანების, კომუნიკაციების, დაზვერვის, სათვალთვალო და პოზიციონირების სისტემების (C4ISRT) განუყოფელი ნაწილი. სწრაფი განლაგება, თვითორგანიზება და შეცდომების ტოლერანტობა არის სენსორული ქსელების მახასიათებლები, რაც მათ პერსპექტიულ ინსტრუმენტად აქცევს პრობლემების გადასაჭრელად. ვინაიდან სენსორული ქსელები შეიძლება დაფუძნდეს ერთჯერადი და იაფი კვანძების მჭიდრო განლაგებაზე, ზოგიერთი მათგანის განადგურება სამხედრო ოპერაციების დროს არ იმოქმედებს სამხედრო ოპერაციაზე ისე, როგორც ტრადიციული სენსორების განადგურება. ამიტომ, სენსორული ქსელების გამოყენება ბრძოლებისთვის უფრო შესაფერისია. ჩამოვთვალოთ ასეთი ქსელების გამოყენების კიდევ რამდენიმე ხერხი: მეგობარი ძალების იარაღისა და საბრძოლო მასალის მონიტორინგი, ბრძოლებზე დაკვირვება; მდებარეობაზე ორიენტაცია; ბრძოლებიდან მიღებული ზარალის შეფასება; ბირთვული, ბიოლოგიური და ქიმიური შეტევების გამოვლენა. სენსორული ქსელები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას დეტალური დაზვერვისთვის, ასეთი თავდასხმების აღმოჩენის შემდეგ. მაგალითად, შესაძლებელია დაზვერვის ჩატარება რადიაციული დაბინძურების შემთხვევაში ადამიანების რადიაციის ზემოქმედების გარეშე.

2.2. გარემოსდაცვითი აპლიკაცია

ეკოლოგიის ზოგიერთი სფერო, სადაც სენსორული ქსელები გამოიყენება: ფრინველების, პატარა ცხოველების და მწერების მოძრაობის თვალყურის დევნება; გარემოს მდგომარეობის მონიტორინგი ნათესებსა და პირუტყვზე მისი ზემოქმედების იდენტიფიცირების მიზნით; სარწყავი; დედამიწის ფართომასშტაბიანი მონიტორინგი და პლანეტების კვლევა; ქიმიური/ბიოლოგიური გამოვლენა; ტყის ხანძრის გამოვლენა; მეტეოროლოგიური ან გეოფიზიკური კვლევა; წყალდიდობის გამოვლენა; და დაბინძურების კვლევა. ტყის ხანძრის გამოვლენა: იმის გამო, რომ ლაქები შეიძლება იყოს სტრატეგიულად და მჭიდროდ განლაგებული ტყეში, მათ შეუძლიათ ცეცხლის ზუსტი წარმოშობის გადმოცემა, სანამ ხანძარი უკონტროლო გახდება. მილიონობით სენსორი შეიძლება განლაგდეს უწყვეტ რეჟიმში. ისინი შეიძლება აღჭურვილი იყოს მზის პანელებით, რადგან კვანძები შეიძლება დარჩეს უყურადღებოდ თვეების ან წლების განმავლობაშიც კი. ლაქები ერთად იმუშავებენ, რათა შეასრულონ განაწილებული სენსორული ამოცანები და გადალახონ დაბრკოლებები, როგორიცაა ხეები და კლდეები, რომლებიც ბლოკავს სადენიანი სენსორებს. გარემოს ბიოსტატუსის შედგენა: მოითხოვს დახვეწილ მიდგომებს ინფორმაციის ინტეგრირებისთვის დროებით და სივრცით მასშტაბებში. დისტანციური ზონდირების ტექნოლოგიაში მიღწევებმა და მონაცემთა ავტომატიზებულმა შეგროვებამ მნიშვნელოვნად შეამცირა კვლევის ხარჯები. ამ ქსელების უპირატესობა ის არის, რომ კვანძების დაკავშირება შესაძლებელია ინტერნეტთან, რაც დისტანციურ მომხმარებლებს საშუალებას აძლევს გააკონტროლონ, დააკვირდნენ და დააკვირდნენ გარემოს. მიუხედავად იმისა, რომ სატელიტური და საჰაერო სადესანტო სენსორები სასარგებლოა დიდი მრავალფეროვნების დასაკვირვებლად, როგორიცაა დომინანტური მცენარეების სახეობების სივრცითი სირთულე, ისინი არ იძლევიან დაკვირვების საშუალებას მცირე ელემენტებზე, რომლებიც ქმნიან ეკოსისტემის უმრავლესობას. შედეგად, საჭიროა უკაბელო სენსორული ქსელის კვანძების საველე განლაგება. განაცხადის ერთი მაგალითია სამხრეთ კალიფორნიის ნაკრძალის ბიოლოგიური გარემოსდაცვითი რუქის შედგენა. სამი საიტი დაფარულია ქსელით, თითოეული 25-100 კვანძით, რომლებიც გამოიყენება გარემოს უწყვეტი მონიტორინგისთვის. წყალდიდობის გამოვლენა: წყალდიდობის გამოვლენის მაგალითია გაფრთხილების სისტემა შეერთებულ შტატებში. გამაფრთხილებელ სისტემაში მოთავსებული რამდენიმე ტიპის სენსორი აღმოაჩენს ნალექს, წყლის დონეს და ამინდს. კვლევითი პროექტები, როგორიცაა COUGAR Device Database Project კორნელის უნივერსიტეტში და DataSpace Project Rutgers University-ში, იკვლევენ სხვადასხვა მიდგომებს ქსელის ცალკეულ კვანძებთან ურთიერთობისთვის, რათა მიიღონ სნეპშოტები და გრძელვადიანი მონაცემები. სოფლის მეურნეობა: სენსორულ ქსელებს ასევე აქვთ უპირატესობა, რომ შეუძლიათ რეალურ დროში გააკონტროლონ პესტიციდების დონე წყალში, ნიადაგის ეროზიის დონეები და ჰაერის დაბინძურების დონეები რეალურ დროში.

2.3. განაცხადი მედიცინაში

მედიცინაში ერთ-ერთი აპლიკაციაა ინვალიდთა მოწყობილობები; პაციენტის მონიტორინგი; დიაგნოსტიკა; საავადმყოფოებში მედიკამენტების გამოყენების მონიტორინგი; ადამიანის ფიზიოლოგიური მონაცემების შეგროვება; და ექიმებისა და პაციენტების მონიტორინგი საავადმყოფოებში. ადამიანის ფიზიოლოგიური მონიტორინგი: სენსორული ქსელების მიერ შეგროვებული ფიზიოლოგიური მონაცემები შეიძლება ინახებოდეს დიდი ხნის განმავლობაში და შეიძლება გამოყენებულ იქნას სამედიცინო კვლევებისთვის. დაინსტალირებული ქსელის კვანძებს ასევე შეუძლიათ ხანდაზმული ადამიანების მოძრაობების მონიტორინგი და, მაგალითად, დაცემის თავიდან აცილება. ეს კვანძები მცირეა და პაციენტს გადაადგილების მეტ თავისუფლებას აძლევს, ამავდროულად ექიმებს დაავადების სიმპტომების წინასწარ განსაზღვრის საშუალებას აძლევს. გარდა ამისა, ისინი ხელს უწყობენ პაციენტებს უფრო კომფორტული ცხოვრების უზრუნველსაყოფად საავადმყოფოში მკურნალობასთან შედარებით. ასეთი სისტემის შესაძლებლობის შესამოწმებლად, გრენობლ-საფრანგეთის მედიცინის ფაკულტეტზე შეიქმნა „ჯანმრთელი ჭკვიანი სახლი“. . ექიმებისა და პაციენტების მონიტორინგი საავადმყოფოში: თითოეულ პაციენტს აქვს პატარა და მსუბუქი ქსელის კვანძი. თითოეულ კვანძს აქვს თავისი კონკრეტული ამოცანა. მაგალითად, ერთს შეუძლია აკონტროლოს გულისცემა, მეორე კი არტერიული წნევის მაჩვენებელს. ექიმებს ასევე შეუძლიათ ჰქონდეთ ასეთი კვანძი, ეს საშუალებას მისცემს სხვა ექიმებს იპოვონ ისინი საავადმყოფოში. მედიკამენტების მონიტორინგი საავადმყოფოებში: კვანძების მიმაგრება შესაძლებელია მედიკამენტებზე, მაშინ არასწორი მედიკამენტების გაცემის შანსი მინიმუმამდე დაიყვანება. ამრიგად, პაციენტებს ექნებათ კვანძები, რომლებიც განსაზღვრავენ მათ ალერგიას და საჭირო მედიკამენტებს. კომპიუტერულმა სისტემებმა, როგორც აღწერილია, აჩვენა, რომ მათ შეუძლიათ შეამცირონ გვერდითი ეფექტები წამლის არასწორი გაცემის შედეგად.

2.4. სახლის გამოყენება

სახლის ავტომატიზაცია: ჭკვიანი კვანძები შეიძლება იყოს ინტეგრირებული საყოფაცხოვრებო ტექნიკაში, როგორიცაა მტვერსასრუტები, მიკროტალღური ღუმელები, მაცივრები და VCR. მათ შეუძლიათ ერთმანეთთან და გარე ქსელთან კომუნიკაცია ინტერნეტის ან თანამგზავრის საშუალებით. ეს საშუალებას მისცემს საბოლოო მომხმარებლებს მარტივად მართონ მოწყობილობები სახლში, როგორც ადგილობრივად, ასევე დისტანციურად. ჭკვიანი გარემო: ჭკვიანი გარემოს დიზაინს შეიძლება ჰქონდეს ორი განსხვავებული მიდგომა, ანუ ადამიანზე ორიენტირებული ან ტექნოლოგიაზე ორიენტირებული. პირველი მიდგომის შემთხვევაში, ჭკვიანი გარემო უნდა მოერგოს საბოლოო მომხმარებლების საჭიროებებს მათთან ურთიერთქმედების თვალსაზრისით. ტექნოლოგიაზე ორიენტირებული სისტემებისთვის უნდა განვითარდეს ახალი ტექნიკის ტექნოლოგიები, ქსელური გადაწყვეტილებები და საშუალო პროგრამები. აღწერილია მაგალითები, თუ როგორ შეიძლება კვანძების გამოყენება ჭკვიანი გარემოს შესაქმნელად. კვანძები შეიძლება ჩაშენდეს ავეჯსა და ტექნიკაში, მათ შეუძლიათ ერთმანეთთან და ოთახის სერვერთან კომუნიკაცია. ოთახის სერვერს ასევე შეუძლია დაუკავშირდეს ოთახის სხვა სერვერებს, რათა გაეცნოს მათ მიერ შეთავაზებულ სერვისებს, როგორიცაა ბეჭდვა, სკანირება და ფაქსი. ეს სერვერები და სენსორული კვანძები შეიძლება იყოს ინტეგრირებული არსებულ ჩაშენებულ მოწყობილობებში და წარმოადგენენ თვითორგანიზებულ, თვითრეგულირებად და ადაპტირებულ სისტემებს, რომლებიც დაფუძნებულია კონტროლის თეორიის მოდელზე, როგორც აღწერილია Ref.

3. სენსორული ქსელის მოდელების შემუშავებაზე მოქმედი ფაქტორები.

სენსორული ქსელების დიზაინი დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე, რომელიც მოიცავს ხარვეზების ტოლერანტობას, მასშტაბურობას, წარმოების ხარჯებს, ოპერაციული გარემოს ტიპს, სენსორული ქსელის ტოპოლოგიას, ტექნიკის შეზღუდვებს, კომუნიკაციის მოდელს და ენერგიის მოხმარებას. ეს ფაქტორები განიხილება მრავალი მკვლევრის მიერ. თუმცა, არცერთ ამ კვლევას არ აქვს გათვალისწინებული ყველა ის ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს ქსელის დიზაინზე. ისინი მნიშვნელოვანია, რადგან ისინი ემსახურებიან როგორც სახელმძღვანელო პროტოკოლის ან ალგორითმების შემუშავებას სენსორული ქსელებისთვის. გარდა ამისა, ეს ფაქტორები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა მოდელების შესადარებლად.

3.1. შეცდომის ტოლერანტობა

ზოგიერთი კვანძი შეიძლება ჩავარდეს ენერგიის ნაკლებობის, ფიზიკური დაზიანების ან მესამე მხარის ჩარევის გამო. კვანძის უკმარისობა არ უნდა იმოქმედოს სენსორული ქსელის მუშაობაზე. ეს არის საიმედოობისა და შეცდომების ტოლერანტობის საკითხი. შეცდომის ტოლერანტობა - სენსორული ქსელის ფუნქციონირების შენარჩუნების უნარი წარუმატებლობის გარეშე, თუ კვანძი ვერ ხერხდება. სანდოობა Rk(t) ან კვანძის შეცდომის ტოლერანტობა მოდელირებულია პუასონის განაწილების გამოყენებით, რათა დადგინდეს კვანძის არარსებობის ალბათობა დროის პერიოდში (0; t) ყურადღება უნდა მიაქციოთ იმ ფაქტს, რომ პროტოკოლებსა და ალგორითმებს შეიძლება ორიენტირებული. დეფექტების ტოლერანტობის დონემდე, რომელიც საჭიროა სენსორული ქსელების მშენებლობისთვის. თუ გარემო, რომელშიც კვანძები განლაგებულია, ნაკლებად ექვემდებარება ჩარევას, მაშინ პროტოკოლები შეიძლება იყოს ნაკლებად მდგრადი. მაგალითად, თუ კვანძები ჩაშენებულია სახლში ტენიანობის და ტემპერატურის დონის მონიტორინგისთვის, ხარვეზების ტოლერანტობის მოთხოვნები შეიძლება იყოს დაბალი, რადგან ამ ტიპის სენსორული ქსელები ვერ იშლება და გარემოს „ხმაური“ გავლენას არ მოახდენს მათ მუშაობაზე. მეორეს მხრივ, თუ კვანძები გამოიყენება ბრძოლის ველზე მეთვალყურეობისთვის, მაშინ გამძლეობა უნდა იყოს მაღალი, რადგან მეთვალყურეობა კრიტიკულია და კვანძები შეიძლება განადგურდეს სამხედრო ოპერაციების დროს. შედეგად, ხარვეზების ტოლერანტობის დონე დამოკიდებულია სენსორული ქსელების გამოყენებაზე და მოდელები უნდა იყოს შემუშავებული ამის გათვალისწინებით.

3.2. მასშტაბურობა

ფენომენის შესასწავლად განლაგებული კვანძების რაოდენობა შეიძლება იყოს ასობით ან ათასობით რიგით. აპლიკაციიდან გამომდინარე, რაოდენობამ შეიძლება მიაღწიოს უკიდურეს მნიშვნელობებს (მილიონები). ახალ მოდელებს უნდა შეეძლოთ ამ რაოდენობის კვანძების მართვა. მათ ასევე უნდა გამოიყენონ მაღალი სიმკვრივის სენსორული ქსელები, რომლებიც შეიძლება მერყეობდეს რამდენიმე კვანძიდან რამდენიმე ასეულამდე ფართობზე, რომლის დიამეტრი შეიძლება იყოს 10 მ-ზე ნაკლები. სიმჭიდროვე შეიძლება გამოითვალოს მიხედვით:

3.3. წარმოების ხარჯები

ვინაიდან სენსორული ქსელები შედგება კვანძების დიდი რაოდენობით, ერთი კვანძის ღირებულება ისეთი უნდა იყოს, რომ გაამართლოს ქსელის მთლიანი ღირებულება. თუ ქსელის ღირებულება უფრო მაღალია, ვიდრე ტრადიციული სენსორების განლაგება, მაშინ ეს არ არის ეკონომიკურად გამართლებული. შედეგად, თითოეული კვანძის ღირებულება დაბალი უნდა იყოს. ახლა Bluetooth გადამცემის გამოყენებით კვანძის ღირებულება 10 დოლარზე ნაკლებია. PicoNode-ის ფასი დაახლოებით $1-ია. ამიტომ, სენსორული ქსელის კვანძის ღირებულება 1 დოლარზე გაცილებით ნაკლები უნდა იყოს, რათა მათი გამოყენება ეკონომიკურად გამართლებული იყოს. Bluetooth კვანძის ღირებულება, რომელიც ითვლება იაფ მოწყობილობად, 10-ჯერ აღემატება სენსორული ქსელის კვანძების საშუალო ფასებს. გაითვალისწინეთ, რომ კვანძს ასევე აქვს რამდენიმე დამატებითი მოდული, როგორიცაა მონაცემთა შეგროვების მოდული და მონაცემთა დამუშავების მოდული (აღწერილია განყოფილებაში 3.4.). გარდა ამისა, ისინი შეიძლება აღჭურვილი იყოს ადგილმდებარეობის სისტემით ან დენის გენერატორით, სენსორული ქსელების გამოყენების მიხედვით. . შედეგად, კვანძის ღირებულება რთული საკითხია, თუ გავითვალისწინებთ ფუნქციონალურობას თუნდაც $1-ზე ნაკლებ ფასად.

3.4. აპარატურის მახასიათებლები

სენსორული ქსელის კვანძი შედგება ოთხი ძირითადი კომპონენტისგან, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 1: მონაცემთა შეძენის განყოფილება, დამუშავების განყოფილება, გადამცემი და ელექტრომომარაგება. დამატებითი მოდულების ხელმისაწვდომობა დამოკიდებულია ქსელების გამოყენებაზე, მაგალითად, შეიძლება იყოს ადგილმდებარეობის მოდულები, დენის გენერატორი და მობილიზატორი (MAC). მონაცემთა შეძენის მოდული ჩვეულებრივ შედგება ორი ნაწილისგან: სენსორები და ანალოგური ციფრული გადამყვანები (ADC). სენსორის მიერ დაკვირვებულ ფენომენზე დაფუძნებული ანალოგური სიგნალი გარდაიქმნება ციფრულ სიგნალად ADC-ის გამოყენებით და შემდეგ მიეწოდება გადამამუშავებელ ერთეულს. დამუშავების მოდული, რომელიც იყენებს ინტეგრირებულ მეხსიერებას, მართავს პროცედურებს, რომლებიც საშუალებას აძლევს მას ითანამშრომლოს სხვა კვანძებთან დავალებული მონიტორინგის ამოცანების შესასრულებლად. გადამცემი ერთეული (გადამცემი) აკავშირებს კვანძს ქსელთან. კვანძის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტია ელექტრომომარაგება. ელექტრომომარაგების დატენვა შესაძლებელია, მაგალითად, მზის პანელების გამოყენებით.

მონაცემთა გადაცემისა და შეგროვების კვანძების უმეტესობამ უნდა იცოდეს მათი მდებარეობა მაღალი სიზუსტით. აქედან გამომდინარე, მდებარეობის განსაზღვრის მოდული შედის საერთო სქემაში. ზოგჯერ შეიძლება საჭირო გახდეს მობილიზატორი დანაყოფის გადასატანად დაკისრებული ამოცანების შესასრულებლად. ყველა ამ მოდულს შესაძლოა დასჭირდეს ასანთის ყუთის ზომის შიგთავსში მოთავსება. კვანძის ზომა შეიძლება იყოს კუბურ სანტიმეტრზე ნაკლები და საკმარისად მსუბუქია ჰაერში დარჩენისთვის. ზომის გარდა, არსებობს სხვა მკაცრი შეზღუდვები კვანძებზე. მათ უნდა:
მოიხმარენ ძალიან ცოტა ენერგიას,
მუშაობა დიდი რაოდენობით კვანძებთან მოკლე დისტანციებზე,
აქვს დაბალი წარმოების ხარჯები
იყოს ავტონომიური და იმუშაოს ზედამხედველობის გარეშე,
მოერგოს გარემოს.
ვინაიდან კვანძები შეიძლება გახდეს მიუწვდომელი, სენსორული ქსელის სიცოცხლე დამოკიდებულია ცალკეული კვანძების ელექტრომომარაგებაზე. საკვები შეზღუდული რესურსია და ზომის შეზღუდვის გამო. მაგალითად, ჭკვიანი კვანძის მთლიანი ენერგიის რეზერვი არის დაახლოებით 1 ჯ. სენსორების უსადენო ინტეგრირებული ქსელისთვის (WINS), დატენვის საშუალო დონე უნდა იყოს 30 LA-ზე ნაკლები, ხანგრძლივი მუშაობის უზრუნველსაყოფად. შესაძლებელია სენსორული ქსელების სიცოცხლის გახანგრძლივება მრავალჯერადი დატენვის ბატარეების გამოყენებით, მაგალითად, ენერგიის მიღებით გარემოდან. მზის პანელები დატენვის გამოყენების მთავარი მაგალითია. კვანძის მონაცემთა მოდული შეიძლება იყოს პასიური ან აქტიური ოპტიკური მოწყობილობა, როგორც ჭკვიანი კვანძში, ან რადიოსიხშირული (RF) გადამცემი. RF გადაცემას სჭირდება მოდულაციის მოდული, რომელიც იყენებს გარკვეულ გამტარობას, ფილტრაციის მოდულს, დემოდულაციას, რაც მათ უფრო რთულს და ძვირს ხდის. გარდა ამისა, შეიძლება იყოს დანაკარგები მონაცემთა გადაცემაში ორ კვანძს შორის იმის გამო, რომ ანტენები მდებარეობს მიწასთან ახლოს. თუმცა, რადიოკავშირი სასურველია უმეტეს არსებულ სენსორულ ქსელებში, რადგან მონაცემთა გადაცემის სიხშირეები დაბალია (ჩვეულებრივ 1 ჰც-ზე ნაკლები) და გადაცემის ციკლის სიხშირე მაღალია მოკლე მანძილების გამო. ეს მახასიათებლები იძლევა დაბალი რადიო სიხშირის გამოყენების საშუალებას. თუმცა, ენერგოეფექტური და დაბალი სიხშირის რადიო გადამცემების დაპროექტება ჯერ კიდევ ტექნიკური გამოწვევაა და არსებული ტექნოლოგიები, რომლებიც გამოიყენება Bluetooth მოწყობილობების წარმოებაში, არ არის საკმარისად ეფექტური სენსორული ქსელებისთვის, რადგან ისინი მოიხმარენ დიდ ენერგიას. მიუხედავად იმისა, რომ პროცესორები მუდმივად უფრო პატარა და მძლავრი ხდებიან, კვანძის დამუშავება და შენახვა მაინც მისი სუსტი წერტილია. მაგალითად, ჭკვიანი კვანძის დამუშავების მოდული შედგება 4 MHz Atmel AVR8535 პროცესორისგან, მიკროკონტროლისგან 8 KB ინსტრუქციებით, ფლეშ მეხსიერებით, 512 ბაიტი ოპერატიული და 512 ბაიტი EEPROM. ამ მოდულში, რომელსაც აქვს 3500 ბაიტი OS-სთვის და 4500 ბაიტი უფასო მეხსიერებაკოდისთვის გამოიყენება TinyOS ოპერაციული სისტემა. სხვა lAMPS კვანძის პროტოტიპის დამუშავების მოდულს აქვს 59-206 MHz SA-1110 პროცესორი. IAMPS კვანძები იყენებენ მრავალ ძაფიან L-OS ოპერაციულ სისტემას. მონაცემთა შეგროვების ამოცანების უმეტესობა მოითხოვს კვანძის პოზიციის ცოდნას. ვინაიდან კვანძები, როგორც წესი, განლაგებულია შემთხვევით და ზედამხედველობის გარეშე, მათ უნდა ითანამშრომლონ მდებარეობის სისტემის გამოყენებით. მდებარეობის ზონდირება გამოიყენება მრავალი სენსორული ქსელის მარშრუტიზაციის პროტოკოლში (დაწვრილებითი ნაწილი 4). ზოგიერთი ვარაუდობს, რომ თითოეულ კვანძს უნდა ჰქონდეს გლობალური პოზიციონირების სისტემის (GPS) მოდული, რომელიც მუშაობს 5 მეტრამდე სიზუსტით. ნაშრომი ამტკიცებს, რომ ყველა კვანძის GPS-ით აღჭურვა საჭირო არ არის სენსორული ქსელების მუშაობისთვის. არსებობს ალტერნატიული მიდგომა, სადაც მხოლოდ ზოგიერთი კვანძი იყენებს GPS-ს და ეხმარება სხვა კვანძებს განსაზღვრონ თავიანთი პოზიცია ადგილზე.

3.5. ქსელის ტოპოლოგია

ის ფაქტი, რომ კვანძები შეიძლება გახდეს მიუწვდომელი და ექვემდებარება ხშირი ჩავარდნას, ქსელის შენარჩუნებას რთულ ამოცანად აქცევს. ასიდან რამდენიმე ათასამდე კვანძი შეიძლება განთავსდეს სენსორული ქსელის ტერიტორიაზე. ისინი ერთმანეთისგან ათიოდე მეტრში განლაგდებიან. კვანძის სიმკვრივე შეიძლება იყოს 20 კვანძზე მეტი კუბურ მეტრზე. მრავალი კვანძის მკვრივი მდებარეობა მოითხოვს ქსელის ფრთხილად შენარჩუნებას. ჩვენ განვიხილავთ ქსელის ტოპოლოგიის შენარჩუნებასა და შეცვლასთან დაკავშირებულ საკითხებს სამ ეტაპად:

3.5.1. თავად კვანძების წინასწარ განლაგება და განლაგება შეიძლება შედგებოდეს კვანძების მასიური გაფანტვით ან თითოეულის ცალკე დაყენებით. მათი გაფართოება შესაძლებელია:

თვითმფრინავიდან მიმოფანტული,
რაკეტაში ან ჭურვში მოთავსებით
ჩამოაგდეს კატაპულტით (მაგალითად, გემიდან და ა.შ.),
მცენარის ადგილმდებარეობა
თითოეული კვანძი ინდივიდუალურად არის განთავსებული ადამიანის ან რობოტის მიერ.
მიუხედავად იმისა, რომ სენსორების დიდი რაოდენობა და მათი ავტომატური განლაგება ჩვეულებრივ გამორიცხავს განთავსებას საგულდაგულოდ შემუშავებული გეგმის მიხედვით, თავდაპირველი განლაგების დიზაინი უნდა:
ინსტალაციის ხარჯების შემცირება,
აღმოფხვრას წინასწარი ორგანიზაციისა და წინასწარ დაგეგმვის აუცილებლობა,
განლაგების მოქნილობის გაზრდა,
ხელი შეუწყოს თვითორგანიზებას და შეცდომების შემწყნარებლობას.

3.5.2. ქსელის შემდგომი ეტაპი

ქსელის განლაგების შემდეგ, მისი ტოპოლოგიის ცვლილება დაკავშირებულია კვანძების მახასიათებლების ცვლილებასთან. ჩამოვთვალოთ ისინი:
პოზიცია,
ხელმისაწვდომობა (ჩარევის, ხმაურის, მოძრავი დაბრკოლებების გამო და ა.შ.)
ბატარეის დატენვა,
გაუმართაობა
დავალებულ ამოცანებში ცვლილება.
კვანძები შეიძლება გაფართოვდეს სტატიკურად. თუმცა, მოწყობილობის გაუმართაობა ხშირია ბატარეის ამოწურვის ან განადგურების გამო. შესაძლებელია სენსორული ქსელები კვანძების მაღალი მობილურობით. გარდა ამისა, კვანძები და ქსელები ასრულებენ განსხვავებულ ამოცანებს და შეიძლება დაექვემდებარონ განზრახ ჩარევას. ამრიგად, სენსორული ქსელის სტრუქტურა მიდრეკილია ხშირი ცვლილებებისკენ განლაგების შემდეგ.

3.5.3. დამატებითი კვანძის განლაგების ფაზა

დამატებითი კვანძების დამატება შესაძლებელია ნებისმიერ დროს გაუმართავი კვანძების შესაცვლელად ან ამოცანების შეცვლის გამო. ახალი კვანძების დამატება ქმნის ქსელის რეორგანიზაციის საჭიროებას. Peer-to-peer ქსელის ტოპოლოგიის ხშირ ცვლილებებთან გამკლავება, რომელიც შეიცავს ბევრ კვანძს და აქვს ძალიან მკაცრი ენერგიის მოხმარების შეზღუდვები, საჭიროებს მარშრუტიზაციის სპეციალურ პროტოკოლებს. ეს საკითხი უფრო დეტალურად არის განხილული მე-4 ნაწილში.

3.6. გარემო

კვანძები მჭიდროდ მდებარეობს დაკვირვებულ ფენომენთან ძალიან ახლოს ან უშუალოდ მის შიგნით. ამრიგად, ისინი უყურადღებოდ მოქმედებენ შორეულ გეოგრაფიულ რაიონებში. მათ შეუძლიათ მუშაობა
გადატვირთულ გზაჯვარედინებზე,
დიდი მანქანების შიგნით
ოკეანის ფსკერზე,
ტორნადოს შიგნით,
ოკეანის ზედაპირზე ტორნადოს დროს,
ბიოლოგიურად და ქიმიურად დაბინძურებულ ადგილებში
ბრძოლის ველზე,
სახლში ან დიდ შენობაში,
დიდ საწყობში,
მიმაგრებულია ცხოველებზე
მიმაგრებულია სწრაფად მოძრავ მანქანებზე
კანალიზაციაში ან მდინარეში წყლის ნაკადთან ერთად.
ეს სია იძლევა წარმოდგენას იმ პირობებზე, რომლებშიც კვანძებს შეუძლიათ მუშაობა. მათ შეუძლიათ იმუშაონ მაღალი წნევის ქვეშ ოკეანის ფსკერზე, მკაცრ გარემოში, ნამსხვრევებს შორის ან ბრძოლის ველზე, ექსტრემალურ ტემპერატურაზე, მაგალითად, თვითმფრინავის ძრავის საქშენში ან არქტიკულ რეგიონებში, ძალიან ხმაურიან ადგილებში, სადაც ბევრი ჩარევაა.

3.7. მონაცემთა გადაცემის მეთოდები

მრავალჰოპ სენსორულ ქსელში კვანძები უსადენოდ ურთიერთობენ. კომუნიკაცია შეიძლება განხორციელდეს რადიოს, ინფრაწითელი ან ოპტიკური მედიის საშუალებით. ამ მეთოდების გლობალურად გამოსაყენებლად, გადამცემი საშუალება ხელმისაწვდომი უნდა იყოს მთელ მსოფლიოში. ერთი რადიო ვარიანტია სამრეწველო, სამეცნიერო და სამედიცინო (ISM) ზოლების გამოყენება, რომლებიც ხელმისაწვდომია ლიცენზიების გარეშე უმეტეს ქვეყანაში. ზოგიერთი ტიპის სიხშირეები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას, აღწერილია საერთაშორისო სიხშირეების ცხრილში, რომელიც შეიცავს რადიორეგულაციების S5 მუხლში (ტომი 1). ამ სიხშირეებიდან ზოგიერთი უკვე გამოიყენება უკაბელო ტელეფონში და უკაბელო ტელეფონში ლოკალური ქსელები(WLAN). მცირე ზომის და იაფი სენსორული ქსელებისთვის სიგნალის გამაძლიერებელი არ არის საჭირო. მიხედვით, ტექნიკის შეზღუდვები და ანტენის ეფექტურობასა და ენერგიის მოხმარებას შორის კომპრომისები აწესებს გარკვეულ შეზღუდვებს გადაცემის სიხშირის არჩევისას ულტრამაღალი სიხშირის დიაპაზონში. ისინი ასევე გვთავაზობენ 433 MHz ISM ევროპაში და 915 MHz ISM ჩრდილოეთ ამერიკაში. ამ ორი ზონისთვის გადამცემის შესაძლო მოდელები განხილულია. ISM რადიო სიხშირეების გამოყენების მთავარი უპირატესობაა სიხშირეების ფართო დიაპაზონი და ხელმისაწვდომობა მსოფლიოში. ისინი არ არიან მიბმული კონკრეტულ სტანდარტთან, რითაც უზრუნველყოფს უფრო მეტ თავისუფლებას ენერგიის დაზოგვის სტრატეგიების განსახორციელებლად სენსორულ ქსელებში. მეორეს მხრივ, არსებობს სხვადასხვა წესები და შეზღუდვები, როგორიცაა სხვადასხვა კანონები და არსებული აპლიკაციების ჩარევა. ამ სიხშირის ზოლებს ასევე უწოდებენ დაურეგულირებელ სიხშირეებს. დღევანდელი კვანძების აღჭურვილობის უმეტესობა დაფუძნებულია რადიო გადამცემების გამოყენებაზე. IAMPS-ში აღწერილი უკაბელო კვანძები იყენებენ Bluetooth-თავსებად 2.4 გჰც გადამცემებს და აქვთ ინტეგრირებული სიხშირის სინთეზატორი. დაბალი სიმძლავრის კვანძების დიზაინი აღწერილია ნაშრომში, ისინი იყენებენ რადიოგადამცემი არხს, რომელიც მუშაობს 916 MHz სიხშირეზე. WINS არქიტექტურა ასევე იყენებს რადიო კომუნიკაციებს. სხვა შესაძლო გზასენსორულ ქსელებში კომუნიკაცია არის ინფრაწითელი პორტი. ინფრაწითელი კომუნიკაცია ხელმისაწვდომია ლიცენზიის გარეშე და დაცულია ელექტრო მოწყობილობების ჩარევისგან. IR გადამცემები უფრო იაფი და ადვილია წარმოება. ბევრი დღევანდელი ლეპტოპი, PDA და მობილური ტელეფონებიგამოიყენეთ IR ინტერფეისი მონაცემების გადასაცემად. ასეთი კომუნიკაციის მთავარი მინუსი არის გამგზავნსა და მიმღებს შორის პირდაპირი ხილვადობის მოთხოვნა. ეს ხდის IR კომუნიკაციას არასასურველს სენსორულ ქსელებში გამოსაყენებლად გადამცემი საშუალების გამო. გადაცემის საინტერესო მეთოდს იყენებენ ჭკვიანი კვანძები, რომლებიც წარმოადგენენ მოდულებს ავტომატური მონიტორინგისა და მონაცემთა დამუშავებისთვის. ისინი იყენებენ ოპტიკურ საშუალებას გადაცემისთვის. არსებობს გადაცემის ორი სქემა, პასიური კუთხის კუბის რეტრორეფლექტორის (CCR) გამოყენებით და აქტიური ლაზერული დიოდისა და კონტროლირებადი სარკეების გამოყენებით (განხილულია). პირველ შემთხვევაში, ინტეგრირებული სინათლის წყარო არ არის საჭირო სიგნალის გადასაცემად სამი სარკის კონფიგურაცია (CCR). აქტიური მეთოდი იყენებს ლაზერულ დიოდს და აქტიურ ლაზერულ საკომუნიკაციო სისტემას სინათლის სხივების გასაგზავნად მიმღებამდე. არაჩვეულებრივი მოთხოვნები სენსორული ქსელის აპლიკაციებისთვის გადაცემის მედიის არჩევანს რთულს ხდის. მაგალითად, საზღვაო აპლიკაციები მოითხოვს წყლის გადამცემი მედიის გამოყენებას. აქ თქვენ უნდა გამოიყენოთ გრძელი ტალღის გამოსხივება, რომელსაც შეუძლია შეაღწიოს წყლის ზედაპირზე. რთულ რელიეფზე ან ბრძოლის ველზე შეიძლება მოხდეს შეცდომები და მეტი ჩარევა. გარდა ამისა, შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ კვანძების ანტენებს არ აქვთ საჭირო სიმაღლე და გამოსხივების სიმძლავრე სხვა მოწყობილობებთან კომუნიკაციისთვის. ამიტომ, გადამცემი საშუალების არჩევას თან უნდა ახლდეს საიმედო მოდულაცია და კოდირების სქემები, რომლებიც დამოკიდებულია გადამცემი არხის მახასიათებლებზე.

3.8. ენერგიის მოხმარება

უკაბელო კვანძი, როგორც მიკროელექტრონული მოწყობილობა, შეიძლება აღჭურვილი იყოს მხოლოდ შეზღუდული ელექტრომომარაგებით (

3.8.1. კავშირი

კვანძი ხარჯავს მაქსიმალურ ენერგიას კომუნიკაციაზე, რაც გულისხმობს როგორც მონაცემთა გადაცემას, ასევე მიღებას. ეს შეგვიძლია ვთქვათ კომუნიკაციისთვის მოკლე დისტანციებზედაბალი რადიაციული სიმძლავრით, გადაცემა და მიღება მოითხოვს დაახლოებით იგივე რაოდენობის ენერგიას. სიხშირის სინთეზატორები, ძაბვის კონტროლის ოსცილატორები, ფაზური ჩამკეტი (PLL) ოსცილატორები და დენის გამაძლიერებლები ყველა საჭიროებს ენერგიას, რომელსაც აქვს შეზღუდული რესურსები. მნიშვნელოვანია, რომ ამ შემთხვევაში ჩვენ არ გავითვალისწინოთ მხოლოდ აქტიური სიმძლავრე, ჩვენ ასევე გავითვალისწინოთ ელექტროენერგიის მოხმარება გადამცემების გაშვებისას. გადამცემის ჩართვას წამის ფრაქცია სჭირდება, ამიტომ ის მოიხმარს ენერგიის უმნიშვნელო რაოდენობას. ეს მნიშვნელობა შეიძლება შევადაროთ PLL დაბლოკვის დროს. თუმცა, როგორც გადაცემული პაკეტი მცირდება, გაშვების სიმძლავრე იწყებს დომინირებას ენერგიის მოხმარებაზე. შედეგად, არაეფექტურია გადამცემის მუდმივი ჩართვა და გამორთვა, რადგან ენერგიის უმეტესი ნაწილი სწორედ ამაზე წავა. ამჟამად, დაბალი სიმძლავრის რადიო გადამცემებს აქვთ სტანდარტული Pt და Pr მნიშვნელობები 20 dBm და Pout 0 dBm-თან ახლოს. გაითვალისწინეთ, რომ კომპიუტერზე მიმართული PicoRadio არის -20 dBm.

მცირე ზომის, იაფფასიანი გადამცემების დიზაინი განხილულია წყაროში. მათი შედეგების საფუძველზე, ამ ნაშრომის ავტორები, ბიუჯეტის და ენერგიის მოხმარების შეფასებების გათვალისწინებით, თვლიან, რომ Pt და Pr-ის მნიშვნელობები უნდა იყოს მინიმუმ ზომით ნაკლები, ვიდრე ზემოთ მოცემული მნიშვნელობები.

ენერგიის მოხმარება მონაცემთა დამუშავებისას საგრძნობლად ნაკლებია მონაცემთა გადაცემასთან შედარებით. ნაშრომში აღწერილი მაგალითი რეალურად ასახავს ამ შეუსაბამობას. რეილის თეორიაზე დაყრდნობით, რომ ენერგიის მეოთხედი იკარგება გადაცემის დროს, შეიძლება დავასკვნათ, რომ 1 კბ 100 მ მანძილზე გადაცემის ენერგიის მოხმარება დაახლოებით იგივე იქნება, რაც 3 მილიონი ინსტრუქციის შესრულებას 100 მილიონი ინსტრუქციის სიჩქარით. წამში (MIPS)/W პროცესორი. აქედან გამომდინარე, მონაცემთა ლოკალური დამუშავება გადამწყვეტია ენერგიის მოხმარების მინიმუმამდე შესამცირებლად მრავალ ჰოპ სენსორულ ქსელში. ამიტომ, კვანძებს უნდა ჰქონდეთ ჩაშენებული გამოთვლითი შესაძლებლობები და შეეძლოთ გარემოსთან ურთიერთობა. ღირებულებისა და ზომის შეზღუდვები მიგვიყვანს ავირჩიოთ ნახევარგამტარები (CMOS), როგორც მიკროპროცესორების ძირითადი ტექნოლოგია. სამწუხაროდ, მათ აქვთ ენერგოეფექტურობის შეზღუდვები. CMOS საჭიროებს ენერგიას ყოველ ჯერზე, როცა ის ცვლის მდგომარეობას. მდგომარეობების შესაცვლელად საჭირო ენერგია პროპორციულია გადართვის სიხშირის, ტევადობის (დამოკიდებულია ფართობზე) და ძაბვის რყევებზე. ამიტომ, მიწოდების ძაბვის შემცირება ეფექტური საშუალებაა ენერგიის მოხმარების შემცირების აქტიურ მდგომარეობაში. დინამიური ძაბვის სკალირება, განხილული , ცდილობს პროცესორის სიმძლავრის და სიხშირის ადაპტირებას სამუშაო დატვირთვის მიხედვით. როდესაც მიკროპროცესორზე გამოთვლითი დატვირთვა მცირდება, უბრალოდ სიხშირის შემცირება იძლევა ენერგიის მოხმარების წრფივ შემცირებას, თუმცა ოპერაციული ძაბვის შემცირება გვაძლევს ენერგიის მოხმარების კვადრატულ შემცირებას. მეორეს მხრივ, პროცესორის ყველა შესაძლო შესრულება არ იქნება გამოყენებული. ეს იმუშავებს, თუ გავითვალისწინებთ, რომ მაქსიმალური შესრულება ყოველთვის არ არის საჭირო და, შესაბამისად, პროცესორის სამუშაო ძაბვა და სიხშირე შეიძლება დინამიურად მოერგოს დამუშავების მოთხოვნებს. ავტორები გვთავაზობენ დატვირთვის პროგნოზირების სქემებს, რომლებიც ეფუძნება არსებული დატვირთვის პროფილების ადაპტირებულ დამუშავებას და რამდენიმე უკვე შექმნილი სქემის ანალიზს. პროცესორის სიმძლავრის შემცირების სხვა სტრატეგიები განხილულია ში.

უნდა აღინიშნოს, რომ დამატებითი სქემები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მონაცემთა დაშიფვრისა და გაშიფვრისთვის. ინტეგრირებული სქემები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზოგიერთ შემთხვევაში. ყველა ამ სცენარში სენსორული ქსელის სტრუქტურა, ოპერაციული ალგორითმები და პროტოკოლები დამოკიდებულია ენერგიის შესაბამის მოხმარებაზე.

კვანძები, როგორც წესი, შემთხვევით განლაგებულია დაკვირვების ზონაში. თითოეულ მათგანს შეუძლია შეაგროვოს მონაცემები და იცის მონაცემთა გადაცემის მარშრუტი ცენტრალურ კვანძში, საბოლოო მომხმარებელს. მონაცემთა გადაცემა ხდება მრავალჰოპის ქსელის არქიტექტურის გამოყენებით. ცენტრალურ კვანძს შეუძლია კომუნიკაცია ამოცანების მენეჯერთან ინტერნეტის ან თანამგზავრის საშუალებით. პროტოკოლის დასტა, რომელსაც იყენებენ ცენტრალური კვანძი და ყველა სხვა კვანძი, ნაჩვენებია ნახ. 3. პროტოკოლის დასტა შეიცავს ინფორმაციას ენერგიისა და მარშრუტიზაციის შესახებ, შეიცავს ინფორმაციას ქსელის პროტოკოლების შესახებ, ეხმარება ეფექტურ კომუნიკაციას უკაბელო მედიუმზე და ხელს უწყობს კვანძების თანამშრომლობას. პროტოკოლის დასტა შედგება აპლიკაციის ფენისგან, სატრანსპორტო ფენისგან, ქსელის ფენისგან, მონაცემთა კავშირის ფენისგან, ფიზიკური ფენისგან, ენერგიის მართვის ფენისგან, მობილურობის მართვის ფენისგან და დავალების დაგეგმვის ფენისგან. მონაცემთა შეგროვების ამოცანებიდან გამომდინარე, აპლიკაციის დონეზე შეიძლება შეიქმნას სხვადასხვა ტიპის აპლიკაციის პროგრამული უზრუნველყოფა. სატრანსპორტო ფენა ხელს უწყობს მონაცემთა ნაკადის შენარჩუნებას საჭიროების შემთხვევაში. ქსელის ფენა უზრუნველყოფს სატრანსპორტო ფენის მიერ მოწოდებული მონაცემების მარშრუტიზაციას. იმის გამო, რომ გარემო ხმაურიანია და კვანძები შეიძლება გადაადგილდნენ, MAC პროტოკოლმა უნდა შეამციროს შეჯახების შემთხვევები მეზობელ კვანძებს შორის მონაცემთა გადაცემისას. ფიზიკური ფენა პასუხისმგებელია ინფორმაციის გადაცემის უნარზე. ეს პროტოკოლები ეხმარებიან კვანძებს დავალებების შესრულებაში ენერგიის დაზოგვისას. ენერგიის მართვის ფენა განსაზღვრავს, თუ როგორ უნდა გამოიყენოს კვანძმა ენერგია. მაგალითად, კვანძმა შეიძლება გამორთოს მიმღები მისი ერთ-ერთი მეზობლისგან შეტყობინების მიღების შემდეგ. ეს დაგეხმარებათ თავიდან აიცილოთ დუბლიკატი შეტყობინების მიღება. უფრო მეტიც, როდესაც კვანძს აქვს დაბალი დამუხტვა ბატარეა, ის გადასცემს ინფორმაციას მეზობლებს, რომ მას არ შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს შეტყობინებების მარშრუტში. ის მთელ დარჩენილ ენერგიას გამოიყენებს მონაცემების შესაგროვებლად. მობილურობის კონტროლის (MAC) ფენა ამოიცნობს და აღრიცხავს კვანძების მოძრაობას, ასე რომ, ყოველთვის არის მარშრუტი მონაცემების ცენტრალურ კვანძში გადასასვლელად და კვანძებს შეუძლიათ განსაზღვრონ თავიანთი მეზობლები. და იცის თავისი მეზობლები, კვანძს შეუძლია დააბალანსოს ენერგიის მოხმარება მათთან ერთად მუშაობით. სამუშაო მენეჯერი გეგმავს და გეგმავს ინფორმაციის შეგროვებას თითოეული რეგიონისთვის ცალ-ცალკე. ერთსა და იმავე რეგიონში ყველა კვანძი არ არის საჭირო ზონდირების ამოცანების ერთდროულად შესასრულებლად. შედეგად, ზოგიერთი კვანძი ასრულებს უფრო მეტ დავალებას, ვიდრე სხვები, მათი სიმძლავრის მიხედვით. ყველა ეს ფენა და მოდული აუცილებელია იმისთვის, რომ კვანძებმა ერთად იმუშაონ და იბრძოლონ მაქსიმალური ენერგოეფექტურობისკენ, ქსელში მონაცემთა გადაცემის მარშრუტის ოპტიმიზაციისთვის და ასევე ერთმანეთის რესურსების გაზიარებისთვის. მათ გარეშე, თითოეული კვანძი ინდივიდუალურად იმუშავებს. მთელი სენსორული ქსელის თვალსაზრისით, უფრო ეფექტურია, თუ კვანძები მუშაობენ ერთმანეთთან, რაც ხელს უწყობს თავად ქსელის სიცოცხლის გახანგრძლივებას. სანამ განვიხილავთ პროტოკოლში მოდულების და საკონტროლო ფენების ჩართვის აუცილებლობას, ჩვენ განვიხილავთ სამ არსებულ სამუშაოს პროტოკოლის დასტაზე, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 3. WINS მოდელი, განხილული წყაროში, რომელშიც კვანძები დაკავშირებულია განაწილებულ ქსელში. და გქონდეთ წვდომა ინტერნეტზე. ვინაიდან WINS ქსელის კვანძების დიდი რაოდენობა განლაგებულია ერთმანეთისგან მცირე მანძილზე, მულტი-ჰოპ კომუნიკაციები ამცირებს ენერგიის მოხმარებას მინიმუმამდე. კვანძის მიერ მიღებული გარემოსდაცვითი ინფორმაცია თანმიმდევრულად გადაეგზავნება ცენტრალურ კვანძს ან WINS კარიბჭეს სხვა კვანძების მეშვეობით, როგორც ეს ნაჩვენებია 2-ში A, B, C, D და E კვანძებისთვის. WINS კარიბჭე კომუნიკაციას უწევს მომხმარებელს ჩვეულებრივი ქსელის პროტოკოლების მეშვეობით, როგორიცაა ინტერნეტი. WINS ქსელის პროტოკოლის დასტა შედგება განაცხადის ფენისგან, ქსელის ფენისგან, MAC ფენისგან და ფიზიკური ფენისგან. ჭკვიანი კვანძები (ან მოტები). ეს კვანძები შეიძლება იყოს მიმაგრებული ობიექტებზე ან თუნდაც ჰაერში ცურვა მათი მცირე ზომისა და წონის გამო. ისინი იყენებენ MEMS ტექნოლოგიას ოპტიკური კომუნიკაციისა და მონაცემების მისაღებად. Motes-ს შეიძლება ჰქონდეს მზის პანელები დღის განმავლობაში დასატენად. მათ სჭირდებათ მხედველობის ხაზი ოპტიკური გადამცემის საბაზო სადგურთან ან სხვა ლაქასთან კომუნიკაციისთვის. თუ შევადარებთ მოძრავი ქსელის არქიტექტურას მე-2 სურათზე წარმოდგენილთან, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ჭკვიანი კვანძები, როგორც წესი, უშუალოდ ურთიერთობენ გადამცემთან. საბაზო სადგური, მაგრამ ასევე შესაძლებელია ერთზე კომუნიკაცია. სენსორული ქსელებისთვის პროტოკოლებისა და ალგორითმების შემუშავების კიდევ ერთი მიდგომა განპირობებულია ფიზიკური ფენის მოთხოვნებით. პროტოკოლები და ალგორითმები უნდა იყოს შემუშავებული ფიზიკური კომპონენტების არჩევის შესაბამისად, როგორიცაა მიკროპროცესორების ტიპი და მიმღების ტიპი. ეს ქვემოდან ზევით მიდგომა გამოიყენება IAMPS მოდელში და ასევე ითვალისწინებს აპლიკაციის ფენის, ქსელის ფენის, MAC ფენის და ფიზიკური ფენის დამოკიდებულებას მასპინძელ აპარატურაზე. IAMPS კვანძები ურთიერთქმედებენ საბოლოო მომხმარებელთან ისევე, როგორც 2-ზე ნაჩვენები არქიტექტურაში. სხვადასხვა სქემები, როგორიცაა დროის გაყოფის არხი (TDMA) ან სიხშირის გაყოფის არხი (FDMA) და ბინარული მოდულაცია ან M-მოდულაცია შედარებულია წყარო. ქვემოდან ზევით მიდგომა ნიშნავს, რომ კვანძის ალგორითმებმა უნდა იცოდნენ აპარატურა და გამოიყენონ მიკროპროცესორებისა და გადამცემების შესაძლებლობები ენერგიის მოხმარების მინიმუმამდე შესამცირებლად. ამან შეიძლება გამოიწვიოს სხვადასხვა ასამბლეის დიზაინის შემუშავება. და კვანძების სხვადასხვა დიზაინი გამოიწვევსსხვადასხვა სახის

სენსორული ქსელები. რაც თავის მხრივ გამოიწვევს მათი მუშაობის სხვადასხვა ალგორითმის შემუშავებას.

1. ლიტერატურა
2. გ.დ. აბოუდი, J.P.G. Sterbenz, საბოლოო ანგარიში ინტერაქციის სემინარზე კვლევის საკითხებზე ჭკვიანი გარემოსთვის, IEEE Personal Communications (ოქტომბერი 2000) 36–40.
3. J. Agre, L. Clare, ინტეგრირებული არქიტექტურა კოოპერატიული სენსორული ქსელებისთვის, IEEE Computer Magazine (მაისი 2000) 106–108.
4. ი.ფ. Akyildiz, W. Su, სენსორული ქსელების დენის გაძლიერებული მარშრუტიზაციის (PAER) პროტოკოლი, საქართველოს ტექნიკური ანგარიში, 2002 წლის იანვარი, წარდგენილი გამოსაცემად.
5. ა.ბაკრე, ბ.რ. Badrinath, I-TCP: არაპირდაპირი TCP მობილური ჰოსტებისთვის, მე-15 საერთაშორისო კონფერენციის მასალები განაწილებული გამოთვლითი სისტემების შესახებ, ვანკუვერი, ძვ. წ. მაისი 1995, გვ. 136–143 წწ.
6. პ. ბაუერი, მ. სიჩიტიუ, რ. ისტეპანიანი, კ. პრემარატნე, მობილური პაციენტი: უკაბელო განაწილებული სენსორული ქსელები პაციენტის მონიტორინგისა და მოვლისთვის, შრომები 2000 IEEE EMBS International Conference on Information Technology Applications in Biomedicine, 2000, გვ. 17–21.
7. M. Bhardwaj, T. Garnett, A.P. ჩანდრაკასანი, სენსორული ქსელების სიცოცხლის ხანგრძლივობის ზედა საზღვრები, IEEE საერთაშორისო კონფერენცია კომუნიკაციების შესახებ ICC'01, ჰელსინკი, ფინეთი, 2001 წლის ივნისი.

P. Bonnet, J. Gehrke, P. Seshadri, Querying the ფიზიკური სამყარო, IEEE Personal Communications (ოქტომბერი 2000) 10-15.

უახლესი უკაბელო საკომუნიკაციო ტექნოლოგიები და მიკროსქემის წარმოების სფეროში პროგრესმა შესაძლებელი გახადა ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში გადავიდეთ განაწილებული საკომუნიკაციო სისტემების ახალი კლასის - სენსორული ქსელების პრაქტიკულ განვითარებასა და დანერგვაზე.

უსადენო სენსორული ქსელები შედგება მინიატურული გამოთვლითი და საკომუნიკაციო მოწყობილობებისგან - მოტები ( ინგლისურიდანლაქები - მტვრის ლაქები), ან სენსორები. Mote არის დაფა, როგორც წესი, არ აღემატება ერთი კუბური ინჩის ზომით. დაფაზე განთავსებულია პროცესორი, ფლეშ და ოპერატიული მეხსიერება, ციფრული ანალოგური და ანალოგური ციფრული გადამყვანები, რადიოსიხშირული გადამცემი, კვების წყარო და სენსორები. სენსორები შეიძლება იყოს ძალიან მრავალფეროვანი; ისინი დაკავშირებულია ციფრული და ანალოგური კონექტორებით. ყველაზე ხშირად გამოყენებული სენსორებია ტემპერატურა, წნევა, ტენიანობა, განათება, ვიბრაცია და ნაკლებად ხშირად - მაგნიტოელექტრული, ქიმიური (მაგალითად, CO, CO2 შემცველობის გაზომვა), ხმა და სხვა. გამოყენებული სენსორების ნაკრები დამოკიდებულია უკაბელო სენსორული ქსელების მიერ შესრულებულ ფუნქციებზე. მოტო იკვებება პატარა ბატარეით. Motes გამოიყენება მხოლოდ სენსორული მონაცემების შეგროვების, პირველადი დამუშავებისა და გადაცემისთვის. გარეგნობასხვადასხვა მწარმოებლის მიერ წარმოებული ლაქები ნაჩვენებია ნახ. 1.

მოტესებით შეგროვებული მონაცემების ძირითადი ფუნქციონალური დამუშავება ხორციელდება კვანძზე, ან კარიბჭეზე, რომელიც საკმაოდ ძლიერი კომპიუტერი. მაგრამ მონაცემების დასამუშავებლად, ჯერ უნდა იქნას მიღებული. ამ მიზნით, მოწყობილობა აღჭურვილი უნდა იყოს ანტენით. მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, კვანძთან მისაწვდომია მხოლოდ მასთან საკმარისად ახლოს მდებარე მოტეხილობები; სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კვანძი არ იღებს ინფორმაციას პირდაპირ თითოეული მოტიდან. მოტესებით შეგროვებული სენსორული ინფორმაციის მიღების პრობლემა წყდება შემდეგნაირად. მოტესებს შეუძლიათ ინფორმაციის გაცვლა ერთმანეთთან რადიო გადამცემების გამოყენებით. ეს არის, პირველ რიგში, სენსორებისგან წაკითხული სენსორული ინფორმაცია და მეორეც, ინფორმაცია მოწყობილობების მდგომარეობისა და მონაცემთა გადაცემის პროცესის შედეგების შესახებ. ინფორმაცია ჯაჭვის გასწვრივ გადადის ერთი ადგილიდან მეორეზე, რის შედეგადაც კარიბჭესთან ყველაზე ახლოს მდებარე მოძრაობები მასში ყრიან მთელ დაგროვილ ინფორმაციას. თუ ზოგიერთი მოტივი ვერ ხერხდება, სენსორული ქსელის მუშაობა ხელახალი კონფიგურაციის შემდეგ უნდა გაგრძელდეს. მაგრამ ამ შემთხვევაში, ბუნებრივია, ინფორმაციის წყაროების რაოდენობა მცირდება.

ფუნქციების შესასრულებლად, თითოეულ მოტოზე დამონტაჟებულია სპეციალიზებული ოპერაციული სისტემა. ამჟამად, უკაბელო სენსორული ქსელების უმეტესობა იყენებს TinyOS-ს, ბერკლის უნივერსიტეტში შემუშავებულ ოპერაციულ სისტემას. TinyOS არის ღია კოდის პროგრამული უზრუნველყოფა; ის ხელმისაწვდომია: www.tinyos.net. TinyOS არის მოვლენებზე ორიენტირებული, რეალურ დროში ოპერაციული სისტემა, რომელიც შექმნილია რესურსებით შეზღუდულ გარემოში მუშაობისთვის. ეს OS საშუალებას აძლევს მოტებს ავტომატურად დაამყარონ კავშირები მეზობლებთან და შექმნან მოცემული ტოპოლოგიის სენსორული ქსელი. უახლესი გამოშვება, TinyOS 2.0, გამოჩნდა 2006 წელს.

უსადენო სენსორული ქსელების ფუნქციონირების ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორია ბატარეების შეზღუდული ტევადობა, რომლებიც დამონტაჟებულია მოტეხილებზე. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ხშირად შეუძლებელია ბატარეების შეცვლა. ამ მხრივ, საჭიროა მხოლოდ უმარტივესი პირველადი დამუშავება მოტივებზე, რომელიც მიზნად ისახავს გადაცემული ინფორმაციის მოცულობის შემცირებას და, რაც მთავარია, მონაცემთა მიღებისა და გადაცემის ციკლების რაოდენობის შემცირებას. ამ პრობლემის გადასაჭრელად შემუშავდა სპეციალური საკომუნიკაციო პროტოკოლები, რომელთაგან ყველაზე ცნობილია ZigBee ალიანსის პროტოკოლები. ეს ალიანსი (ვებგვერდი www.zigbee.org) შეიქმნა 2002 წელს სპეციალურად უსადენო სენსორული ქსელების სფეროში მუშაობის კოორდინაციისთვის. მასში შედის ტექნიკისა და პროგრამული უზრუნველყოფის უმსხვილესი დეველოპერები: Philips, Ember, Samsung, IBM, Motorola, Freescale Semiconductor, Texas Instruments, NEC, LG, OKI და მრავალი სხვა (სულ 200-ზე მეტი წევრი). Intel Corporation არ არის ალიანსის წევრი, თუმცა მხარს უჭერს მის საქმიანობას.

პრინციპში, სტანდარტის შესამუშავებლად, მათ შორის პროტოკოლის სტეკის უსადენო სენსორული ქსელებისთვის, ZigBee-მ გამოიყენა ადრე შემუშავებული IEEE 802.15.4 სტანდარტი, რომელიც აღწერს ფიზიკურ ფენას და მედია წვდომის ფენას მოკლე დისტანციის უკაბელო მონაცემთა ქსელებისთვის (75 მ-მდე). დაბალი ენერგიის მოხმარებით, მაგრამ საიმედოობის მაღალი ხარისხით. IEEE 802.15.4 სტანდარტის რადიო მონაცემთა გადაცემის ზოგიერთი მახასიათებელი მოცემულია ცხრილში. 1.

ცხრილი 1. რადიო მონაცემთა გადაცემის მახასიათებლები IEEE 802.15.4-ისთვის

სიხშირის დიაპაზონი, MHz	მჭირდება ლიცენზია	გეოგრაფიული რეგიონი	მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე, Kbit/s	არხების რაოდენობა

ჩართულია მომენტში ZigBee-მ შეიმუშავა ერთადერთი სტანდარტი ამ სფეროში, რომელიც გამყარებულია სრულად თავსებადი ტექნიკისა და პროგრამული პროდუქტების ხელმისაწვდომობით. ZigBee პროტოკოლები საშუალებას აძლევს მოწყობილობებს დაძინონ ბ ოუმეტეს შემთხვევაში, რაც მნიშვნელოვნად ახანგრძლივებს ბატარეის ხანგრძლივობას.

ცხადია, არც ისე ადვილია მონაცემთა გაცვლის სქემების შემუშავება ასობით და თუნდაც ათასობით მოტს შორის. სხვა საკითხებთან ერთად, გასათვალისწინებელია ის ფაქტი, რომ სენსორული ქსელები ფუნქციონირებს არალიცენზირებულ სიხშირის დიაპაზონში, ამიტომ ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება მოხდეს ჩარევა, რომელიც გამოწვეულია რადიოსიგნალების გარე წყაროებით. ასევე სასურველია თავიდან იქნას აცილებული იგივე მონაცემების ხელახალი გადაცემა და ამასთან, გაითვალისწინეთ, რომ არასაკმარისი ენერგეტიკული სიმძლავრისა და გარეგანი ზემოქმედების გამო, ლაქები მუდმივად ან გარკვეული დროით იშლება. ყველა ასეთ შემთხვევაში, საკომუნიკაციო სქემები უნდა შეიცვალოს. ვინაიდან TinyOS-ის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ქსელის დიზაინისა და მონაცემთა ბილიკის ავტომატური შერჩევა, უკაბელო სენსორული ქსელები არსებითად თვითკონფიგურირებულია.

ყველაზე ხშირად, მოტეხილს უნდა შეეძლოს საკუთარი მდებარეობის განსაზღვრა, ყოველ შემთხვევაში სხვა ნაწილთან მიმართებაში, რომელზეც ის გადასცემს მონაცემებს. ანუ, ჯერ იდენტიფიცირებულია ყველა მოტივი, შემდეგ კი ყალიბდება მარშრუტიზაციის სქემა. ზოგადად, ყველა მოტი - ZigBee სტანდარტის მოწყობილობა - იყოფა სამ კლასად სირთულის დონის მიხედვით. მათგან ყველაზე მაღალი - კოორდინატორი - მართავს ქსელის მუშაობას, ინახავს მონაცემებს მისი ტოპოლოგიის შესახებ და ემსახურება როგორც კარიბჭეს მთელი უკაბელო სენსორული ქსელის მიერ შეგროვებული მონაცემების გადასაცემად შემდგომი დამუშავებისთვის. სენსორული ქსელები ჩვეულებრივ იყენებენ ერთ კოორდინატორს. საშუალო სირთულის მოტო არის როუტერი, ანუ მას შეუძლია მონაცემების მიღება და გადაცემა, ასევე გადაცემის მიმართულებების განსაზღვრა. დაბოლოს, უმარტივეს მოტესს შეუძლია მონაცემების გადაცემა მხოლოდ უახლოეს როუტერზე. ამრიგად, გამოდის, რომ ZigBee სტანდარტი მხარს უჭერს ქსელს კლასტერული არქიტექტურით (ნახ. 2). კლასტერი იქმნება მარშრუტიზატორითა და მარტივი მოძრაობებით, საიდანაც ის ითხოვს სენსორულ მონაცემებს. კლასტერული მარშრუტიზატორები ერთმანეთს გადასცემენ მონაცემებს და მონაცემები საბოლოოდ გადაეცემა კოორდინატორს. კოორდინატორს ჩვეულებრივ აქვს კავშირი IP ქსელთან, სადაც მონაცემები იგზავნება საბოლოო დამუშავებისთვის.

რუსეთში ასევე მიმდინარეობს განვითარება უსადენო სენსორული ქსელების შექმნასთან დაკავშირებით. ამრიგად, კომპანია "High-Tech Systems" გთავაზობთ თავის აპარატურულ და პროგრამულ პლატფორმას MeshLogic უსადენო სენსორული ქსელების შესაქმნელად (ვებგვერდი www.meshlogic.ru). მთავარი განსხვავება ამ პლატფორმასა და ZigBee-ს შორის არის მისი ფოკუსირება peer-to-peer mesh ქსელების შექმნაზე (ნახ. 3). ასეთ ქსელებში ფუნქციონირებათითოეული ძრავა იგივეა. ქსელის ტოპოლოგიის ქსელების თვითორგანიზებისა და თვითგანკურნების შესაძლებლობა საშუალებას იძლევა, ზოგიერთი ძრავის გაუმართაობის შემთხვევაში, სპონტანურად ჩამოყალიბდეს ახალი ქსელის სტრუქტურა. მართალია, ნებისმიერ შემთხვევაში, საჭიროა ცენტრალური ფუნქციონალური კვანძი, რომელიც იღებს და ამუშავებს ყველა მონაცემს, ან კარიბჭე მონაცემთა გადასაცემად კვანძში დასამუშავებლად. სპონტანურად შექმნილ ქსელებს ხშირად მოიხსენიებენ ლათინური ტერმინით Ad Hoc, რაც ნიშნავს „კონკრეტული შემთხვევისთვის“.

MeshLogic ქსელებში, თითოეულ მოტეს შეუძლია შეასრულოს პაკეტის გადაცემა, ანუ მისი ფუნქციები წააგავს ZigBee როუტერს. MeshLogic ქსელები მთლიანად თვითორგანიზებულია: არ არსებობს კოორდინატორი კვანძი. შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც RF გადამცემი MeshLogic-ში სხვადასხვა მოწყობილობები, კერძოდ Cypress WirelessUSB, რომელიც ZigBee-ის სტანდარტული მოწყობილობების მსგავსად მუშაობს 2,4... 2,4835 გჰც სიხშირის დიაპაზონში. უნდა აღინიშნოს, რომ MeshLogic პლატფორმისთვის არსებობს პროტოკოლის სტეკის მხოლოდ ქვედა ფენები. ითვლება, რომ ზედა დონეები, კერძოდ ქსელი და აპლიკაციის დონეები შეიქმნება კონკრეტული აპლიკაციებისთვის. ორი MeshLogic მოტის და ერთი ZigBee სტანდარტული მოტის კონფიგურაციები და ძირითადი პარამეტრები ნაჩვენებია ცხრილში. 2.

ცხრილი 2. სხვადასხვა მწარმოებლის ძრავების ძირითადი მახასიათებლები

ოფციები
მიკროკონტროლერი
CPU	Texas Instruments MSP430
საათის სიხშირე	32,768 kHz-დან 8 MHz-მდე
ოპერატიული მეხსიერება
ფლეშ მეხსიერება
გადამცემი
		Cypress WirelessUSBTM LP
სიხშირის დიაპაზონი	2400-2483,5 MHz		2400-2483,5 MHz
მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე		15.625-დან 250 კბიტ/წმ-მდე
გამომავალი სიმძლავრე	-24-დან 0 დბმ-მდე	-35-დან 4 დბმ-მდე	-28-დან 3 დბმ-მდე
მგრძნობელობა
			1 ან 2 ჩიპი
გარე ინტერფეისები
	12 ბიტიანი, 7 არხი		10 ბიტიანი, 3 არხი
ციფრული ინტერფეისები	I2C/SPI/UART/USB		I2C/SPI/UART/IRQ/JTAG
სხვა ვარიანტები
მიწოდების ძაბვა	0,9-დან 6,5 ვ-მდე		1.8 დან 3.6 ვ
ტემპერატურის დიაპაზონი	-40-დან 85 °C-მდე	0-დან 70 °C-მდე	0-დან 85 °C-მდე

გაითვალისწინეთ, რომ ინტეგრირებული შეხების სენსორებიარა ამ დაფებზე.

მოდით აღვნიშნოთ, რა განასხვავებს უსადენო სენსორულ ქსელებს ჩვეულებრივი გამოთვლითი (სადენიანი და უკაბელო) ქსელებისგან:

• ნებისმიერი კაბელის სრული არარსებობა - ელექტრო, საკომუნიკაციო და ა.შ.
• კომპაქტური განლაგების ან თუნდაც ძრავების გარემო ობიექტებში ინტეგრაციის შესაძლებლობა;
• როგორც ცალკეული ელემენტების, ასევე, რაც მთავარია, მთლიანი სისტემის საიმედოობა; ზოგიერთ შემთხვევაში, ქსელს შეუძლია ფუნქციონირება, როდესაც მუშაობს სენსორების (მოტესტების) მხოლოდ 10-20%.
• არ საჭიროებს პერსონალს ინსტალაციისა და მოვლისთვის.

სენსორული ქსელების გამოყენება შესაძლებელია აპლიკაციის მრავალ სფეროში. უსადენო სენსორული ქსელები ახალი პერსპექტიული ტექნოლოგიაა და ყველა დაკავშირებული პროექტი ძირითადად განვითარების ეტაპზეა. ჩვენ აღვნიშნავთ ამ ტექნოლოგიის გამოყენების ძირითად სფეროებს:

• თავდაცვის სისტემები და უსაფრთხოება;
• გარემოს კონტროლი;
• სამრეწველო აღჭურვილობის მონიტორინგი;
• უსაფრთხოების სისტემები;
• სასოფლო-სამეურნეო მიწის მდგომარეობის მონიტორინგი;
• ენერგიის მართვა;
• ვენტილაციის, კონდიცირების და განათების სისტემების კონტროლი;
• ხანძარსაწინააღმდეგო სიგნალიზაცია;
• საწყობის აღრიცხვა;
• ტვირთის გადაზიდვის თვალყურის დევნება;
• ადამიანის ფიზიოლოგიური მდგომარეობის მონიტორინგი;
• პერსონალის კონტროლი.

უკაბელო სენსორული ქსელების გამოყენების საკმაოდ დიდი რაოდენობის მაგალითიდან ჩვენ გამოვყოფთ ორს. ალბათ ყველაზე ცნობილი არის BP-ის მიერ ნავთობის ტანკერზე ქსელის განლაგება. იქ, Intel-ის აღჭურვილობაზე აგებული ქსელის გამოყენებით, ტარდებოდა გემის მდგომარეობის მონიტორინგი მისი პრევენციული მოვლის ორგანიზების მიზნით. BP-მ შეაფასა, შეეძლო თუ არა სენსორული ქსელის მუშაობა გემზე ექსტრემალური ტემპერატურის, მაღალი ვიბრაციის და რადიოსიხშირული ჩარევის მნიშვნელოვანი დონის პირობებში, რომელიც აღმოჩენილია გემის ზოგიერთ უბანში. ექსპერიმენტი წარმატებით დასრულდა;

კიდევ ერთი დასრულებული საპილოტე პროექტის მაგალითია სენსორული ქსელის განლაგება აშშ-ს საჰაერო ძალების ბაზაზე ფლორიდაში. სისტემამ აჩვენა კარგი შესაძლებლობები სხვადასხვა ლითონის ობიექტების ამოცნობისთვის, მათ შორის მოძრავი. სენსორული ქსელის გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა კონტროლირებად ზონაში ადამიანებისა და მანქანების შეჭრის აღმოჩენა და მათი მოძრაობის თვალყურის დევნება. ამ პრობლემების გადასაჭრელად გამოიყენეს მაგნიტოელექტრული და ტემპერატურის სენსორებით აღჭურვილი ძრავები. ამჟამად, პროექტის ფარგლები ფართოვდება და მიმდინარეობს უკაბელო სენსორული ქსელის მონტაჟი შესაბამისი აპლიკაციების ზომით 10000x500 მ პროგრამული უზრუნველყოფაშემუშავებულია რამდენიმე ამერიკული უნივერსიტეტის მიერ.

მიმოხილვა თანამედროვე უკაბელო ტექნოლოგიები

სენსორის არქიტექტურა

სენსორული სენსორი შედგება აპარატურისა და პროგრამული უზრუნველყოფისგან, როგორც ნებისმიერი სხვა სატელეკომუნიკაციო კვანძი. ზოგადად, სენსორი შედგება შემდეგისგან

ქვესისტემები: აღქმა, მონაცემთა დამუშავება, მონიტორინგი, კომუნიკაცია და ელექტრომომარაგება (სურათი 1.1).

სურათი 1.1 - სენსორის ზოგადი არქიტექტურა.

აღქმის ქვესისტემა, როგორც წესი, შედგება ანალოგური მოწყობილობისგან, რომელიც იღებს გარკვეულ სტატისტიკას და ანალოგურ ციფრულ გადამყვანს. მონაცემთა დამუშავების ქვესისტემა შეიცავს ცენტრალურ პროცესორს და მეხსიერებას, რომელიც საშუალებას იძლევა შეინახოს არა მხოლოდ სენსორის მიერ წარმოქმნილი მონაცემები, არამედ მომსახურების ინფორმაცია, რომელიც აუცილებელია საკომუნიკაციო ქვესისტემის სწორი და სრული ფუნქციონირებისთვის. მონიტორინგის ქვესისტემა სენსორს საშუალებას აძლევს შეაგროვოს გარემოსდაცვითი მონაცემები, როგორიცაა ტენიანობა, ტემპერატურა, წნევა, მაგნიტური ველი, ჰაერის ქიმიური ანალიზი და ა.შ. სენსორს ასევე შეიძლება დაემატოს გიროსკოპი და აქსელერომეტრი, რაც შესაძლებელს ხდის პოზიციონირების სისტემის აშენებას.

უსადენო კომუნიკაციების სფეროში პროგრესი და მიკროსქემების მინიატურიზაცია ხსნის ახალ ჰორიზონტს საინფორმაციო და კომპიუტერულ ტექნოლოგიებში. მულტიჰოპ ქსელების გარდა, არსებობს უფრო რთული მარშრუტიზაციის პროტოკოლები, სადაც შემდეგი კვანძი შეირჩევა მისი მახასიათებლების ანალიზის საფუძველზე, მაგალითად, ენერგიის დონე, საიმედოობა და სხვა. სიტუაცია უფრო რთულდება, როდესაც უკაბელო სენსორული ქსელის კვანძები მოძრაობენ - ქსელის ტოპოლოგია დინამიური ხდება.

სენსორის, როგორც მცირე ზომის სატელეკომუნიკაციო მოწყობილობის დასანერგად (არაუმეტეს ერთი კუბური სანტიმეტრი), მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მრავალი ტექნიკური ასპექტი. CPU სიხშირე უნდა იყოს მინიმუმ 20 MHz, მოცულობა ოპერატიული მეხსიერებამინიმუმ 4 KB, გადაცემის სიჩქარე მინიმუმ 20 Kbps. აპარატურის ოპტიმიზაცია შეამცირებს სენსორის ზომას, მაგრამ გამოიწვევს მისი ფასის ზრდას. ოპერაციული სისტემა(OS) უნდა იყოს ოპტიმიზებული გამოყენებული ცენტრალური პროცესორის არქიტექტურის გათვალისწინებით. შეზღუდული რესურსები და მეხსიერების მცირე ზომა ხელს უწყობს OS-ის ROM-ში განთავსებას. ამჟამად ფართოდ გამოიყენება ღია კოდის Tiny OS, რომელიც სხვადასხვა მწარმოებლის სენსორების მოქნილი კონტროლის საშუალებას იძლევა. ქსელის სფეროში, სენსორებში შეზღუდული ენერგიის მიწოდება მნიშვნელოვან შეზღუდვებს აწესებს

რადიო ტექნოლოგიების გამოყენება, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სენსორულ ქსელებში. ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ ცენტრალური პროცესორის შეზღუდული შესრულება არ იძლევა სტანდარტული IP ქსელის მარშრუტიზაციის პროტოკოლების გამოყენებას.

– ოპტიმალური ბილიკის ალგორითმის გამოთვლის მაღალი სირთულე გადატვირთავს ცენტრალურ პროცესორს. დღეისათვის შემუშავებულია დიდი რაოდენობით სპეციალური მარშრუტიზაციის პროტოკოლები სენსორული ქსელებისთვის.

სენსორულ ქსელებში მონაცემთა გადაცემის ტექნოლოგიის განვითარება ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ამოცანაა სენსორული ქსელის აგებისას, ვინაიდან მისი სპეციფიკური არქიტექტურული და სისტემის მახასიათებლებიდააწესოს მთელი რიგი მკაცრი შეზღუდვები, რომელთა შორის უნდა აღინიშნოს შემდეგი:

შეზღუდული ენერგიის რეზერვები, რაც ნიშნავს, რომ დიაპაზონი შეზღუდულია;

პროცესორის შეზღუდული შესრულება;

დიდი რაოდენობით კვანძების ერთდროული მუშაობა შეზღუდულ სივრცეში;

კვანძების ეკვივალენტობა, კლიენტ-სერვერის არქიტექტურა არ გამოიყენება დამახასიათებელი დაყოვნების გამო;

ოპერირება არალიცენზირებულ სიხშირულ სპექტრში;

დაბალი ღირებულება.

ამჟამად სენსორული ქსელების განვითარება ეფუძნება IEEE 802.15.4 Zigbee სტანდარტს, რომელიც ზემოთ აღვნიშნე. გარდა ამისა, მე აღვნიშნავ, რომ Zigbee ალიანსი ვარაუდობს, რომ ZigBee სტანდარტის რადიო წვდომა გამოყენებული იქნება ისეთ აპლიკაციებში, როგორიცაა მონიტორინგი, წარმოების ავტომატიზაცია, სენსორები, უსაფრთხოება, კონტროლი, საყოფაცხოვრებო ტექნიკადა ბევრად მეტი. ამრიგად, სენსორული ქსელის პროგრამები შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ძირითად კატეგორიად:

უსაფრთხოება, საგანგებო და სამხედრო ოპერაციები;

მედიცინა და ჯანმრთელობა;

ამინდი, გარემო და სოფლის მეურნეობა;

ქარხნები, ქარხნები, სახლები, შენობები;

სატრანსპორტო სისტემები და მანქანები.

განვიხილავ ზემოაღნიშნულ კატეგორიებში სენსორული ქსელების სპეციფიკური გამოყენების შემთხვევებს. სენსორული ქსელები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მინიმუმ შემდეგ სცენარებში.

სენსორული ქსელების გამოყენება

უსადენო სენსორულ ქსელებს აქვთ მარტივი განლაგების, თვითორგანიზების და შეცდომების ტოლერანტობის უნიკალური მახასიათებლები. ინფორმაციის შეგროვების ახალ პარადიგმად ჩამოყალიბებული, უკაბელო სენსორული ქსელები გამოიყენება ფართო აპლიკაციებისთვის, რომლებიც დაკავშირებულია ჯანმრთელობასთან, გარემოს კონტროლთან, ენერგიასთან, სურსათის უვნებლობასთან და წარმოებასთან.

ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში, იყო მრავალი მინიშნება იმისა, რომ სენსორული ქსელები რეალობად იქცევა. შეიქმნა რამდენიმე სენსორული კვანძის პროტოტიპი, მათ შორის Motes ბერკლიში, uAMPS MIT-ში და GNOMES რაისში. სენსორული ქსელების ელემენტარული ფუნქციებია პოზიციონირება, ზონდირება, თვალყურის დევნება და გამოვლენა. სამხედრო აპლიკაციების გარდა, ასევე იყო სამოქალაქო განაცხადები, რომელიც ეფუძნება ელემენტარულ ფუნქციებს, რომლებიც შეიძლება დაიყოს ჰაბიტატის კონტროლზე, გარემოზე ზედამხედველობაზე, ჯანდაცვაზე და სხვა კომერციულ ფუნქციებზე.

აპლიკაციები. გარდა ამისა, სიბლიმ ახლახან შექმნა მობილური სენსორი სახელად Robomote, რომელიც აღჭურვილია ბორბლებით და შეუძლია მოედანზე გადაადგილება.

სამოქალაქო აპლიკაციებისთვის სენსორული ქსელების გამოყენების ერთ-ერთ პირველ მცდელობაში, ბერკლიმ და ინტელის კვლევითმა ლაბორატორიამ გამოიყენეს Mote სენსორული ქსელი 2002 წლის ზაფხულში, დიდი დუკის კუნძულებზე, მაინი, ქარიშხლის წაკითხვის მონიტორინგისთვის. სენსორების ორი მესამედი დამონტაჟდა მაინის სანაპიროზე, რომლებიც აგროვებდნენ საჭირო (სასარგებლო) ინფორმაციას რეალურ დროში მსოფლიო ქსელში (ინტერნეტი). სისტემა მუშაობდა 4 თვეზე მეტ ხანს და აწვდიდა მონაცემებს

უამინდობის გამო მეცნიერებმა კუნძული დატოვეს 2 თვის განმავლობაში (ზამთარი). ჰაბიტატის მონიტორინგის ეს აპლიკაცია წარმოადგენს სენსორული ქსელის აპლიკაციების მნიშვნელოვან კლასს. რაც მთავარია, ქსელის სენსორებს შეუძლიათ ინფორმაციის შეგროვება სახიფათო გარემოში, რომელიც ადამიანებისთვის არასასიამოვნოა. მონიტორინგის კვლევების დროს გათვალისწინებული იყო დიზაინის კრიტერიუმები, მათ შორის დიზაინის შექმნა, სენსორული სისტემის შექმნა დისტანციური წვდომის შესაძლებლობით და მონაცემთა მართვის შესაძლებლობით. მრავალი მცდელობა გაკეთდა მოთხოვნების მისაღწევად, რამაც გამოიწვია პროტოტიპის სენსორული ქსელის სისტემების შემუშავება. ბერკლისა და ინტელის კვლევითი ლაბორატორიის მიერ გამოყენებული სენსორული სისტემა, თუმცა პრიმიტიული იყო, მაგრამ ეფექტური იყო საინტერესო გარემოსდაცვითი მონაცემების შეგროვებაში და მეცნიერებს მნიშვნელოვანი ინფორმაციის მიწოდებაში.

სენსორულმა ქსელებმა იპოვეს აპლიკაციები დაკვირვებისა და წინასწარმეტყველების (გამოცნობის) სფეროებში. ასეთი აპლიკაციის ცოცხალი მაგალითია ავტომატური ლოკალური შეფასება რეალურ დროში (ALERT) სისტემა, რომელიც შემუშავებულია ამინდის ეროვნული სამსახურის მიერ სენსორების უკაბელო ქსელით. მეტეოროლოგიური/ჰიდროლოგიური სენსორული მოწყობილობებით აღჭურვილი სენსორები მოცემულ გარემოში, როგორც წესი, ზომავენ ადგილობრივი ამინდის რამდენიმე თვისებას, როგორიცაა წყლის დონე, ტემპერატურა, ქარი. მონაცემები გადაიცემა მხედველობის ხაზის რადიო კომუნიკაციის საშუალებით საბაზო სადგურის სენსორების მეშვეობით. წყალდიდობის პროგნოზის მოდელი ადაპტირებული იყო მონაცემების დასამუშავებლად და ავტომატური გაფრთხილებების გასაცემად. სისტემა უზრუნველყოფს რეალურ დროში სასიცოცხლო ინფორმაციას ნალექისა და წყლის დონის შესახებ, რათა შეფასდეს პოტენციური წყალდიდობა ქვეყნის ნებისმიერ წერტილში. არსებული (მიმდინარე) ALERT სისტემა დამონტაჟებულია შეერთებული შტატების დასავლეთ სანაპიროზე და გამოიყენება წყალდიდობის გაფრთხილებისთვის კალიფორნიასა და არიზონაში.

ბოლო დროსსენსორული სისტემები ფართოდ გამოიყენება ჯანდაცვის ინდუსტრიაში, რომლებსაც იყენებენ პაციენტები და ექიმები გლუკოზის მონიტორინგისა და მონიტორინგისთვის, კიბოს დეტექტორებისთვის და ხელოვნური ორგანოებისთვისაც კი. მეცნიერები ვარაუდობენ ბიოსამედიცინო სენსორების ადამიანის ორგანიზმში სხვადასხვა მიზნებისთვის ჩანერგვის შესაძლებლობას. ეს სენსორები ინფორმაციას გარედან გადასცემენ კომპიუტერული სისტემაუკაბელო ინტერფეისის საშუალებით. რამდენიმე ბიოსამედიცინო სენსორი ინტეგრირებულია აპლიკაციის სისტემაში დაავადების დიაგნოსტიკისა და მკურნალობის დასადგენად. ბიოსამედიცინო სენსორები სამედიცინო მომსახურების უფრო მოწინავე დონის მაცნეა.

მთავარი განსხვავება უკაბელო სენსორულ ქსელებსა და ტრადიციულ კომპიუტერს შორის სატელეფონო ქსელებიარის მუდმივი ინფრასტრუქტურის ნაკლებობა, რომელიც ეკუთვნის კონკრეტულ ოპერატორს ან პროვაიდერს. თითოეულ მომხმარებლის ტერმინალს სენსორულ ქსელში აქვს უნარი ფუნქციონირდეს არა მხოლოდ როგორც ბოლო მოწყობილობა, არამედ როგორც სატრანზიტო კვანძი, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 1.2.

სურათი 1.2 – ქსელის სენსორების დამაკავშირებელი მაგალითი

კირეევი A.O., სვეტლოვი A.V. უსადენო სენსორული ქსელები ობიექტური უსაფრთხოების ტექნოლოგიების სფეროში

დადგენილი ტერმინი „უკაბელო სენსორული ქსელი“ (WSN) აღნიშნავს ახალ კლასს უკაბელო სისტემები, რომლებიც წარმოადგენენ ცალკეული ელემენტების განაწილებულ, თვითორგანიზებულ და წარუმატებლობელ ქსელს ელექტრონული მოწყობილობებიავტონომიური დენის წყაროებით. ასეთი ქსელის ინტელექტუალურ კვანძებს შეუძლიათ ჯაჭვის გასწვრივ შეტყობინებების გადაცემა, რაც უზრუნველყოფს სისტემის მნიშვნელოვან დაფარვის ზონას დაბალი გადამცემის სიმძლავრით და, შესაბამისად, სისტემის მაღალი ენერგოეფექტურობით.

ამჟამად დიდი ყურადღება ეთმობა ტერიტორიების ავტომატური მონიტორინგის ორგანიზებას, რათა მოიპოვოს ოპერატიული ინფორმაცია სახელმწიფოს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი (ბირთვული, სამთავრობო, სამხედრო) ობიექტების მიმდებარე ტერიტორიებზე თავდამსხმელის არსებობის, მისი გადაადგილებისა და არასანქცირებული ქმედებების შესახებ. საზღვარზე, ან მდებარეობს პასუხისმგებლობის სადაზვერვო ქვედანაყოფების ზონაში (მტრის წინა ხაზების და უკანა კომუნიკაციების მონიტორინგი). ამ პრობლემების რაციონალურად გადასაჭრელად აუცილებელია ახალი თაობის ტექნიკური საშუალებებისა და ალგორითმების გამოყენება, რომლებიც ფუნდამენტურად განსხვავდება ამჟამად გამოყენებულიდან. ამ სფეროში ყველაზე პერსპექტიული მიმართულება უნდა იყოს უკაბელო სენსორული ქსელების შექმნა. ისინი შესაძლებელს ხდიან დიდი ტერიტორიების ტოტალური მიზნობრივი მონიტორინგის უზრუნველყოფას.

ობიექტის უსაფრთხოების სისტემებთან დაკავშირებით, WSN-ებმა უნდა გამოავლინონ და დაახარისხონ შემოჭრილი, განსაზღვრონ კოორდინატები და იწინასწარმეტყველონ მისი მოძრაობის ტრაექტორიები. განაწილებული დაზვერვის ფლობით, სისტემა დამოუკიდებლად უზრუნველყოფს ინფორმაციის ნაკადების მიმართულების ცვლილებას, მაგალითად, წარუმატებელი ან დროებით უფუნქციო კვანძების გვერდის ავლით და აწყობს ინფორმაციის საიმედო გადაცემას კონტროლირებად ტერიტორიაზე და ცენტრალურ წერტილში.

ასევე პერსპექტიულია WSN-ები, რომლებშიც თითოეული სენსორის გადამცემი რეალურად იქნება ობიექტის გამოვლენის სენსორი (რადიო არხში გადამზიდავი დონის შემცირების ეფექტი ქსელის დაფარვის ზონაში ობიექტის გამოჩენის გამო).

გადაცემული ინფორმაციის მაღალი საიმედოობისა და დაცვის უზრუნველსაყოფად, WSN-ებმა უნდა შეიმუშაონ საკუთარი რადიო პროტოკოლები, რომლებიც მდგრადია საკომუნიკაციო არხის მახასიათებლებში ცვლილებების, რადიო ჩაკეტვის, ჩარევისა და მონაცემთა იმიტაციის მიმართ. ამ შემთხვევაში მიზანშეწონილია გამოიყენოთ გავრცელებული სპექტრის ტექნოლოგიები - DSSS (პირდაპირი თანმიმდევრობის თანმიმდევრობა) და FHSS (სიხშირის ხტუნვა) მეთოდები.

რაც შეეხება მონაცემთა გადაცემის საშუალებებზე წვდომის მექანიზმებს, არსებობს ურთიერთგამომრიცხავი მოთხოვნები სისტემის მაღალი ენერგოეფექტურობისა და WSN-ში მონაცემთა გავრცელების მინიმალური დროის დაყოვნებისთვის. CSMA/CA-ს (გადამზიდავი გრძნობის მრავალჯერადი მედია ხელმისაწვდომობა და შეჯახების თავიდან აცილება), როგორც ძირითადი ალგორითმი, აქვს თავისი ნაკლი - ქსელური მოწყობილობები უნდა იყოს მუდმივი მოსმენის რეჟიმში, რაც იწვევს ენერგიის მოხმარების ზრდას. სრულიად ასინქრონულ ქსელებში ეს ალგორითმი არაეფექტურია.

ყველაზე შესაფერისი ალგორითმი ამ სიტუაციაში არის „სლოტი“ CSMA/CA ალგორითმი, რომელიც აერთიანებს სინქრონიზებული წვდომის (დროის დაყოფის TDMA) და წვდომის პრინციპებს კონკურენტულ საფუძველზე.

უსადენო სენსორული ქსელების სფეროში ღია სტანდარტებს შორის, დღემდე რატიფიცირებულია მხოლოდ ZigBee სტანდარტი, რომელიც დაფუძნებულია ადრე მიღებულ 802.15.4 სტანდარტზე, რომელიც აღწერს ფიზიკურ ფენას (PHY) და მედია წვდომის ფენას (MAC) უკაბელო პერსონალისთვის. ქსელები (WPAN). ეს ტექნოლოგია თავდაპირველად შემუშავდა ამოცანებისთვის, რომლებიც არ საჭიროებს ინფორმაციის გადაცემის მაღალ სიჩქარეს. ასეთი ქსელების მოწყობილობები უნდა იყოს რაც შეიძლება იაფი, ულტრა დაბალი ენერგიის მოხმარებით.

ZigBee გადაწყვეტილებების უდავო უპირატესობებს შორის, ასევე უნდა აღინიშნოს მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარეები. მაგალითად, სამი სხვადასხვა კლასის მოწყობილობების არსებობა (კოორდინატორები, მარშრუტიზატორები და ბოლო მოწყობილობები) მნიშვნელოვნად ამცირებს ქსელის შეცდომის ტოლერანტობას მისი ცალკეული ელემენტების გაუმართაობის შემთხვევაში. გარდა ამისა, ასეთი კონსტრუქცია მოითხოვს სისტემის დიზაინის ეტაპზე მოწყობილობების განლაგების დაგეგმვას, შესაბამისად, მკვეთრად მცირდება ქსელის წინააღმდეგობა ტოპოლოგიის ცვლილებებზე.

Mesh ქსელები თავისუფალია ყველა ამ მინუსებისგან - მრავალუჯრედიანი თანატოლების ქსელები, რომლებშიც თითოეულ კვანძს შეუძლია პაკეტების გადაცემა მიწოდების დროს. ასეთი ქსელის კვანძები თანაბარი და ურთიერთშემცვლელია - შედეგად, სისტემის მასშტაბურობა უმჯობესდება და მისი შეცდომის ტოლერანტობა იზრდება.

უსაფრთხოების სისტემის უსადენო სენსორულმა ქსელმა უნდა აკონტროლოს ყველაზე დიდი ფართობი. ამასთან დაკავშირებით, ცალკეულ ქსელურ კვანძებს შორის რადიო არხის შესაქმნელად ელემენტის ბაზის არჩევის ერთ-ერთი მთავარი მოთხოვნაა მაქსიმალური საკომუნიკაციო დიაპაზონი. 433 MHz სიხშირის დიაპაზონში მუშაობას (იხსნება რუსეთში უფასო გამოყენებისთვის) აქვს მთელი რიგი უპირატესობები 2.4 გჰც მიკროტალღურ დიაპაზონში მუშაობასთან შედარებით (რისთვისაც იწარმოება ZigBee მოწყობილობების ძირითადი დიაპაზონი). ამრიგად, 433 MHz დიაპაზონში, საიმედო კომუნიკაციის დიაპაზონი რამდენჯერმე მეტია, ვიდრე 2.4 GHz დიაპაზონში, იგივე გადამცემის სიმძლავრით. გარდა ამისა, 433 MHz დიაპაზონში მომუშავე მოწყობილობებს აქვთ საკმაოდ კარგი წინააღმდეგობა რადიოტალღების გზაზე არსებული დაბრკოლებების მიმართ, როგორიცაა ნალექი, რელიეფის ცვლილებები, ხეები და ა.შ. , ქალაქის ქუჩები და ა.შ. ვიდრე რადიოტალღები 2.4 გჰც დიაპაზონში. მონაცემთა გადაცემის სიჩქარეში 2.4 გჰც სიხშირის უპირატესობა არ არის კრიტიკული უსაფრთხოების ტექნოლოგიების სფეროში, რადგან გადაცემული ინფორმაციის რაოდენობა ჩვეულებრივ უმნიშვნელოა და შემოიფარგლება ათობით ბაიტით (ტელემეტრიის გამოკლებით).

ამრიგად, ობიექტის უსაფრთხოების WSN კვანძისთვის გადამცემის არჩევანი განხორციელდება 433 MHz დიაპაზონში. გადამცემებს უნდა ჰქონდეთ მაღალი ენერგოეფექტურობა (მიწოდების ძაბვა არაუმეტეს

3.3 ვ, დაბალი დენის მოხმარება), მუშაობს მინუს 40 ... +85 ° C ტემპერატურის დიაპაზონში.

ISM ზოლის გადამცემების მრავალ ჩიპს შორის განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს XE-MICS გადამცემებს. ამ კომპანიის ორი მიკროსქემები შესაფერისია უსადენო სენსორულ ქსელებში გამოსაყენებლად: XE1203F და

ეს არის ინტეგრირებული ერთჩიპიანი ნახევრად დუპლექსური გადამცემები, რომლებიც აშენებულია პირდაპირი (Zero-IF) კონვერტაციის სქემის გამოყენებით, რომელიც უზრუნველყოფს 2 დონის სიხშირის ცვლის კლავიშს ფაზური შესვენების (CPFSK) და NRZ კოდირების გარეშე. ამრიგად, XEMICS გადამცემებში განხორციელებული გადამზიდავი მოდულაციის ტიპი საშუალებას იძლევა რაციონალურად გამოიყენოს ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონი.

XE1203F და XE1205F გადამცემებისთვის საერთოა ენერგიის ულტრა დაბალი მოხმარება: მუშაობა მიწოდების ძაბვის დიაპაზონში 2.4...3.6 V, მოხმარების დენები:

0.2 μA ძილის რეჟიმში;

14 mA მიღების რეჟიმში;

62 mA გადაცემის რეჟიმში (+15 dBm).

ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონი: 433-435 MHz. ტემპერატურის დიაპაზონი: მინუს 40. +85°С. ტრანზი მიმღებები

ვეროვი ერთმანეთის იდენტურია და აგებულია მიკროსქემის მიხედვით პირდაპირი სიხშირის კონვერტაციით. ამ მოდულების შიგნით არის ჩაშენებული სიხშირის სინთეზატორი, რომელიც დაფუძნებულია სიგმა-დელტა PLL მარყუჟზე 500 ჰც სიჩქარით.

მიმღებებს აქვთ RSSI (მიღებული სიგნალის სიძლიერის ინდიკატორი) ინდიკატორი, რომელიც გამომავალი სიმძლავრის დაპროგრამების შესაძლებლობასთან ერთად შესაძლებელს ხდის ენერგიის ადაპტაციური მართვის იდეის განხორციელებას. გადამცემი მოიცავს სიხშირის კონტროლის მოწყობილობას FEI (სიხშირის შეცდომის ინდიკატორი), რომელიც საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ინფორმაცია მიმღების ადგილობრივი ოსცილატორის სიხშირის ოფსეტურის შესახებ და მოაწყოთ სიხშირის ავტომატური კონტროლი.

გადამცემებს ასევე აქვთ შაბლონის ამოცნობის ფუნქცია, რომლის წყალობითაც გადამცემს შეუძლია მიღებულ მონაცემთა ნაკადში აღმოაჩინოს პროგრამულად განსაზღვრული სიტყვა (4 ბაიტამდე). ბოლო მახასიათებლის გამოყენება შესაძლებელია WSN-ში მოდულების იდენტიფიცირებისთვის, რაც შეამცირებს სერვის ბაიტების რაოდენობას გადაცემულ პაკეტში.

ძირითადი განსხვავებები ორ მოდულს შორის ვლინდება სპექტრის გაფართოების სხვადასხვა მეთოდის გამოყენებაში.

XE1203F გადამცემს აქვს აპარატურის Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) ბლოკი. როდესაც DSSS რეჟიმი გააქტიურებულია, მონაცემთა თითოეული ბიტი დაშიფრულია 11-ბიტიანი ბარკერის კოდით: 101 1011 1000 ან 0x5B8h. ბარკერის კოდის ავტოკორელაციის ფუნქციას აქვს გამოხატული ავტოკორელაციის პიკი.

XE1203F-ისგან განსხვავებით, XE1205F გადამცემი (და მასზე დაფუძნებული DP1205F მოდული) არის ვიწროზოლიანი მოწყობილობა. ყველაზე პატარა შიდა გამტარი ფილტრის მნიშვნელობა, რომელიც შეიძლება დაყენდეს 2-ბიტიანი კონფიგურაციის რეგისტრით არის 10 kHz (სპეციალური გამოყენებით დამატებითი პარამეტრები, ეს მნიშვნელობა შეიძლება შემცირდეს თუნდაც 7 kHz-მდე!). ამ შემთხვევაში შესაძლო არხების რაოდენობა

ეს შესაძლებლობა საშუალებას აძლევს XE1205F გამოიყენოს კონკრეტული ვიწროზოლიანი აპლიკაციებისთვის. გამტარუნარიანობის შევიწროება შეიძლება გამოყენებულ იქნას, თუ მონაცემთა სიხშირე და სიხშირის გადახრა არ აღემატება 4800 ბიტს და 5 kHz-ს, შესაბამისად, და იმ პირობით, რომ საცნობარო ოსცილატორის საათის სიხშირე სტაბილიზირებულია მაღალი სტაბილურობის მქონე რეზონატორით, ან გამოიყენება სიხშირის კორექტირება.

გადამცემი იყენებს 16-ბაიტიან FIFO ბუფერს გადაცემული ან მიღებული მონაცემთა ბაიტების შესანახად. მონაცემთა ბაიტები იგზავნება და მიიღება FIFO ბუფერიდან გარე სტანდარტული 3-მავთულის SPI სერიული ინტერფეისის მეშვეობით.

ვიწრო ზოლი, ისევე როგორც გადამცემის მოკლე აღდგენის დრო არხებს შორის გადართვისას (~ 150 μs), შესაძლებელს ხდის XE1205F გადამცემის გამოყენებას რადიო სისტემების ასაშენებლად სიხშირის გადახტომის მეთოდით (FHSS). სიხშირის გადახტომის მეთოდი გულისხმობს, რომ გადაცემისთვის გამოყოფილი მთელი ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონი დაყოფილია სიხშირის არხების გარკვეულ რაოდენობაზე. არხიდან არხზე გადასვლა ხდება სინქრონულად გარკვეული თანმიმდევრობით (მაგალითად, წრფივი ან ფსევდო შემთხვევითი).

XE1205F გადამცემის კიდევ ერთი უპირატესობა არის მისი კლასის უნიკალური მიმღების მგრძნობელობა -121 dBm.

რაც შეეხება მონაცემთა გადაცემის სიჩქარეს, XE1203F მოდულის შესაძლებლობები Barker კოდეკის გამოყენებისას არასაკმარისი ჩანს უსაფრთხოების სისტემებისთვისაც კი - მხოლოდ 1,154 კბიტი. ეს მაჩვენებელი არ დაუშვებს ენერგოეფექტური WSN-ის განხორციელებას, რადგან CSMA/CA პროტოკოლით გათვალისწინებული ძილის დრო ძალიან მოკლე იქნება.

ობიექტის უსაფრთხოების უსადენო სენსორული ქსელის კვანძების გადამცემებმა უნდა უზრუნველყონ შესაძლებლობა:

ქსელის ქსელის შექმნა გაზრდილი დიაპაზონით;

ფიზიკურ დონეზე განხორციელება - FHSS სპექტრის გაფართოების ტექნოლოგიები;

დანერგვა საშუალო წვდომის დონეზე - „ჩაჭრილი“ CSMA/CA წვდომის სინქრონიზაციით.

ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ სასურველია გამოიყენოთ XE1205F გადამცემის მოდული უკაბელო სენსორული ქსელის ფიზიკური და MAC დონის ორგანიზებისთვის ობიექტის უსაფრთხოებისთვის.

ლიტერატურა

1. Varaguzin V. რადიო ქსელები სენსორებიდან მონაცემების შეგროვებისთვის, მონიტორინგისა და კონტროლისთვის IEEE 802.15.4 სტანდარტის საფუძველზე // TeleMultiMedia. - 2005.-№6.- S23-27. - www.telemultimedia.ru

2. ვიშნევსკი ვ.მ., ლიახოვი ა.ი., პორტნოი ს.ლ., შახნოვიჩ ი.ვ. ფართოზოლოვანი უკაბელო ინფორმაციის გადაცემის ქსელები. - მ.: ტექნოსფერო, 2005 - 592 გვ.

3. Baskakov S., Oganov V. უსადენო სენსორული ქსელები MeshLogic™ პლატფორმაზე დაფუძნებული // ელექტრონული

კომპონენტები. - 2006. - No8. - გვ.65-69.

4. Goryunov G. ინტეგრირებული მიკროტალღური გადამცემი XE1203. // ელექტრონული კომპონენტების სამყარო. - 2004. - No1. -