Rede de sensores

Uma rede de sensores (de Inglês rede de sensores sem fio ) é uma rede de computadores de nós sensores , minúsculo ( "partícula de poeira") para relativamente grandes ( "caixa de sapatos") computadores que se comunicam sem fio , seja em um (estação base) à base de infra-estrutura ou em uma rede Ad-hoc auto-organizada, trabalham juntos para consultar os arredores usando sensores e encaminhar as informações. O tamanho previsto dos futuros nós sensores tornou a ideia conhecida sob o bordão Smart Dust .

As redes de sensores foram projetadas como um sistema militar de alerta antecipado para monitorar oleodutos e fronteiras nacionais. No entanto, a pesquisa moderna também os vê como uma substituição para dispendiosos arranjos de sensores na construção de veículos, gerentes de mercadorias em armazéns e monitores de áreas naturais para poluentes, incêndios florestais e migrações de animais ; as aplicações concebíveis são tão diversas quanto os sensores disponíveis (ver sensores de acordo com a variável medida ).

As redes de sensores estão sempre em um estágio de desenvolvimento posterior; há aplicações práticas para fins de teste e demonstração. Existem redes de sensores comuns para aplicações profissionais. A rede de sensores mais conhecida é a das estações meteorológicas de vários provedores, embora a rede seja feita por meio de redes de telecomunicações convencionais. Redes comparáveis ​​de atuadores não são conhecidas, uma vez que as energias necessárias para atuadores e a proteção contra mau funcionamento impõem demandas consideravelmente maiores na rede e nos nós.

O menor nó sensor existente tem um diâmetro de um milímetro (status: 2007), a maior rede de sensores até o momento cobriu uma área aberta de 1300 por 300 metros com cerca de 1000 nós sensores (status: dezembro de 2004).

história

O Sistema de Vigilância Sonora (SOSUS) pode ser considerado um precursor da pesquisa moderna de redes de sensores , uma rede de bóias subaquáticas instaladas pelos Estados Unidos durante a Guerra Fria que rastreia submarinos usando sensores de som. Embora o SOSUS não seja uma rede de computadores, ele deu origem à ideia de um arranjo abrangente de sensores.

A pesquisa de rede de sensores começou por volta de 1980 com os projetos Redes de Sensores Distribuídos (DSN) e Tecnologia de Informação de Sensores (SensIT) da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa Militar dos Estados Unidos (DARPA). A DARPA trabalha com instituições de pesquisa militares e universitárias para desenvolver novas tecnologias militar e economicamente importantes. Como regra, seus resultados não estão sujeitos à confidencialidade, que também se aplica à pesquisa de redes de sensores.

Na década de 1990, a pesquisa de redes de sensores experimentou uma ascensão, apoiada por um hardware de computador cada vez menor e mais poderoso . Hoje, as redes de sensores são examinadas por institutos de pesquisa em todo o mundo. Os resultados são apresentados desde 2003 na " Conferência ACM sobre Sistemas Embutidos de Sensores em Rede " (SenSys).

hardware

Um nó sensor do tipo TelosB (Crossbow Technology). Há um compartimento de bateria (2xAA) na parte inferior.

Um nó sensor consiste essencialmente em um processador e uma memória de dados (geralmente memória flash ), assim como um computador normal . Existem também um ou mais sensores e um módulo para comunicação de rádio. Todas as peças são alimentadas por bateria . Em modelos mais novos, todos os componentes são alojados em um único chip de computador , o que reduz significativamente o tamanho em comparação com os componentes individuais montados.

Alguns projetos prevêem nós de rede sem sensores apenas para fins de comunicação e gerenciamento. Se todos os nós de uma rede possuem o mesmo equipamento sensor , fala-se de uma rede de sensores homogênea , caso contrário, de uma heterogênea . Redes de sensores heterogêneas são particularmente úteis quando os sensores têm padrões de uso diferentes, ou seja, quando eles são muito diferentes em termos de frequência, duração e volume de dados.

A tecnologia de rádio está sendo comercializada atualmente como um meio de comunicação promissor , mas outros meios de comunicação, como luz ou som, também foram considerados. Supõe-se que o módulo de comunicação, como um dispositivo de rádio, conhece dois estados pronto para enviar e pronto para receber , entre os quais é possível alternar com um curto intervalo de tempo.

Os nós sensores não recebem novas reservas de energia após a implantação; se as reservas se esgotarem, a vida útil do nó também se esgota. A bateria de um nó sensor deve, portanto, ser o mais eficiente possível, enquanto todas as outras partes devem ter o menor consumo de energia possível. Para reduzir ainda mais o consumo de energia, cada nó do sensor pode ser colocado em um modo de espera no qual todas as partes, exceto o relógio interno do processador, são desligadas. Ao desligar e ligar, fala-se em “ir dormir” e “acordar”, o que resulta em “rotinas diárias” regulares. O abandono total das baterias através do uso de energias renováveis como a fotovoltaica seria desejável, mas não é viável de acordo com o estado da técnica atual.

O desejo de compatibilidade ecológica também é visionário: quando suas reservas de energia se esgotam, os nós sensores implantados na natureza devem apodrecer sem deixar qualquer resíduo, e os animais não devem ser prejudicados por engolir acidentalmente um nó sensor.

Os custos de hardware devem ser tão baixos que redes de sensores em grande escala - a DARPA fala de centenas de milhares de nós de sensores - também podem ser financeiramente viáveis. Os nós sensores com um preço unitário de 2 € seriam justificáveis ​​na construção de veículos, aplicações em grande escala para monitoramento de paisagem com vários milhares de nós só valem a pena com um preço unitário na faixa inferior de € cêntimos; Os nós sensores de hoje raramente alcançam a faixa de preço mais baixa e geralmente custam mais de € 100 cada.

Sistemas existentes

No passado, vários nós sensores foram desenvolvidos e são usados ​​para testar softwares e esquemas de comunicação especialmente projetados. Os nós diferem muito em tamanho, recursos e preço, pois seguem objetivos diferentes: Enquanto alguns desenvolvedores tentam fazer seus nós sensores tão pequenos e baratos quanto possível, outros contam com versatilidade e facilidade de uso para aplicações de teste científico. Os sistemas conhecidos são:

  • BTnode . Plataforma de nó de sensor da BTnodes, que pode ser expandida individualmente para incluir sensores. O modelo atual BTnode rev3 tem as dimensões de 58,15 x 32,5 mm.
  • eyesIFX
  • FireFly da FireFly
  • iDwaRF , iDwaRF-328 e iDwaRF-Box . Módulos de rádio baseados em Atmel AVR para a construção simples de redes multiponto a ponto (N: 1) sem fio na banda ISM de 2,4 GHz.
  • Imote , Mica e Telos . Plataformas de nodos de sensores da Crossbow Technology, que podem ser expandidas individualmente com sensores ou vêm com equipamentos padrão. Os modelos atuais têm as dimensões 36 × 48 × 9 mm (Imote2), 58 × 32 × 7 mm (Mica2) e 65 × 31 × 6 mm (Telos B).
  • INGA (Nó barato para aplicações gerais). Nó de sensor OpenHardware, desenvolvido pelo Instituto de Sistemas Operacionais e Redes de Computadores da TU Braunschweig .
  • Plataforma de nó sensor iNODE (dispositivo operacional de rede inteligente) de Forschungszentrum Jülich em design Flex-PCB. 20 × 20 × 5 mm (dobrado)
  • iSense é uma plataforma de rede de sensores modular de coalescentes. Além de um módulo básico com processador e interface de rádio, existem vários módulos sensores (sensor de aceleração e infravermelho passivo, temperatura e brilho, sensor magnético), módulos de energia e um módulo gateway.
  • Partículas . Nó sensor da Teco da Universidade de Karlsruhe com a temperatura, luz e de aceleração do sensor . O modelo atual tem um tamanho inferior a 10 mm³.
  • Preon32 , um novo tipo de nó sensor com uma máquina virtual
  • Rene
  • ScatterWeb
  • s-net . Redes de sensores sem fio com extrema economia de energia do Fraunhofer Institute for Integrated Circuits .
  • SNoW5 . Nó de sensor expansível da Universidade de Würzburg .
  • Sun SPOT . Plataforma de nó de sensor SPOT do Projeto Sun.
  • TinyNode 584 . Nó de sensor expansível com sensor de temperatura da Shockfish SA. O nó plano tem as dimensões de 30 × 40 mm.
  • Tmote Sky . Nó de sensor com sensor de temperatura, luz e umidade da Moteiv. O nó plano mede 32 × 80 mm.
  • Waspmote . nó de sensor modular com a opção de anexar vários sensores como uma extensão.
  • WeC
  • WiseNet
  • Z1 . Nó de sensor com sensor de temperatura e aceleração da Zolertia.

comunicação

Rede multi-hop

As redes de sensores formam redes ad-hoc , ou seja, redes sem uma infraestrutura fixa entre os dispositivos finais. As redes ad-hoc são redes em malha nas quais os nós da rede são conectados a um ou mais vizinhos. Isso resulta em comunicação de vários saltos, na qual as mensagens são passadas de um nó para outro até que atinjam seu destino.

Essas redes são caracterizadas por um comportamento dinâmico e imprevisível, porque ao contrário das redes de computadores instaladas permanentemente, a topologia da rede é insegura: o número e as localizações dos nós da rede, bem como a "qualidade da linha" não podem ser previstos, os nós podem ser adicionados durante a operação ou falhar sem aviso.

Tarefas dos protocolos de rede

A comunicação entre os nós sensores é uma área central das pesquisas atuais. O objetivo é encontrar protocolos de rede que transmitam dados da forma mais eficiente possível e, ao mesmo tempo, conservem as reservas de energia dos nós sensores, permitindo longos períodos de hibernação e endereçando componentes que consomem muita energia, como a unidade de rádio, tão raramente quanto possível.

Um protocolo de rede completo define o comportamento dos nós em quatro pontos:

  • A inicialização é a fase em que os nós sensores se encontram após a implantação e configuram a topologia da rede localizando seus vizinhos. Uma estrutura limpa da topologia da rede é decisiva para o sucesso subsequente do roteamento.
  • A rotina diária é a mudança entre os tempos de vigília e de sono dos nós. Visto que o tempo de sono economiza energia, mas torna os nós inacessíveis, é importante encontrar um meio-termo razoável aqui.
  • O esquema de comunicação determina como ocorre uma única troca de dados entre dois nós sensores. Deve-se garantir que os dados sejam transmitidos rapidamente e sem erros e que os nós não interfiram uns nos outros.
  • Em última análise, o roteamento determina como as mensagens são transmitidas pela rede de sensores. A rota mais curta nem sempre é a melhor aqui, pois isso pode levar a uma carga de rede unilateral e, portanto, à falha prematura de nós de conexão importantes. A maioria das pesquisas anteriores abordou esses desafios separadamente e deixou para o operador da rede de sensores montar um processo adequado a partir das partes individuais.

As redes de sensores são particularmente suscetíveis aos problemas clássicos de comunicação em redes de computadores, por um lado, porque um grande número de dispositivos finais compartilham um meio de comunicação comum e, por outro lado, porque os nós sensores são mais afetados por recursos desperdiçados do que dispositivos com energia ligação à rede ou dispositivo de armazenamento de energia recarregável. Para redes de sensores, apenas os protocolos que efetivamente evitam esses problemas são adequados.

Protocolos de rede de sensores especiais

Mesmo nas primeiras investigações militares, ficou claro que os protocolos de rede convencionais não são adequados para redes de sensores. Mesmo os padrões atuais para redes de rádio como IEEE 802.11 ou Carrier Sense Multiple Access são muito desperdiçadores com as reservas de energia dos dispositivos finais ou, como o Bluetooth, não podem ser transferidos para redes com um grande número de participantes. Além disso, as redes de sensores se destacam de outras redes ad-hoc móveis em um ponto importante: embora muitos aplicativos ou usuários diferentes geralmente concorram por recursos comuns em uma rede, há apenas um aplicativo em toda a rede em uma rede de sensores que compete consigo mesmo, por assim dizer. Uma vez que o objetivo geral do aplicativo tem prioridade sobre o tratamento igual de nós individuais, o conceito de justiça em redes de computadores deve ser reinterpretado aqui.

A pesquisa de protocolo, portanto, desenvolve e examina protocolos de rede que são especialmente adaptados às necessidades das redes de sensores. Ao fazer isso, ele segue em direções diferentes sem que um padrão uniforme tenha sido desenvolvido até agora. Alguns pesquisadores argumentam que as áreas de aplicação das redes de sensores são tão diferentes que nunca haverá um protocolo para redes de sensores, mas sempre uma seleção de protocolos que são diferentemente adequados para diferentes fins. Os protocolos de rede de sensores mais importantes são apresentados a seguir.

Registros de acesso à mídia

Um grande grupo de protocolos de rede de sensores é dedicado ao uso comum do meio de comunicação (ar) na função de controle de acesso à mídia (MAC, "controle de acesso à mídia"). A redução do consumo de energia desempenha um papel fundamental. Isso contrasta com as redes sem fio tradicionais (WLAN, GSM), em que o objetivo é utilizar a largura de banda disponível do meio o máximo possível e, ao mesmo tempo, distribuí-la de maneira justa.

O módulo de rádio é geralmente o componente do nó sensor que consome mais energia. O consumo de energia é igualmente elevado para os diferentes modos de funcionamento do módulo de rádio (espera de mensagens, recepção, envio). Para economizar energia, o módulo de rádio é totalmente desligado ( Ciclo de Trabalho ). O protocolo MAC deve, portanto, não apenas decidir quando os dados devem ser enviados, mas também quando o módulo de rádio deve ser ligado ou desligado. Dois métodos são usados: acesso aleatório com verificação de portadora e multiplexação por divisão de tempo .

No caso de acesso aleatório com verificação de portadora , diferentes variantes da chamada escuta de baixa potência (LPL) são usadas. A ideia do LPL é que o rádio seja interrompido regularmente por curtos períodos de tempo para verificar se o meio está ocupado. Caso contrário, o módulo de rádio é desligado imediatamente para economizar energia. Se o meio estiver ocupado, o rádio permanece ativado para trocar mensagens. Para o remetente, essa abordagem tem a dificuldade de saber quando enviar para garantir que o destinatário esteja ouvindo. A abordagem simples é enviar um preâmbulo mais longo do que o intervalo de ativação do destinatário ( Berkeley Media Access Control (B-MAC)). Alternativamente, um longo fluxo de pacotes repetitivos pode ser enviado (X-MAC, SpeckMAC). Para economizar energia (e largura de banda), o remetente pode aprender a programação de despertar do receptor (WiseMAC). Como alternativa ao LPL, a medição oposta de baixa potência (LPP) também pode ser usada. Uma portadora curta (beacon) é enviada regularmente, o que indica que o nó está pronto para receber uma mensagem por um curto período (RI-MAC).

Com o acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA), é criada uma programação para a qual os nós transmitem e recebem quando. Isso permite uma troca de dados energeticamente favorável. No entanto, criar e manter a programação e a sincronização necessária causa trabalho adicional. Os protocolos nesta classe são Sensor Media Access Control (S-MAC), Timeout Media Access Control (T-MAC), Dozer, SCP-MAC, LMAC, DMAC, TRAMA. Com o Dozer e o DMAC, deve-se observar que o MAC e o roteamento são combinados em um protocolo.

Protocolos híbridos como o virabrequim, Zebra Media Access Control (Z-MAC) ou SRTST-MAC tentam combinar as vantagens do acesso aleatório com teste de portadora e TDMA.

Protocolos de roteamento

Os protocolos de roteamento são principalmente dedicados ao roteamento, ou seja, a questão de como as mensagens podem ser roteadas para o seu destino o mais rápido possível e com o mínimo de esforço possível. Os protocolos de rede que excluem a questão de roteamento geralmente começam a partir de procedimentos padrão baseados em tabelas de roteamento (consulte roteamento ). Na verdade, muitos protocolos de roteamento podem ser transferidos para redes de sensores com pouco ou nenhum ajuste.

Os processos de roteamento geográfico são de particular importância para redes de sensores . Em muitos cenários de aplicação, o usuário está especificamente interessado em dados de medição de uma área geográfica ou ponto específico. Por um lado, isso resulta em consultas do tipo “Entregue-me todos os dados para a área xyz” e, por outro lado, os nós são endereçados com informações como “Para o nó que está mais próximo da posição xy” . O protocolo de rede deve liberar o usuário da tarefa de localizar os nós afetados e encaminhar mensagens para eles.

O método Geo-Cast procura todos os nós em uma área geográfica selecionada de uma rede de sensores. Ao ajustar e cortar formas geométricas em um mapa, os nós sensores afetados podem ser rapidamente identificados. Ao mesmo tempo, o usuário recebe uma interface gráfica fácil de usar.

O protocolo de rede de sensores Greedy Perimeter Stateless Routing in Wireless Networks (GPSR) desempenha um papel central no roteamento, pois encaminha mensagens para coordenadas geográficas em vez de nomes. Ele alterna repetidamente entre uma estratégia gananciosa , em que os pacotes de dados são passados ​​em linha reta em direção ao destino, e um modo de perímetro, em que o pacote de dados circula o ponto de destino. O modo de perímetro destina-se a garantir que os pacotes não fiquem presos em becos sem saída em topologias de rede desfavoráveis. As Tabelas Hash Geográficas estendem o GPSR pela possibilidade de distribuir informações para vários nós vizinhos e, assim, garantir a segurança dos dados em caso de falha de alguns nós.

O protocolo de roteamento para redes de sensores desenvolvido pela IETF é o RPL .

Pilhas de protocolo

Atualmente, existem várias pilhas de protocolo concorrentes de vários consórcios e organizações. Dependendo da pilha, algumas ou todas as camadas do modelo OSI são cobertas:

Posicionamento e localização

Certos cenários de aplicação e protocolos de comunicação requerem que um nó sensor possa determinar sua própria localização ( determinação de localização ) ou as localizações originais dos sinais medidos ( localização ). Como as duas questões foram tratadas por séculos em outras áreas, como navegação e astrofísica, há agora um grande número de métodos para as mais variadas condições iniciais. No entanto, deve-se verificar quais métodos podem ser implementados com a tecnologia limitada das redes de sensores e como o trabalho que surge é distribuído de forma sensata aos nós da rede. Por exemplo, o amplo posicionamento de satélite usando o Sistema de Posicionamento Global (GPS) é inadequado para nós sensores porque os componentes técnicos necessários são muito grandes, pesados ​​e caros.

Se houver pelo menos dois nós sensores em uma rede de sensores que conhecem sua própria posição em coordenadas geográficas absolutas, e for possível medir a distância entre dois nós sensores, cada nó na rede pode geralmente determinar sua posição no sistema de coordenadas geográficas . A ideia é que cada nó sensor primeiro configure um sistema de coordenadas pessoal, com ele mesmo na origem e dois nós vizinhos como indicadores de direção para os eixos de coordenadas xey. Usando métodos como triangulação , cada nó atribui todos os vizinhos que ouviu em seu sistema pessoal. Em seguida, os sistemas individuais são mesclados em um sistema de coordenadas geral por rotação e deslocamento. Se a rede estiver pouco ocupada ou disposta de forma desfavorável, a determinação da localização permanece imprecisa.

Se dois nós não puderem determinar sua posição absoluta ou se as distâncias não puderem ser estimadas, a determinação da localização permanece incompleta ou imprecisa. Por exemplo, se nenhum nó sensor conhece suas coordenadas absolutas, então a rede de sensores pode, sob certas circunstâncias, ser mapeada geograficamente corretamente, mas não pode ser colocada no contexto mais amplo das coordenadas mundiais. Se, por outro lado, faltar a possibilidade de medição da distância, a triangulação e métodos semelhantes são omitidos e as posições só podem ser adivinhadas como interseções de vários raios. Se ambas as condições iniciais não forem atendidas, a topologia da rede só pode ser mapeada abstratamente como um gráfico ou uma representação equivalente (por exemplo, como uma matriz de adjacência ou matriz de incidência ).

Uma abordagem comparativamente recente é a determinação da localização por impressões digitais ( impressões digitais inglesas ). Ao ouvir o canal de rádio, um nó cria um perfil do ruído de fundo conhecido como “impressão digital”. O ruído de fundo é afetado pelo ambiente, por ex. B. linhas elétricas próximas ou paredes nas quais as ondas de rádio são refletidas e, portanto, diferem de um lugar para outro. Um nó sensor pode estimar sua própria posição comparando-a com um banco de dados de impressão digital. Esta abordagem requer conhecimento prévio da área de aplicação ou um sistema auxiliar adicional.

Para ser capaz de localizar claramente a origem de um sinal medido, o sinal deve ter sido recebido por pelo menos três nós sensores. A origem do sinal pode ser determinada com precisão a partir dos diferentes tempos de trânsito do sinal para os nós sensores por meio da localização hiperbólica . Se o sinal for recebido apenas por dois nós sensores ou menos, a localização inequívoca não é possível e a origem só pode ser limitada pela intersecção dos raios de transmissão ou apenas o raio de transmissão.

sincronização

Os dados de medição geralmente dependem de tempos absolutos. Além disso, alguns protocolos de comunicação, como B. Sincronização SMACS dos nós sensores entre si com a maior precisão possível.

Como em outras redes de computadores , as redes de sensores também precisam lidar com as imprecisões típicas de sincronização. Os fatores que influenciam a sincronização são o tempo de transmissão , ou seja, o tempo que o remetente precisa estar pronto para enviar, o tempo de acesso , ou seja , o tempo que o remetente precisa para armazenar os dados no meio de comunicação, a velocidade de propagação , ou seja, a rapidez com que a mensagem é do remetente para o destinatário e a hora em que é recebida , ou seja, quanto tempo o destinatário precisa para pegar uma mensagem do meio e tornar as informações acessíveis ao aplicativo em questão. Uma vez que os diferentes métodos de comunicação , além de outros fatores, influenciam principalmente o tempo de acesso , faz sentido tomar a decisão por um método de sincronização também dependente do método de comunicação.

Sincronização calculando o tempo de ida e volta

Você pode determinar a diferença entre dois relógios em uma rede de computadores subtraindo os tempos de dois computadores um do outro e, em seguida, subtraindo o tempo de ida e volta novamente , que é causado pelas mensagens que os dois computadores trocam para avisar um ao outro sobre seus horários informar. Na prática, isso é feito calculando o valor médio dos intervalos de tempo necessários para transmitir a solicitação e sua resposta. Com este método, todos os fatores mencionados acima têm um efeito, exceto a velocidade de propagação . Este método é, portanto, preferível se houver uma grande variação na velocidade de propagação.

Sincronização de transmissão de referência

Com a sincronização de transmissão de referência (RBS), um sinal de sincronização é enviado a todos os nós de um ponto central. Um nó que envia uma mensagem após esta mensagem de sincronização informa o destinatário ao mesmo tempo com esta mensagem que recebeu a sincronização. Com a ajuda dessas informações, o destinatário pode então decidir se seu relógio está errado e sincronizá-lo com o relógio do transmissor. Este método é particularmente adequado se o tempo de transmissão e o tempo de acesso variam durante a comunicação , uma vez que o tempo no qual a sincronização se baseia é enviado apenas uma vez para todos os destinatários e diferentes tempos de acesso ou transmissão não afetam a sincronização.

Protocolo de sincronização de tempo para redes de sensores

O protocolo de sincronização de tempo para redes de sensores (TPSN) descreve o processo pelo qual a sincronização é distribuída em uma rede de sensores. A sincronização por meio do cálculo do tempo de ida e volta pode ser usada aqui como o método de sincronização .

inicialização

  1. Um nó raiz é o nível 0.
  2. A raiz envia uma mensagem level_discovery por difusão para todos os nós em sua área de cobertura.
  3. Todos os nós que recebem um level_discovery inferior ao seu próprio nível aceitam o nível da mensagem aumentado em 1, aguardam um tempo aleatório e, em seguida, começam com o ponto 2.

Visto que as colisões ainda podem ocorrer apesar do tempo de espera aleatório, também existe a possibilidade de que os nós solicitem um nível com um level_request . Estes são baseados no nível mais baixo que eles recebem.

sincronização

  1. O nó raiz usa um pacote time_sync para solicitar que os nós com nível 1 obtenham informações sobre o tempo dele.
  2. Se um nó recebe um time_sync , ele solicita a hora atual com um synchronization_pulse . Os nós de nível X também se tornam ativos quando o synchronization_pulse é recebido e, por sua vez, solicitam o tempo de seu nó pai.
  3. O nó pai responde ao synchronization_pulse com um ACK que contém a hora atual.

Agregação

Alguns cenários de aplicação exigem que os dados de toda a rede de sensores sejam coletados e, por fim, transmitidos a um único destinatário (“depósito central”). Abordagens ingênuas para realizar tal agregação podem levar à formação de gargalos de comunicação no caso de grandes quantidades de dados, o que reduz desnecessariamente o desempenho do sistema. O agrupamento e a compactação de dados ajudam a evitar esses gargalos. Se, por exemplo, a temperatura máxima medida deve ser determinada em uma rede de sensores, a abordagem ingênua seria transmitir todas as temperaturas medidas para o coletor central, que então escolhe o máximo, enquanto uma abordagem avançada compara os dados como eles são transmitido e, finalmente, apenas mais um único valor de temperatura transmitido para o dissipador central.

Agregação minúscula (TAG)

Tiny Aggregation (TAG) trata a rede de sensores como um banco de dados a partir do qual os dados são consultados usando uma linguagem de consulta de banco de dados. As solicitações de dados são propagadas do coletor central para a rede de sensores em um formato simples, semelhante ao SQL . Os nós avaliam a solicitação com base em seus próprios dados e nos dados recebidos dos vizinhos e classificam os dados redundantes e supérfluos, passo a passo, com antecedência.

Codificação mútua empírica

A codificação empírica mútua apenas repassa informações se elas não corresponderem ao valor normal. O princípio já está implementado em abordagens ingênuas, por exemplo, quando um nó de sensor de combate a incêndio apenas transmite medições de temperatura que excedem um valor especificado. A codificação empírica mútua aprofunda essa ideia devido à observação de que as medidas de nós sensores espacialmente próximos são sempre semelhantes. Um nó sensor indica sua medição em relação ao seu vizinho e só a repassa se o valor medido se desviar significativamente do outro. A força da abordagem é que as correlações dos valores medidos são determinadas automaticamente.

Críticas às redes de sensores

Michael Crichton desenhou uma visão sombria do futuro em seu romance Beute em 2002 , no qual combinou a ideia do pó inteligente com inteligência coletiva e nanotecnologia e teve seus personagens fictícios mortos por enxames de micropartículas maliciosas.

Críticas muito mais realistas às redes de sensores e à ideia do pó inteligente são expressas por protecionistas de dados . Você vê outro método de monitoramento em redes de sensores que pode ser usado indevidamente para monitorar cidadãos e analisar consumidores sem seu conhecimento ou consentimento .

Veja também

Referências

  1. ^ W. Dargie e C. Poellabauer, "Fundamentals of wireless sensor networks: theory and practice", John Wiley and Sons, 2010 ISBN 978-0-470-99765-9
  2. ↑ Em 2020, devemos ter chips com componentes de apenas alguns nanômetros. K. Pister: Sensoriamento autônomo e comunicação em um milímetro cúbico
  3. ↑ Análise do rendimento do ExScal, um experimento de rede de sensores sem fio em grande escala visitado pela última vez em 21 de agosto de 2014.
  4. ↑ iDwaRF: Módulos de rádio AVR livremente programáveis ​​e placas para redes de sensores de rádio sem fio. ( Memento do originais de 05 de abril de 2015 na Internet Archive ) Info: O arquivo de ligação foi inserido automaticamente e ainda não foi marcada. Verifique o link original e o arquivo de acordo com as instruções e, em seguida, remova este aviso. @ 1@ 2Modelo: Webachiv / IABot / www.chip45.com
  5. ↑ Preon32: módulo de rádio com tecnologia superior. Recuperado em 10 de novembro de 2017
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  7. ↑ Waspmote: O dispositivo sensor para desenvolvedores. Recuperado em 5 de dezembro de 2010
  8. ↑ I. Demirkol, C. Ersoy, F. Alagöz: MAC Protocols for Wireless Sensor Networks: A Survey. (PDF; 244 kB) Em: Comunicações IEEE. 44 (4), pp. 115-121. Abril de 2006
  9. ↑ R. Mati Shek: Protocolos MAC de comunicação em tempo real para redes de sensores sem fio, 2012, ISBN 978-3-8300-6349-0 , consulte "Soft real-time shared time slot" (SRTST) Protocolo MAC, pp 107-. 128

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