1.5 Модель беспроводной сенсорной сети

Успехи в миниатюризации и интеграции сенсорных технологий и технологий связи способствовали развитию масштабных беспроводных сенсорных сетей с сотнями или даже тыячами датчиками с маленькими батарейками. Рисунок 1.3 показывает беспроводные сенсорные датчики[12, 13, 14].

В сенсорных сетях, сотни и тысячи таких датчиков разбросаны по всей физической области. Каждый датчик в сенсорной сети собирает информацию, такие как восприятие вибрации, температура, влажность и другие факторы окружающей среды. Датчики отправляют собранную информацию соседним датчикам и затем в специальную точку сбора, где данные обрабатываются. Например, Рисунок 1.4 иллюстрирует, что сенсоры развертываются в горной местности для мониторинга окружающей среды.

Ещё одним типичным применением является то, что большое количество датчиков равзертываются на поле боя или городской местности местности для предотвращений вторжений или для контроля распространения объектов, таких как транспортные средства, пожар или разлитые биохимические материалы. На Рисунке 1.5

солдаты разведывают информацию о вражеских танках помощью разбросанной сенсорной сети[10].

В обычной модели беспроводной сенсорной сети, большое количество датчиков разбросаны по площади без предварительного назначения своих мест. Каждый сенсор обычно сочетает в себе функции изучения, радио и

Рисунок 1.3 – Пример беспроводного сенсорного датчика

переработки, и обычно имеет ограниченную энерго поддержку и низкую мобильность. Связь между датчиками действует по всем направлениям сигналов. Поскольку каждый датчик имеет ограниченную мощность сигнала, только соседние могут связываться друг с друго через “hop” сигнал. Не соседние датчики контактируются через “hop-by-hop” датчики. В общем, затраты на соединение ближних дешевле, чем связывать все. Для того, чтобы продлить жизнь беспроводной сенсорной сети, желательной минимизировать затраты на создание протоколов и алгоритмов беспроводных сенсорных сетей.

Расстояние между парой датчиков может быть оценено силой измерения радиосигнала (RSSI), временем приема ультразвука (TOA), разницей во времени приема (TDOA) и углом приема (AoA) антенны. На основании измеренных расстояний, датчики оценивают свое расположение с помощью позиционированных алгоритмов, таких как трилатерация, мультилатерация, или других данных связанных с расположением[4, 7, 13, 15].

В сенсорной сети, есть только один или несколько датчиков с настолько сильным сигналом, что могут связываться с далекой базовой станцией. Их называют Sinks и они играю роль выхода для обмена информации между сенсорной сетью и остальным миром. Собранные данные могут быть агрегированы несколькими Sinks и передаваться на внешние серверы или интернет, или может быть запрошена мобильным пользователем в сети. В дальнейших частях диплома я использую Sinks для представления фиксированных и мобильных пользователей. В обычной модели беспроводной сенсорной сети существует обычно несколько отметок на земле или ноды (nodes) называемые anchor (якорь) ноды, расположение которых известно, чтобы облегчить поиск датчиков по всей площади.

Рисунок 1.4 – Разбросанные датчики в горной местности

Рисунок 1.5 – Сбор информации на военной территории