Беспроводных сенсорных сетей

Современные и перспективные технологии построения

Прошло не более десятилетия с тех пор, когда начались интенсивные научные и технологические исследования возможностей использования сенсорных датчиков совместно с беспроводной сетью. Их результатом явилось создание нового вида телекоммуникационных сетей, получившего название беспроводные сенсорные сети (БСС). На основе успешной реализации ряда исследовательских проектов в начале нашего века были созданы коммерческие компании, обеспечивающие продвижение технологий БСС на телекоммуникационные рынки мира. Интенсивное развитие микроэлектроники позволило решить задачи создание дешевых, низкопотребляющих, многофункциональных устройств, имеющих малые габариты и способных передавать телеметрическую информацию по радиоканалу на короткие расстояния. Они стали базовыми элементами в структуре беспроводных сенсорных сетей - нового класса беспроводных систем, которые представляют собой распределенную, самоорганизующуюся и устойчивую к отказу отдельных элементов сеть миниатюрных электронных устройств (сенсоров) с автономными источниками питания. Узлы такой сети способны ретранслировать информацию, используя множество маломощных передатчиков и обеспечивая значительную площадь покрытия беспроводной системой. Отличительной особенностью сенсоров являются миниатюрные размеры и низкая себестоимость, что позволяет использовать их в большом количестве для создания сети сбора и беспроводной передачи телеметрических данных. При этом передача данных по происходит поэтапно, от одного устройства другому, а маршруты передачи формируются автоматически таким образом, чтобы за конечное число пересылок по сети между ближайшими узлами пакет с данными был передан на шлюз, имеющий соединение с сервером, (рис.1). В случае выхода из строя одного или нескольких узлов, структура сети автоматически изменяется, обеспечивая возможность доставки информации со всех работающих сенсоров к щлюзу.

Рис. 1. Система сбора телеметрической информации на основе БСС

В числе основных функциональных и эксплуатационных преимуществ БСС следует выделить:

• возможность самонастройки и самовосстановления сети;
• масштабируемость сетей с плотным размещением узлов в пространстве (от десятков до тысяч устройств);
• высокие показатели надежности и отказоустойчивости за счёт коммуникационной избыточности и наличия множества альтернативных маршрутов доставки данных;
• низкая стоимость и малые масса-габаритные показатели узлов;
• высокая энергетическая эффективность (срок эксплуатации может достигать нескольких лет при автономном электропитании узлов);
• устойчивость к модификации топологии сети и изменениям характеристик среды распространения радиоволн;
• способность узлов совместно обрабатывать полученные данные и принимать решения на базе распределенных алгоритмов;
• возможность быстрого и при необходимости скрытого развёртывания сети.