¿Qué es la tecnología de detección inalámbrica?
Palabras clave: era de la información; tecnología de detección; conexión inalámbrica; revolución de la información
1 Introducción
La Red de Sensores Inalámbricos (WSN, Wireless Sensor Network-work) integra la detección tecnología, tecnología informática integrada, tecnología de procesamiento de información distribuida y tecnología de comunicación, y puede monitorear, percibir y recopilar información de manera colaborativa en varios entornos o redes dentro del área de distribución de la red en tiempo real. Información sobre diversos entornos u objetos de monitoreo dentro del área de distribución de la red, y procesa esta información para obtener información detallada y precisa y transmitirla a los usuarios que necesitan esta información.
Las redes de sensores inalámbricos se consideran una de las tecnologías más importantes del siglo XXI y tendrán un profundo impacto en el estilo de vida futuro de la humanidad. Este artículo primero presentará los conceptos y características de las redes de sensores inalámbricos y luego discutirá algunos modelos de aplicación y problemas encontrados en el desarrollo de redes de sensores inalámbricos en la vida de las personas.
2 Red de sensores inalámbricos
2.1 Introducción a la red de sensores inalámbricos
La red de sensores inalámbricos (WSN) está compuesta por muchos sensores inalámbricos con funciones iguales o diferentes. Los nodos sensores forman una red inalámbrica mediante la autoorganización. Cada nodo sensor consta de un módulo de adquisición de datos (sensor, convertidor A/D), un módulo de control y procesamiento de datos (microprocesador, memoria), un módulo de comunicación (transceptor inalámbrico) y un módulo de alimentación (batería, convertidor de energía CC/CC). Los nodos pueden actuar como recolectores de datos, estaciones de retransmisión de datos o nodos líderes de grupo en la red. Como recopilador de datos, el módulo de recopilación de datos recopila datos (como temperatura y humedad) del entorno circundante y los transmite a los nodos del clúster. Como estación de retransmisión de datos, el nodo no solo completa la tarea de recopilación, sino que también recibe datos. desde nodos adyacentes y reenviarlo al nodo vecino más cercano a la estación base o directamente a la estación base. El nodo principal del clúster es responsable de recopilar los datos recopilados por todos los nodos de la clase y los envía a la estación base o al nodo sumidero después de la fusión de datos. Estos nodos sensores se pueden implementar arbitrariamente en el área de monitoreo y formar una red autoorganizada de múltiples saltos a través de comunicación inalámbrica para completar la recopilación, transmisión y procesamiento de información. A través de la recopilación y transmisión de datos de nodos, las redes de sensores inalámbricos pueden obtener información de objetos en cualquier momento y en cualquier lugar, y son muy resistentes a los cambios ambientales. Por lo tanto, tienen amplias perspectivas de aplicación y pueden usarse en inteligencia militar, reconocimiento, industria, etc. Control de procesos de producción, vigilancia y protección ambiental, gestión moderna del tráfico y otros campos.
2.2 Estructura de nodo y arquitectura de red de la red de sensores inalámbricos
La arquitectura de red es la capa de protocolos de la red y una colección de protocolos de red. Es un conjunto completo de la red y sus. componentes La definición y descripción de las funciones de las redes de sensores inalámbricos y su arquitectura de red son diferentes de las redes de computadoras y redes de comunicación tradicionales. La arquitectura de red consta de protocolos de comunicación de red en capas, gestión de redes de sensores y tecnologías de soporte de aplicaciones.
2.2.1 Estructura del nodo de la red de sensores
La composición básica de un nodo de la red de sensores incluye las siguientes cuatro unidades básicas: unidad de detección (compuesta por sensores y funciones de conversión de analógico a digital) módulos), unidad de procesamiento (que incluye CPU, memoria, sistema operativo integrado, etc.), unidad de comunicación (compuesta por un módulo de comunicación inalámbrica) y fuente de alimentación. Además, otras unidades funcionales opcionales incluyen sistemas de posicionamiento, sistemas de movilidad y sistemas autoalimentados.
2.2.2 Arquitectura de red de sensores
La arquitectura de red es la estratificación de protocolos de la red y una colección de protocolos de red. Es la definición y descripción de las funciones que realiza la red y sus componentes. Los componentes deben completarse. La arquitectura de red de las redes de sensores inalámbricos es diferente de las redes informáticas y de comunicación tradicionales. La arquitectura de red consta de tres partes: protocolos de comunicación de red en capas, gestión de red de sensores y tecnología de soporte de aplicaciones. La estructura del protocolo de comunicación de red en capas es similar a la arquitectura del protocolo TCP / IP; la tecnología de administración de la red de sensores está dirigida principalmente a la administración de usuarios del nodo de sensor en sí y la red de sensores que admite; el soporte de aplicaciones de la tecnología de red de sensores.
2.3 Composición física de las redes de sensores inalámbricos
El número de nodos de sensores en las redes de sensores inalámbricos suele ser muy grande. No sólo son de tamaño pequeño y de bajo coste, sino que también requieren. Consumo de energía muy bajo de los nodos sensores para cumplir con el requisito de que la batería se pueda mantener durante mucho tiempo. Por lo tanto, los diseños de nodos sensores con estas características deben ser lo más simples posible para cumplir con los requisitos de la aplicación. Los nodos de sensores inalámbricos se completan con una capa de hardware y una capa de software.
2.3.1 Capa de hardware del sensor inalámbrico
La capa de hardware generalmente incluye las siguientes cuatro unidades: unidad de fuente de alimentación, unidad de adquisición de datos (incluidos sensores y analógico a digital A/D). dispositivos de conversión), unidad de procesamiento de datos (incluyendo memoria y microcontrolador), unidad de comunicación inalámbrica. El microcontrolador actúa como el "corazón" del nodo sensor, ejecuta en él el software del sistema integrado y controla el funcionamiento de las otras tres unidades. Al seleccionar el hardware, intente elegir dispositivos de bajo consumo. También puede considerar ordenar al microcontrolador que entre en el estado de "suspensión" cuando hay innumerables recopilaciones de datos sin comunicación de datos y cortar parte del suministro de energía de la unidad de comunicación inalámbrica. reducir el consumo de energía.
2.3.2 Capa de software de sensores inalámbricos
La capa de software de la red de sensores inalámbricos incluye tres capas: capa de abstracción de hardware, capa de servicio del sistema y capa de aplicación. La capa de abstracción de hardware se utiliza para abstraer la plataforma de hardware (fuente de alimentación, adquisición de datos, procesamiento de datos y unidades de comunicación inalámbrica), proteger los detalles del hardware subyacente de la capa superior y simplificar el trasplante de la plataforma del sistema. La capa de servicios del sistema incluye servicios de comunicación, servicios de detección, servicios de gestión de energía, kernel en tiempo real, etc. En esta capa, además de implementar servicios del kernel como la programación de tareas y los semáforos del sistema operativo, se deben completar varios algoritmos de enrutamiento y seguridad, y se deben admitir varios protocolos de comunicación y transmisión. La capa de aplicación la define el usuario de acuerdo con las necesidades de aplicaciones específicas, y el software de la capa superior se puede diseñar fácilmente utilizando la interfaz proporcionada por la capa de servicio del sistema.
La capa de software se utiliza para controlar la capa de hardware y es el "cerebro" de todo el sensor. Además de la recopilación y transmisión de datos más básicos, según la aplicación, también necesita implementar una red. topología, autoorganización, enrutamiento, Una serie de algoritmos y diseños como ahorro de energía, manejo de errores y confiabilidad. Para algunas aplicaciones sencillas, se puede utilizar software de lógica de bucle único. Algunos escenarios de aplicaciones más complejos requieren el uso de sistemas operativos integrados basados en las características de las redes de sensores inalámbricos.
2.4 Principales características de las redes de sensores inalámbricos 1. Red autoorganizada
En las aplicaciones de redes de sensores inalámbricos, los nodos de sensores suelen colocarse en lugares sin infraestructura. Las posiciones de los nodos sensores no se pueden establecer con precisión de antemano. La relación adyacente entre los nodos no se puede conocer de antemano. Por ejemplo, una gran cantidad de nodos sensores están dispersos en un vasto bosque virgen o colocados aleatoriamente en áreas inaccesibles o peligrosas. Esto requiere que los nodos sensores tengan capacidades de autoorganización, sean capaces de configurar y administrar automáticamente y formar automáticamente un sistema de red inalámbrica de múltiples saltos a través de mecanismos de control de topología y protocolos de red para reenviar datos de monitoreo. Durante el uso de redes de sensores inalámbricos, algunos nodos de sensores fallan debido al agotamiento de energía o factores ambientales, y algunos nodos de sensores se agregan a la red para compensar los nodos fallidos y aumentar la precisión del monitoreo. en la red de sensores inalámbricos aumenta o disminuye dinámicamente, lo que hace que la topología de la red cambie dinámicamente. La autoorganización de las redes de sensores inalámbricos debería poder adaptarse a los cambios dinámicos de esta topología de red.
2. Enrutamiento de múltiples saltos
La distancia de comunicación de los nodos en la red es limitada, generalmente entre decenas y cientos de metros, y los nodos solo pueden comunicarse directamente con sus vecinos. Si desea comunicarse con nodos fuera de la cobertura de RF, debe realizar la ruta a través de nodos intermedios.
El enrutamiento de múltiples saltos en la red propuesta se implementa a través de puertas de enlace y enrutadores, mientras que el enrutamiento de múltiples saltos en las redes de sensores inalámbricos se completa mediante nodos de red ordinarios y no requiere equipo de enrutamiento especializado. De esta manera, cada nodo puede ser tanto el iniciador como el reenviador de información.
3. Topología de red dinámica
La red de sensores inalámbricos es una red dinámica y los nodos pueden moverse a cualquier lugar; los nodos pueden salir de la red debido al agotamiento de la batería u otras fallas de los nodos; puede unirse a la red debido a necesidades laborales. En algunas aplicaciones especiales donde las redes de sensores inalámbricos tienen movilidad, los nodos de sensores pueden terminar debido al agotamiento de energía u otras fallas. Estos factores conducirán a cambios en la topología de la red.
4. Red centrada en datos
La red de sensores es una red orientada a tareas y no tiene sentido hablar de nodos de sensores sin la red de sensores. Los nodos en la red de sensores se identifican mediante números. Si el número de nodo debe ser único en toda la red depende del diseño del protocolo de comunicación de la red. Debido al despliegue aleatorio de los nodos de sensores, la relación entre los sensores que los componen y los números de nodos es completamente dinámica, lo que se refleja en el hecho de que no existe una conexión necesaria entre los números de nodos y las ubicaciones de los nodos. Cuando los usuarios utilizan la red de sensores para consultar eventos, notificarán directamente a la red los eventos de interés en lugar de notificar a un nodo con un número determinado. Después de que la red obtiene información sobre un evento específico, lo informa al usuario. Esta idea de utilizar los datos en sí como consulta o pista de transmisión se acerca más a las convenciones de la comunicación en lenguaje natural. Por lo tanto, a los sensores se les suele denominar redes centradas en datos.
2.5 Desarrollo de redes de sensores inalámbricos
Ya en la década de 1970, existían sensores tradicionales que utilizaban métodos de transmisión punto a punto para conectarse a controladores de sensores, formando el prototipo de redes de sensores. La clasificamos como una red de sensores de primera generación. Con el continuo desarrollo y progreso de disciplinas relacionadas, las redes de sensores también tienen capacidades de procesamiento para obtener diversas señales de información y, a través de la conexión con el controlador de detección, se forma una red de sensores con capacidades de síntesis y procesamiento de información. Este es el sensor de segunda generación. red. Desde finales del siglo pasado, la tecnología de bus de campo ha comenzado a aplicarse a las redes de sensores. La gente la ha utilizado para formar redes de sensores inteligentes. Se han utilizado una gran cantidad de sensores multifuncionales y se han conectado redes de sensores inalámbricos mediante tecnología inalámbrica. formado gradualmente.
En los últimos años, el avance continuo de la tecnología de comunicación inalámbrica y la tecnología microelectrónica ha promovido en gran medida el rápido desarrollo de las redes de sensores inalámbricos. La red de sensores inalámbricos es una red autoorganizada compuesta por una gran cantidad de pequeños nodos de sensores desplegados arbitrariamente dentro de un rango geográfico determinado. Estos pequeños nodos tienen funciones como recopilación de datos, procesamiento de señales y comunicación inalámbrica. Cooperan entre sí para formar una red de sensores inteligentes a través de comunicación inalámbrica. Las redes de sensores inalámbricos pueden obtener información de objetos en cualquier momento y en cualquier lugar a través de la recopilación y transmisión de datos de nodos, y son muy resistentes a los cambios ambientales. Por lo tanto, mediante un despliegue de nodos y un diseño de red razonables, las redes de sensores inalámbricos pueden realizar tareas en entornos peligrosos y hostiles, como la inteligencia y el reconocimiento del enemigo. Sin embargo, debido al bajo costo de diseño y fabricación y al pequeño tamaño del nodo en sí, un solo nodo solo puede transportar energía limitada para un procesamiento simple de señales locales y comunicaciones inalámbricas de corta distancia. Por lo tanto, cómo diseñar algoritmos eficientes de procesamiento de señales distribuidas para reducir el consumo de energía y ancho de banda en la red se ha convertido en uno de los temas candentes en la investigación actual de redes de sensores inalámbricos.
3 tecnologías clave de las redes de sensores inalámbricos
Como un nuevo punto de investigación en el campo de la información actual, las redes de sensores inalámbricos tienen muchas tecnologías clave por descubrir y estudiar. El consumo de energía y los problemas de seguridad son los dos indicadores de rendimiento más importantes de las redes de sensores inalámbricos. Por lo tanto, las tecnologías clave de las redes de sensores inalámbricos deben centrarse en reducir el consumo de energía de la red y garantizar la seguridad de la red. A continuación se presentarán algunas tecnologías clave, como el control de la topología de la red y la fusión de datos.
3.1 Control de la topología de la red
Para las redes de sensores autoorganizadas, el control de la topología de la red es particularmente importante. Una buena topología de red generada automáticamente mediante el control de topología puede mejorar la eficiencia de los protocolos de enrutamiento y los protocolos MAC, sentar las bases para la fusión de datos, el posicionamiento de objetivos y muchos otros aspectos, y ayudar a ahorrar energía de los nodos y extender el tiempo de supervivencia de la red. Por lo tanto, el control de topología es una de las tecnologías centrales en la investigación de WSN.
El principal tema de investigación del control de topología WSN es eliminar enlaces de comunicación inalámbricos innecesarios entre nodos mediante el control de energía y la selección de nodos troncales bajo la premisa de satisfacer la cobertura y conectividad de la red, y generar una topología de red eficiente para el reenvío de datos. El control de topología se divide en dos aspectos: control de potencia de nodo y control de topología jerárquica. El mecanismo de control de potencia ajusta la potencia de transmisión de cada nodo en la red, reduce la potencia de transmisión del nodo, equilibra la cantidad de vecinos que un nodo puede alcanzar en un solo salto y al mismo tiempo satisface la conectividad de la red; propuso un algoritmo basado en el grado de nodos vecinos como referencia, y algoritmos DRNG y DLSS que utilizan ideas de gráficos vecinos para generar topología. El control de topología jerárquica utiliza un mecanismo de agrupación para permitir que algunos nodos actúen como cabezas de grupo, que forman nodos troncales para procesar y reenviar datos. Otros nodos que no son troncales pueden apagar temporalmente el módulo de comunicación y entrar en un estado inactivo para ahorrar energía.
3.2 Fusión de datos
En las redes de sensores inalámbricos, los sensores de nodo recopilan datos y los envían al terminal de la red. Sin embargo, en el proceso de recopilación y transmisión de datos, los datos recopilados siempre deben procesarse, por lo que existe el problema de cómo procesar e integrar los datos recopilados.
Si los datos recopilados se procesan completamente en el nodo local y solo se envían los resultados procesados, el consumo de energía de los datos transmitidos se puede reducir, pero el consumo de energía del procesador del nodo local aumentará; Si la recopilación de datos original puede reducir el consumo de energía del procesador del nodo, aumentará el consumo de energía del nodo que transmite datos. Por lo tanto, la forma de procesar y fusionar los datos recopilados juega un papel considerable en la reducción del consumo de energía de los nodos. Por lo general, hay una gran cantidad de sensores en la red y los datos recopilados por los sensores tienen un cierto grado de redundancia. Por lo tanto, combinar los datos recopilados por múltiples nodos para su procesamiento puede reducir la cantidad de datos transmitidos por toda la red de manera efectiva. reducir el consumo de energía del sistema Problema Cómo encontrar un equilibrio entre el procesamiento del nodo local y el procesamiento conjunto de nodos.
3.3 Tecnología de posicionamiento
La información de ubicación es una parte integral de los datos recopilados por los nodos sensores. La información de monitoreo sin información de ubicación generalmente no tiene sentido. Para proporcionar información de ubicación eficaz, los nodos sensores desplegados aleatoriamente deben poder determinar su propia ubicación después del despliegue. Debido a las características de los nodos sensores con recursos limitados, despliegue aleatorio, comunicación susceptible a interferencias ambientales e incluso fallas de nodos, el mecanismo de posicionamiento debe cumplir con los requisitos de autoorganización, robustez, eficiencia energética y computación distribuida. Según los diferentes mecanismos de posicionamiento, los algoritmos de posicionamiento WSN existentes se pueden dividir en dos categorías: métodos basados en rango y métodos no basados en rango. El mecanismo de posicionamiento basado en alcance utiliza el retraso de llegada, la diferencia de tiempo de llegada de la señal y la intensidad de la señal recibida para estimar la distancia o dirección de la onda incidente, y luego utiliza el método de coordenadas tridimensionales o el método de estimación de máxima verosimilitud para calcular la posición de lo desconocido. nodo. Por el contrario, los mecanismos de posicionamiento independientes de la distancia no requieren información de distancia o ángulo, o no utilizan mediciones directas de esta información, y solo logran el posicionamiento de los nodos basándose en información como la conectividad de la red. El posicionamiento del mecanismo de posicionamiento independiente de la distancia se ve menos afectado por factores ambientales. Aunque el error de posicionamiento también aumenta en consecuencia, la precisión del posicionamiento puede satisfacer las necesidades de la mayoría de las aplicaciones de redes de sensores y es el foco del mecanismo de posicionamiento actual.
3.4 Tecnología de comunicación inalámbrica
Las redes de sensores requieren tecnología de comunicación inalámbrica de baja potencia y corta distancia. El estándar IEEE802.15.4 es un estándar de comunicación inalámbrica para redes de área personal inalámbricas de baja velocidad. Está diseñado teniendo como principales objetivos de diseño el bajo consumo de energía y el bajo costo. Dado que las características de red del estándar IEEE802.15.4 tienen muchas similitudes con las redes de sensores inalámbricos, muchas instituciones de investigación lo utilizan como plataforma de comunicación inalámbrica para redes de sensores inalámbricos. Además, la comunicación inalámbrica de banda ultraancha se ha convertido en la solución preferida para redes inalámbricas interiores de corta distancia debido a sus muchas ventajas, como alta velocidad, bajo consumo de energía, anti-multipath y bajo costo, abriendo una nueva solución para datos WSN. transmisión.
3.5 Sincronización horaria
Debido a la estrategia de ahorro de energía, los nodos de la red de sensores están inactivos la mayor parte del tiempo, por lo que es necesario resolver el problema de sincronización de la comunicación, es decir , los nodos de ambas partes que se comunican deben despertarse al mismo tiempo durante la comunicación. Además, la red de sensores es una red distribuida y todos los nodos tienen el mismo estado en la comunicación sin prioridad. Por lo tanto, para que toda la red funcione en un estado efectivo, a menudo es necesario lograr la sincronización de todos los nodos en toda la red o dentro de un cierto rango, en lugar de una simple sincronización de ambas partes en comunicación.
4 Aplicaciones de las redes de sensores inalámbricos
Aunque las aplicaciones comerciales a gran escala de las redes de sensores inalámbricos están limitadas por la tecnología y otros aspectos, en los últimos años con la disminución de los costos de computación y microprocesamiento, la El tamaño de los sensores es cada vez más pequeño y se han comenzado a utilizar muchas redes de sensores inalámbricos. En la actualidad, la aplicación de redes de sensores inalámbricos se concentra principalmente en los siguientes campos:
4.1 Monitoreo y protección ambiental
A medida que la gente presta cada vez más atención a las cuestiones ambientales, surge la necesidad de recopilar cada vez más datos ambientales Cada vez más, la aparición de redes de sensores inalámbricos proporciona una manera conveniente de obtener datos de investigación aleatorios, evitando al mismo tiempo el daño intrusivo al medio ambiente causado por los métodos tradicionales de recopilación de datos. Por ejemplo, los investigadores de Intel Research Labs conectaron 32 pequeños sensores a Internet para medir los cambios climáticos en la "Isla de los Patos" de Maine y evaluar el estado de los nidos de petreles. Las redes de sensores inalámbricos también pueden rastrear la migración de aves e insectos migratorios, estudiar los efectos de los cambios ambientales en los cultivos y monitorear la composición de los océanos, la atmósfera y el suelo.
4.2 Atención médica
Las redes de sensores inalámbricos también son útiles en la investigación y la atención médica. Científicos de la Universidad de Rochester han utilizado sensores inalámbricos para crear una sala médica inteligente que utiliza polvo microscópico para medir los signos vitales de los ocupantes (presión arterial, pulso y respiración), las posturas para dormir y el estado de actividad las 24 horas del día. Intel también presentó una red de sensores inalámbricos para tecnología de atención domiciliaria, que se desarrolló como parte del Centro de Tecnología de Servicios para el Envejecimiento (CAST), un proyecto que explora tecnologías para abordar una sociedad que envejece. El sistema ayuda a las personas mayores, a los pacientes de Alzheimer y a las personas discapacitadas a vivir en casa mediante la incorporación de sensores semiconductores en accesorios y equipos del hogar, como calzado, muebles y electrodomésticos. El uso de comunicaciones inalámbricas para conectar sensores en red puede transmitir eficazmente la información necesaria, facilitar el trabajo de enfermería y reducir la carga de los cuidadores. Eric Dishman, director de investigación sobre seguros médicos preventivos de Intel Corporation, cree: "Las redes de sensores inalámbricos son un área muy prometedora en el desarrollo de la tecnología de atención domiciliaria".
4.3 Militar
p>Debido a que las redes de sensores inalámbricos tienen características densas y distribuidas aleatoriamente, son muy adecuadas para aplicaciones en entornos hostiles del campo de batalla, incluido el reconocimiento de situaciones enemigas, el monitoreo de la fuerza de las tropas, el equipo y los suministros, y la determinación del uso de ataques biológicos y químicos. La Agencia de Investigación de la Visión del Departamento de Defensa de Estados Unidos ha invertido decenas de millones de dólares para ayudar a las universidades a desarrollar tecnología de sensores de "polvo inteligente". Almendinger, presidente de Harper Research, predice que las ventas de sensores de polvo inteligentes y tecnologías relacionadas aumentarán de 10 millones de dólares en 2004 a miles de millones de dólares en 2010.
4.4 Monitoreo de la estructura del edificio
Las redes de sensores inalámbricos utilizadas para monitorear el estado de los edificios no solo son económicas, sino que también resuelven el problema del cableado complejo, las líneas envejecidas y la vulnerabilidad a el daño de los sistemas de monitoreo tradicionales. La Universidad de Stanford ha propuesto un sistema de monitoreo de edificios basado en redes de sensores inalámbricos, utilizando un sistema de red de dos capas basado en una estructura de agrupamiento. Los nodos de sensores están compuestos por módulos EVK915 y acelerómetros ADXL210. El primer nodo del agrupamiento está compuesto por Proxim Rangel. Moduladores inalámbricos LAN2 Conectados con EVK915. NETSHM es el sistema de red de sensores inalámbricos de la USC para monitorear edificios, que además de monitorear la salud del edificio también puede localizar daños en el edificio.
4.5 Prevención de desastres naturales
En lugares propensos a desastres naturales como deslizamientos de tierra y deslizamientos de tierra, se pueden utilizar redes de sensores inalámbricos para monitorear los cambios del terreno y diversos factores ambientales en estos lugares de manera oportuna. y a largo plazo, recopilar datos relevantes y realizar análisis apropiados, cuando un desastre está a punto de ocurrir, podemos emitir un informe de alerta temprana con anticipación para que podamos prepararnos o tomar las medidas correspondientes para evitar que vuelva a ocurrir.
4.6 Monitoreo empresarial y doméstico
La implementación de redes de sensores inalámbricos en empresas y hogares puede monitorear el flujo de personas y los cambios en el medio ambiente en tiempo real, lo que favorece que las empresas y los hogares tomen medidas de seguridad efectivas y medidas de respuesta a desastres. Además, también existe una gran cantidad de aplicaciones en otros campos, como la aplicación de redes de sensores inalámbricos en sistemas de monitoreo de seguridad desatendidos en minas de carbón, la aplicación de redes de sensores inalámbricos en sistemas de análisis y recolección de información de redes de invernaderos, etc.
5. Problemas existentes
5.1 Dificultades técnicas enfrentadas
En lo que respecta al nivel técnico actual de las redes de sensores inalámbricos, el funcionamiento normal de las redes de sensores inalámbricos y la gran cantidad de Todavía se enfrentan algunos problemas cuando se pone en uso:
(1) Problemas de comunicación dentro de la red
En el enlace de comunicación normal dentro de la red de sensores inalámbricos, el La señal puede verse afectada por algunos obstáculos u otros. Afectada por la interferencia de señales electrónicas, cómo comunicarse de manera segura y efectiva es un problema a estudiar.
(2) Costo
En las redes de sensores inalámbricos, es necesario utilizar una gran cantidad de microsensores. En este caso, el costo restringirá su desarrollo.
(3) Problema de suministro de energía del sistema
Las principales soluciones actuales son: usar baterías de alta energía; reducir la potencia de detección; además, existe una tecnología de autocaptación de energía de las redes de sensores; y la tecnología de carga inalámbrica de baterías, de las cuales las dos últimas han llamado mucho la atención.
(4) Estructura de red de sensores inalámbricos eficiente
La estructura de red de la red de sensores inalámbricos es una tecnología que organiza los sensores inalámbricos en una red. Existen muchas formas y métodos de sensores inalámbricos razonables. Las redes maximizan la utilización de recursos. Entre ellos, también hay muchos problemas que deben resolverse con urgencia, como los problemas con los protocolos de seguridad de la red y la gestión de la movilidad de los nodos en redes de sensores a gran escala.
5.2 Cuestiones de seguridad
Las redes de sensores se utilizan principalmente en campos militares y comerciales, y la seguridad es una parte importante de su investigación. Debido al despliegue aleatorio de nodos en las redes de sensores, la dinámica de la topología de la red y la inestabilidad de los canales, no se pueden aplicar los mecanismos de seguridad tradicionales. Por lo tanto, es necesario diseñar un nuevo mecanismo de seguridad de red, que pueda aprovechar tecnologías como la comunicación de espectro ensanchado, la verificación/autenticación de acceso, la marca de agua de datos y el cifrado de datos. Actualmente, existen los siguientes métodos para garantizar la seguridad de la red.
(1) Con la ayuda de terminales de sensores inalámbricos especiales. Utilice PTD (Dispositivo personal de confianza) como terminal de la red de sensores, configure un servidor de autenticación en la red para proporcionar los servicios requeridos por el sensor y establezca un sistema de autenticación y cifrado entre el PTD y el servidor Solo el PTD registrado. en el servidor Solo los terminales pueden acceder al servicio, y aquellos que no se hayan registrado no pueden acceder al servicio, garantizando así la seguridad del sistema. Estos sistemas se utilizan normalmente en entornos domésticos.
(2) Utilizar cobertura de seguridad. Se utiliza una cubierta de seguridad llamada SCANv2 (Secure Content Addressable Network Version 2) para implementar la seguridad de las redes de sensores inalámbricos. SCANv2 en realidad virtualiza una estructura en la cubierta de la capa de red real y asigna los nodos de la red real al espacio de cubierta a través de una función hash. En este espacio de cobertura, los nodos de una determinada área o de una determinada función se encuentran en la misma posición específica en el espacio de cobertura. Cuando los usuarios obtienen servicios de la red, deben ingresar al espacio de máscara mediante la autenticación de seguridad correspondiente y luego ingresar a la red real a través del proceso de cifrado y descifrado desde este espacio de mapeo para obtener los servicios requeridos.
6 Conclusión
La red de sensores inalámbricos es un nuevo tipo de tecnología de adquisición y procesamiento de información en campos especiales, que tiene ventajas que las tecnologías tradicionales aún no pueden igualar. la etapa inicial. La red de sensores inalámbricos tiene una amplia gama de perspectivas de aplicación. No sólo tiene un gran valor en campos tradicionales como la industria, la agricultura, el ejército, el medio ambiente y la atención médica, sino que también mostrará su superioridad en muchos campos emergentes en el futuro, como. como hogar, médico y transporte y otros campos. Podemos predecir con valentía que las redes de sensores inalámbricos estarán en todas partes en el futuro y estarán completamente integradas en nuestras vidas. Por ejemplo, las redes de microsensores pueden eventualmente conectar las necesidades diarias, como electrodomésticos y computadoras personales, a Internet para lograr un seguimiento a larga distancia. Las familias utilizarán redes de sensores inalámbricos para ser responsables del control de seguridad y el ahorro de energía. actividades de vida y producción social en diversos campos. Una mayor investigación sobre estas redes satisfará las necesidades del futuro desarrollo civil y militar de alta tecnología de mi país. No solo tiene una importancia social y económica importante, sino que también tiene una importancia estratégica muy importante.
Pero también debemos darnos cuenta claramente de que el desarrollo de redes de sensores inalámbricos acaba de comenzar y que su tecnología y aplicaciones están lejos de estar maduras. Las empresas nacionales deben aprovechar la oportunidad, aumentar la inversión y promover el desarrollo industrial.
Extraído de Internet