INTRODUCCION DEL EDITOR INVITADO

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
INGENIERIA EN ELECTRONICA
Y TELECOMUNICACIONES
DEBER DE COMUNICACIONES INALAMBRICAS
REDES DE SENSORES INALAMBRICAS
GRUPO 11
INTERGRANTES
RUBEN ROSERO
PABLO MENDEZ
INTRODUCCION DEL EDITOR INVITADO
Visión global
de las redes de
sensores.
Las redes de sensores inalámbricas
podrían adelantar muchos objetivos
científicos mientras proveen un
vehiculo para reforzar varias formas de
productividad, incluyendo la
fabricación, agricultura, construcción,
y transportación.
David Culler
Universidad
de California,
Berkley
Deborah
Estrin
Mani
Srivastava
Universidad
de California,
Los Ángeles
Los avances en ciencia y tecnología están
profundamente ínter ligados. El telescopio
posibilita un profundo entendimiento de
la astronomía, el microscopio brinda la
mirada de una bacteria, y los satélites
estudian la superficie de la tierra,
expandiendo lo que podemos percibir y
medir, Hoy en día podemos utilizar las
computadoras para visualizar, a través de
la simulación numérica, fenómenos
físicos que no pueden ser observados de
manera empírica.
La tendencia se ha presentado con un
crecimiento exponencial, en base a la
tecnología de semiconductores. El
número de transistores en un chip rentable
y, por consiguiente, el procesamiento y
almacenamiento del chip, se duplica cada
año o dos, de acuerdo con la ley de
Moore. Mientras esto ha proveído siempre
más poder de cómputo, los investigadores
están
actualmente
aplicando
esta
tecnología en formas que habilitan un
nuevo rol a la computación en la ciencia.
Una capacidad informática dada
se
vuelve exponencial, más pequeña y barata
con el paso de los años. Los
investigadores pueden usar las técnicas de
la fabricación de los semiconductores, que
fundamentan la miniaturización, para
construir radios y excepcionalmente
pequeñas estructuras mecánicas, que
censan campos y fuerzas en el mundo
físico.
Estos
dispositivos
de
comunicación, baratos, y de bajo
consumo de energía, pueden ser
desplegados a lo largo del espacio físico,
proveyendo un censo continuo y fiel de
los fenómenos físicos, procesando y
comunicando esta información, y
coordinando acciones con otros nodos.
Combinando estas capacidades con la
tecnología de Software que conforma el
Internet, se puede lograr instrumentar el
mundo con creciente fidelidad.
Para comprender esta oportunidad, la
tecnología de la información, debe
dirigirse cabía una nueva colección de
retos. Los dispositivos individuales de las
redes inalámbricas de sensores, son
inherentemente restringidos por los
recursos; ellos tienen una limitada
velocidad de procesamiento, capacidad de
almacenamiento, y ancho de banda. Estos
dispositivos tienen una substancial
capacidad de procesamiento en conjunto,
pero no individualmente, así que debemos
combinar sus puntos favorables en los
fenómenos físicos con su capacidad de
trabajo en red.
En muchas aplicaciones, las redes deben
trabajar por largos periodos de tiempo y
los nodos son inalámbricos, así es que la
disponibilidad de energía en las baterías y
así como su obtención, limitan su
operación. Para minimizar el consumo de
energía, muchos de los componentes de
estos dispositivos estarán apagados la
mayor parte de tiempo. Debido a que
están estrechamente acoplados a un
cambio físico, los nodos que están
conectados a la red experimentan amplias
variaciones en conectividad, y están
potencialmente
expuestos
a
las
variaciones del ambiente. Su denso
despliegue generalmente significa que
existe un alto grado de interacción entre
nodos, tanto positivo como negativo, cada
uno de estos factores complica los
protocolos de manejo de la red.
A pesar de estos factores operacionales,
desplegar este tipo de nodos seguirá
siendo barato. Debido a que configurar
manualmente
redes
extensas
con
dispositivos pequeños es poco practico,
los nodos debe organizarse por si mismos
y proveer la programación y el manejo de
la red por si mismos... Vencer estos retos
permitirá a la tecnología, cumplir un
nuevo rol en el progreso de la ciencia.
Aplicaciones de las redes de sensores
Aunque la instrumentación basada en la
computación ha existido hace mucho, la
Figura 1.
Sensor
inalámbrico
para
monitoreo
ambiental.
Una completa
estación
inalámbrica
cabe en un
tubo.
Instrumentación ha sido posible debido al
progreso de la producción masiva de
sensores inteligentes que le dieron un
nuevo campo de aplicación.
Estos pueden ser claramente diferenciados
entre:



Monitoreo espacial
Monitoreo de objetos y
Monitoreo de la interacción de
objetos entre si, y con el espacio
circundante.
La primera categoría incluye el monitoreo
de ambiente y del hábitat, agricultura de
precisión, control interno climático,
vigilancia, verificación y alarmas
inteligentes.
La
segunda
incluye
monitoreo estructural, ecología, equipo de
mantenimiento basado en la condición, y
trazado de mapas urbanos. Las
aplicaciones mas relevantes involucran el
monitoreo de interacciones complejas,
incluyendo habitats naturales, manejo de
desastres, respuesta a emergencias,
cuidado de la salud y procesos
industriales.
Monitoreo del Entorno o hábitat.
Muchas de las redes inalámbricas de
sensores han sido instaladas para el
monitoreo de habitats, lo que involucra
tomar medidas en el tiempo y en un
volumen de espacio para exhibir una
variación significante.
Los investigadores están utilizando este
tipo de redes para monitorear los nidos de
las aves marinas, los cambios en los
microclimas para conducir un estudio de
la contaminación ambiental. Un ejemplo
es el monitoreo de los microclimas para
todo el volumen de Secoyas; ayuda el
monitoreo de una porción del bosque.
Los secoyas son muy extensos, así que un
entero ecosistema existe en su entorno
físico. Factores climáticos determinan el
grado de la fotosíntesis, transporte de
agua,
nutrientes
y
patrones
de
crecimiento. Se conoce que existen
variaciones substanciales en el grupo
completo y en un espécimen individual, y
los investigadores afirman que las
variaciones se presentan también sobre las
regiones del bosque. Además el flujo de
agua y la respiración influenciarían en el
clima alrededor de un árbol, creando
efectivamente su propio ambiente, todos
estos factores, los habitats dinámicos,
existen tanto arriba o bajo el árbol.
Los investigadores tradicionalmente han
realizado monitoreos llevando con ellos
un conjunto de instrumentos con pesos de
alrededor de 30 lbs, con un montacargas
sujeto en el dosel del árbol. Cables
seriales que llegan al suelo del bosque,
donde se recolectan los datos. Los
instrumentos obtienen medidas en varios
nivele de elevación y en diferentes
intervalos de tiempo relativamente cortos.
La figura 1 muestra una moderna WSN
usada para monitoreo ambiental en
colaboración con el Biólogo Todd
Dawson. Una entera estación climática es
Figura 2.
Datos
obtenidos de
la WSN. Las
muestras de
la WSN se
toman cada 5
minutos y se
realiza un
promedio en
cada punto de
elevación.
adaptada al tamaño de un tubo de
película. En la parte superior, dos
sensores de luz incidente miden la
radiación solar, específicamente la luz y
la radiación activa fotosintética, las
bandas a las cuales la clorofila es
sensitiva. Un idéntico par de sensores en
el fondo, mide la luz radiante.
Adicionalmente en el fondo existe un
sensor de ambiente que monitorea la
humedad relativa, presión barométrica y
temperatura. Esta prestación previene a la
estación de los daños por la exposición
con el medio.
El centro protegido contra el clima,
contiene una pequeña computadora,
almacenamiento de datos, y un transmisor
de baja potencia; recolecta los datos, los
procesa y envía la información hacia los
nodos y hacia el mundo exterior. Esto
provee un método efectivo y de bajo costo
de obtención simultanea de mediciones en
muchos puntos en el árbol, en función de
la elevación y de la distancia del centro
del árbol por prolongados periodos.
Varias facetas del bosque pueden ser
similarmente
monitoreadas
usando
pequeños nodos de ruteo de larga
distancia colocados en el boque para
brindar un esquema de conectividad. La
Figura 2 muestra un perfil de temperatura
en trece días, recolectado de 16 nodos en
4 distintas elevaciones para árboles de
estudio de 35 metros. Las
WSN realizan muestras del clima cada 5
minutos y calculan un promedio para cada
punto de elevación. Las mediciones
muestran que dentro del ciclo diario
esperado, la cima del árbol experimenta
una amplia variación de temperatura que
el suelo del bosque.
La red de datos también muestra como el
frente climático se mueve hacia arriba y
abajo del árbol. La cima del árbol se
calienta rápidamente como el amanecer.
Este frente termal se mueve hacia abajo
del árbol como los días calidos,
decreciendo al igual que su progreso. Al
caer la noche la situación se invierte.
Las variaciones de la humedad son
incluso mas pronunciadas que las
variaciones del clima, esto ilustra la
importancia de un monitoreo mas denso;
debido a que los árboles mueven grandes
volúmenes de agua, que incrementan la
humedad en el árbol. Estos frentes
climáticos crean poderosos gradientes de
temperatura que podrían se monitoreados
para el entendimiento de las dinámicas
existentes en el crecimiento, absorción de
agua y transporte de nutrientes sobre
grandes estructuras que no pueden ser
observados con monitoreo disperso.
En un estudio inicial, los investigadores
extraerán todos los datos del ambiente de
una red y los usaran para identificar
Usar sensores
para presentar
un
análisis
estructural
requiere del
establecimien
to de un
horario muy
exacto.
como un frente de temperatura. Luego la
red presentara el algoritmo de control
dentro del árbol mismo, comunicando
solo datos relevantes.
Monitoreo de movimiento.
El monitoreo del movimiento presenta
diferentes retos y oportunidades, muchas
aplicaciones pueden ser vistas como una
forma basada en el mantenimiento basado
en una condición... Una estructura física
como un motor, avión, ala, emisiones
acústicas o respuesta a una estimulación.
Variaciones de estos comportamientos
indican fatiga u otros cambios mecánicos.
WSN presenta una alternativa en realizar
procesamiento local en cada dispositivo y
transportar los datos continuamente a
estaciones operacionales. Los rangos de
muestreo son mucho mas altos que en
monitoreo
ambiental,
típicamente
alrededor de 100Hz por vibración. Esto
requiere de mayor actividad energética de
muestro, y mayor cuidado en como la red
realiza el muestreo.
El buffering de los datos requiere de
grandes cantidades de almacenamiento, y
el sistema potencialmente presenta un
extensivo procesamiento local en los
datos muestreados intermitentemente.
Los nodos pueden monitorear las redes de
control para establecer cual esta activo
cuando una muestra es tomada e incluso
determinar cuando muestrear. Debido a la
reducción de costos en la obtención y
procesamiento de datos, reduce los costos
incrementando el análisis que puede
mejorar el performance de la planta.
características
relevantes
El análisis de la respuesta estructural, por
ejemplo en puentes, edificios, lugares que
en futuros requieran usar datos
recolectados en diferentes puntos en
análisis espacio temporal. Esto requiere
del establecimiento de un común y
altamente
preciso
tiempo
de
sincronización a través de los nodos. Por
ejemplo los datos de un sensor de
monitoreo pueden ser usados como
estrada a un modelo de análisis en uno de
muchos otros puntos en una estructura y
comparados con sensores de datos en esos
puntos. Los investigadores mejoraron
estos modelos usándolos iterativamente
en circunstancias normales para detectar
anomalías.
Tecnología de red embebida
WSNs incluyen un amplio rango de
tecnología de la información, que
comprende Hardware, Software, trabajo
en red y metodologías de programación.
Microprocesadores, potencia y
almacenamiento
El Hardware de una red inalámbrica de
sensores (WSN) consiste de un
microprocesador, almacenamiento de
datos, sensores, conversores Analógico
Digitales
(ADC),
transductores,
controladores que permiten el trabajo
conjunto de los componentes y una fuente
de energía. Recientemente un nuevo
punto operativo ha emergido que reúne
estos componentes. Así como los circuitos
de semiconductores se vuelven más
pequeños, consumen menos energía para
dar la frecuencia de reloj y ocupan menos
espacio físico. En microcontroladores la
miniaturización incrementa la eficiencia
adicionando
funcionalidad,
permitiéndoles operar a potencias
cercanas a 1mW con frecuencias de
trabajo de 10MHz. Muchos de estos
circuitos pueden ser puestos en stand by
de modo que el consumo de potencia
puede ser de alrededor de 1μW. Si un
dispositivo esta activo durante un
porcentaje de tiempo, la potencia
promedio esta alrededor de solo pocos
micro vatios.
Estos rangos de potencia pueden ser
obtenidos de diversas formas. Celdas
solares generan alrededor de 10mW por
centímetro cuadrado en el exterior y entre
10 y 100 μW por centímetro cuadrado en
el interior. Fuentes mecánicas de energía
como la vibración de las ventanas y
ductos de aire acondicionado pueden
generar alrededor de 100 μW.
Un centímetro cúbico de una batería típica
almacena alrededor de 1000mA-hora, así
que dispositivos a escalas de centímetros
pueden funciona indefinidamente en
muchos
ambientes.
Aunque
los
procesadores de baja potencia tienen
almacenamiento limitado, típicamente
menor a 10 kBytes de RAM para datos y
menor que 100KBytes de ROM para
memoria de programa o alrededor de
Para reducir
consumo de
energía, las
Wons
procesan los
datos dentro
de la red
siempre que
sea posible.
1000 veces menor que la capacidad de
una PC. Esta limitada cantidad de
memoria ocupa la mayor parte del chip y
mucho de la energía. Los diseñadores
típicamente añaden grandes cantidades de
almacenamiento flash, a lo mejor 1MB en
un chip separado.
Micro censores
Micro Radios
En el futuro los fabricantes habrán
añadido sensores a varias aplicaciones. El
punto fundamental esta en que el sensor
de comunicaciones registra a otros
dispositivos trasladando el mundo físico a
bits de información que los dispositivos
pueden transportar, almacenar y procesar.
Los sensores brindan a estos nodos sus
ojos y sus oídos. Muchos materiales
cambian sus características eléctricas
cuando se someten a variaciones de las
condiciones del medio. Los sensores son
fabricados para que estos cambios sean
predecibles sobre un rango. Por ejemplo
un termistor es un resistor variable que
cambia con la temperatura. En
conversores ADC el cambio del voltaje a
un
numero
binario
que
un
microprocesador puede almacenar y
procesar. Las foto celdas trabajan de
manera similar pero consisten en un
material que usa fotones incidentes para
cambiar la resistencia.
Los componentes de radios pueden ser
fabricados con tecnología CMOS
convencional,
habilitando
a
los
dispositivos inalámbricos como celulares,
WLANs, etc. A pesar que la cantidad de
energía requerida para comunicarse
inalámbricamente aumenta según la
distancia.
Obstrucciones
(personasparedes) interferencia atenuarían la señal.
Muchas otras estructuras sofisticadas han
sido desarrolladas para deyectar otros
fenómenos. Estas estructuras consumen
unos pocos mW y solo necesitan se
encendidas en una fracción de tiempo.
Extremadamente avanzados ADCs han
sido desarrollados para que los
subsistemas del sensor tengan un perfil
similar al procesador.
Para dispositivos pequeños que cubren
largas distancias, la red debe rutear la
información salto por salto a través de los
nodos, así como los routers mueven la
información en Internet.
Sistemas
Micro
electromecánicos
(MEMS) pueden censar una amplia
variedad de fenómenos a bajo costo y
eficientemente.
Los
investigadores
pueden utilizar los procesos en los
transistores de silicio para censar
pequeñas estructuras mecánicas.
WLANs y celulares consumen cientos de
mili vatios y se respaldan en una
infraestructura de soporte de energía
radios para WSN consumen alrededor de
20mW, y sus rangos son típicamente
medidos en decenas de metros.
Reto de los sistemas
La red debe alojar limitado hardware para
las operaciones concurrentes, como
censores de muestreo, procesamiento y
flujo de datos. Las potenciales
interconexiones entre dispositivos deben
ser descubiertas y la información debe ser
enjutada efectivamente desde donde se
genera hasta donde debe procesarse.
Sistemas Operativos pequeños.
Acelerómetros piezoeléctricos de alta
precisión cuestan cientos de dólares,
MEMS proveen suficiente precisión por
unos pocos dólares. Algunos de estos
productos han entrado a producción
masiva; podrían conducir al crecimiento
de la tecnología CMOS de chips
modernos. Una amplia variedad de
MEMS pueden censar varias fuerzas,
concentraciones químicas y variaciones
ambientales.
Sistemas operativos convencionales como
UNIX corren bien en procesadores de 32
bits a 50 o 100MHz con muchos MB de
RAM y un GB de almacenamiento
secundario, hoy esta capacidad puede ser
desarrollada en un Handheld que funciona
por varias horas con una carga sencilla.
Un típico rango de operación para WSNs
es un año con un par de baterías AA, con
una pequeña fracción de sus recursos.
Esta aplicación se enfoca en la interacción
estructurada con el mundo
La capa
enlace de
datos
transmite una
serie
estructurada
de bits que
forman una
paquete
codificado en
la señal de
radio.
físico,
además
de
interactividad humana.
la
compleja
Os pequeños Sistemas Operativos
proveen el armazón para ensamblar
aplicaciones especificas que puedan
manejar una concurrencia substancial
dentro de sus limitados recursos físicos.
Los componentes de Software y e OS
operan el manejo especifico de eventos en
sus funcionalidades.
Los componentes de más bajo nivel
abstraen el nivel físico y reparten
interrupciones físicas como eventos
asincrónicos.
Cada aplicación ocupa solo los
componentes requeridos. Por ejemplo un
pequeño grupo de componentes procesan
las lecturas de los sensores. Los más bajos
componentes manejan ADCs para obtener
las lecturas.
La red involucra un completo snack en el
que los niveles mas bajos acceden al canal
de radio y del entramado de los datos que
los nodos de recepción pueden reconocer.
Estos componentes realizan corrección
de errores, y manejo del canal, así como
también detectan la llegada de paquetes y
los procesan en los buffers de entrada.
Los niveles mas altos tratan con el manejo
de
buffers,
autenticación,
y
multiplexacion de la red a través de
componentes de aplicación. Un nivel de
aplicación típico recibiría y procesaría un
flujo filtrado de lecturas del sensor, para
luego enviar notificaciones a la red. Un
segundo componente recibiría mensajes
de notificación, mantiene una estructura
de ruteo y los retransmite en el próximo
salto en una ruta a un puerto de
recolección de datos.
proyectos.
(http://robotics.
Eecs.Berkeley.edu/pister/smarthdust/)
Los diseños enteros ocupan solamente 5
milímetros cuadrados.
Esto es estimado del uno por ciento activo, el
chip puede durar cien años con la energía
disponible en un par de baterías AA.
PLATAFORMAS DE REDES DE
SENSORES
Berkeley motes y pequeños sistemas
operativos son generalmente usados para
exploración de sistemas que tratan y
utilizan aplicaciones pilotos.
Los microcontroladores proveen una
modesta capacidad de RAM y programa
almacenado y contienen un ADC interno.
Una simple frecuencia ágil de radio con
aproximadamente el ancho de banda de
un modem provee la conectividad de
infraestructura pudiendo ser usada para la
construcción de una red.
Fuera de los chips, rápidas memorias
proveen almacenamiento para llevar los
datos, mientas el programa transfiere a
través de la red y los datos son guardados
en el espacio de un chip RAM. Varios
sensores han sido diseñados para esta
plataforma.
La Intel i Mote en un reciente diseño
integrado ha usado un chip comercial con
un poder completo de microprocesadores
ARM, almacenados y radio integrados en
un simple empaquetado. Los implementos
de radio con estándar Bluetooth, que están
apropiadamente usados generalmente en
laptops y teléfonos celulares. Las
máquinas de radio que operan con
grandes anchos de banda y tienen un
sofisticado protocolo de saltos de
frecuencias.
Normalmente los procesadores ARM
pueden ser dedicados a manejar el
Bluetooth radio y transferir paquetes por
el puerto serial.
En el iMote como siempre, corren
directamente sobre
pequeños sistemas
operativos en el procesador ARM
proveyendo una postura sola de sistema
de servicios varios sensores y rutas,
procesan altos niveles de información de
tipo ráfaga y maneja el consumo de
potencia.
Más de los niveles inferiores de
componentes de pequeños sistemas
operativos
son
implementados
directamente en hardware. Estos incluyen
un extremado bajo poder ADC y un muy
eficiente radio desarrollo en los pequeños
En el otro fin del espectro de un nodo in situ
esta basado en un procesador de 32 bits,
aparatos tal como stargate que corren
tradicionalmente operando sistemas tales como
Linux estos son equipados con rangos muy
grandes de radios tales como IEEE 802.11 o con
modems de teléfonos celulares.
Este nodo de clase jugara un rol critico en mas
sistemas que lo usan.
De unos mínimos de estos nodos actuaran con
puntos de compuertas de salida también
recuperan datos de las redes de sensores y el
monitoreo, configura una tarea del sistema. En
muchos sistemas heterogéneos sofisticados,
estos
nodos
serán
distribuidos
mas
extensamente y serán usados como puntos de
agregación,
datos
almacenados,
datos
fusionados y computadoras para sensores de
alto fin. Por esto ellos usan mucha mas energía
intensa.
Estos nodos operan solos son una batería de
larga vida y algunos con formas recargables tal
como un panel solar. Alternativamente, cuando
paredes de salida son disponibles, estos nodos
pueden arrastrar formas de poder a ellos.
REDES AUTOORGANIZADAS
Comunicaciones
inalámbricas
e
instrumentación han sido largamente asociados
con sensores remotos para satélites y telemetría
de misiles y son primeros ejemplos de enlaces
inalámbricos. Una red consiste de muchos
nodos, cada uno con múltiples enlaces
conectando a otros nodos.
Información movida salto a salto junto a una
ruta desde el punto de producción hacia el punto
de uso.
En una red alàmbrica como el Internet, cada
router conecta a un especifico juego de otros
routers, formando un diagrama de rutas. En
redes inalámbricas de sensores, cada nodo tiene
un radio que provee un juego de enlaces de
comunicación a nodos cercanos. Por
intercambio de información, nodos vecinos se
pueden descubrir y llevar a cabo un algoritmo
distribuido a determinar como será la ruta de
datos acorde a la aplicación necesitada.
Aunque lugares físicos primarios determinan
conectividad, variables como una obstrucción,
interferencia, factores ambientales, orientación
de antenas y movilidad hacen que la
determinada conectividad sea difícil. En cambio
las redes descubiertas y adaptadas siempre
tienen conectividad.
CONECTIVIDAD
Las redes habilitadas de rede inalámbricas de
sensores están construidas sobre unas capas.
La capas mas bajas controlan el medio físico,
aparatos de radio.
El radio es por naturaleza un medio de difusión.
Cuando un nodo transmite, una colección de
otros pueden recibir la señal a menos que esto
este confundido por otras transmisiones al
mismo tiempo. Para evitar contenidos del canal
de radio, las capas de enlace escuchan al canal
y transmiten solamente cuando el canal esta
libre. Estas transmisiones tienen una serie de
estructuras de bits que forman un paquete
codificado en una señal de radio.
Cuando no están transmitiendo, los nodos
muestrean el canal y buscan un símbolo especial
al inicio del paquete este también deja de
recibir, auto alineándose con los tiempos
enviados.
La capa maneja el paquete y almacena los
paquetes en la radio y detectan o corrigen
errores, manejan paquetes perdidos y paquetes
despachados al sistema o componentes de
aplicaciones.
DISEMINACION Y COLECCION DE
DATOS.
Empresas usan esta capacidad básica de
comunicación o implementan protocolos para
dejar la colección de nodos de transporte y
procesos de información y coordinar estas
actividades. Una habilidad básica envuelve
redes tal como diseminación de información
sobre algunos nodos. Estos pueden ser
archivados por un protocolo inundado en que
un nodo raíz difunde un paquete con alguna
información de identificación. Recibiendo
nodos, retransmitiendo el paquete a nodos más
distantes que pueden recibir esto. Como siempre
un nodo puede recibir diferentes versiones de
iguales mensajes para algunos nodos vecinos,
también
las redes usan la información de
identificación para detectar y suprimir
duplicados.
Los protocolos inundados usan varias técnicas
de
prevenir
contención
y
minimizar
trasmisiones redundantes.
Las redes usan diseminación a comandos
claves, transmisión de alarmas y configuración
y tarea de redes. Para esto también usan
diseminación para establecimiento de rutas.
Cada paquete identifica al transmisor y la
distancia para la raíz. Esta forma distribuye tres
nodos grabando la identidad de un nodo cerrado
a la raíz.
La red puede usar esta comunicación revesa 3
por colección de datos por ruteo de datos hacia
atrás de la raíz o por agregación de datos por
procesamiento de datos a 3 por cada nivel.
Estos patrones de comunicación difieren
significativamente de estos basados en Internet,
donde algunas computadoras clientes abren
conexiones a nombres servidores y transfieren
largas cadenas de datos atrás y adelante. En
redes de sensores la comunicación es
usualmente llevada a cabo en el agregado y los
participantes son identificados por atributos
tales como localidad física o rango de sensor de
evaluación, este estilo de ruteo ha sido
formulado como una difusión directa, un
proceso en que nodos expresos intervienen en
datos por atributos.
Fiabilidad también como este en diferentes
patrones. Incrementan redes de sensores que
utilizaran tolerancia de disrupción de red
acercando a que ellas transfieran haces de datos
fiables salto a salto en contraste al Internet que
sube juegos de conexión de fin a fin usando
bytes o paquetes ente la fuente original y el
destino a determinada fiabilidad.
El modelo DTN compara las variables de
conectividad esos resultados de ambientes
dinámicos y necesitan un ciclo de servicio.
CONSERVANO PODER Y ANCHO DE
BANDA
En la comunicación usualmente la mayor
energía intensa lleva a cabo en la operación del
nodo, tienen que contener una parte del ancho
de banda limitado.
La pila de red intenta la minimización de
energía usando cualquiera por eliminación de
comunicación o por turnos de radio cuando no
necesita que este la comunicación.
Varios accesos son posibles, por ejemplo nodos
pueden procesar datos localmente y solamente
comunicarse cuando ellos detectan un evento
interesante.
Estos accesos pueden ser empleados en un
sistema de alarma inteligente o un sistema de
monitoreo ambiental de colecciones datos en
tiempos o áreas de interés.
En muchos casos primitivos sensores de bajo
poder desencadenan aparatos con sensores de
alto poder tal como lo son las cámaras.
Llevando a cabo agregación dentro de redes
pueden reducir la comunicación.
Por ejemplo una aplicación fuerte necesita un
determinado promedio de temperatura con
nodos a sombras en una región geográfica
determinada. Seleccionando el subjuego de
lectores de interés pueden ser llevados a cabo
hasta 3 licencias, ruteando estas agregaciones
como datos ascendentes así como cada nodo
nodo trasmite a mas de un simple paquete a
proveer un archivo estadístico de estos. Más
agregaciones sofisticadas podrían cubrir y
detectar regiones de interés distribuidas.
La compresión y programado también pueden
conservar energía a capas bajas. Estas puede ser
preprogramadas en tiempo para reducir la
contención y el tiempo de radio restante. Esto
puede ser coordinado con la aplicación de alto
nivel de comportamiento por ejemplo tazas
periódicas bajas de datos muestreados.
Alternativamente las redes pueden implementar
la conservación de energía dentro de capas bajas
por ejemplo el acceso múltiple por división del
tiempo.
En la dimensión espacial la red puede asignar
responsabilidades
especificas
a
nodos
certificados tales como retransmisión o
agregación.
Finalmente la red puede rechazar paquetes no
interesantes por turnos fuera de radio antes de
recibir solamente una porción. Como siempre
porque estas optimizaciones pueden ser
mutuamente conflictivas, un rico y cada vez
mayor cuerpo de literatura emplea diferentes
combinaciones de técnicas sobre diferentes
aplicaciones y supuestas plataformas.
PRIVACIDAD
Numerosos instrumentos de acceso en tiempo
real y procesamiento en red hacen una
diferencia cualitativa en su habilidad de
percepción de qué esta pasando por toda la larga
estructura física. En monitoreo ambiental y
mantenimiento
basado en condición, el
propósito de colección de datos, la participación
responsable por el uso de datos
Y el proceso de diseminación son
transparentes. La situación de menor
transparencia es mas casual puesta en que mas
actividades generales humanas ocurren, tal
como en la casa, el lugar de trabajo, un terminal
de transporte o un centro comercial. En estos
casos mucho potencial interesado puede tener
varios usos de datos.
Mas detalles tal como sensar un movimiento de
ocupación y un nivelado estado filosófico futuro
amplia propósitos concernientes sobre uso y
diseminación.
Estos factores sociales son inherentes en o que
concierne a sensores de tecnología de red.
Afortunadamente esta área ha tenido un enfoque
activo de investigación mientas la tecnología
esta todavía en estas anticipadas plataformas.
SOBRE ESTOS TEMAS
Estos artículos en este tema especial nuevo de
aplicaciones de redes de sensores introduciendo
tecnología de red y diseño de sistemas
desafiantes.
Estos tres descritos en “Aplicaciones de Redes
de Sensores” demostraron las
utilidades de
redes de sensores o monitores naturales
ambientales requeridos para entender la tierra
combinada con sensores, comunicaciones y
tecnologías de computación.
En redes se sensores ambientales “Kirk
Martínez y su coautor de la Universidad de
Southampton
describe
estos
proyectos
enfocados en investigaciones actuales de la
deformación de los glaciales y discuten los
cambios encontrados en datos extraídos
generados por nodos de sensores utilizados en
localidades remotas.
Como una defensa final en contra de potentes
detonaciones
de aparatos de dispersión
radiológicas (RDD) capaces de difundir
partículas radioactivas sobre una área
densamente poblada, trafico selecto ahorra
puntos en US tiene largos sistemas de centrales
de monitoreo que ayudan a detectar vehículos
que transportan sustancias ilícitas.
Detectando y localizando exactamente snipers
han sido un gran y escurridizo objetivo de las
fuerzas armadas y leyes de Agencias Aplicadas.
En “Shooter localización en terrenos urbanos”
Akos Ledeczi y su coautor describen un sistema
prototipo que proveen un nuevo acercamiento
para resolver estas dificultades, los problemas
nivelados en un cambio ambiental tal como un
complejo territorio urbano.
En Pin Ptr y redes inalámbricas y Ad hoc de
diminutos y baratos sensores acústicos que
miden a estos dos la boca y el retorno de vía, la
correcta determinación de disparo, localización
y trayectoria de bala.
El sistema automáticamente clasifica la medida
y elimina estos resultados erróneos de efectos de
múltiple trayectoria. “Wise net: un ultrabajo
consumo de energía para soluciones de redes de
sensores “por Christian C. Enz y sus colegas del
Centro Suizo de Electrónica y Microtecnología
describen una plataforma para implementación
de redes de sensores inalámbricos que alcanzan
un bajo consumo de energía para operación.
La optimización total del consumo de energía
dice Wise net usan un codiseño que aprovecha
las hazañas de relación entre la capa de control
de acceso al medio y su ejecución y los
parámetros de los radios transductores. El
sistema combina un complejo sistema de nodo
sensor en el chip con un dedicado ciclo de tarea
o ida y una capa MAC con un protocolo
diseñado para bajo ciclo de tareas de redes de
sensores inalámbricos.
En “The Flock : Wireless Mote Network in an
Undergraduate Currículum” Bruce Hemingway
y sus colegas de la Universidad de Washington
explican como ellos integraron el campo
emergente de sensores inalámbricos en un
currículo de pregrado para ingeniería de
computación este ha proporcionado una
introducción a sistemas de información. Usando
pequeños sistemas operativos los sensores
proveen una conveniente plataforma para
conceptos de aplicaciones de enseñanzaza en un
programa consistente de tres clases de
suplementos un currículo principal en cencas de
la computación que trata de: Diseño avanzado
digital, software de introducción y un diseño por
experiencia.
Como la tecnología disponible comercialmente
siempre han tendido mucho a garantizar grandes
inversiones una línea de ingeniería se ha
esforzado en cosecha de aparatos completos
con procesamiento, almacenamiento, sensores y
funciones de comunicación estas accesando en
mucho menos que 1 centímetro cúbico de
espacio y costo justo de unos pocos dólares.
Mirando
hacia
delante
la
tecnología
probablemente en muchas y distintas y formas
visibles. En cambio de una casa humana y
muchos pequeños aparatos estos elementos
probablemente serán parte del proceso de
manufactura de varios materiales y objetos .
Estos sensores tenderán a operar entre los
ambiente de fuentes de energía internos donde
serán lugares de ambientes críticos. Como esta
visión evolucionara como los necesarios para
una fundamental nueva información con
tecnología y arquitectura para programación de
lenguajes de algoritmos de procesamiento de
señales.
Sobre ya 50 años de computación moderna
nosotros hemos visto una nueva clase de
computadores emergentes sobre finales de la
década procesamiento, almacenamiento en
súper computadoras, mini computadoras,
computadoras personales y computadores
móviles.
Cada generación sucederte es mas pequeña, mas
abundante y mas íntimamente asociada con
actividades personales que la generación
precedente.
Redes de sensores inalámbricos aparecen a
representar una nueva clase. Ellas sieguen la
tendencia del tamaño numero y costo pero
tienen una marcada diferencia en cuanto a
función.
Mas bien que ha comenzado una leal tarea de
productividad hace esto posible al percibir que
cosas posibles en lugares físicos donde antes no
era posible.
En suma ha ofrecimientos de potencial ha
avanzado en muchos otros propósitos científicos
ellos también proveen un
vehiculo para
aumentar
largamente
las
formas
de
productividad
tales
como
manufactura,
agricultura, construcción y transportación