Беспроводные сенсорные сети

Сегодня задача построения распределенных систем сбора данных, управления и мониторинга как никогда актуальна в самых различных прикладных областях, но использование традиционных проводных решений не всегда эффективно из-за высокой стоимости монтажных и пуско-наладочных работ, а также технического обслуживания. Кроме того, в некоторых ситуациях вообще невозможна прокладка кабелей по техническим, экономическим или организационным причинам. Поэтому беспроводные системы передачи данных выглядят весьма привлекательно для решения поставленной задачи, но их практическое использование долгое время было затруднительно из-за низкой надежности радиоканала по сравнению с проводным соединением, высокой стоимости и энергопотребления элементной базы, а также проблем с установкой и настройкой системы на объекте. Но сейчас беспроводные системы сбора данных и мониторинга стали реальностью благодаря технологии так называемых беспроводных сенсорных сетей.

Беспроводные сенсорные сети являются новым классом беспроводных сетей передачи информации и состоят из множества распределенных в пространстве устройств, обладающих набором датчиков (или других источников информации), микроконтроллером и радиочастотным приемопередатчиком для связи на короткие расстояния.

Основными особенностями беспроводных сенсорных сетей являются самоорганизация и адаптивность к изменениям в условиях эксплуатации, поэтому требуются минимальные затраты при развертывании сети на объекте и при последующем ее сопровождении в процессе эксплуатации.

Кроме того, поддержка многоячейковой топологии и способность узлов в случае необходимости ретранслировать сообщения других узлов обеспечивает значительную площадь покрытия системы при малой мощности передатчиков и устойчивость к отказу отдельных узлов по различным причинам (появление помех или препятствий, физическое повреждение, перемещение и т.д.), что позволяет эксплуатировать сеть в зданиях и на промышленных объектах со сложными условиями распространения радиоволн. При этом узлы самостоятельно определяют оптимальные маршруты доставки данных и корректируют их при изменении топологии сети.

Аппаратное обеспечение беспроводных узлов и протоколы сетевого взаимодействия между ними оптимизированы по энергопотреблению для обеспечения длительного срока эксплуатации системы при автономных источниках питания. В зависимости от режима работы время жизни узла может достигать нескольких лет.

Таким образом, решения на базе беспроводных сенсорных сетей имеют следующие преимущества по сравнению с проводными системами:

• отсутствие необходимости в прокладке кабелей для электропитания и передачи данных;
• низкая стоимость монтажа, пуско-наладки и технического обслуживания системы;
• минимальные ограничения по размещению беспроводных устройств;
• возможность внедрения и модификации сети на эксплуатируемом объекте без вмешательства в процесс его функционирования;
• надежность и отказоустойчивость всей системы в целом при нарушении отдельных соединений между узлами или выходе некоторых узлов из строя.