Всепроникающие сенсорные сети

1. Определение

Всепроникающие сенсорные сети (Ubiquitous sensor networks - USN) – сеть (теоретически глобальная), соединяющая всевозможные интеллектуальные датчики в различных средах и сегментах.

2. История создания и развития

Исследования сенсорных сетей начались в США военными структурами (система SOSUS для обнаружения подводных лодок). Широкое распространение сенсорные сети получили после 2000 года в связи с активным развитием микроэлектроники и появлением необходимого аппаратного обеспечения. 

Термин «всепроникающие» или англ. «ubiquitous» происходит от латинского «ubique», означающего «всюду, повсеместно». Но реально USN не предполагает объединение датчиков по всему миру (хотя теоретически это возможно). Скорее объединение обусловлено географическим или социально-экономическим положением и подразумевает доступность сети в любом месте, где это необходимо, полезно, ожидаемо, но не «везде» в буквальном смысле.

Отдельными отраслями всепроникающих сенсорных сетей являются летающие сенсорные сети, беспроводные сенсорные сети.

Стандартизацией всепроникающих сенсорных сетей занимаются МСЭ, IEEE, ZigBee Alliance и т.п. организации.

3. Технические характеристики

Основные компоненты всепроникающей сенсорной сети:

  • Сеть датчиков. Датчик является единицей создания USN и представляет собой устройство, реагирующее на какое-либо действие, явление (свет, тепло, звук, движение, касание и т.д.) При этом датчик, совмещенный с микропроцессором, обрабатывающим данные, называется интеллектуальным датчиком.

  • Сеть доступа USN – узлы посредники, шлюзы, агрегирующие информацию от группы датчиков с целью облегчения последующей передачи данных в центры управления или другие внешние объекты.

  • Сетевая инфраструктура – активное, пассивное оборудование существующих проводных/беспроводных сетей.

  • Программное обеспечение – для сбора и обработки больших объемов данных, облачные платформы, IoT-платформы и т.д.

Основными условиями организации USN является низкое потребление энергии устройствами (сети LPWAN) и самоорганизация сети (Ad Hoc сети). Широко используемыми алгоритмами выбора головного узла являются алгоритмы LEACH и HEED.

4. Кейсы применения

Обеспечение безопасности, охранно-пожарные системы, мониторинг окружающей среды и среды обитания, обнаружение и обезвреживание мин, повышение производительности работников в офисах или на производстве, в области здравоохранения, домашней автоматизации, умного транспорта и т.д.

5. Полезные ссылки

Источники:

  1. https://xakep.ru/2003/04/09/18122/
  2. http://cordis.europa.eu/pub/ist/docs/ka4/au_conf670306_kim_en.pdf
  3. Сенсорные сети в гетерогенной зоне системы длительной эволюции [Текст] / А. Футахи, А. И. Парамонов, А. В. Прокопьев, А. Е. Кучерявый // Электросвязь. - 2015. - № 3. - С. 36-39.
  4. Летающие сенсорные сети [Текст] / А. Е. Кучерявый [и др.] // Электросвязь. - 2014. - № 9. - С. 2-5.