¿Por qué la mejora del rendimiento de los nodos de sensores inalámbricos es tan lenta y no se desarrolla a la velocidad de la Ley de Moore?

WSN (redes de sensores inalámbricos) es una red de sensores inalámbricos compuesta por una gran cantidad de nodos de sensores con capacidades de detección mediante autoorganización. Los sensores monitorean las condiciones físicas o ambientales (como temperatura, sonido, vibración, presión, movimiento o contaminantes) en diferentes ubicaciones. El desarrollo de redes de sensores inalámbricos se originó a partir de aplicaciones militares como la monitorización del campo de batalla. Actualmente, las redes de sensores inalámbricos se utilizan en muchos campos civiles, como la vigilancia ambiental y ecológica, la vigilancia de la salud, la domótica y el control del tráfico.

La arquitectura del sistema de una red de sensores inalámbricos típica incluye nodos (grupos) de sensores inalámbricos distribuidos, nodos receptores de receptores y transmisores, satélites de comunicaciones o de Internet y nodos de gestión de misiones, como se muestra en la siguiente figura. Una gran cantidad de nodos de sensores se implementan aleatoriamente en o cerca del área de monitoreo y pueden formar una red mediante la autoorganización. Los datos monitoreados por los nodos sensores se transmiten salto a salto a lo largo de otros nodos sensores. Durante el proceso de transmisión, los datos de monitoreo pueden ser procesados ​​por múltiples nodos, enrutados al nodo de convergencia a través de múltiples saltos y finalmente llegar al nodo de administración a través de Internet o satélite. Los usuarios configuran y administran redes de sensores a través de nodos de administración, publican tareas de monitoreo y recopilan datos de monitoreo.

Las redes de sensores inalámbricos incluyen principalmente dos tipos de nodos:

Nodos de sensores: nodos con funciones de detección y comunicación. Son responsables de monitorear el área objetivo y obtener datos en la red de sensores. y completar la comunicación con otros sensores. Comunicación de nodos y procesamiento simple de datos.

Nodo sumidero: También conocido como nodo de estación base, es responsable de resumir los datos enviados por los nodos sensores, realizar además la fusión de datos y otras operaciones, y finalmente subir los datos procesados ​​a Internet.

Nodos de convergencia

Los nodos de convergencia tienen capacidades de procesamiento, almacenamiento y comunicación relativamente sólidas, y pueden conectarse a redes de sensores e Internet.

La puerta de enlace de la red implementa la conversión entre los dos protocolos, entrega simultáneamente tareas de monitoreo desde el nodo de administración al nodo sensor y envía los datos recopilados por WSN a la red externa. El nodo sumidero no sólo puede ser un nodo sensor con funciones mejoradas, sino que también tiene suficiente suministro de energía para transferir más información en Flash y SRAM a la computadora. A través del software de ensamblaje, la información obtenida se puede convertir fácilmente a formato de archivo de ensamblaje, analizando así información confidencial como códigos de programa, protocolos de enrutamiento, claves, etc. almacenada en el nodo sensor. Al mismo tiempo, el código del programa se puede modificar y. cargado en el nodo sensor.

Nodo de gestión

El nodo de gestión se utiliza para gestionar dinámicamente toda la red de sensores inalámbricos: el propietario de la red de sensores accede a los recursos de la red de sensores inalámbricos a través del nodo de gestión.

Topología de redes de sensores inalámbricos

Tres topologías comunes

Topología en estrella: conexión en red simple y de bajo costo, pero la cobertura de la red es pequeña, una vez que falla el nodo sumidero; , se interrumpirá la comunicación entre todos los nodos sensores conectados al nodo sumidero y el centro de red. En las redes con topología en estrella, la duración de la batería es mayor.

Topología en malla: alta fiabilidad y amplia cobertura, pero corta duración de la batería y gestión compleja.

Topología de árbol: Tiene algunas características de topología en estrella y topología en malla, lo que no sólo asegura una gran cobertura de red, sino que también evita la corta duración de la batería, haciéndola más flexible y eficiente.

Características de las redes de sensores inalámbricos

1. Autoorganización; 2. Centrada en datos; 4. Dinámica; Escala de red grande;

La red de sensores inalámbricos (WSN) se considera una de las tecnologías importantes que afectarán la vida humana en el futuro. Esta tecnología emergente proporciona una nueva forma para que las personas obtengan y procesen información. Debido a sus propias características, WSN es muy diferente de las tecnologías de red tradicionales existentes y plantea muchos desafíos nuevos a las personas.