近年、ワイヤレスセンサーネットワークの効率的な設計が主要な研究分野になっています。センサーは、圧力、熱、光などの物理的条件または環境条件の両方からのある種の入力に応答して検出するデバイスです。センサーの出力は通常、さらなる処理のためにコントローラーに送信される電気信号です。 。
ワイヤレスセンサーネットワーク（WSN）
ワイヤレスセンサーネットワークは、監視対象フィールドから収集された情報をワイヤレスリンクを介して通信できるデバイスのネットワークとして定義できます。データは複数のノードを介して転送され、ゲートウェイを使用して、データは次のような他のネットワークに接続されます。 ワイヤレスイーサネット 。
ワイヤレスセンサーネットワーク
WSNは、基地局と多数のノード（ワイヤレスセンサー）で構成されるワイヤレスネットワークです。これらのネットワークは、音、圧力、温度などの物理的または環境的条件を監視し、図に示すように、ネットワークを介して主要な場所にデータを協調的に渡すために使用されます。
WSNネットワークトポロジ
無線通信ネットワークの場合、WSNの構造には、以下に示すようなさまざまなトポロジが含まれます。
ワイヤレスセンサーネットワークトポロジ
スタートポロジ
スタートポロジは、各ノードがゲートウェイに直接接続する通信トポロジです。 1つのゲートウェイで、複数のリモートノードとメッセージを送受信できます。 Instarトポロジでは、ノードは相互にメッセージを送信できません。これにより、リモートノードとゲートウェイ（基地局）間の低遅延通信が可能になります。
ネットワークを管理するために単一のノードに依存しているため、ゲートウェイはすべての個々のノードの無線送信範囲内にある必要があります。この利点には、リモートノードの消費電力を最小限に抑えて簡単に制御できることが含まれます。ネットワークのサイズは、ハブへの接続数によって異なります。
ツリートポロジ
ツリートポロジは、カスケードスタートポロジとも呼ばれます。ツリートポロジでは、各ノードはツリーの上位に配置されているノードに接続してから、ゲートウェイに接続します。ツリートポロジの主な利点は、ネットワークの拡張が容易に可能であり、エラー検出も容易になることです。このネットワークの欠点は、バスケーブルが壊れた場合にバスケーブルに大きく依存し、すべてのネットワークが崩壊することです。
メッシュトポロジ
メッシュトポロジを使用すると、あるノードから別のノードにデータを送信できます。これは、その無線送信範囲内にあります。ノードが無線通信範囲外の別のノードにメッセージを送信する場合は、中間ノードが必要です。 メッセージを転送する 目的のノードに。このメッシュトポロジの利点には、ネットワーク内の障害の簡単な分離と検出が含まれます。欠点は、ネットワークが大きく、莫大な投資が必要になることです。
WSNの種類（ワイヤレスセンサーネットワーク）
環境に応じて、 ネットワークの種類 それらが水中、地下、陸上などに展開できるように決定されます。さまざまなタイプのWSNには次のものがあります。
- 地上WSN
- 地下WSN
- 水中WSN
- マルチメディアWSN
- モバイルWSN
1.地上のWSN
地上WSNは、基地局と効率的に通信することができ、非構造化（アドホック）または構造化（事前計画）のいずれかの方法で展開された数百から数千のワイヤレスセンサーノードで構成されます。非構造化モードでは、センサーノードは固定平面からドロップされたターゲットエリア内にランダムに分散されます。事前計画モードまたは構造化モードでは、最適な配置、グリッド配置、および2D、3D配置モデルが考慮されます。
このWSNでは、 バッテリー電源 限られていますが、バッテリーには二次電源として太陽電池が搭載されています。これらのWSNのエネルギー節約は、低デューティサイクルの動作、遅延の最小化、最適なルーティングなどを使用することによって実現されます。
2.地下WSN
地下のワイヤレスセンサーネットワークは、展開、保守、機器のコストの考慮と慎重な計画の点で、地上のWSNよりも高価です。 WSNネットワークは、地下の状態を監視するために地面に隠されているいくつかのセンサーノードで構成されています。センサーノードから基地局に情報を中継するために、追加のシンクノードが地上に配置されています。
地下WSN
地上に配備された地下無線センサーネットワークは、充電が困難です。限られたバッテリー電力を備えたセンサーバッテリーノードは、再充電が困難です。これに加えて、地下環境は、高レベルの減衰と信号損失のために無線通信を困難にします。
3.水中WSN
地球の70％以上が水で占められています。これらのネットワークは、水中に配置されたいくつかのセンサーノードと車両で構成されています。これらのセンサーノードからデータを収集するために、自律型水中ビークルが使用されます。水中通信の課題は、長い伝搬遅延、および帯域幅とセンサーの障害です。
水中WSN
水中では、WSNには充電や交換ができない限られたバッテリーが装備されています。水中WSNの省エネの問題には、水中通信およびネットワーキング技術の開発が含まれます。
4.マルチメディアWSN
マルチメディアワイヤレスセンサーネットワークは、画像、ビデオ、オーディオなどのマルチメディアの形でイベントの追跡と監視を可能にするために提案されています。これらのネットワークは、マイクとカメラを備えた低コストのセンサーノードで構成されています。これらのノードは、データ圧縮、データ取得、および相関のために、ワイヤレス接続を介して相互接続されています。
マルチメディアWSN
マルチメディアWSNの課題には、高エネルギー消費、高帯域幅要件、データ処理、および圧縮技術が含まれます。これに加えて、マルチメディアコンテンツは、コンテンツを適切かつ簡単に配信するために高帯域幅を必要とします。
5.モバイルWSN
これらのネットワークは、独自に移動でき、物理環境と相互作用できるセンサーノードのコレクションで構成されています。モバイルノードは、センスを計算して通信できます。
モバイルワイヤレスセンサーネットワークは、静的センサーネットワークよりもはるかに用途が広いです。静的ワイヤレスセンサーネットワークに対するMWSNの利点には、カバレッジの向上と改善、エネルギー効率の向上、チャネル容量の向上などがあります。
ワイヤレスセンサーネットワークの制限
- ストレージ容量が非常に少ない–数百キロバイト
- 適度な処理能力を備えています-8MHz
- 短い通信範囲で動作–多くの電力を消費します
- 最小限のエネルギーしか必要としない–プロトコルを制約する
- 有限の寿命を持つバッテリーを持っている
- パッシブデバイスはほとんどエネルギーを提供しません
ワイヤレスセンサーネットワークアプリケーション
ワイヤレスセンサーネットワークアプリケーション
- これらのネットワークは、森林の検出、動物の追跡、洪水の検出、予測、天気予報などの環境追跡や、地震活動の予測や監視などの商用アプリケーションで使用されます。
- 軍事用途 追跡や環境監視監視アプリケーションなどは、これらのネットワークを使用します。センサーネットワークのセンサーノードは、対象のフィールドにドロップされ、ユーザーによってリモート制御されます。敵の追跡、セキュリティ検出もこれらのネットワークを使用して実行されます。
- 患者や医師の追跡や監視などの健康アプリケーションは、これらのネットワークを使用します。
- 交通の監視、動的ルーティング管理、駐車場の監視など、輸送システムの分野で最も頻繁に使用されるワイヤレスセンサーネットワークアプリケーションは、これらのネットワークを使用します。
- 迅速な緊急対応、 工業プロセスの監視 、自動化された建物の気候制御、生態系と生息地の監視、市民の構造的健康の監視などは、これらのネットワークを使用します。
これはすべて、ワイヤレスセンサーネットワークとそのアプリケーションに関するものです。さまざまな種類のネットワークすべてに関する情報は、実際の要件に合わせてネットワークをよりよく理解するのに役立つと信じています。これとは別に、 ワイヤレスSCADA 、クエリ、およびこのトピックに関する疑問または 電気および電子プロジェクト 、および提案がある場合は、下のコメントセクションにコメントするか、私たちに書いてください。
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