лекц 6 IoT беспров сети

устройство, которое воспринимает контролируемое воздействие (свет, давление, температуру и т.

п.), измеряет его количественные и качественные характеристики и преобразует данные измерения в сигнал. Сигнал может быть электрический, химический или другого типа. Датчик (англ., transducer) – устройство, которое используется для преобразования одного вида энергии в другой. Следовательно, сенсор также является датчиком, который преобразует физическую информацию в электрическую, которая может быть передана вычислительной системе или контроллеру для обработки.
Актуатор (англ., aсtuator) – исполнительное устройство, которое реагирует на поступивший сигнал для изменения состояния управляемого объекта. В актуаторе происходит преобразование типов энергии, например, электрическая энергия, либо энергия сжатого (разреженного) воздуха (жидкости, твѐрдого тела) преобразуется в механическую.
Сенсорный узел (англ., sensor node) – это устройство, которое состоит, по крайней мере, из одного сенсора (может также включать один или нескольких актуаторов), и имеет вычислительные и проводные или беспроводные сетевые возможности.
Сенсорная сеть – система распределенных сенсорных узлов, взаимодействующих между собой, а также с другими сетями для запросов, обработки, передачи и предоставления информации, полученной от объектов реального физического мира с целью выработки ответной реакции на данную информацию.
Примеры сенсорных сетей: всепроникающие сенсорные сети (USN – Ubiquitous Sensor Network), сети для транспортных средств (VANET – Vehicular Ad Hoc Network), муниципальные сети (HANET – Home Ad hoc Network), медицинские сети (MBAN(S) – Medicine Body Area Network (services)) и др.

месту») сеть связи – сеть, в которой число узлов является случайной

величиной во времени и может изменяться от 0 до некоторого максимального значения. Взаимосвязи между узлами в такой сети также случайны во времени и образуются для передачи информации между подобными узлами и во внешнюю сеть связи.
Беспроводная сенсорная сеть (БСС) (англ. WSN – Wireless Sensor Network) – распределѐнная, самоорганизующаяся сенсорная сеть множества сенсоров и исполнительных устройств, объединенных между собой посредством радиоканалов.

в Российской Федерации решением ГКРЧ от 15 декабря 2009 г.

№ 09-05-02 выделен диапазон 2,85...10 ГГц. При этом спектральная плотность мощности СШП приемопередатчика при работе в помещении не должна превышать -47...-45 дБм/МГц . Использование сверхширокой полосы частот (не менее 500 МГц) позволяет UWB достичь скорости передачи до 480 Мбит/с на расстоянии до 3 м. На дистанциях до 10 м технология позволяет достичь лишь 110 Мбит/с.

свои сенсоры и передатчики, снимают показания и передают их на

базовую станцию. Таким образом, они делают "моментальную фотографию" своего окружения с некоторой периодичностью и используются обычно для приложений, требующих регулярного мониторинга некоторых значений.
2. Реактивные сети. Узлы реактивных сетей с некоторой периодичностью снимают показания, однако не передают их, если полученные данные попадают в определенную область нормальных показаний. В то же время сведения о неожиданных и резких изменениях
в показаниях датчиков или их выходе за диапазон нормальных значений незамедлительно передаются на базовую станцию. Этот вид сети предназначен для работы с приложениями реального времени.
3. Гибридные сети. Это комбинация двух вышеперечисленных типов, где сенсорные узлы не только периодически отправляют снятые данные, но и реагируют на резкие изменения в значениях.

Самоорганизация узлов сети (самоконфигурирование, самовосстановление и самооптимизация).
2. Маршрутизация пакетов данных

и адресация узлов.
3.Минимизация энергопотребления узлов сети и увеличение общего времени жизни всей сети.
4. Сбор и агрегация данных.
5. Регулирование скорости передачи и обработки данных в сети.
6. Максимизация зоны покрытия сети.
7. Обеспечение заданного качества обслуживания (QoS).
8.Защита от несанкционированного доступа.

Мобильные БСС

устройств MANET (Mobile Ad hoc NЕТwork).
Преимущества над беспроводными сетями традиционной

архитектуры: возможность передачи данных на большие расстояния без увеличения мощности передатчика; устойчивость к изменениям в инфраструктуре сети; возможность быстрой реконфигурации в условиях неблагоприятной помеховой обстановки; простота и высокая скорость развертывания сети.
1) реактивные - находят маршрут в том случае, когда нужно передать пакет и для него нет известного пути и пытаются изменить этот путь, если произошла ошибка, примеры: специализированный протокол вектора расстояния по запросу AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector), протокол динамической маршрутизации источника DSR (Dynamic Source Routing) и др.;
2) проактивные (превентивные) - находят маршрут заранее для всех возможных пар источник-приемник и периодически обновляют информацию о маршрутизации для поддержки путей, примеры: протокол оптимизированной маршрутизации состояния соединения OLSR (Optimized Link-State Routing) и др.

включают Ad hoc сети для транспортных средств VANET (Vehicular Ad

hoc Network), в которых каждый участвующий автомобиль превращается в беспроводной маршрутизатор или узел, позволяющий автомобилям подключаться друг к другу на расстоянии и создавать мобильную сеть.
Стандарт для сетей VANET разрабатывается в рамках рабочей группы IEEE 802.11p. Технические средства стандарта IEEE 802.11p должны функционировать на скорости до 200 км/час и на расстояния до 1 км. Физический уровень и МАС подуровень базируются на стандарте IEEE 802.11a. Частотный диапазон для США включает спектр от 5,859 до 5,925 ГГц, для Европы рекомендуется использование двух поддиапазонов шириной по 10 МГц каждый: 5,865 — 5,875 ГГц и 5,885 — 5,895 ГГц.

Проблема беспроводного соединения. Рпр = Рпрд / D2, где Рпр

- мощность принятого сигнала; Рпрд - мощность переданного сигнала, D – расстояние между передатчиком и приемником.
4. Проблема децентрализованного управления.
5. Проблема безопасности.

потребляемой мощности: 1) 1-5 мкВт: потребление энергии в «спящем» режиме;

2) 500 мкВт – 1 мВт: потребление энергии в активном режиме; 3) 50 мВт: пик передачи энергии.

среды возможно питание любых приложений, даже самых неэкономных.
Среднее

энергопотребление сенсорных узлов (Р) соответствует общему количеству энергии, необходимой для одного измерительного цикла (W), умноженному на частоту этого действия (f): Р = W x f.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ IoT

создания интеллектуальных городов U-City.