최근 몇 년 동안 무선 센서 네트워크의 효율적인 설계가 연구의 주요 영역이되었습니다. 센서는 압력, 열, 빛 등과 같은 물리적 또는 환경 적 조건에서 발생하는 일부 유형의 입력에 응답하고 감지하는 장치입니다. 센서의 출력은 일반적으로 추가 처리를 위해 컨트롤러로 전송되는 전기 신호입니다. .

무선 센서 네트워크 (WSN)

무선 센서 네트워크는 무선 링크를 통해 모니터링되는 필드에서 수집 된 정보를 전달할 수있는 장치 네트워크로 정의 할 수 있습니다. 데이터는 여러 노드를 통해 전달되고 게이트웨이를 통해 데이터는 다음과 같은 다른 네트워크에 연결됩니다. 무선 이더넷 .

무선 센서 네트워크

WSN은 기지국과 노드 수 (무선 센서)로 구성된 무선 네트워크입니다. 이러한 네트워크는 소리, 압력, 온도와 같은 물리적 또는 환경 적 조건을 모니터링하는 데 사용되며 그림과 같이 네트워크를 통해 데이터를 협력 적으로 주요 위치로 전달합니다.

WSN 네트워크 토폴로지

무선 통신 네트워크의 경우 WSN의 구조는 아래와 같은 다양한 토폴로지를 포함합니다.

무선 센서 네트워크 토폴로지

스타 토폴로지

스타 토폴로지는 각 노드가 게이트웨이에 직접 연결되는 통신 토폴로지입니다. 단일 게이트웨이는 여러 원격 노드에 메시지를 보내거나받을 수 있습니다. Instar 토폴로지에서 노드는 서로에게 메시지를 보낼 수 없습니다. 이를 통해 원격 노드와 게이트웨이 (기지국)간에 짧은 지연 시간의 통신이 가능합니다.

네트워크를 관리하기 위해 단일 노드에 의존하기 때문에 게이트웨이는 모든 개별 노드의 무선 전송 범위 내에 있어야합니다. 장점은 원격 노드의 전력 소비를 최소화하고 간단하게 제어 할 수있는 기능입니다. 네트워크의 크기는 허브에 대한 연결 수에 따라 다릅니다.

트리 토폴로지

트리 토폴로지는 계단식 스타 토폴로지라고도합니다. 트리 토폴로지에서 각 노드는 트리에서 더 높은 위치에있는 노드에 연결 한 다음 게이트웨이에 연결합니다. 트리 토폴로지의 주요 장점은 네트워크 확장이 쉽게 가능하고 오류 감지가 쉬워진다는 것입니다. 이 네트워크의 단점은 버스 케이블이 끊어지면 모든 네트워크가 붕괴된다는 것입니다.

메쉬 토폴로지

메시 토폴로지를 사용하면 무선 전송 범위 내에있는 한 노드에서 다른 노드로 데이터를 전송할 수 있습니다. 노드가 무선 통신 범위를 벗어난 다른 노드로 메시지를 보내려면 중간 노드가 있어야합니다. 메시지 전달 원하는 노드에. 이 메시 토폴로지의 장점은 네트워크의 오류를 쉽게 격리하고 감지하는 것입니다. 단점은 네트워크가 크고 막대한 투자가 필요하다는 것입니다.

WSN 유형 (무선 센서 네트워크)

환경에 따라 네트워크 유형 수중, 지하, 육지 등에 배치 할 수 있도록 결정되었습니다. 다양한 유형의 WSN은 다음과 같습니다.

지상파 WSN
지하 WSN
수중 WSN
멀티미디어 WSN
모바일 WSN

1. 지상파 WSN

지상파 WSN은 기지국과 효율적으로 통신 할 수 있으며 비정형 (Ad Hoc) 또는 구조화 (사전 계획) 방식으로 배치 된 수백에서 수천 개의 무선 센서 노드로 구성됩니다. 비정형 모드에서 센서 노드는 고정 평면에서 떨어진 대상 영역 내에 무작위로 분산됩니다. 사전 계획 또는 구조화 된 모드는 최적의 배치, 그리드 배치 및 2D, 3D 배치 모델을 고려합니다.

이 WSN에서 배터리 전원 그러나 배터리에는 2 차 전원으로 태양 전지가 장착되어 있습니다. 이러한 WSN의 에너지 절약은 낮은 듀티 사이클 작업, 지연 최소화, 최적의 라우팅 등을 사용하여 달성됩니다.

2. 지하 WSN

지하 무선 센서 네트워크는 배포, 유지 관리 및 장비 비용 고려 사항과 신중한 계획 측면에서 지상 WSN보다 비쌉니다. WSN 네트워크는 지하 상태를 모니터링하기 위해 지상에 숨겨진 여러 센서 노드로 구성됩니다. 센서 노드에서 기지국으로 정보를 중계하기 위해 추가 싱크 노드가 지상 위에 있습니다.

지하 WSN

지상에 배치 된 지하 무선 센서 네트워크는 재충전이 어렵습니다. 제한된 배터리 전력이 장착 된 센서 배터리 노드는 재충전이 어렵습니다. 이 외에도 지하 환경은 높은 수준의 감쇠 및 신호 손실로 인해 무선 통신을 어렵게 만듭니다.

3. 수중 WSN

지구의 70 % 이상이 물로 가득 차 있습니다. 이러한 네트워크는 수중에 배치 된 여러 센서 노드와 차량으로 구성됩니다. 자율 수중 차량은 이러한 센서 노드에서 데이터를 수집하는 데 사용됩니다. 수중 통신의 문제는 긴 전파 지연, 대역폭 및 센서 오류입니다.

수중 WSN

수 중에서 WSN에는 충전하거나 교체 할 수없는 제한된 배터리가 장착되어 있습니다. 수중 WSN의 에너지 절약 문제는 수중 통신 및 네트워킹 기술의 개발과 관련이 있습니다.

4. 멀티미디어 WSN

멀티미디어 무선 센서 네트워크는 이미징, 비디오 및 오디오와 같은 멀티미디어 형태의 이벤트를 추적하고 모니터링 할 수 있도록 제안되었습니다. 이러한 네트워크는 마이크와 카메라가 장착 된 저가형 센서 노드로 구성됩니다. 이러한 노드는 데이터 압축, 데이터 검색 및 상관 관계를 위해 무선 연결을 통해 서로 상호 연결됩니다.

멀티미디어 WSN

“주파수 변조 송신기 블록 다이어그램 ”

멀티미디어 WSN의 과제에는 높은 에너지 소비, 높은 대역폭 요구 사항, 데이터 처리 및 압축 기술이 포함됩니다. 이 외에도 멀티미디어 콘텐츠가 적절하고 쉽게 전달되기 위해서는 높은 대역폭이 필요합니다.

5. 모바일 WSN

이러한 네트워크는 자체적으로 이동할 수 있고 물리적 환경과 상호 작용할 수있는 센서 노드 모음으로 구성됩니다. 모바일 노드는 감지를 계산하고 통신 할 수 있습니다.

모바일 무선 센서 네트워크는 정적 센서 네트워크보다 훨씬 더 다양합니다. 정적 무선 센서 네트워크에 비해 MWSN의 장점은 커버리지 향상 및 개선, 에너지 효율 향상, 우수한 채널 용량 등을 포함합니다.

무선 센서 네트워크의 한계

수백 킬로바이트의 매우 적은 스토리지 용량 보유
적당한 처리 능력 보유-8MHz
짧은 통신 범위에서 작동 – 많은 전력 소모
최소한의 에너지 필요 – 프로토콜 제한
수명이 한정된 배터리 보유
패시브 장치는 에너지를 거의 제공하지 않습니다.

무선 센서 네트워크 애플리케이션

이러한 네트워크는 산림 감지, 동물 추적, 홍수 감지, 예측 및 날씨 예측과 같은 환경 추적과 지진 활동 예측 및 모니터링과 같은 상용 응용 프로그램에 사용됩니다.
군사용 추적 및 환경 모니터링과 같은 감시 애플리케이션은 이러한 네트워크를 사용합니다. 센서 네트워크의 센서 노드는 관심 분야로 떨어지고 사용자가 원격으로 제어합니다. 적 추적, 보안 탐지도 이러한 네트워크를 사용하여 수행됩니다.
환자 및 의사의 추적 및 모니터링과 같은 건강 애플리케이션은 이러한 네트워크를 사용합니다.
교통 모니터링, 동적 라우팅 관리, 주차장 모니터링 등과 같이 운송 시스템 분야에서 가장 많이 사용되는 무선 센서 네트워크 애플리케이션은 이러한 네트워크를 사용합니다.
신속한 비상 대응, 산업 공정 모니터링 , 자동화 된 건물 기후 제어, 생태계 및 서식지 모니터링, 토목 구조 건강 모니터링 등이 이러한 네트워크를 사용합니다.

이것은 무선 센서 네트워크와 그 응용 프로그램에 관한 것입니다. 우리는 다양한 유형의 네트워크에 대한 정보가 실제 요구 사항에 대해 더 잘 알 수 있도록 도와 줄 것이라고 믿습니다. 이 외에도 다음에 대한 추가 정보는 무선 SCADA , 질의 및이 주제에 관한 의구심 또는 전기 및 전자 프로젝트 , 및 제안 사항이 있으면 아래 의견란에 의견을 보내거나 작성하십시오.

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