lunes, 27 de mayo de 2013

Ultimo resumen - Redes

The Design Space of Wireless Sensor Networks


Datos del paper


Introducción

En el pasado, las redes inalámbricas de sensores han encontrado su camino en una amplia variedad de aplicaciones y sistemas con enormes requisitos y características diferentes.
Como consecuencia, se está convirtiendo cada vez más difícil discutir requisitos típicos sobre los problemas de hardware y software.

Diseño Espacial

La investigación inicial en las redes inalámbricas de sensores fue principalmente motivado por las aplicaciones militares,

Este tipo de aplicaciones consideradas por estos proyectos dieron lugar a un crecimiento de una red de sensores inalámbricos a gran escala (miles de miles de nodos, que cubren grandes áreas geográficas), alambre, ad hoc, multi-hop, nodos de sensores que se despliegan al azar en el área de interés.
Recientemente, hay muchas aplicaciones civiles de redes inalámbricas que se han considerado, como ambiental y monitoreo de especies, la agricultura, la producción y entrega, atención médica, etc.

En primer lugar, debe haber ser notable variabilidad entre las aplicaciones con respecto a la dimensiones. En segundo lugar, una dimensión debe tener un significado impactante en el diseño e implementación de técnicas y soluciones.

Despliegue

El despliegue de nodos de sensores en el entorno físico puede tomar varias formas. Los nodos pueden ser desplegados al azar (por ejemplo, por dejarlos caer desde un avión) o en puntos elegidos deliberadamente.

La implementación puede ser un la actividad de una sola vez, en donde la instalación y el uso de un sensor red son actividades estrictamente separadas. Sin embargo, el despliegue también puede ser un proceso continuo, con más nodos siendo desplegados en cualquier momento durante el uso de la red por ejemplo, para reemplazar los nodos fallidos o para mejorar en ciertos lugares interesantes.

Movilidad

Los nodos sensores pueden cambiar su ubicación después de inicial despliegue. La movilidad puede resultar de las influencias ambientales tales como el viento o el agua, los nodos sensores pueden estar unidos o realizadas por entidades móviles. 

En otras palabras, la movilidad puede ser o bien un efecto secundario incidental o puede ser un deseo del sistema (por ejemplo, para mover los nodos a interesante ubicaciones físicas), en el que la movilidad caso pueden ser ya sea activo (es decir, del automóvil) o pasiva (por ejemplo, unidos a un objeto que no este bajo el control del nodo sensor). 

Movilidad puede aplicar a todos los nodos dentro de una red o sólo a subconjuntos de nodos. El grado de la movilidad también puede variar de movimientos ocasionales con largos períodos de inmovilidad en el medio, a los viajes constantes. La movilidad tiene un gran impacto en el grado esperado de dinámica de la red y por lo tanto, influye en el diseño de la red, protocolos y algoritmos distribuidos de trabajo. La velocidad de movimiento también puede tener un impacto, por ejemplo en la cantidad de tiempo durante el cual los nodos permanecen dentro de un rango de comunicación entre sí.

Gastos, Tamaño, Recursos y Energía

En función de las necesidades reales de la aplicación, el factor de un solo nodo sensor puede variar desde el tamaño de un caja de zapatos (por ejemplo, una estación meteorológica) a un tamaño microscópico (por ejemplo, para aplicaciones militares, donde los nodos sensores debe ser casi invisibles).

Del mismo modo, el coste de un solo dispositivo puede variar de cientos de Euros (para redes de muy pocos, pero poderosos nodos) a unos pocos centavos de dólar (a gran escala redes con nodos muy simples). 

Puesto que los nodos sensores son dispositivos autónomos sin ataduras, su energía y otros recursos son limitados por el tamaño. Variando el tamaño y costo directamente. Por lo tanto, la energía y los otros recursos disponibles en un nodo sensor también pueden variar en gran medida de sistema a sistema. El poder puede ser ya sea almacenada (por ejemplo, en baterías) o rescatados del entorno (por ejemplo, la energía solar).

Modalidad Comunicación

Para una comunicación inalámbrica entre los nodos de sensores, hay numerosas opciones en la comunicación que se pueden utilizar como radio. 

Tal vez la modalidad más común es ondas de radio, desde estos no requieren una línea de visión despejada y comunicación sobre las ondas gamas puede ser implementado con relación bajo de  consumo de energía y relativamente con una pequeña antena (unos pocos centímetros de la frecuencia).

Utilizando haces de luz para la comunicación requiere un línea directa y puede interferir con la luz ambiente y la luz del día, pero permite mucho menos consumo de energia en comparación con la comunicación por radio. 

Sonido o ultrasonido se utilizan normalmente para la comunicación bajo el agua o para medir distancias basado en mediciones de tiempo de vuelo. A veces, múltiples modalidades se utilizan para un único sistema.

Infraestructura

Las diversas modalidades de comunicación pueden ser utilizados en diferentes maneras de construir una red de comunicación efectiva. 

Dos formas comunes son las llamadas de red basada en obras de infraestructura, por un lado y las redes ad hoc sobre la otra mano. 

En las redes basadas en infraestructura, los nodos sensores pueden sólo comunicarse directamente con la llamada estación de base de servicios. La comunicación entre los nodos sensores se transmite a través la estación base. Si hay múltiples estaciones base, estos tienen que ser capaces de comunicarse entre sí. El número de estaciones base depende del alcance de la comunicación y el área cubierta por los nodos sensores. 

En las redes ad hoc, los nodos pueden comunicarse directamente con uno al otro sin una infraestructura. Los nodos pueden actuar como routers, mensajes de reenvío a través de múltiples saltos en nombre de otros nodos.

El despliegue de una infraestructura es costosa el proceso, y la instalación de una infraestructura puede muchas veces no sea ​​factible, se prefieren las redes ad hoc para muchas aplicaciones.

Cobertura

El alcance efectivo de los sensores conectados a un nodo sensor define el área de cobertura de un nodo sensor. La cobertura de la red mide el grado de cobertura del área de interés por los nodos sensores. 
  • Con cobertura normal, sólo partes dispersas de la área de interés están cubiertos por los nodos sensores. 
  • Con cobertura densa, el área de interés es completamente (o casi completamente) cubierta por los sensores.
  • Con una cobertura redundante, multiples sensores cubren la misma ubicación física. El real grado de cobertura está determinada principalmente por la exactitud de observación y la redundancia necesaria. 

La cobertura puede variar a través de la red. Por ejemplo, los nodos pueden ser desplegados más densamente en ubicaciones físicas interesantes. El grado de cobertura también influye en la información y algoritmos de procesamiento. Alta cobertura es una clave para robustos sistemas y pueden ser explotados para ampliar la vida de la red. 

Conclusión

Las redes tienen amplia cobertura, tiempo de vida y los casos de éxito son las aplicaciones en el ambito militar, esto porque puedes tener un localizador de arma y detectar francotiradores, minas, personas heridas en combate.
Existen diferentes formas de enviar información que todos lleguen a un a un nodo centro(master) y los nodos sean quienes esten enviado información, y se hace procesos relacionados con las respuestas.

Tambien hay que tener cuidado al momento de ahorrar energia, para ocupar los minimos nodos posibles.

Bibliografia 

Titulo: The Design Space of Wireless Sensor Networks 
Autores: Kay Romer and Friedemann Mattern
PDF