Rrjetat Ad Hoc dhe Rrjetat e sensorëve
1.1 E ardhmja e komunikimit pa tel (wireless)
Së fundmi kërkesat për komunikim pa tel dhe zhvillimet e shoqëruara në infrastrukturë kanë rezultuar në rritje të rrjetave mobil pa tel. Nga njëra anë, kjo ka çuar në rritjen eksponenciale të rrjetit celulare, e cila është e bazuar në kombinimin e teknologjive me kabull (wired) dhe pa tel (wireless). Edhe pse përpjekjet për kërkim dhe zhvillim ndaj rrjeteve pa tel janë ende të konsiderueshme, interesi shkencor dhe industrial i komunitetit në fushën e telekomunikacionit ka ndryshuar kohët e fundit, në skenarë më shumë sfiduese, në të cilin një grup njësish te pajisur me radio transmetues/marrës komunikojnë pa asnjë infrastrukturë fikse.
1.1.1 Rrjetat ad hoc
Rrjetat ad hoc janë kufiri më i fundit në komunikim pa tel. Kjo teknologji lejon nyjet e rrjetit të komunikojnë direkt me njëri-tjetrin duke përdorur marrës/transmetues pa tela (përgjatë rrugëve me shumë hope) pa patur nevojën e një infrastrukture fikse. Ky është një tipar shumë dallues i rrjetave ad hoc në krahasim me rrjetat tradicionale pa tel, si rrjetet celulare dhe LAN, në të cilët nyjet (për shembull, përdoruesit e telefonisë celulare) komunikojnë me njëritjetrin nëpërmjet stacioneve bazë (base station-wired radio antennae). Rrjetat ad hoc, priten të revolucionarizojnë komunikimet celulare në vitet e ardhshme: duke plotësuar skenarin më tradicionale të rrjetit (Internet, rrjetet celulare, komunikimet satelitore). Duke shfrytezuar teknologjinë wireless ad hoc, pajisje të ndryshme portable (telefonat celulare, PDAs, laptop, pagers, etj) dhe pajisje fikse (base station, pikat e aksesit te internet pa tel, etj) mund të lidhen së bashku, duke formuar një rrjet “global”, ose nje “rrjet kudo”. Aplikime të skenarve në të cilët përdoren teknologjia ad hoc janë të shumtë. Për shembull, le konsiderojnë gjëndjen e mëposhtme. Një tërmet i tmerrshëm ka shkatërruar qytetin A, duke shkatërruar ndërmjet të tjerave, pjesën më të madhe të infrastructures së komunikimit (linja telefonike, base station për rrjetet cellular, etj). Disa ekipet të shpëtimit (zjarrëfikës, policë, ekipe mjekësore, vullnetarët) janë duke punuar në zonën e fatkeqësisë për të shpëtuar njerëz nga rrënojat dhe për të ndihmuar të plagosurit. Për ti siguruar një ndihmë më të mirë popullsisë, përpjekjet e ekipeve të shpëtimit duhet të koordinohen. Sigurisht, një veprim i kordinuar mund të arrihet vetëm në qoftë se ekipet e shpëtimit janë në gjendje të komunikojnë, brenda ekipit të tyre (p.sh një polic me policë të tjerë) si dhe me anëtarë të ekipeve të tjera (p.sh. një zjarrfikës telefonon një mjek për ndihmë). Me teknologjinë aktualisht në dispozicion, koordinimi i shpëtuesve kur infrastruktura fikse e komunikimit është dëmtuar rënde, është shumë i vështirë: edhe pse anëtarët e ekipive janë të pajisur me radio dore marrëse (walkie-talkie) ose pajisje të ngjashme, kur nuk ka akses në infrastrukturën fikse, vetëm komunikimi ndërmjet shpëtuesive afër është i mundur. Kështu, një nga prioritetet në menaxhimin aktual të fatkeqësisë është të ri-instalohet infrastruktura e komunikimi sa më shpejt të jetë e mundur, që bëhet 1 Sensorët dhe shndërruesit II
Rrjeta Ad Hoc dhe Rrjetat e Sensorëve zakonisht duke riparuar strukturat e dëmtuara dhe me vendosjen e pajisjeve të përkohshme të komunikimit (p.sh. furgona të pajisur me një antenë radio). Situata do të ishte shumë më ndryshe në qoftë se teknologji të bazuara në rrjetet ad hoc do të ishin në dispozicion:me nje komunikim plotësisht te decentralizuar, komunikim me shumë hope wireless, atehere edhe shpëtuesit relativisht larg do të ishin në gjendje të komunikonin, me kusht që te ekzistojnë anëtarë të tjerë të ekipit ndërmjet tyre, që të shërbejnë siperforcues komunikimi. Meqënëse një zonë fatkeqësie zakonisht është mjaft e populluar nga ekipet e shpëtimit, komunikimi do të jetë i mundur, duke mundësuar një koordinim të suksesshëm të përpjekjeve të grupit të shpëtimit, pa patur nevojë për te rivendosur një infrastrukturë fikse komunikimi. Shembull i përshkruar më sipër përshkruan tiparet tipike të një skenari aplikmi të rrjetit ad hoc: - Rrjet Heterogjen: Një rrjet tipik ad hoc përbëhet nga pajisje heterogjene. Për shembull, në skenarin e përshkruara më lart, në përgjithësi ekipet e ndryshme që punojnë në zonën e fatkeqësisë, janë të pajisura me lloje të ndryshme të pajisjesh: telefona celular, PDAs, radio dore marrëse, laptop, etj. Për një rrjet të suksesshëm të komunikimit, duhet që këto lloje të ndryshme pajisjesh të jenë në gjendje të komunikojnë me njëri-tjetrin. - Lëvizshmëria: Në një rrjet tipik ad hoc, shumica e nyjeve janë të lëvizshme (mobile). Ky është rasti, për shembull, i shpëtuesve që punojnë në një skenar katastrofe siç u përshkrua më sipër. - Rrjet relativisht i shpërndare: Përdorimi i modelit të rrjetit ad hoc është i justifikuar, kur nyjet që përbëjnë rrjetin janë gjeografikisht të shpërndara. Në fakt, në qoftë se nyjet e rrjetit janë shumë afër njëri-tjetrit, komunikimi wireless me 1-hop është zakonisht i mundur dhe nuk ka nevojë për komunikime midis nyjeve me shumë hope. Zbatime të rrjetave wireless ad hoc janë të shumta, disa prej tyre, do ti citojmë në vijim: - Shpërndarje e shpejtë e informacionit për trafikun në autostrada dhe zonat urbane: Autostradat dhe zonat urbane mund të jenë të pajisura me radio transmetues fiks, të cilët transmetojnë broadcast informacion për trafikun tek makinat e pajisur me marrës GPS kur kalojnë afër një transmetuesi. Nga ana tjetër, vetë makinat veprojnë si ritransmetues informacione në mënyrë që të reja e trafikut të mund të arrijnë shpejt edhe shoferët e largët. Duke e krahasuar me shpërndarjen tradicione radio të informacionit të trafikut, kjo teknologji do të jap një shërbim shumë më të saktë dhe të shpejtë. - Mundësi askesi në Internet kudo: Në një të ardhme shumë të afërt (pjesërisht, kjo është tashmë një realitet), vende publike të tilla si aeroportet, stacionet e trenit, qendrat tregtare, etj, do të jenë të pajisura me pika aksesi interneti pa tel. Duke përdorur pajisjet portative të përdoruesve të tjerë si wireless bridge, aksesi në Internet mund të zgjerohet virtualisht në të tërë zonën urbane. - Shpërndarja e informacionit për vendodhje: Duke përdorur transmetues radio fiks (për shembull, transmetues të njëjtë të përdorur për të transmetuar broadcast tek reja e trafikut), informacioni per vendndodhjen mund tu shpërndahet të interesuarve. Shembuj të informacionit të vendodhjes janë informacionet turistike, që tregojnë informacion për shfaqje në zonën përreth, për dyqanet / restorante në zonë, e kështu me radhë.
2 Sensorët dhe shndërruesit II
Rrjeta Ad Hoc dhe Rrjetat e Sensorëve
1.1.2 Rrjetat e sensorëve wireless
Rrjetat e sensorëve wireless (Wireless Sensor Networks –shkurt WSN) janë një lloj i veçantë i rrjetit ad hoc, ku nyjet janë “sensorë të zgjuar”, që janë pajisje të vogëla (afërsisht kanë përmasën e një monedhë) të pajisur me funksionalitete të përparuara të të ndjerit (termike, presioni, akustike, etj, janë shembuj të aftësive të të ndjerit), një procesor i vogël, dhe një marrës/transmetues wireless me një bandë të vogël. Në këtë lloj rrjeti, sensorët shkëmbejnë informacion në mjedis në mënyrë që të ndërtojnë një pikëpamje globale të rajonit të monitoruar, që është e aksesueshme për përdorues të jashtëm përmes një ose më shumë nyjeve portë (gateway nodes). Rrjetat e sensorëve pritet të sjellin një përparim në rrugën natyrore të vëzhguarit të fenomeneve: saktësia e vëzhgimit do të përmirësohet në mënyrë të konsiderueshme, duke çuar në një kuptimi dhe parashikim më të mirë të fenomeneve. Përfitimet e pritura të komunitetit do të jenë të konsiderueshme. Ashtu si në rastin e rrjetave ad hoc, për të dhënë një ide më të mirë të mundshëm të teknologjisë WSN, do përshkruajmë me hollësi një skenar aplikimi. Konsideroni një situatë në të cilën një WSN përdoret për të monitoruar një rajon të gjerë dhe të largët gjeografike, në këtë mënyrë një ngjarje (p.sh. një zjarr në pyll), mund të zbulohet shpejt. Në këtë skenar, sensorë të zgjuar, secili i pajisur me një bateri, dhe me aftësi të mira të përpunimin dhe të komunikimit wireless, janë vendosur në pozicione strategjike, për shembull, në majë të një kodre ose në vende me një fushë të gjerë shikimi. Çdo sensor mbulon një zonë prej disa hektarësh dhe mund të komunikojë me sensorët përreth. Nyja sensor mbledh të dhëna atmosferike (temperatura, presioni, lagështia, shpejtësia e erës dhe drejtimi) dhe analizon përbërjen e atmosphere për të zbuluar grimca të veçanta (p.sh: hiri). Për më tepër, çdo nyjë sensori është e pajisur me një kamera infra të kuqe, e cila është në gjendje për të zbuluar ndryshimet termike. Çdo sensor e di pozicionin e saj gjeografike, të shprehura në gradë gjerësie dhe lartësie. Kjo mund të realizohet ose duke e pajisur çdo nyjë me një marrës GPS, ose, në këtë skenar pozicion i sensorit është i caktuar, duke vendosur pozicion në një sensor regjistër në kohën e vendosjes. Periodikisht, sensorët shkëmbejnë të dhëna me nyjet fqinj në mënyrë që të zbulojë situata të jashtëzakonshme që mund të shkaktohen, për shembull, nga fillimi i një zjarri (p.sh.: temperatura në një sensor është shumë më e lart se ato tek fqinjët). Këto të dhëna rutinë mblidhen dhe përhapen nëpër rrjet dhe mund të grumbullohen nga një operator i jashtëm për të mbledhur të dhëna atmosferike (p.sh. për të kontrolluar cilësin e ajrit). Kur një situatë potencialisht e rrezikshme zbulohet (për shembull, kamera infra të kuqe zbulon një rritje të shpejtë termike në një zonë të caktuar), një procedure emergjente fillon: nyja sensor që ka zbuluar gjendje jonormale komunikon me fqinjët e saj në mënyrë, që verifikojë nëse e njëjta gjendje është dedektuar edhe nga sensorë të tjerë, pastaj, ajo përpiqet të përcaktojë me saktësi pozicionin gjeografik rrezikut (nëse të njëjtën situatë jonormale e kane zbuluar edhe sensorë të tjerë, kjo mund të realizohet duke përdorur teknika trekëndore (triangulation), për më tepër, informacioni mbi shpejtësinë e erës dhe drejtimit se saj mund të jenë të dobishme si në lokalizimin e zjarrit dhe në parashikimin e drejtim të përhapjes së tij); pasi përcaktohet pozicioni i zjarrit, një mesazh alarmi që përmban koordinatat gjeografike te zjarrit dhe (mundësisht) drejtimin e përhapjes së tij shpërndahet me prioritet maksimal. Në këtë mënyrë, operatori i jashtëm (për shembull, një roje parku i pajisur me një pajisje radio, 3
Sensorët dhe shndërruesit II
Rrjeta Ad Hoc dhe Rrjetat e Sensorëve menjëherë lajmërohet për praninë e zjarrit, të pozicionit të tij, drejtimin e parashikuar për përhapjen e zjarrit, dhe mund të ndërhyjë sa më shpejt. Skenari i aplikimit të dedektimit të zjarrit është përmbledhur në Figurën 1.1. Vërejmë se ky skenar ka disa karakteristika interesante, ka ndikimi të reduktuar në mjedis (nyjet sensor kanë marrës/transmetues pa tel, nuk ka nevojë për kabull), saktësinë e mbulimit, si dhe njoftimi i menjëhershëm i operatorit. Shembulli i përshkruar më lart përshkruan tiparet e një skenari aplikimi tipik WSN: - Rrjet homogjen: Në ndryshim nga rastet e rrjetave ad hoc, një WSN përbëhet zakonisht nga nyje me të njëjtat karakteristika, sidomos përsa i takon pjesës së komunikimit. Një përjashtim në këtë rregull bëhet kur lloje të ndryshme të nyjeve sensor inteligjent përdoren në rrjet: për shembull, pak “super” nyje (me më shumë memorie dhe / ose me një rreze më të madhe transmetimi) mund të përdoret në kombinim me nyjet sensor standarde për të rritur aftësinë e monitorimit të rrjetit. Megjithatë, edhe në këtë rast numri i pajisje të ndryshme të përdorura në rrjet është shumë i kufizuar (2-3 të shumtën).
Figura 1 Rrjetë sensorësh i përdorur për zbulimin e shpejtë të zjarrit. Kur një zjarr dedektohet, një mesazh alarmi (shigjeta) gjenerohet nga nyja sensor (nyjet) që dedektoi zjarrin. Mesazhi përhapet pastaj në rrjet derisa ai arrin ne një roje pylli Tabela 1.1 Krahasimi i tipareve tipike të rrjetave të sensorëve wireless ad hoc dhe rrjetave të sensorëve standart Rrjetat ad hoc Pajisje heterogjene Nyje mobile Rrjet i shpërndar WSN Pajisje homogjene Nyje të qëndrueshme Rrjet i shpërndare Rrjet me përmasa të mëdha 4 Sensorët dhe shndërruesit II
Rrjeta Ad Hoc dhe Rrjetat e Sensorëve
-Rrjeta të qëndrueshem (stacionare) ose gati gati të qëndrueshme (quasistacionary): në ndryshim nga rasti i rrjetave ad hoc, nyjet që përbejnë një rrjet WSN janë zakonisht stacionare, ose së shumti lëvizin ngadalë. Nisur nga gama shumë e gjerë e aplikacioneve të WSN, përjashtime nga ky rregull janë të mundshme. Për shembull, rasti i një rrjeti sensorësh i përdorur për të ndjekur lëvizjet e kafshëve. -Rrjet relativisht i shpërndare: ky tipar është i përbashkët me rrjetet ad hoc: një rrjet me sensor wireless përbëhet zakonisht nga nyje të cilat janë të shpërndara në një zonë gjeografike relativisht të madhe, kështu që komunikimi me 1-hop ndërmjet nyjeve, në përgjithësi, nuk është i mundëshm. -Rrjeta të madhe: zakonisht, numri i nyjeve që përbëjnë një rrjet WSN është mjaft i madh, duke filluar nga disa dhjetra në mijra nyje. Dallimet/ngjashmërit mes rrjetave ad hoc dhe rrjeteve sensor janë përmbledhur në tabelën 1.1. Ndërmjet shumë skenarëve të mundshëm të aplikimeve WSN, do përmendim: - Monitorimi i temperatures së oqenaneve për të përmirësuar parashikimin e motit: dihet se evolucioni i kushteve atmosferike ndikohet fuqimisht nga temperatura e masave të madhe të ujit të tilla si uji i oqeaneve. Megjithatë, sot aftësitë tona për të kryer një monitorim në shkallë të madhe (largescale) të temperatures së ujit të oqeaneve janë të pakta. Rrjetat e sensorëve mund të përdoren për këtë qëllim. Duke hedhur një numër të madh sensorësh të vegjël në det, temperatura e ujit dhe rrymat e oqeanit mund të monitorohen me saktësi, duke i ndihmuar shkencëtarët në detyrën e parashikimit më me saktësi të motit. - Dedektimi i ndërhyrjeve (Intrusion detection): Sensorë të pajisur me kamera mund të përdoret për të formuar një rrjet që monitoron një zonë me askes të kufizuar. Nëse rrjeti është i vendosur siç duhet, ndërhyrësit mund të zbulohen dhe një mesazh alarmi përhapet shpejt tek vëzhguesi i jashtëm. - Parashikim i Ortekut: Sensorët të pajisur me mjete që përcaktojnë vendodhjen (të tilla si GPS) mund të përdoret për të monitoruar lëvizjet e masave të madhe të dëborës, duke lejuar një parashikim më të saktë të ortekëve.
1.2 Sfidat
Edhe pse teknologjia për rrjetat ad-hoc dhe rrjetat e sensoreve është relativisht e avancuar, vihet re një mungesë e aplikacioneve të tyre. Kjo për shkak të faktit se disa nga problemet lidhur me rrjetat ad hoc / rrjetat e sensorëve janë ende të pazgjidhura. Në këtë seksion, do të përshkruajmë gjendjen e progresit deri tani të teknologjisë së rrjetave ad- hoc dhe sensorëve dhe sfidat kryesore që përballet projektuesi i rrjetave ad hoc/rrjetave të sensorëve.
1.2.1 Rrjetat ad hoc
Rrjetat wireless ad-hoc kanë tërhequr vëmendjen e studiuesve dhe të industrisë në vitet e fundit. 5 Sensorët dhe shndërruesit II
Rrjeta Ad Hoc dhe Rrjetat e Sensorëve
Si rezultat i veprimtarisë kërkimore të konsiderueshme, mekanizmat themelore që mundësojnë komunikim pa tel ad-hoc janë projektuar dhe jane standartizuar. Le të përmendim shembujt më të përhapur, IEEE 802.11 (IEEE 1999) dhe Bluetooth (Bluetooth 1999) që janë standarde të komunikimit që janë zbatuar në një shumëllojshmëri pajisjesh komerciale pa tel, dhe që lejojnë infrastrukturë me më pak komunikim pa tela ndermjet pajisjeve. Kështu, komunikimi me shume hope wireless, midis pajisjeve të ndryshme të tilla si telefonat celular, laptop, PDAs, etj, janë të mundur nga teknologjia aktualisht në dispozicion. Pavarësisht faktit që teknologjia për rrjetat ad-hoc ekziston, aplikimet e rrjetave ad hoc pothuajse mungojnë tësisht. Kjo është për shkak se shumë nga sfidat që duhen përballuar për zbatimin praktik të shërbimeve te rrjetit ad hoc janë ende për t'u zgjidhur. Sfidat kryesore do të jepen në vijim: - Konservimi i energjisë: Meqë njësitë në rrjetat ad hoc, janë zakonisht të pajisura me bateri, një nga qëllimet kryesore të projektuesit është që të përdorin këtë sasi të kufizuar të energjisë, në mënyrën më efikase të mundur. - Rrjet me topologji të pastrukturuar dhe / ose me variacion në kohë: Nyjet e rrjetit mund, në parim, të vendosen në mënyrë arbitrare në një rajon të caktuar dhe janë zakonisht të lëvizshme (mobile), topologjia e grafit që përfaqëson lidhjet pa tel të komunikimit midis nyjeve është zakonisht e pastrukturuar. Për më tepër, topologjia e rrjetit mund të ndryshoje me kohë, për shkak të lëvizshmërisë së nyjeve dhe/ose dështimit te tyre. Në këto kushte, optimizimi i performancës së protokolleve të rrjetave ad hoc është një detyrë shumë e vështirë. - Komunikime me cilësi të ulët: Komunikimi në një kanal wireless është, në përgjithësi, shumë më pak i besueshëm se në një kanal me kabull (wired). Për më tepër, cilësia e komunikimit ndikohet nga faktorët e mjedisit (kushtet e motit, prania e pengesave, ndërhyrjet me rrjete e tjera radio, etj), të cilat janë të ndryshme në kohë. Kështu, kërkesat për rrjetat ad hoc duhet të jetë më elastike ndaj ndryshimeve të kushteve të lidhjeve, edhe te tolerojnë intervalet e paneglizhueshme të kohës jashtë shërbimit të lidhjeve wireless. - Veprime me burime të kufizuara: Rrjetat ad hoc karakterizohen nga burime të pakta të disponueshme, në veçanti, energjia dhe bandwidth i rrjetit janë qe jane ne dispozicion, jane ne sasi shumë të kufizuar në krahasim me modelet e rrjetave tradicionale. Protokollet për rrjetet ad hoc duhet te sigurojnë nivelin e dëshiruar të performancës në saj të burimeve të pakta në dispozicion. - Shkallëzimi (Scalability): Në disa skenare të rrjetit ad hoc, rrjeti mund të përbëhet nga qindra ose mijëra nyjave. Kjo do të thotë se protokollet e rrjetave ad hoc duhet të jenë në gjendje të veprojnë në mënyrë efikase në prani të një numri shumë të madh nyjesh. Në rast të rrjetave ad hoc të përdorur për rrjetin “kudo”, çështjet e mëposhtme duhet të trajtohen: -Ndërveprimi: Në rrjetin “kudo” të përshkruar në seksionin 1.1.1, të dhënat duhet të kalojnë përmes llojeve të ndryshme të rrjetave: ad hoc, cellular, satelit, wireless LAN celulare, PSTN, Internet, etj. Idealisht, përdoruesit duhet të kalojnë pa probleme nga një rrjet në tjerin, pa ndërprerë aplikimin. Zbatimi i këtij lloj rrjeti hand-off është një sfidë. 6
Sensorët dhe shndërruesit II
Rrjeta Ad Hoc dhe Rrjetat e Sensorëve
- Përcaktimi i një modeli biznesi të mundshëm: Aktualisht, tarifimi i sherbimeve në rrjetat wireless (celular, dhe akseset komerciale wireless në Internet) bëhen në stacionin baze, që përdor një infrastrukturë të centralizuar. Për më tepër, sherbimet roaming lejohen vetëm brenda rrjeteve të të njëjtit tip (p.sh. roaming në telefona celular kur përdoruesi është në një vend të huaj). Në këtë skenar “kudo”, ajo qe nuk është ende e qartë, është se cila infrastrukturës duhet të kryej faturimin dhe cilat rregulla duhet të përdoren për të rregulluar roaming në mes llojeve të ndryshme të rrjetave. Nxitja e bashkëpunimit ndërmjet nyjeve: Kur hartohet një protokoll i caktuar i rrjetit, zakonisht supozohet se të gjitha nyjet e rrjetit marrin pjesë vullnetarisht në ekzekutimin e protokollit. Në disa skenarë të aplikimit të rrjetit ad hoc, nyjet e rrjetit janë pronë e autoriteteve të ndryshme (përdorues privat, profesionistët, organizata me fitim dhe/ose pa qëllim fitimi, etj), dhe pjesëmarrja vullnetare në ekzekutimin e protokollit nuk mund të merret si e mirëqënë. Në këtë mënyrë, nyjet e rrjetit duhet të stimulohen disi, në mënyre që të sillen sipas specifikimeve të protokollit.
1.2.2 Rrjetat e sensorëve wireless (WSN)
Në mënyrë të ngjashme me rrjetat ad hoc, WSN gjithashtu kanë tërhequr vëmendjen e studiuesve dhe industrisë në vitet e fundit. Së pari, një numër i madh i tipeve të sensorit te zgjuar janë hartuar dhe zbatuar nga studiuesit kërkimor akademik. Prototipet më të njohura janë Motes Berkeley dhe Smart Dust. Më vonë, shumë projekte akademike u financuan (dhe aktualisht janë duke u financuar) që të përdoren dhe të shfrytëzojnë rrjetat e sensorëve. Një shembull i tillë është projekti i Great Duck Island, në të cilin një WSN u vendos për të monitoruar vendbanimin e petrelës pa asnjë ndërhyrje njerëzore tek kafshët. Nyje sensor të zgjuar (smart) janë prodhuar dhe komercializuar nga disa prodhues elektronike. Ne përmendin Crossbow, një kompani që prodhon në një shkallë të madhe sensorët Motes të zhvilluar në UC Berkeley. Kompani të tjera të mëdha silici të tilla si Intel, Philips, Siemens, STMicrolectronics, etj, janë të interesuar në teknologjinë WSN, dhe janë duke zhvilluar nyjet e tyre sensor të zgjuar. Ka dhe standarte të WSN. Përpjekje më e mëdhe në këtë drejtim është standardi IEEE 802.15.4, i cili përcakton shtresën fizike dhe shresën e protokollit MAC për monitorimin dhe kontrollin në largësi, neper aplikacione të rrjetave me sensorë. ZigBee (ZigBeeAlliance 2004) është një qender industriale (aktualisht përfshin më shumë se 100 anëtarë, që përfaqësojnë 22 vende në katër kontinente) me qëllim promovimin e standartit IEEE 802.15.4. Aktualisht, jemi në një fazë në të cilën teknologjia për zbatimin e rrjeteve të sensorëve wireless është e avancuar por aplikimet në bazë të rrjeteve të sensorëve nuk janë përcaktuar plotësisht. Në veçanti, industria ka vështirësi në gjetjen e tregjeve për aplikimet e WSN. Ato më premtueset janë kontrolli i shtëpive (home control), ndërtimi i automatizuar, automatizimi industrial. Megjithatë, tregu për hardware wireless sensor pritet të rritet me 20% në vit, në vitet e ardhshme, që është tre herë nme shume se norma e rritjes së tregut të sensorëve me. 7
Sensorët dhe shndërruesit II
Rrjeta Ad Hoc dhe Rrjetat e Sensorëve
Në rastin e rrjetave të sensorëve gjithashtu, shumë sfida duhen përballur para se ato mund të aplikohen në një shkallë më të madhe. Sfidat kryesore që lidhen me zbatimin WSN jepen në vijim: - Ruajtja e Energjisë: Nëse reduktimi i konsumit të energjisë është i rëndësishëm në rrjetat ad hoc, ky bëhet jetik në WSN. Në fakt, për shkak të madhësis të reduktuar të nyjeve sensor, bateria ka kapacitet të ulët, dhe energjia në dispozicion është shumë e kufizuar. Pavarësisht nga kjo pamjaftueshmëri e energjisë, rrjeti pritet të funksionojë për një kohë relativisht të gjatë. Duke pasur parasysh se zëvendësimi/rimbushja e baterisë zakonisht është e pamundur, një nga qëllimet e kryesore të projektuesit është përdorimi i kësaj sasie të kufizuar të energjisë, në mënyrën më efikase të mundur. - Komunikimet me cilësi të ulët: rrjetat e sensorëve janë vendosur shpesh në mjedise të vështira, dhe ngadonjëherë ato veprojnë në kushte të motit ekstrem. Në këto situata, cilësia e komunikimit radio mund të jetë jashtëzakonisht e varfër, dhe kryerja e detyrës të kërkuar të ndjeshmerise mund të bëhet shumë e vështirë. - Veprimi në ambiente të vështira: Në shumë skenare, rrjetat e sensorëve pritet të veprojnë në kushte kritike të mjedisit. Kështu, është me rëndësi që në këto raste nyjet sensor fizikisht të projektohen me kujdes. Për më tepër, protokollet e rrjetit duhet të jetë elastik ndaj gabimeve të sensorëve, që mund të konsiderohet si një ngjarje relativisht e mundshëme. - Burimet e kufizuara për veprime: Nëse burimet në rrjetat ad hoc janë të kufizuara, situata është edhe më keq në WSN. Protokollet për rrjetat e sensorëve duhet të përpiqen të sigurojnë QoS-in e dëshiruar, pavarësisht nga burimet e pakta në dispozicion. - Përpunimin i të dhënave: Duke pasur parasysh kufizimet e energjisë dhe cilësi relativisht të dobët të komunikimit, të dhënat e mbledhura nga nyjen sensor duhet të kompresohen në nivel lokal, dhe të mblidhen me të dhëna të ngjashme të krijuara nga nyjet fqinjë. Në këtë mënyrë, burime relativisht të pakët përdoren për ti komunikuar të dhëna vëzhguesit të jashtëm. Meqë shpesh vëzhguesi interesohet në marrjen e të dhënave me nivele të ndryshme të saktësisë në varësi, për shembull, për ngjarje që aktualisht po ndodhin në zonën e monitoruara, mekanizmi i grumbullimit të të dhënave duhet të jenë në gjendje të sigurojë nivele të ndryshme të kompresimit / grumbullimit, duke ju drejtuar trade-off (marrëveshjes) per saktesine e të dhënave dhe konsumit të burimeve. - Shkallëzimi: WSN zakonisht përbëhen nga qindra apo mijëra nyje. Kështu, shkallëzimi i protokolleve për WSN duhet të konsiderohet në mënyrë të qartë në fazën e projektimit. - Mungesa e tregetimit te aplikacioneve te rrjetave me sensor: Në ditët e sotme, krijuesit e disa chip-eve dhe kompanitë elektronike kanë filluar prodhimin komercial të nyjeve sensor. Sidoqoftë, është shumë e vështirë për këto kompani të tregëtojnë aplikacione të bazuara në rrjetet e sensorëve. Shitja e aplikacioneve në vend të sensorëve relativisht të lirë, do të të jetë shumë më e dobishme për industrinë. Për fat të keq, shumica e aplikacioneve të skenarëve të rrjetave të sensorëve janë shumë specific, dhe një kompani do të kishte pak ose aspak fitim në zhvillimin e një kërkesë për një skenar shumë të veçantë meqënëse blerësit potencial do të ishin shumë pak.
