Кіріспе
Қашықтықта орналасқан және арналған сенсорлар тобы. Сымсыз сенсорлық желілер (WSN) – қоршаған ортаның физикалық жағдайларын бақылап, тіркеп, жиналған деректерді орталыққа жіберетін сенсорлар желісі. WSN температура, дыбыс, ластану деңгейі, ылғал және жел сияқты қоршаған ортаның жағдайларын өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл желілер сымсыз қосылысқа және желінің спонтанды түрде құрылуына сүйенетін сымсыз желілерге ұқсас, осылайша сенсорлық деректер сымсыз жолмен тасымалданады. WSN температура, дыбыс және қысым сияқты физикалық жағдайларды бақылайды. Қазіргі заманғы желілер екі бағытты, деректерді жинап қана қоймай, сенсорлық белсенділікті басқаруға да мүмкіндік береді. Бұл желілердің дамуына әскери қолданыстар, мысалы, жауынгерлік аймақты бақылау ықпал етті. Мұндай желілер өнеркәсіптік және тұтынушылық салаларда қолданылады, мысалы, өнеркәсіптік процестерді бақылау және басқару, машиналардың жағдайын бақылау және ауыл шаруашылығында. WSN бірнешеден жүздеген немесе мыңдаған "түйіндерден" тұрады, әр түйін басқа сенсорларға қосылады. Әрбір түйінде әдетте бірнеше бөлік болады: ішкі антеннасы бар немесе сыртқы антеннаға қосылған радио қабылдағыш, микроконтроллер, сенсорлармен байланысуға арналған электрондық схема және энергия көзі, әдетте батарея немесе энергияны жинаудың кіріктірілген түрі. Сенсорлық түйіннің мөлшері аяқ киім қорабынан (теориялық тұрғыдан) шаң дәніне дейін өзгеруі мүмкін, бірақ микроскопиялық өлшемдер әлі іске асырылмаған. Сенсорлық түйіннің құны да өзгермелі, түйіннің күрделілігіне байланысты бірнеше доллардан жүздеген долларға дейін жетеді. Мөлшері мен құны энергия, жад, есептеу жылдамдығы және байланыс еністігі сияқты ресурстарды шектейді. WSN топологиясы қарапайым жұлдыз тәрізді желіден бастап, дамыған көп қабатты сымсыз тор желісіне дейін өзгеруі мүмкін. Деректерді тарату үшін маршрутизация немесе толу әдісі қолданылуы мүмкін. Компьютерлік ғылым және телекоммуникация салаларында сымсыз сенсорлық желілер – көптеген семинарлар мен конференцияларды қолдайтын белсенді зерттеу саласы, соның ішінде Embedded Networked Sensors (EmNetS), IPSN, SenSys, MobiCom және EWSN халықаралық семинарлары. 2010 жылғы мәліметтер бойынша, сымсыз сенсорлық желілер әлем бойынша шамамен 120 миллион қашықтан басқару құрылғыларын пайдаланды.
Wireless sensor networks (WSNs) refer to networks of spatially dispersed and dedicated sensors that monitor and record the physical conditions of the environment and forward the collected data to a central location. WSNs can measure environmental conditions such as temperature, sound, pollution levels, humidity and wind. These are similar to wireless ad hoc networks in the sense that they rely on wireless connectivity and spontaneous formation of networks so that sensor data can be transported wirelessly. WSNs monitor physical conditions, such as temperature, sound, and pressure. Modern networks are bi directional, both collecting data and enabling control of sensor activity. The development of these networks was motivated by military applications such as battlefield surveillance. Such networks are used in industrial and consumer applications, such as industrial process monitoring and control and machine health monitoring and agriculture. A WSN is built of "nodes" – from a few to hundreds or thousands, where each node is connected to other sensors. Each such node typically has several parts: a radio transceiver with an internal antenna or connection to an external antenna, a microcontroller, an electronic circuit for interfacing with the sensors and an energy source, usually a battery or an embedded form of energy harvesting. A sensor node might vary in size from a shoebox to (theoretically) a grain of dust, although microscopic dimensions have yet to be realized. Sensor node cost is similarly variable, ranging from a few to hundreds of dollars, depending on node sophistication. Size and cost constraints constrain resources such as energy, memory, computational speed and communications bandwidth. The topology of a WSN can vary from a simple star network to an advanced multi hop wireless mesh network. Propagation can employ routing or flooding. In computer science and telecommunications, wireless sensor networks are an active research area supporting many workshops and conferences, including International Workshop on Embedded Networked Sensors (EmNetS), IPSN, SenSys, MobiCom and EWSN. As of 2010, wireless sensor networks had deployed approximately 120million remote units worldwide.
Аумақты бақылау
Аумақты бақылау – WSN-нің кең таралған қолданылу саласы. Аумақты бақылауда WSN белгілі бір құбылысты қадағалау үшін белгілі бір аймаққа орналастырылады. Әскери мысал ретінде, жаудың енуін анықтау үшін сенсорларды пайдалану; азаматтық мысал ретінде, газ немесе мұнай құбырларын геоқоршауға алу.
Денсаулық сақтауды бақылау
Медициналық қолдану үшін сенсорлық желілердің бірнеше түрі бар: имплантацияланған, киілетін және ортаға енгізілген. Имплантацияланатын медициналық құрылғылар – адам денесіне енгізілетін құрылғылар. Киілетін құрылғылар адам денесінде немесе пайдаланушыға жақын қолданылады. Ортаға енгізілген жүйелер ортада орналасқан сенсорларды пайдаланады. Мүмкін болатын қолданыстарға дене күйін өлшеу, адамдардың орналасқан жерін анықтау, ауруханаларда және үйде науқастарды жалпы бақылау кіреді. Ортаға енгізілген құрылғылар адамның физикалық жағдайын үнемі денсаулық диагностикасы үшін бақылайды, деректерді тереңдік камераларының желісінен, сезімтал еденнен немесе басқа ұқсас құрылғылардан алады. Дене аймағы желілері адамның денсаулығы, физикалық жағдайы және энергия жұмсалуы туралы ақпаратты жинай алады. Денсаулық сақтау саласында пайдаланушы деректерінің құпиялылығы мен нақтылығы ең маңызды. Сенсорлық желілердің IoT-мен интеграциялануына байланысты пайдаланушыны сәйкестендіру қиынға соғады, бірақ соңғы зерттемелерде осы мәселенің шешімі ұсынылған.
Өрнек мониторингі
Сымсыз сенсорлық желілер түрлі жануарлар мен олардың мекендейтін орындарын қадағалауға қолданылды, бұл Ұлы Қазан аралындағы жүргізілген жұмыстардан басталып, мармоттар, Австралиядағы қамыс бақалары және Кениядағы зебраларды қамтыды.
Қоршаған ортаны/Жерді анықтау
Қоршаған орта параметрлерін бақылауда көптеген қолданыстар бар, олардың мысалдары төменде келтірілген. Олардың барлығы қиын жағдайларда және шектеулі қуат көзімен жұмыс істеу сияқты қосымша қиындықтарға тап болады.
Ауа сапасының мониторингі
Тәжірибелер көрсеткендей, қалалардағы ауаның ластануына жеке адамдардың ұшырауы әртүрлі болуы мүмкін. Сондықтан, ластағыштар мен бөлшектердің уақыт және кеңістік бойынша жоғары дәлдігіне ие болу маңызды. Зерттеу мақсатында, азаматтар үшін қауіпті газдардың концентрациясын бақылау үшін сымсыз сенсорлық желілер орнатылды (мысалы, Лондонда). Дегенмен, газдар мен бөлшектерді өлшеуге арналған сенсорлар бір-бірінен үлкен айырмашылықтарға, өзара әсер етуге және (концепциялық) қателікке бейім. Сонымен қатар, деректердің сапасы қазіргі таңдағыда сенімді шешімдер қабылдауға жеткіліксіз, себебі өрістегі калибрлеу сенімсіз өлшем нәтижелеріне алып келеді және жиі қайта калибрлеу қажет болуы мүмкін. Мүмкін болатын шешім – «көзі жоқ» калибрлеу немесе жылдам анықтамаларды пайдалану.
Орман өртін анықтау
Өрт басталған кезде анықтау үшін орманға сенсорлық түйіндер желісін орнатуға болады. Түйіндер температураны, ылғалдылықты және ағаштар мен өсімдіктерде өрт кезінде пайда болатын газдарды өлшейтін сенсорлармен жабдықталуы мүмкін. Өрт сөндірушілердің тиімді жұмыс істеуі үшін ерте анықтау маңызды; сымсыз сенсорлық желілердің арқасында өрт қызметі өрттің қашан және қалай таралып жатқанын біле алады.
Жер сілкінісін анықтау
Көктеудің пайда болуын анықтау жүйесі топырақтың ұсақ қозғалысын және көшкінге дейін немесе оның кезінде болатын әртүрлі параметрлердегі өзгерістерді анықтау үшін сымсыз сенсор желісін қолданады. Жиналған деректер арқылы көшкіннің пайда болуын оның іс жүзіне асуына дейін ұзақ уақыт бұрын білуге мүмкіндік туады.
Су сапасын бақылау
Су сапасын бақылау – бөгеттерде, өзендерде, көлдерде және мұхиттарда, сондай-ақ жер асты су қорындарындағы судың қасиеттерін талдауды қамтиды. Көптеген сымсыз таратылған сенсорларды қолдану судың жағдайын дәлірек картаға түсіруге және қолмен деректерді жинау қажеттілігінсіз, қол жеткізу қиын жерлерде бақылау станцияларын тұрақты орналастыруға мүмкіндік береді.
Табиғи апаттардың алдын алу
Сымсыз сенсорлық желілер су тасқыны сияқты табиғи апаттардың зиянды салдарынан сақтауға тиімді. Сымсыз түйіндер су деңгейінің нақты уақытта бақылануын қажет ететін өзендерге сәтті орнатылды.
Машинаның денсаулығын бақылау
Сымсыз сенсорлық желілер машиналардың жағдайына негізделген техникалық қызмет көрсету (CBM) мақсатымен әзірленді, себебі олар айтарлықтай шығындарды үнемдеуге және жаңа мүмкіндіктерді пайдалануға мүмкіндік береді. Сымсыз сенсорларды сымды жүйемен қол жеткізу қиын немесе мүмкін емес жерлерге, мысалы, айналмалы машиналар мен сымсыз көлік құралдарына орналастыруға болады.
Деректер журналы
Сымсыз сенсорлық желілер қоршаған орта туралы ақпаратты бақылау үшін деректерді жинауға да қолданылады. Бұл, мысалы, тоңазытқыштағы температураны немесе атом электр станцияларындағы су тасқынынан сақтау резервуарларындағы су деңгейін бақылау сияқты қарапайым нәрсе болуы мүмкін. Жиналған статистикалық ақпарат жүйелердің қалай жұмыс істегенін көрсету үшін пайдаланылады. Сымсыз сенсорлық желілердің дәстүрлі дерек тіркегіштерден артықшылығы – деректерді нақты уақыт режимінде алу мүмкіндігі.
Суды/сүп-сарын бақылау
Судың сапасы мен деңгейін бақылау – жер асты және жер үсті суларының сапасын тексеру, сондай-ақ адамдар мен жануарлардың қажеттілігі үшін елдің су инфрақұрылымын қамтамасыз ету сияқты көптеген шараларды қамтиды. Бұл судың ысырап болуына жол бермеуге көмектеседі.
Құрылымдық денсаулықты бақылау
Сымсыз сенсорлық желілер азаматтық инфрақұрылымның жай-күйін және оған байланысты геофизикалық процестерді дерлік нақты уақыт режимінде және ұзақ мерзім бойы деректерді тіркеу арқылы, тиісті интерфейске қосылған сенсорларды қолдану арқылы бақылауға мүмкіндік береді.
Шарап өндіру
Сымсыз сенсорлық желілер шарап өндірісін, егістікте де, шарапханада да бақылау үшін қолданылады.
Қауіпті анықтау
Кең аймақтық бақылау жүйесі (WATS) – ядролық "портфель бомбасы" сияқты жерде орналасқан ядролық құрылғыны анықтауға арналған прототиптік желі. WATS Lawrence Livermore Ұлттық зертханасында (LLNL) әзірленуде. WATS сымсыз гамма және нейтрондық сенсорлардан құралады, олар байланыс желісі арқылы байланыс жасайды. Сенсорлар жинаған деректер "деректерді біріктіру" процесінен өтеді, ол ақпаратты оңай түсінілетін формаға түрлендіреді; осы деректерді біріктіру жүйенің ең маңызды бөлігі болып табылады. Деректерді біріктіру процесі орталықтандырылған компьютерде емес, сенсорлар желісінде жүзеге асырылады және Байес статистикасына негізделген арнайы әзірленген алгоритм арқылы орындалады. WATS талдау үшін орталықтандырылған компьютерді пайдаланбайды, себебі зерттеушілер кешігу және қол жетімді өткізу қабілеті сияқты факторлар маңызды кедергілер тудыратынын анықтады. Желінің өзінде өңделген деректер (іргелес сенсорлар арасында аз көлемде деректерді беру арқылы) жылдамырақ және желінің кеңейтілу мүмкіндігін арттырады.
Оқиғаларды бақылау
Зерттеулер көрсеткендей, сенсорларды қолдану төтенше жағдайларға өрт сөндірушілер мен полицияның денқ салып әрекет етуін едәуір жақсартады. Төтенше жағдайларды ерте анықтау үшін қаладағы шудың күрт өсуін, мүмкін апаттың белгісі ретінде анықтауға акустикалық сенсорларды, ал ықтимал өртті анықтауға термиялық сенсорларды пайдалануға болады.
Жеткізу тізбектері
Төмен қуатты электрониканы қолдану арқылы, WSN-дер түрлі салалардағы жеткізу тізбектерінде де тиімді және экономикалық тұрғыдан пайдалы қолданылуы мүмкін.
Жабдық
WSN-дегі басты мәселелердің бірі – төмен құнмен және кішкентай сенсорлық түйіндерді жасау. WSN аппараттық құралдарын өндіретін шағын компаниялардың саны артып келеді, ал коммерциялық жағдай 1970-ші жылдардағы үй компьютерлерінің жағдайымен салыстыруға болады. Көптеген түйіндер әлі де зерттеу және әзірлеу сатысында, әсіресе олардың бағдарламалық қамтамасы. Сенсорлық желілерді пайдалану үшін радиобайланыс және деректерді жинау кезінде өте төмен қуатты әдістерді қолдану қажет. Көптеген жағдайларда WSN шлюз арқылы жергілікті желіге немесе жапсырмалы желіге қосылады. Шлюз WSN мен басқа желі арасында байланыс көпірі ретінде қызмет етеді. Бұл деректерді көбірек ресурстары бар құрылғыларда, мысалы, қашықта орналасқан серверде сақтауға және өңдеуге мүмкіндік береді. Көбінесе төмен қуатты құрылғылар үшін қолданылатын сымсыз жапсырмалы желі Төмен Қуатты Жапсырмалы Желі (LPWAN) деп аталады.
Сымсыз
Сенсорлық түйіндерді қосу үшін бірнеше сымсыз стандарттар мен шешімдер бар. Thread және Zigbee 2,4 ГГц жиілігінде жұмыс істейтін сенсорларды 250 кбит/с жылдамдықпен қоса алады. Көптегендер радио байланыс қашықтығын арттыру үшін төменірек жиілікті пайдаланады (әдетте 1 км), мысалы, Z-Wave 915 МГц жиілігінде жұмыс істейді, ал Еуропалық Одақта 868 МГц жиілігі кеңінен қолданылады, бірақ олардың деректерді беру жылдамдығы төмен (әдетте 50 кбит/с). IEEE 802.15.4 жұмыс тобы төмен қуатты құрылымдарды қосуға арналған стандартты ұсынады, және көбінесе сенсорлар мен смарт есептегіштер қосылу үшін осы стандарттардың бірін пайдаланады. «Заттардың интернеті» пайда болғаннан бері, сенсорларды қосуды қамтамасыз ету үшін көптеген басқа ұсыныстар жасалды. LoRa – бұл LPWAN түрі, ол құрылғылар үшін ұзақ қашықтықтағы, төмен қуатты сымсыз байланысты қамтамасыз етеді, және ол смарт есептегіштерде және басқа ұзақ қашықтықтағы сенсорлық қолданбаларда қолданылады. Wi SUN үй ішіндегі құрылғыларды қосып тұрады. NarrowBand IoT және LTE M ұялы технологияны пайдаланып миллиондаған сенсорлар мен құрылғыларды қоса алады.
Операциялық жүйелер
Сымсыз сенсорлық желі түйіндерінің операциялық жүйелері, әдетте, жалпы мақсаттағы операциялық жүйелерге қарағанда аз күрделі болады. Олар екі себеппен кіріктірілген жүйелерге көбірек ұқсайды. Біріншіден, сымсыз сенсорлық желілер көбінесе жалпы платформа ретінде емес, нақты бір қолданбаны ескере отырып орналастырылады. Екіншіден, төмен құн мен төмен қуатты қажет ету көптеген сымсыз сенсорлық түйіндерде төмен қуатты микроконтроллерлерді пайдалануға алып келеді, бұл виртуалды жад сияқты механизмдердің қажетсіз немесе іске асыру үшін тым қымбат екенін қамтамасыз етеді. Сондықтан сенсорлық желілер үшін eCos немесе uC/OS сияқты кіріктірілген операциялық жүйелерді қолдану мүмкін. Дегенмен, мұндай операциялық жүйелер көбінесе нақты уақыт қасиеттерімен жобаланады. Дэвид Куллер жасаған TinyOS, сымсыз сенсорлық желілер үшін арнайы жасалған алғашқы операциялық жүйе болып саналады. TinyOS көп жіпті емес, оқиғаларға негізделген бағдарламалау үлгісіне негізделген. TinyOS бағдарламалары оқиғаларды өңдеушілерден және аяқталу семантикасымен жұмыс істейтін тапсырмалардан тұрады. Сыртқы оқиға туғанда, мысалы, келіп түскен деректер пакеті немесе сенсордан алынған мәліметтер болса, TinyOS оқиғаны өңдеу үшін тиісті оқиға өңдеушіге сигнал береді. Оқиғаларды өңдеушілер TinyOS ядросы кейінірек жоспарлайтын тапсырмаларды жариялай алады. LiteOS – UNIX сияқты абстракцияны және C бағдарламалау тілін қолдайтын сымсыз сенсорлық желілер үшін жаңадан әзірленген операциялық жүйе. Contiki, Адам Дункельс әзірлеген, 6LoWPAN және Protothreads сияқты жетістіктерді ұсына отырып, C тілінде қарапайым бағдарламалау стилін қолданатын операциялық жүйе. RIOT (операциялық жүйе) – Contiki сияқты функционалдылықты қамтитын, салыстырмалы түрде жақында пайда болған нақты уақыт операциялық жүйесі. PreonVM – сымсыз сенсорлық желілер үшін 6LoWPAN-ды қамтамасыз ететін, Contiki-ге негізделген және Java бағдарламалау тілін қолдайтын операциялық жүйе.
Сенсорлық деректерді басқарудың онлайн-қоғамдық платформалары
Онлайн-қоғамдық сенсорлық деректерді басқару платформалары – сенсор иелеріне өз құрылғыларын тіркеуге және деректерді онлайн деректер базасына жіберуге, ал әзірлеушілерге дерекқорға қосылып, осы деректер негізінде қолданбалар жасауға мүмкіндік беретін желілік деректер базасы қызметтері. Мысалдарға Xively және Wikisensing платформалары жатады. Мұндай платформалар энергия және қоршаған орта деректерінен бастап көлік қызметтерінен алынған әртүрлі деректер жиынтықтары бойынша пайдаланушылар арасындағы онлайн ынтымақтастықты жеңілдетеді. Басқа мүмкіндіктерге веб-сайттарға деректерді уақтылы түрде көрсетуге арналған графиктіктер мен виджеттерді ендіру, деректер ағынынан алынған тарихи деректерді талдау және өңдеу, сондай-ақ скрипттерді, құрылғыларды және ортаны басқару үшін кез келген деректер ағынынан уақтылы ескертулер жіберу кіреді. Wikisensing жүйесінің архитектурасы мұндай жүйелердің негізгі компоненттерін, соның ішінде онлайн-ынтымақтастық үшін API және интерфейстерді, сенсорлық деректерді басқару және өңдеу үшін қажетті бизнес-логиканы қамтитын делдалдық бағдарламалық құралды және үлкен көлемдегі деректерді тиімді сақтау мен алуға арналған сақтау моделін сипаттайды.
Эмоция
Қазіргі уақытта агенттік модельдеу және симуляция – сымсыз сенсорлар ортасындағы күрделі мінез-құлықты (мысалы, үйірлесу) симуляциялауға мүмкіндік беретін жалғыз парадигма. Сымсыз сенсорлық және желілік желілерді агенттік симуляциялау – салыстырмалы түрде жаңа парадигма. Агенттік модельдеу бастапқыда әлеуметтік модельдеуге негізделген. Opnet, Tetcos NetSim және NS сияқты желілік симуляторларды сымсыз сенсорлық желілерді симуляциялау үшін қолдануға болады.
Жергілікті жер
Желілік локализация – бұл сымсыз сенсорлық тораптарды орналастыру кезінде және динамикалық жағдайларда сенсорлық түйіндердің орналасқан жерін анықтау мәселесі. Өте төмен қуатты сенсорлар үшін өлшем, құн және қоршаған орта сенсорларға GPS қабылдағыштарын орнатуға мүмкіндік бермейді. 2000 жылы Нирупама Булусу, Джон Хайдеманн және Дебора Эстрин алғаш рет сымсыз сенсорлық желілерді локализациялау үшін радио байланысына негізделген жүйені ұсынды және осы қағидатты қолдануға ынталандырды. Кейіннен мұндай локализация жүйелері қашықтық өлшеуді қажет етпейтін локализация жүйелері деп аталды, содан бері AHLoS, APS және Stardust сияқты сымсыз сенсорлық желілерге арналған көптеген локализация жүйелері ұсынылды.
Сенсорлық деректерді калибрлеу және ақаулыққа төзімділік
Сымсыз сенсорлық желілерде қолданылатын сенсорлар мен құрылғылар – ең төмен бағамен қол жетімді, соңғы үлгідегі технологиялар. Сондықтан, осы құрылғылардан алынатын сенсорлық өлшемдер көбінесе шулы, толық емес және қате болуы мүмкін. Сымсыз сенсорлық желілерді зерттейтін ғалымдар, қызығушылық тудыратын аймаққа тараған жүздеген сенімсіз өлшемдерден, бірдей жалпы құны бар, бірақ жоғары сапалы және сенімді құралдардан алуға болатын ақпараттан гөрі, әлдеқайда көп мәлімет алуға болады деп санайды.
Макробағдарламалау
Макробағдарламалау – Мэтт Уэлш енгізген термин. Ол жеке сенсорлық түйіндер емес, бүкіл сенсорлық желіні бір жиын ретінде бағдарламалауды білдіреді. Желіні макробағдарламалаудың тағы бір тәсілі – сенсорлық желіні деректер базасы ретінде қарастыру, бұл Сэм Мэдден жасаған TinyDB жүйесі арқылы кеңінен танымал болды.
Қайта бағдарламалау
Қайта бағдарламалау – сенсорлық түйіндердегі кодты жаңарту процесі. Қайта бағдарламалаудың ең қолайлы түрі – түйіндер орналасқан кезде сымсыз жолмен кодты тарату арқылы қашықтықтан қайта бағдарламалау. Әртүрлі қайта бағдарламалау протоколдары бар, олар жұмыс жылдамдығы, сенімділік, энергия жұмсалысы, түйіндерде қалып отыруы тиіс кодтың талаптары, әртүрлі сымсыз ортаға сәйкестік, DoS шабуылдарына төзімділік және т.б. деңгейлерімен ерекшеленеді. Көрінетін қайта бағдарламалау протоколдары: Deluge (2004), Trickle (2004), MNP (2005), Synapse (2008) және Zephyr (2009).
Қауіпсіздік
Инфрақұрылымның архитектурасыздығы (яғни шлюздер қосылмаған, т.б.) және WSN-нің өзіне тән талаптары (мысалы, қадағаланбас жұмыс ортасы, т.б.) қарсыластарды тартатын бірнеше әлсіз тұсқа әкелуі мүмкін. Сондықтан, WSN әскери және денсаулық сақтау сияқты арнайы қолданыстар үшін қолданылғанда қауіпсіздік маңызды мәселе болып табылады. Өзіндік ерекшеліктеріне байланысты, компьютерлік желілердің дәстүрлі қауіпсіздік әдістері WSN үшін тиімсіз (немесе аз тиімді) болады. Осылайша, қауіпсіздік механизмдерінің жетіспеуі осы желілерге қарсы шабуылдарға әкелуі мүмкін. Бұл шабуылдарды анықтау қажет, және оларды жою әдістерін қолдану керек. Сымсыз сенсорлық желілерді қамтамасыз етуде маңызды жаңалықтар пайда болды. Көптеген сымсыз енбектік желілер көп бағытты антенналарды пайдаланады, сондықтан көршілес түйіндердің ішкі және сыртқы байланысын тыңдай алады. Бұл "жергілікті мониторинг" деп аталатын қарапайым құралды жасау үшін пайдаланылды, ол қара тесік немесе құрт тесігі сияқты күрделі шабуылдарды анықтауға қолданылды, олар үлкен желілердің өткізу қабілетін дерлік нөлге дейін төмендетуі мүмкін. Бұл құрал көптеген зерттеушілер мен коммерциялық сымсыз пакеттерді іздеу құралдары тарапынан қолданылды. Кейіннен бұл құрал келісім, жылдамдық және көп антенналы, көп арналы құрылғылар сияқты күрделі шабуылдарға қарсы жақсартуларға ие болды.
Деректерді интеграциялау және сенсор желісі
Сымсыз сенсорлық желілерден алынған деректер әдетте орталық базалық станцияда сандық түрде сақталады. Сонымен қатар, Ашық геопространдық консорциум (OGC) әртүрлі сенсорлық желілерді Интернетке нақты уақыт режимінде біріктіруге мүмкіндік беретін өзара әрекеттесу интерфейстері мен метадеректерді кодтау стандарттарын белгілеп беруде, бұл кез келген адамға веб-браузер арқылы сымсыз сенсорлық желілерді бақылауға немесе басқаруға мүмкіндік береді.
Желідегі өңдеу
Байланыс шығындарын азайту үшін кейбір алгоритмдер түйіндердің қажетсіз сенсорлық ақпаратын жояды немесе азайтады және пайдасы жоқ деректерді таратудан аулақ тұрады. Бұл техника, мысалы, таратылған аномалияны анықтау немесе таратылған оптимизациялау үшін қолданылған. Түйіндер жіберген деректерді қарастыра отырып, олар басқа түйіндерден алынған мәліметтердің орташа көрсеткіштерін немесе бағытын өлшеуі мүмкін. Мысалы, сенсорлық және мониторингтік қолданбаларда, қоршаған ортаның белгілі бір ерекшелігін бақылайтын жақын орналасқан сенсорлық түйіндер әдетте ұқсас мәндерді тіркейді. Сенсорлық өлшемдердің кеңістіктік корреляциясына байланысты деректердің осы түрі желіде деректерді агрегациялау және талдау әдістерін дамытуға түрткіс береді. Агрегация желілік трафиктің мөлшерін азайтады, бұл сенсорлық түйіндердің энергия тұтынуын азайтуға көмектеседі. Соңғы кезде желілік шлюздер де сенсорлық түйіндердің энергия тиімділігін жақсартуда маңызды рөл атқаратыны анықталды, энергия тиімділігіне үлкен қажеттілігі бар түйіндерге көбірек ресурстарды бөлу арқылы. Желінің жалпы энергия тиімділігін арттыру үшін желілік шлюздерде жетілдірілген энергияны үнемдейтін жоспарлау алгоритмдерін енгізу қажет.
Деректерді қауіпсіз агрегациялау
Бұл желі ішіндегі өңдеудің бір түрі, онда сенсорлық түйіндердің қауіпсіздігі қамтамасыз етілмейді және олардың қолда бар энергиясы шектеулі деп есептеледі, ал базалық станцияның қауіпсіздігі қамтамасыз етіліп, оның энергиясы шексіз деп саналады. Деректерді жинақтау сымсыз сенсорлық желілердегі қауіпсіздік қиындықтарын күрделендіреді және осы сценарийлерге арналған жаңа қауіпсіздік техникаларын қажет етеді. Сымсыз сенсорлық желілерде жинақталған деректерге қауіпсіздік қамтамасыз ету WSN-дегі қауіпсіз деректерді жинақтау деп аталады. Сымсыз сенсорлық желілерде қауіпсіз деректерді жинақтау әдістерін талқылаған алғашқы жұмыстардың бірі осылар болды. Қауіпсіз деректерді жинақтаудағы екі негізгі қауіпсіздік мәселесі – деректердің құпиялылығы мен толықтығы. Шифрлау дәстүрлі түрде сымсыз сенсорлық желіде бастапқыдан соңғы құпиялылықты қамтамасыз ету үшін қолданылса, қауіпсіз деректерді жинақтау сценарийіндегі жинақтаушылар агрегацияны жүзеге асыру үшін шифрланған деректерді шифрлаудан босатуы керек. Бұл жинақтаушыдағы ашық мәтінді әшкерелейді, бұл деректерді қарсыластың шабуылдарына осал етеді. Сол сияқты, жинақтаушы жинақталған деректерге жалған ақпарат енгізіп, базалық станцияны жалған деректерді қабылдауға мәжбүрлей алады. Осылайша, деректерді жинақтау желінің энергия тиімділігін арттырса да, қауіпсіздік мәселелерін күрделендіреді.