¿Qué se debe considerar al construir una red inalámbrica de sensores?

Esta pregunta se origina en una pregunta sobre un detalle específico sobre la construcción de redes de sensores inalámbricos . Mientras respondía la pregunta, quería compartir algunas pautas generales para el proceso de planificación de una red inalámbrica de sensores.

Entonces, consideremos que queremos construir una nueva implementación de red de sensores inalámbricos. ¿Cuál es el mejor enfoque para evitar errores y errores comunes que otros cometieron antes?

¡No pierdas tu tiempo y comete el mismo error que cientos de grupos de investigación (incluido el nuestro) cometieron antes durante décadas y simplemente arroja algunos sensores inespecíficos a la naturaleza sin saber lo que realmente quieres obtener al final!

Hay un buen artículo de 2006 (!) Que comparte experiencias de una implementación del mundo real.

Langendoen, Koen, Aline Baggio y Otto Visser. " Murphy ama las papas: Experiencias de un despliegue piloto de redes de sensores en agricultura de precisión " . XX Simposio Internacional de Procesamiento Paralelo y Distribuido (IPDPS) 2006.

¡Prepárese para esos y muchos otros problemas que puedan surgir y planifique con anticipación y concéntrese en su objetivo!

Debería hacerse la siguiente pregunta: ¿Por qué quiero construir la implementación? ¿Es realmente la información en sí la que quiero recopilar, quiero evaluar y desarrollar protocolos de red o quiero desarrollar y probar nuevo hardware? La respuesta da como resultado caminos muy distintos:

¡Quiero obtener los datos!

En ese caso, trate de confiar en las prácticas comprobadas tanto como pueda. ¡Compre hardware estándar, use carcasas de grado industrial, proporcione muchas más baterías de las que cree que necesita su hardware y vigílelas! ¡Utilice software ya probado y bien probado y no cree todo desde cero! Incluso piense en lo siguiente: ¿ Realmente necesito conexiones inalámbricas?

Por supuesto, hay muchas aplicaciones en las que realmente necesita cientos de dispositivos de recolección de energía, inalámbricos, autoorganizados y pequeños. Pero solo usar estas técnicas porque son geniales es una pérdida de dinero y tiempo.

Si realmente desea obtener los datos, nada es más frustrante que notar que solo para el día más interesante, no hay datos disponibles porque el agua se ha acumulado en sus dispositivos (estado allí ...).

¡Quiero mejorar los protocolos para redes inalámbricas de sensores!

En ese caso, concéntrate realmente en el núcleo. Aquí hablo acerca de los protocolos de red, pero es válido para todos los demás procedimientos y algoritmos en el contexto de IoT.

Para la mayoría de los protocolos, no le importa si transportan datos del mundo real o solo algo de ruido pseudoaleatorio. Entonces, ¿por qué no tomar el camino fácil, tirar los sensores y simplemente generar algunos datos aleatorios? Recomiendo el siguiente procedimiento:

1. Piensa en el problema que quieres resolver. ¿Cuál es tu pregunta de investigación?
2. ¡Leer! Ya se han hecho muchas cosas. Muchos conceptos han demostrado ser buenos, muchos otros no. Comenzar con protocolos de red desde cero es solo una pérdida de tiempo.
3. Haz algunas evaluaciones teóricas. ¿Es realmente posible mejorar un protocolo dado o ya está en un límite principal? Shannon no puede ser engañado!
4. Haz simulaciones. Sugiero el marco OMNeT ++ / INET, pero hay muchos marcos por ahí. Pero por favor no comience desde cero. La mayoría de los componentes ya están allí para su conveniencia. Pruebe si sus ideas funcionan en el entorno controlado de un simulador.
5. Trabajar en la implementación de hardware. ¿Su implementación funciona al menos en su escritorio?
6. Pruébelo en un banco de pruebas ya existente. Un ejemplo es el FIT IoT-LAB . Esto le permite probar su implementación con hardware del mundo real sin la carga de todos los problemas que surgen de los bancos de pruebas de fabricación propia.
7. Ahora finalmente puede planificar su implementación en el mundo real y adaptarla al problema específico que desea abordar. Hasta ahora, debe tener una buena idea de cuán densa debe ser su red, cuántos dispositivos son significativos, cómo deben distribuirse, qué tipo de datos deben proporcionarse, etc. Luego vaya a "¡Quiero obtener los datos!", Pero esta vez sus datos son la medida de rendimiento que desea probar.

Sí, este es un largo camino por recorrer, pero hay estudiantes haciendo esto durante una tesis de maestría de seis meses, por lo que es factible y definitivamente vale la pena el esfuerzo. Ya hay tanta investigación existente en esta área que omitir un paso al final no vale la pena.

¡Quiero construir hardware genial!

Si está interesado principalmente en construir hardware genial, comience jugando con el hardware existente. Luego piense en lo que le falta a este hardware y qué podría mejorarse. Tal vez solo desee crear una carcasa agradable e impermeable y ver cómo funciona en la práctica.

Necesitará varias iteraciones de todos modos, así que comience con algo de gran tamaño (por ejemplo, en términos de RAM o memoria persistente) y luego elimine las partes innecesarias en futuras iteraciones. Esto es mucho más satisfactorio que reconocer que el software que desea utilizar es solo 1 KB demasiado grande después de la producción. Además, brinde buenas posibilidades para depurar y evaluar su hardware.

Incluso si no necesita una interfaz serial o USB para la aplicación final, acelera mucho el desarrollo. Si realmente está construyendo una carcasa, conecte un sensor de humedad y vigílelo constantemente en lugar de esperar y verificar manualmente. Si integra una cosechadora de energía, controle los flujos de energía, incluso si un IC de medición de potencia precisa puede ser demasiado grande para una aplicación final.

Para la parte de software, ¡confíe en los componentes existentes! Si está creando un banco de pruebas porque le gusta construir hardware y realmente no sabe qué hacer con él, ¡publíquelo! Hay muchas personas (ver arriba) que sueñan con tener acceso a una implementación en el mundo real, por lo que felizmente proporcionarán software.