Wireless sensor network

Assalamaualaikum Wr.Wb

Ada yang tau tidak apa sih WSN itu ?? Belajar bersama yukks…….

WSN atau kepanjangan dari Wireless Sensor Networks 

 

Jaringan nirkabel sensor (WSN), [1][2]  kadang-kadang disebut sensor nirkabel dan jaringan aktuator (WSAN), spasial didistribusikan sensor otonom untuk memantau kondisi fisik atau lingkungan, seperti suhu, suara, tekanan, dll dan kooperatif lulus data mereka melalui jaringan ke lokasi utama. Jaringan yang lebih modern adalah bi-directional, juga memungkinkan kontrol aktivitas sensor. Pengembangan jaringan sensor nirkabel dimotivasi oleh aplikasi militer seperti pengawasan medan perang; hari ini jaringan tersebut digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan konsumen, seperti proses monitoring industri dan kontrol, pemantauan kesehatan mesin, dan sebagainya.

WSN ini dibangun dari "node" - dari beberapa untuk beberapa ratusan atau bahkan ribuan, di mana setiap node terhubung ke satu (atau kadang-kadang beberapa) sensor. Setiap node jaringan sensor seperti biasanya memiliki beberapa bagian: sebuah transceiver radio dengan antena internal atau koneksi ke antena eksternal, mikrokontroler, sebuah sirkuit elektronik untuk interfacing dengan sensor dan sumber energi, biasanya baterai atau bentuk tertanam energi panen . Sebuah node sensor mungkin bervariasi dalam ukuran yang dari kotak sepatu ke ukuran sebutir debu, meskipun berfungsi "motes" dimensi mikroskopis asli masih harus dibuat. Biaya node sensor adalah sama bervariasi, mulai dari beberapa ratusan dolar, tergantung pada kerumitan node sensor individu. Ukuran dan biaya kendala pada node sensor mengakibatkan kendala yang sesuai pada sumber daya seperti energi, memori, kecepatan komputasi dan bandwidth komunikasi. Topologi dari WSNs dapat bervariasi dari jaringan bintang sederhana untuk multi-hop jaringan mesh nirkabel canggih. Teknik propagasi antara hop dari jaringan dapat routing atau banjir. [3] [4]

Dalam ilmu komputer dan telekomunikasi, jaringan sensor nirkabel adalah area penelitian aktif dengan berbagai workshop dan konferensi diatur setiap tahun, misalnya IPSN, SENSYS, dan EWSN.

Aplikasi

·         Pemantauan Wilayah
Pemantauan daerah adalah aplikasi umum WSNs. Dalam pemantauan daerah, WSNs ini digunakan lebih dari satu daerah di mana beberapa fenomena yang akan dipantau. Contoh militer adalah penggunaan sensor mendeteksi intrusi musuh; contoh sipil adalah geo-fencing gas atau saluran pipa minyak.

·         Pemantauan Kesehatan
Aplikasi medis dapat dari dua jenis: dpt dipakai dan ditanamkan. perangkat Wearable digunakan pada permukaan tubuh manusia atau hanya di dekat pengguna. Perangkat medis implan adalah mereka yang dimasukkan dalam tubuh manusia. Ada banyak aplikasi lain juga mis pengukuran tubuh posisi dan lokasi dari orang, pemantauan keseluruhan pasien yang sakit di rumah sakit dan di rumah. jaringan tubuh-daerah dapat mengumpulkan informasi tentang kesehatan, kebugaran, dan pengeluaran energi seseorang. [5]

·         Lingkungan / Earth penginderaan
Ada banyak aplikasi dalam memantau parameter lingkungan, [6] contoh yang diberikan di bawah ini. Mereka berbagi tantangan ekstra lingkungan yang keras dan mengurangi catu daya.

1.pemantauan polusi udara
jaringan sensor nirkabel telah dikerahkan di beberapa kota (Stockholm, London, dan Brisbane) untuk memantau konsentrasi gas berbahaya bagi warga. Ini dapat mengambil keuntungan dari link nirkabel ad hoc daripada instalasi kabel, yang juga membuat mereka lebih mobile untuk pembacaan pengujian di daerah yang berbeda. [Rujukan?]

            2. deteksi kebakaran hutan
Sebuah jaringan Sensor Node dapat diinstal di sebuah hutan untuk mendeteksi ketika kebakaran dimulai. Node dapat dilengkapi dengan sensor untuk mengukur suhu, kelembaban dan gas yang diproduksi oleh api di pohon atau vegetasi. Deteksi dini sangat penting untuk tindakan sukses dari petugas pemadam kebakaran; berkat Wireless Sensor Networks, pemadam kebakaran akan dapat mengetahui ketika kebakaran dimulai dan bagaimana ia menyebar.

3.deteksi Longsor
Sebuah sistem deteksi longsor yang menggunakan jaringan sensor nirkabel untuk mendeteksi gerakan kecil pada tanah dan perubahan berbagai parameter yang mungkin terjadi sebelum atau selama tanah longsor. Melalui data yang dikumpulkan dimungkinkan untuk mengetahui terjadinya longsor jauh sebelum benar-benar terjadi.

            4.pemantauan kualitas air
pemantauan kualitas air melibatkan menganalisis sifat air di bendungan, sungai, danau & lautan, serta cadangan air bawah tanah. Penggunaan banyak sensor didistribusikan nirkabel memungkinkan pembuatan peta yang lebih akurat dari status air, dan memungkinkan penyebaran permanen pemantauan stasiun di lokasi akses yang sulit, tanpa perlu pengambilan data manual. [7]

            5. pencegahan bencana alam
jaringan sensor nirkabel dapat secara efektif bertindak untuk mencegah konsekuensi dari bencana alam, seperti banjir. node nirkabel telah berhasil dikerahkan di sungai di mana perubahan tingkat air harus dipantau secara real time.

·         Pemantauan industri

1. pemantauan kesehatan mesin
jaringan sensor nirkabel telah dikembangkan untuk pemeliharaan berbasis kondisi mesin (CBM) karena mereka menawarkan penghematan biaya yang signifikan dan mengaktifkan fungsi baru. [8]

sensor nirkabel dapat ditempatkan di lokasi sulit atau tidak mungkin untuk mencapai dengan sistem kabel, seperti mesin berputar dan kendaraan untethered.

2. Data logging
Artikel utama: Data logging
jaringan sensor nirkabel juga digunakan untuk pengumpulan data untuk pemantauan informasi lingkungan, ini bisa sesederhana pemantauan suhu dalam lemari es untuk tingkat air di tangki meluap di pembangkit listrik tenaga nuklir. Informasi statistik kemudian dapat digunakan untuk menunjukkan bagaimana sistem telah bekerja. Keuntungan dari WSNs lebih penebang konvensional adalah "hidup" feed data yang mungkin.

3. Air pemantauan air / limbah
Pemantauan kualitas dan tingkat air meliputi banyak kegiatan seperti memeriksa kualitas air bawah tanah atau permukaan dan memastikan infrastruktur air suatu negara untuk kepentingan manusia dan hewan. Ini dapat digunakan untuk melindungi pemborosan air.

4. Pemantauan kesehatan struktural
Artikel utama: pemantauan kesehatan Struktural
jaringan sensor nirkabel dapat digunakan untuk memantau kondisi infrastruktur sipil dan proses geo-fisik terkait dekat dengan real time, dan dalam waktu lama melalui data logging, menggunakan sensor tepat dihubungkan.

                        

Karakteristik
            Karakteristik utama dari WSN meliputi:

1. Kendala Konsumsi daya untuk node menggunakan baterai atau energi panen

2. Kemampuan untuk mengatasi kegagalan node (ketahanan)

3. Beberapa mobilitas node (node yang sangat mobile tampaknya WSN)

4. Heterogenitas node

5. Skalabilitas untuk skala besar penyebaran

6. Kemampuan untuk menahan kondisi lingkungan yang keras

7. Kemudahan penggunaan

8. desain Cross-lapisan

             Cross-layer menjadi area belajar yang penting untuk komunikasi nirkabel. Selain itu, pendekatan berlapis tradisional menyediakan tiga masalah utama:

    1. pendekatan berlapis tradisional tidak dapat berbagi informasi yang berbeda antara lapisan yang berbeda, yang mengarah ke setiap lapisan tidak memiliki informasi yang lengkap. Pendekatan berlapis tradisional tidak dapat menjamin optimalisasi seluruh jaringan.
    2. Pendekatan berlapis tradisional tidak memiliki kemampuan untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan.
    3. Karena gangguan antara pengguna yang berbeda, konflik akses, memudar, dan perubahan lingkungan di jaringan sensor nirkabel, pendekatan berlapis tradisional untuk jaringan kabel tidak berlaku untuk jaringan nirkabel.

Jadi cross-layer dapat digunakan untuk membuat modulasi optimal untuk meningkatkan kinerja transmisi, seperti data rate, efisiensi energi, QoS (Quality of Service), dll .. node Sensor dapat dibayangkan sebagai komputer kecil yang sangat dasar di hal interface dan komponen mereka. Mereka biasanya terdiri dari unit pengolahan dengan daya yang terbatas komputasi dan memori yang terbatas, sensor atau MEMS (termasuk sirkuit pengkondisian tertentu), perangkat komunikasi (biasanya transceiver radio atau alternatif optik), dan sumber daya biasanya dalam bentuk baterai. mungkin inklusi lainnya adalah modul energi panen, [9] Asics sekunder, dan antarmuka komunikasi mungkin sekunder (misalnya RS-232 atau USB).

BTS adalah salah satu atau lebih komponen dari WSN dengan lebih banyak sumber daya komputasi, energi dan komunikasi. Mereka bertindak sebagai gateway antara node sensor dan pengguna akhir karena mereka data yang biasanya maju dari WSN pada ke server. komponen khusus lainnya dalam jaringan berdasarkan routing router, yang dirancang untuk menghitung, menghitung dan mendistribusikan tabel routing.

Platform
1. Perangkat keras
Artikel utama: sensor simpul
Salah satu tantangan utama dalam WSN adalah untuk menghasilkan biaya rendah dan node sensor kecil. Ada peningkatan jumlah perusahaan kecil yang memproduksi hardware WSN dan situasi komersial dapat dibandingkan dengan komputasi rumah pada 1970-an. Banyak dari node masih dalam tahap penelitian dan pengembangan, khususnya perangkat lunak mereka. Juga melekat ke sensor adopsi jaringan adalah penggunaan metode daya yang sangat rendah untuk komunikasi radio dan akuisisi data.

Dalam banyak aplikasi, WSN berkomunikasi dengan Local Area Network atau Wide Area Network melalui gateway. The Gateway bertindak sebagai jembatan antara WSN dan jaringan lainnya. Hal ini memungkinkan data yang akan disimpan dan diproses oleh perangkat dengan sumber daya yang lebih, misalnya, di server yang terletak jauh.

2. Perangkat lunak
Energi adalah sumber daya scarcest node WSN, dan itu menentukan masa WSNs. WSNs dapat dikerahkan dalam jumlah besar di berbagai lingkungan, termasuk daerah terpencil dan bermusuhan, di mana komunikasi ad hoc adalah komponen kunci. Untuk alasan ini, algoritma dan protokol harus mengatasi isu-isu berikut:
    1. Peningkatan umur
    2. Ketahanan dan toleransi kesalahan
    3. Self-konfigurasi
Lifetime maksimalisasi: Energi / Konsumsi Daya perangkat penginderaan harus diminimalkan dan node sensor harus hemat energi karena sumber energi yang terbatas menentukan hidup mereka. Untuk menghemat daya, node sensor nirkabel biasanya mematikan kedua pemancar radio dan penerima radio saat tidak digunakan.

o   Sistem operasi
sistem operasi untuk node jaringan sensor nirkabel biasanya kurang kompleks daripada sistem operasi tujuan umum. Mereka lebih kuat menyerupai sistem embedded, karena dua alasan. Pertama, jaringan sensor nirkabel biasanya digunakan dengan aplikasi tertentu dalam pikiran, bukan sebagai platform umum. Kedua, kebutuhan untuk biaya rendah dan daya rendah mengarah paling node sensor nirkabel untuk memiliki mikrokontroler daya rendah memastikan bahwa mekanisme seperti memori virtual yang tidak perlu atau terlalu mahal untuk diterapkan.

Oleh karena itu mungkin untuk menggunakan sistem operasi tertanam seperti eCos atau UC / OS untuk jaringan sensor. Namun, sistem operasi tersebut sering dirancang dengan sifat real-time.

TinyOS mungkin yang pertama [10] sistem operasi yang khusus dirancang untuk jaringan sensor nirkabel. TinyOS didasarkan pada model pemrograman event-driven bukan multithreading. program TinyOS terdiri dari event handler dan tugas dengan run-to-selesai semantik. Ketika suatu peristiwa eksternal terjadi, seperti paket data yang masuk atau membaca sensor, TinyOS sinyal pengendali event yang tepat untuk menangani acara tersebut. event handler dapat mengirim tugas yang dijadwalkan oleh kernel TinyOS beberapa waktu kemudian.

3. sensor kolaboratif platform manajemen data secara online
platform manajemen data sensor kolaboratif online layanan database on-line yang memungkinkan pemilik sensor untuk mendaftar dan menghubungkan perangkat mereka untuk memberi makan data ke database online untuk penyimpanan dan juga memungkinkan pengembang untuk koneksi ke database dan membangun aplikasi mereka sendiri berdasarkan data yang. Contoh termasuk Xively dan platform Wikisensing. platform seperti menyederhanakan kolaborasi online antara pengguna lebih beragam set data mulai dari data energi dan lingkungan untuk yang dikumpulkan dari jasa transportasi. Layanan lain termasuk memungkinkan pengembang untuk menanamkan real-time grafik & widget di website; menganalisis dan memproses data historis ditarik dari data feed; mengirim peringatan real-time dari setiap datastream untuk mengontrol skrip, perangkat dan lingkungan.

Arsitektur sistem Wikisensing [11] menggambarkan komponen kunci dari sistem seperti untuk memasukkan API dan interface untuk kolaborator online, middleware yang berisi logika bisnis yang diperlukan untuk pengelolaan data sensor dan pengolahan dan model penyimpanan yang sesuai untuk penyimpanan yang efisien dan pengambilan dari volume data yang besar. 0525162632

Simulasi WSNs
Saat ini, pemodelan berbasis agen dan simulasi adalah satu-satunya paradigma yang memungkinkan simulasi perilaku kompleks dalam lingkungan sensor nirkabel (seperti berkelompok). [12] simulasi-Agent berdasarkan sensor nirkabel dan jaringan ad hoc adalah relatif baru paradigma. modeling-agen berdasarkan awalnya berdasarkan simulasi sosial.

Jaringan simulator seperti OPNET, NetSim dan NS2 dapat digunakan untuk mensimulasikan jaringan sensor nirkabel.

Konsep Lain

1.Jaringan sensor terdistribusi
Jika arsitektur terpusat digunakan dalam jaringan sensor dan simpul pusat gagal, maka seluruh jaringan akan runtuh, namun keandalan jaringan sensor dapat ditingkatkan dengan menggunakan arsitektur kontrol terdistribusi. kontrol terdistribusi digunakan dalam WSNs untuk alasan berikut:
     1.Sensor node rentan terhadap kegagalan,
     2.Untuk pengumpulan data yang lebih baik,
     3.To menyediakan node dengan cadangan jika terjadi kegagalan dari node pusat.
2.Integrasi data dan web sensor
Data yang dikumpulkan dari jaringan sensor nirkabel biasanya disimpan dalam bentuk data numerik di base station pusat. Selain itu, Geospatial Consortium Terbuka (OGC) adalah menentukan standar untuk interoperabilitas antarmuka dan pengkodean metadata yang memungkinkan integrasi real time dari jaring sensor heterogen ke Internet, memungkinkan setiap individu untuk memantau atau mengontrol jaringan sensor nirkabel melalui web browser.

3.In-jaringan pengolahan
Untuk mengurangi komunikasi biaya beberapa algoritma menghapus atau mengurangi informasi sensor berlebihan node 'dan menghindari forwarding data yang tidak ada gunanya. Sebagai node dapat memeriksa data yang mereka meneruskan, mereka dapat mengukur rata-rata atau directionality misalnya bacaan dari node lain. Misalnya, dalam aplikasi pemantauan penginderaan dan, umumnya kasus yang tetangga node sensor pemantauan fitur lingkungan biasanya mendaftar nilai yang sama. jenis redundansi data karena korelasi spasial antara pengamatan sensor menginspirasi teknik untuk agregasi data-jaringan dan pertambangan

Lihat juga
     1.Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing
     sistem 2.Autonomous
     3.Center untuk Embedded Jaringan Sensing
     4.Internet dari Hal
     5.List routing protokol ad hoc
     6.List sensor
     7.Mobile jaringan sensor nirkabel
     8.OpenWSN
     komunikasi nirkabel 9.Optical
     10.Sensor jaringan
     11.Smart, produk terhubung

Referensi
   1. Sebuah Survei terpusat dan terdistribusi Clustering Routing Algoritma forWSNs (PDF). IEEE 81 Vehicular Technology Conference. Glasgow, Skotlandia: IEEE. Semi 2015. doi: 10,1109 / VTCSpring.2015.7145650. Diperoleh 4 Maret 2016.
   2. I. F. Akyildiz dan I.H. Kasimoglu (2004). "Wireless Sensor dan Aktor Networks: Tantangan Penelitian". Ad Hoc Networks 2 (4): 351-367. doi: 10,1016 / j.adhoc.2004.04.003.
    3. Dargie, W. dan Poellabauer, C. (2010). Dasar-dasar jaringan sensor nirkabel: teori dan praktek. John Wiley and Sons. pp. 168-183, 191-192. ISBN 978-0-470-99765-9.
   4. Sohraby, K., Minoli, D., Znati, T. (2007). Jaringan nirkabel sensor: teknologi, protokol, dan aplikasi. John Wiley and Sons. pp. 203-209. ISBN 978-0-471-74300-2.
   5. Peiris, V. (2013). "Sangat terintegrasi penginderaan nirkabel untuk aplikasi jaringan area tubuh". SPIE Newsroom. doi: 10,1117 / 2.1201312.005120.
   6. J.K.Hart dan K.Martinez, "Lingkungan Sensor Networks: Sebuah revolusi dalam ilmu sistem bumi", Ilmu Bumi Ulasan 2006
   7. Spie (2013). "Vassili Karanassios: pemulungan Energi untuk daya sensor jarak jauh". SPIE Newsroom. doi: 10,1117 / 2.3201305.05.
    8. Tiwari, Ankit et al., Hemat energi desain nirkabel jaringan sensor dan implementasi untuk pemeliharaan berdasarkan kondisi-, Transaksi ACM pada Sensor Networks (TOSN), http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1210670
   9. Magno, M .; Boyle, D .; Brunelli, D .; O'Flynn, B .; Popovici, E .; Benini, L. (2014). "Diperpanjang Pemantauan Wireless Melalui Cerdas Hybrid Pasokan Energi". IEEE Transaksi pada Industri Elektronik 61 (4): 1871. doi: 10,1109 / TIE.2013.2267694.
    10. TinyOS Programming, Philip Levis, Cambridge University Press, 2009
    11. Silva, D .; Ghanem, M .; Guo, Y. (2012). "WikiSensing: Sebuah online Pendekatan Collaborative untuk Sensor Data Management". Sensor 12 (12): 13295. doi: 10,3390 / s121013295.
    12. Muaz Niazi, Amir Hussain (2011). Kerangka Simulasi Novel Agen Berbasis untuk Sensing di Lingkungan Adaptive Complex. IEEE Sensor Jurnal, vol.11 No 2, 404-412. Kertas

Link Eksternal
Wikimedia Commons memiliki kategori mengenai jaringan sensor nirkabel.

Wikimedia Commons has media related to Wireless sensor networks.

     Komite Standardisasi 802.15.4 IEEE