ワイヤレスセンサーネットワークについて詳しく解説

導入

原理図

ワイヤレスセンサーネットワークは、環境データを自律的に収集および送信できるマイクロセンサーである多数のノードを備えたアドホックネットワークです。これらのノードの位置は、必ずしも事前に決定されているわけではありません。これらは、捕捉された現象の対象領域に対応する「集水域」と呼ばれる地理的領域にランダムに分散できます。

民間用途に加えて、センサー ネットワークには軍事用途もあります (戦場、水中、宇宙、地上などでの侵入検知、戦闘員、車両、武器などの位置特定)。

機能している

ノードによってキャプチャされたデータは、マルチホップ ルーティングを使用して、シンクノードと呼ばれる「収集ポイント」とみなされるノードにルーティングされます。後者は、(インターネット、衛星、またはその他のシステムを介して)ネットワークユーザーに接続できます。ユーザーは、必要なデータの種類を指定してネットワーク内の他のノードにリクエストを送信し、シンク ノードを通じてキャプチャされた環境データを収集できます。

マイクロエレクトロニクス、マイクロテクノロジー、無線伝送技術、およびソフトウェアアプリケーションの共同進歩により、ネットワーク内で動作可能な、体積数立方ミリメートルのマイクロセンサーを手頃なコストで製造できるようになりました。それらには次のものが含まれます。

• 物理量 (熱、湿度、振動、放射線など) を捕捉し、デジタル量に変換するキャプチャ ユニット
• コンピュータ処理およびデータ記憶ユニットと無線伝送モジュール。

したがって、これらのマイクロセンサーは実際の組み込みシステムです。自律的な方法で環境データを収集し、1 つまたは複数の収集ポイントに送信することを目的として、それらのいくつかを配備すると、ワイヤレス センサー ネットワーク(英語ではワイヤレス センサー ネットワークまたは WSN) が形成されます。

課題

MIT のTechnology Review誌では、ワイヤレス センサー ネットワークは、世界と私たちの生活と働き方を変える 10 の新技術のうちの 1 つです。これは、ここ数十年間で出現したサービスと、さまざまな分野での物理的および生物学的現象の観察と制御に対するニーズの高まりに対応しています。

• 産業、技術、科学(温度、圧力、湿度、明るさなどの監視)。
• 生態学と環境（UV、放射能、PAHs、重金属、オゾン、NO ₂ 、さらには CO ₂やその他の温室効果ガスなどの汚染物質の監視）
• 健康（患者のモニタリング、生態疫学および疫学モニタリング、
• 安全、
• 輸送（各種自動化、事故防止等）、
• ホームオートメーションビルディングオートメーション、
• 等）

歴史的

1990 年代までは、いくつかの無線ビーコンを除いて、センサーから中央コントローラーにデータをルーティングするには、高価で面倒なケーブル配線が必要でした。

1990 年代に、特に環境分野や産業分野で新しいセンサー ネットワークが登場しましたが、これは無線技術の分野における最近の進歩によって可能になりました。今日では、無線技術の最近の進歩のおかげで、無線センサー ネットワークを使用した新製品がこの環境データの回復に使用されています。