Cosa dovrebbe essere considerato quando si costruisce una rete di sensori wireless?

Questa domanda proviene da una domanda che riguarda un dettaglio specifico sulla costruzione di reti di sensori wireless . Mentre rispondevo alla domanda, volevo condividere alcune linee guida generali per il processo di pianificazione di una rete di sensori wireless.

Quindi consideriamo che vogliamo costruire una nuova distribuzione di rete di sensori wireless. Qual è l'approccio migliore per evitare le insidie ​​e gli errori comuni che altri hanno fatto prima?

Per favore, non perdete tempo e commettete lo stesso errore di centinaia di gruppi di ricerca (incluso il nostro) commessi in precedenza per decenni e lanciate alcuni sensori non specifici nella natura selvaggia senza sapere cosa volete davvero ottenere alla fine!

C'è un bel documento del 2006 (!) Che condivide le esperienze di una distribuzione nel mondo reale.

Langendoen, Koen, Aline Baggio e Otto Visser. " Murphy ama le patate: esperienze acquisite da una rete pilota di sensori nell'agricoltura di precisione. " XX Simposio internazionale di elaborazione parallela e distribuita (IPDPS) 2006.

Preparati a questi e molti altri problemi che potrebbero sorgere e pianifica in anticipo e concentrati sul tuo obiettivo!

È necessario porsi la seguente domanda: Perché desidero creare la distribuzione? Sono davvero i dati stessi che voglio raccogliere, voglio valutare e sviluppare protocolli di rete o voglio sviluppare e testare nuovo hardware? La risposta si traduce in percorsi molto distinti:

Voglio ottenere i dati!

In tal caso, prova a fare affidamento il più possibile su pratiche comprovate. Acquista hardware standard, usa custodie di livello industriale, fornisci molte più batterie di quelle che pensi richiedano il tuo hardware e monitorale! Usa un software già esistente e ben collaudato e non creare tutto da zero! Pensa anche a quanto segue: ho davvero bisogno di connessioni wireless?

Naturalmente, ci sono molte applicazioni in cui hai davvero bisogno di centinaia di dispositivi per la raccolta di energia, wireless, auto-organizzanti e piccoli. Ma usare solo queste tecniche perché sono belle è una perdita di tempo e denaro.

Se vuoi davvero ottenere i dati, niente è più frustrante che notare che solo per il giorno più interessante, non sono disponibili dati perché l'acqua si è accumulata nei tuoi dispositivi (ci sono stato ...).

Voglio migliorare i protocolli per le reti di sensori wireless!

In tal caso, concentrati davvero sul core. Parlo dei protocolli di rete qui, ma vale anche per tutte le altre procedure e algoritmi nel contesto IoT.

Per la maggior parte dei protocolli, non importa se trasportano dati del mondo reale o solo qualche rumore pseudo-casuale. Quindi perché non prendere la strada facile, buttare via i sensori e generare semplicemente alcuni dati casuali? Raccomando la seguente procedura:

1. Pensa a quale problema vuoi risolvere. Qual è la tua domanda di ricerca?
2. Leggere! Molte cose sono già state fatte. Molti concetti hanno dimostrato di essere buoni, molti altri no. Iniziare da zero con i protocolli di rete è solo una perdita di tempo.
3. Fai alcune valutazioni teoriche. È davvero possibile migliorare un determinato protocollo o è già a un limite di principio? Shannon non può essere ingannato!
4. Fai simulazioni. Suggerisco il framework OMNeT ++ / INET, ma ci sono molti framework là fuori. Ma per favore non iniziare da zero. La maggior parte dei componenti sono già lì per tua comodità. Verifica se le tue idee funzionano nell'ambiente controllato di un simulatore.
5. Lavora sull'implementazione dell'hardware. L'implementazione funziona almeno sulla tua scrivania?
6. Provalo in un banco di prova già esistente. Un esempio è il FIT IoT-LAB . Ciò consente di testare l'implementazione con hardware del mondo reale senza l'onere di tutti i problemi derivanti da banchi di prova autoprodotti.
7. Ora puoi finalmente pianificare la tua distribuzione nel mondo reale e adattarla al problema specifico che vuoi affrontare. Fino ad ora dovresti avere una buona idea di quanto deve essere densa la tua rete, quanti dispositivi sono significativi, come dovrebbero essere distribuiti, che tipo di dati devono essere forniti e così via. Quindi vai su "Voglio ottenere i dati!", Ma questa volta i tuoi dati sono la misura delle prestazioni che vuoi testare.

Sì, questa è una lunga strada da percorrere, ma ci sono studenti che lo fanno durante una tesi di master di sei mesi, quindi è fattibile e sicuramente ne vale la pena! Esistono già così tante ricerche in questo settore che saltare un passo non ripaga alla fine.

Voglio costruire hardware fantastico!

Se sei principalmente interessato a creare hardware interessante, inizia a giocare con l'hardware esistente. Quindi pensa a cosa manca a questo hardware e a cosa potrebbe essere migliorato. Forse vuoi solo creare un alloggiamento bello e impermeabile e vedere come funziona in pratica.

Avrai comunque bisogno di diverse iterazioni, quindi inizia con qualcosa di sovradimensionato (ad es. In termini di RAM o memoria persistente) e poi togli le parti non necessarie nelle iterazioni future. Questo è molto più soddisfacente del riconoscere che il software che si desidera utilizzare è troppo grande solo 1 KB dopo la produzione. Inoltre, offre buone possibilità di debug e valutazione dell'hardware.

Anche se non hai bisogno di un'interfaccia seriale o USB per l'applicazione finale, accelera molto lo sviluppo. Se stai effettivamente costruendo un alloggiamento, collega un sensore di umidità e monitoralo costantemente invece di aspettare e controllare manualmente. Se si integra un raccoglitore di energia, monitorare i flussi di energia, anche se un preciso IC di misurazione della potenza potrebbe essere sovradimensionato per un'applicazione finale.

Per la parte software, fare affidamento su componenti esistenti! Se stai costruendo un banco di prova perché ti piace costruire hardware e non sai davvero cosa farne, pubblicalo! Ci sono molte persone (vedi sopra) che sognano di avere accesso a una distribuzione nel mondo reale, quindi saranno lieti di fornire software.