_Εισαγωγή_
Τα δίκτυα μικροηλεκτρονικών αισθητήρων αποτελούν μια ευρεία και δημοφιλή ερευνητική περιοχή της πληροφορικής και όχι μόνο. Τα τελευταία χρόνια, η περιοχή αυτή έχει αποκτήσει έντονο ενδιαφέρον λόγω των πολλών εφαρμογών και ευκαιριών για εμπλοκή από ερευνητές από τους διάφορους κλάδους της πληροφορικής και ηλεκτρονικής (αναφερόμενοι στο καθαρά τεχνικό μέρος της τεχνολογίας αυτής). Αισθητήρες γενικά ονομάζεται η ηλεκτρονική συσκευή που έχει τη δυνατότητα να παρατηρεί και να καταγράφει/αναφέρει κάποια παράμετρο του περιβάλλοντος όπως θερμοκρασία, υγρασία, ήχο, εικόνα (video) κλπ. Από την άλλη, δίκτυο αισθητήρων είναι ένα σύνολο από μικροεπεξεργαστές οι οποίοι εφοδιάζονται με ένα ή περισσότερους αισθητήρες καθώς και δυνατότητα επικοινωνίας. Ενώ οι μικροηλεκτρονικοί αισθητήρες λειτουργούν σε πληροφορικά συστήματα εδώ και πολλά χρόνια, το έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον των τελευταίων ετών έγκειται κυρίως στους εξής λόγους
- Η ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας των μικροεπεξεργαστών που ενώ παρουσιάζονται συνεχώς με μικρότερο μέγεθος, εφοδιάζονται με ισχυρότερους επεξεργαστές, μεγαλύτερη μνήμη καθώς και ενσωματωμένες επιπλέον δυνατότητες όπως ασύρματη επικοινωνία και δυνατότητα επαναπρογραμματισμού. Παρά το γεγονός αυτό, το κόστος παραγωγής πέφτει αισθητά. Η τελευταία παρατήρηση είναι η πλέον κρίσιμη καθώς επιτρέπει την δημιουργία προσωρινών και αναλώσιμων δικτύων από τέτοιες συσκευές σε ad-hoc περιβάλλοντα.
- Η ανάπτυξη και βελτίωση των μεταφερόμενων πηγών ενέργειας (μπαταρίες) που επιτρέπει την αυτόνομη λειτουργία των μικροσυσκευών για εκτεταμένο χρονικό διάστημα, σε πολλές περιπτώσεις, χρόνια χωρίς ανθρώπινη επίβλεψη. Η ανάγκη για εφαρμογές που απαιτούν την λειτουργία παρακολούθησης του περιβάλλοντος με μεγάλη λεπτομέρεια και χρονική διάρκεια (όπως παρακολούθηση δύσβατων δασικών περιοχών, θαλάσσιος βυθός, ζώα που μετακινούνται αλλά και κατασκόπευση σε πεδία μαχών) μπόρεσαν να εκμεταλλευτούν και να επιβάλουν αυτή τη δυνατότητα.
Κάποια, λοιπόν, συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ορίζουν το ελάχιστο πλαίσιο των μοντέρνων δικτύων μικροηλεκτρονικών αισθητήρων.
- Η ύπαρξή ολοκληρωμένου ενσωματωμένου μικροεπεξεργαστή και μνήμης.
- Η ύπαρξη ενός ή περισσότερων ενσωματωμένων αισθητήρων και μέθοδοί πρόσβασης στις τιμές που μετρούνται.
- Η δυνατότητα ασύρματης επικοινωνίας και πρωτοκόλλου επικοινωνίας με άλλους κόμβους.
- Η δυνατότητά προγραμματισμού και επαναπρογραμματισμού στο επίπεδο βασικού συστήματος λειτουργίας.
- Αυτονομία με χρήση μπαταρίας για ανεξάρτητη λειτουργία για εκτεταμένο χρονικό διάστημα
- Το μικρό μέγεθος και το εξαιρετικά μικρό κόστος αγοράς ανά συσκευή.
_Σχετικές Περιοχές Έρευνας_
Σαφώς, πολλές περιοχές της έρευνας εμπλέκονται στην ανάπτυξη τέτοιων δικτύων. Αρχικά, στην περιοχή των ενσωματωμένων συστημάτων (embedded hardware systems) νέες τεχνολογίες για ταχύτερο υπολογισμό, μικρότερη κατανάλωση ενέργειας και αποτελεσματική διαχείρισή των πόρων του κατώτερου (φυσικού) επιπέδου είναι αναγκαία. Η περιοχή των ασύρματων και κινητών δικτύων υπολογισμού επικεντρώθηκε στη επέκταση των πολύ δημοφιλών λύσεων για κινητούς υπολογιστές σε μικροεπεξεργαστές ούτως ώστε να μειώσουν στο ελάχιστο την κατανάλωση ενέργειας. Τα διάφορα πρωτόκολλα για δρομολόγηση πακέτων, ανταλλαγή πληροφοριών και συντονισμού διαφοροποιήθηκαν ή ανασχεδιάστηκαν ώστε να μειώσουν στο ελάχιστο την εκπομπή μηνυμάτων που αποτελεί τη βασική πηγή κατανάλωσης ενέργειας. Τα νέα πρωτόκολλα επικοινωνίας σχετίζονται επίσης με την περιοχή του διάχυτου υπολογισμού όπου οι αισθητήρες αποτελούν αυτόνομους επικοινωνιακούς κόμβους και απαιτούν συντονισμό για την επίτευξή ενός κοινού σκοπού. Επιπλέον, η συγκέντρωση και συλλογή πληροφοριών από αισθητήρες απαιτεί νέες τεχνολογίες στον τομέα των βάσεων δεδομένων και της διαχείρισής των δεδομένων αυτών. Τέλος, μέθοδοί οργάνωσης, παρακολούθησης και οπτικοποίησης των δεδομένων αλλά και συστήματα διασυνδετικής διάταξης για ευκολότερη πρόσβαση από τους τελικούς χρήστες βρίσκονται υπό ανάπτυξη.
_Ενδιαφέρουσες Εφαρμογές_
_Σχετικοί σύνδεσμοι_