Ces dernières années, la conception efficace d'un réseau de capteurs sans fil est devenue un domaine de recherche de premier plan. Un capteur est un appareil qui répond et détecte un certain type d'entrée à la fois des conditions physiques ou environnementales, telles que la pression, la chaleur, la lumière, etc. La sortie du capteur est généralement un signal électrique qui est transmis à un contrôleur pour un traitement ultérieur .

Réseaux de capteurs sans fil (WSN)

Un réseau de capteurs sans fil peut être défini comme un réseau de dispositifs qui peuvent communiquer les informations recueillies à partir d'un champ surveillé via des liaisons sans fil. Les données sont transmises via plusieurs nœuds, et avec une passerelle, les données sont connectées à d'autres réseaux comme Ethernet sans fil .

Réseaux de capteurs sans fil

WSN est un réseau sans fil composé de stations de base et de nombres de nœuds (capteurs sans fil). Ces réseaux sont utilisés pour surveiller les conditions physiques ou environnementales telles que le son, la pression, la température et transmettre en coopération des données via le réseau vers l'emplacement principal, comme indiqué sur la figure.

Topologies de réseau WSN

Pour les réseaux de radiocommunication, la structure d'un WSN comprend diverses topologies comme celles données ci-dessous.

Topologie du réseau de capteurs sans fil

Topologies de réseau de capteurs sans fil

Topologies en étoile

La topologie en étoile est une topologie de communication, où chaque nœud se connecte directement à une passerelle. Une seule passerelle peut envoyer ou recevoir un message à plusieurs nœuds distants. Dans les topologies Instar, les nœuds ne sont pas autorisés à s’envoyer des messages. Cela permet des communications à faible latence entre le nœud distant et la passerelle (station de base).

“à quoi sert le capteur de lumière ambiante ”

En raison de sa dépendance à un seul nœud pour gérer le réseau, la passerelle doit être dans la portée de transmission radio de tous les nœuds individuels. L’avantage comprend la possibilité de maintenir la consommation d’énergie des nœuds distants au minimum et simplement sous contrôle. La taille du réseau dépend du nombre de connexions établies avec le hub.

Topologies arborescentes

La topologie arborescente est également appelée topologie en étoile en cascade. Dans les topologies arborescentes, chaque nœud se connecte à un nœud placé plus haut dans l'arborescence, puis à la passerelle. Le principal avantage de la topologie arborescente est que l'extension d'un réseau peut être facilement possible et que la détection des erreurs devient également facile. L'inconvénient de ce réseau est qu'il dépend fortement du câble de bus s'il se casse, tout le réseau s'effondrera.

Topologies de maillage

Les topologies Mesh permettent la transmission de données d'un nœud à un autre, qui se trouve dans sa portée de transmission radio. Si un nœud veut envoyer un message à un autre nœud, qui est hors de portée de communication radio, il a besoin d'un nœud intermédiaire pour transférer le message au nœud souhaité. L'avantage de cette topologie maillée comprend une isolation et une détection faciles des défauts dans le réseau. L'inconvénient est que le réseau est vaste et nécessite d'énormes investissements.

Types de WSN (réseaux de capteurs sans fil)

Selon l'environnement, le types de réseaux sont décidés pour que ceux-ci puissent être déployés sous l'eau, sous terre, sur terre, etc. Les différents types de WSN incluent:

WSN terrestres
WSN souterrains
WSN sous-marins
WSN multimédia
WSN mobiles

1. WSN terrestres

Les WSN terrestres sont capables de communiquer efficacement avec les stations de base et se composent de centaines à des milliers de nœuds de capteurs sans fil déployés de manière non structurée (ad hoc) ou structurée (pré-planifiée). Dans un mode non structuré, les nœuds de capteur sont répartis aléatoirement dans la zone cible qui est larguée à partir d'un plan fixe. Le mode pré-planifié ou structuré prend en compte le placement optimal, le placement de la grille et les modèles de placement 2D et 3D.

Dans ce WSN, le puissance de la batterie est cependant limitée, la batterie est équipée de cellules solaires comme source d'énergie secondaire. La conservation d'énergie de ces WSN est obtenue en utilisant des opérations à faible cycle de service, en minimisant les retards et en acheminant optimal, etc.

2. WSN souterrains

Les réseaux souterrains de capteurs sans fil sont plus chers que les WSN terrestres en termes de déploiement, de maintenance, de coûts d'équipement et de planification minutieuse. Les réseaux WSN se composent de plusieurs nœuds de capteurs cachés dans le sol pour surveiller les conditions souterraines. Pour relayer les informations des nœuds de capteur vers la station de base, des nœuds de puits supplémentaires sont situés au-dessus du sol.

“Alimentation 12 volts pour amplificateur de voiture ”

WSN souterrains

Les réseaux souterrains de capteurs sans fil déployés dans le sol sont difficiles à recharger. Les nœuds de batterie du capteur équipés d'une puissance de batterie limitée sont difficiles à recharger. En plus de cela, l'environnement souterrain fait de la communication sans fil un défi en raison du niveau élevé d'atténuation et de perte de signal.

3. WSN sous l'eau

Plus de 70% de la terre est occupée par l'eau. Ces réseaux sont constitués de plusieurs nœuds de capteurs et de véhicules déployés sous l'eau. Des véhicules sous-marins autonomes sont utilisés pour collecter des données à partir de ces nœuds de capteurs. Un défi de la communication sous-marine est un long délai de propagation, ainsi que des pannes de bande passante et de capteur.

Sous l'eau WSN

Sous l'eau, les WSN sont équipés d'une batterie limitée qui ne peut pas être rechargée ou remplacée. La question de la conservation de l'énergie pour les WSN sous-marins implique le développement de techniques de communication et de mise en réseau sous-marines.

4. WSN multimédia

Des réseaux de capteurs multimédias sans fil ont été proposés pour permettre le suivi et la surveillance d'événements sous forme de multimédia, tels que l'imagerie, la vidéo et l'audio. Ces réseaux sont constitués de nœuds de capteurs bon marché équipés de microphones et de caméras. Ces nœuds sont interconnectés les uns aux autres via une connexion sans fil pour la compression des données, la récupération des données et la corrélation.

WSN multimédia

Les défis du WSN multimédia incluent une consommation d'énergie élevée, des exigences de bande passante élevées, le traitement des données et des techniques de compression. En plus de cela, les contenus multimédias nécessitent une bande passante élevée pour que les contenus soient livrés correctement et facilement.

5. WSN mobiles

Ces réseaux se composent d'un ensemble de nœuds de capteurs qui peuvent être déplacés seuls et interagir avec l'environnement physique. Les nœuds mobiles peuvent calculer la détection et communiquer.

Les réseaux de capteurs mobiles sans fil sont beaucoup plus polyvalents que les réseaux de capteurs statiques. Les avantages du MWSN par rapport aux réseaux de capteurs sans fil statiques incluent une couverture meilleure et améliorée, une meilleure efficacité énergétique, une capacité de canal supérieure, etc.

Limitations des réseaux de capteurs sans fil

Possède très peu de capacité de stockage - quelques centaines de kilo-octets
Posséder une puissance de traitement modeste-8 MHz
Fonctionne à courte portée de communication - consomme beaucoup d'énergie
Nécessite une énergie minimale - contraint les protocoles
Avoir des batteries avec une durée de vie limitée
Les appareils passifs fournissent peu d'énergie

Applications de réseaux de capteurs sans fil

Ces réseaux sont utilisés dans les suivis environnementaux, tels que la détection des forêts, le suivi des animaux, la détection des inondations, les prévisions et les prévisions météorologiques, ainsi que dans des applications commerciales telles que la prévision et la surveillance de l'activité sismique.
Applications militaires , telles que les applications de surveillance de suivi et de surveillance de l'environnement utilisent ces réseaux. Les nœuds de capteurs des réseaux de capteurs sont déposés dans le champ d'intérêt et sont contrôlés à distance par un utilisateur. Le suivi des ennemis, les détections de sécurité sont également effectuées en utilisant ces réseaux.
Les applications de santé, telles que le suivi et la surveillance des patients et des médecins, utilisent ces réseaux.
Les applications de réseaux de capteurs sans fil les plus fréquemment utilisées dans le domaine des systèmes de transport telles que la surveillance du trafic, la gestion dynamique des itinéraires, la surveillance des parkings, etc. utilisent ces réseaux.
Réponse d'urgence rapide, surveillance des processus industriels , le contrôle automatisé du climat des bâtiments, la surveillance des écosystèmes et des habitats, la surveillance de la santé des structures civiles, etc., utilisent ces réseaux.

Tout cela concerne les réseaux de capteurs sans fil et leurs applications. Nous pensons que les informations sur tous les différents types de réseaux vous aideront à mieux les connaître pour vos besoins pratiques. En dehors de cela, pour plus d'informations sur SCADA sans fil , des questions et des doutes concernant ce sujet ou projets électriques et électroniques , et toute suggestion, veuillez commenter ou nous écrire dans la section commentaires ci-dessous.

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