Презентация Сенсорные сети. История развития сенсорных сетей. Архитектура и протоколы онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Сенсорные сети. История развития сенсорных сетей. Архитектура и протоколы абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 55 слайдов. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:55 слайдов
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:7.11 MB
- Просмотров:72
- Скачиваний:2
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда:
№2 слайд
Содержание слайда: План занятия
История развития сенсорных сетей.
Концепция беспроводных сенсорных сетей.
Концепция Интернета вещей.
Протоколы передачи данных в сенсорных сетях:
IEEE 802.11 (WiFi).
IEEE 802.15.1 (BlueTooth).
IEEE 802.15.4.
Другие.
№3 слайд
Содержание слайда: Сенсоры
Окружающий мир Вычислительные системы
№4 слайд
Содержание слайда: Сенсорные системы и сети
А что если взять и объединить множество датчиков?
В современном мире чаще используются не единичные датчики, а их совокупности:
Несколько различных датчиков, объединенных в систему.
Географически распределенная система из большого количества датчиков 1-2 типов.
№5 слайд
Содержание слайда: Сенсорные системы и сети
Несколько различных датчиков, объединенных в систему — смартфон.
№6 слайд
Содержание слайда: Сенсорные системы и сети
Несколько различных датчиков, объединенных в систему — смартфон.
«датчик прикосновения» — сенсорный экран;
микрофон;
«датчик» GPS;
сканер отпечатка пальца;
датчик освещенности;
датчик приближения;
акселерометр и/или гироскоп;
магнитометр (компас);
камера (слежение за взглядом).
№7 слайд
Содержание слайда: Сенсорные сети и системы
Географически распределенная система из большого количества датчиков — беспроводные (всепроникающие) сенсорные сети.
«умный дом»;
системы контроля промышленных объектов;
контроль автотрафика;
контроль проникновения на территорию;
контроль экологических параметров;
ресурсосбережение.
№8 слайд
Содержание слайда: План занятия
История развития сенсорных сетей.
Концепция беспроводных сенсорных сетей.
Концепция Интернета вещей.
Протоколы передачи данных в сенсорных сетях:
IEEE 802.11 (WiFi).
IEEE 802.15.1 (BlueTooth).
IEEE 802.15.4.
Другие.
№9 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
Стимулами к развитию сенсорных систем были мировые войны и холодная война.
№10 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
Первая мировая война:
начало активного использования подводных лодок -> применение пассивных гидроакустических локаторов (прием и усиление акустических волн в воде для обнаружения подводных лодок);
конец первой мировой войны — начало разработки активных гидроакустических локаторов (устройств, излучающих звуковые импульсы, а затем принимает отраженные импульсы);
использовались только отдельные устройства, не системы.
№11 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
Период между мировыми войнами:
развитие активной гидролокации (ASDIC, Allied Submarine Detection Investigation Committee).
успехи в создании вакуумной техники -> возможность излучения и детектирования радиоволн в широком диапазоне частот -> развитие радиолокации (использование свойства ).
SONAR — SOund Naviganion And Ranging
RADAR — RAdio Detection And Ranging
№12 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
Вторая мировая война:
активное использование и усовершенствование гидроакустической и радиолокации.
изучение законов распространения звуковых волн в океанах -> улучшение гидролокаторов.
№13 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
№14 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
Холодная война:
Развитие технологий проводной и беспроводной связи -> появляется возможность создания географически распределенных систем из локаторов.
SOund SUrveillance System (SOSUS) — 50-е годы, США — первая широко известная сенсорная система. Представляла собой массив сонаров, расположенных на расстоянии около 10 км друг от друга и соединенных многожильным армированным кабелем.
В СССР были аналоги, но информация большей частью засекречена.
№15 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
№16 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
70-е годы XX века:
бурное развитие транзисторной электроники;
первые попытки объединения вычислительных систем в сеть (проект DARPA Arpanet — предшественник Интернета).
Проект Distributed Sensor Networks, посвященный возможности создания сети (проводной или беспроводной), объединяющей мобильные сенсорные узлы.
№17 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
№18 слайд
Содержание слайда: История развития сенсорных сетей и систем
90-е годы XX века:
уменьшение габаритов вычислительных устройств, увеличение вычислительной мощности;
развитие беспроводных технологий передачи данных.
Проекты Unattached Ground Sensors, SensIT, Smart Dust.
Концепция беспроводных сенсорных сетей (WSN, Wireless sensor Networks)
№19 слайд
Содержание слайда: План занятия
История развития сенсорных сетей.
Концепция беспроводных сенсорных сетей.
Концепция Интернета вещей.
Протоколы передачи данных в сенсорных сетях:
IEEE 802.11 (WiFi).
IEEE 802.15.1 (BlueTooth).
IEEE 802.15.4.
Другие.
№20 слайд
Содержание слайда: Концепция беспроводных сенсорных сетей
Концепция беспроводных сенсорных сетей:
Сенсорные узлы: много, небольших габаритов и стоимости, с низким энергопотреблением, необслуживаемые.
Сеть: беспроводная, ad hoc, многопереходовая (multihop) самоорганизующаяся.
Предполагалось, что сенсорная сеть будет максимально быстро и просто развертываться на целевой территории (например, сенсорные узлы будут сбрасываться с самолета), далее узлы будут самостоятельно организовываться в сеть и начинать передачу данных об окружающей среде.
№21 слайд
Содержание слайда: Концепция беспроводных сенсорных сетей
№22 слайд
Содержание слайда: Концепция беспроводных сенсорных сетей
Режимы взаимодействия узлов в беспроводной сети:
Инфраструктурный
(управляемый)
Ad hoc (целевой)
№23 слайд
Содержание слайда: Концепция беспроводных сенсорных сетей
Многопереходовый
(multihop) режим:
Такому режиму обычно соответствует
«ячеистая» топология
сети:
№24 слайд
Содержание слайда: Концепция беспроводных сенсорных сетей
Такая концепция потребовала создания специальных протоколов беспроводной передачи данных:
Обеспечивающих низкое энергопотребление сенсорных узлов.
Не требующих значительных вычислительных мощностей.
Дающих возможность создания самоорганизующейся ad hoc сети.
Позволяющих передавать данные на небольшие расстояния (метры и десятки метров).
№25 слайд
Содержание слайда: Концепция беспроводных сенсорных сетей
№26 слайд
Содержание слайда: Концепция беспроводных сенсорных сетей
№27 слайд
Содержание слайда: План занятия
История развития сенсорных сетей.
Концепция беспроводных сенсорных сетей.
Концепция Интернета вещей.
Протоколы передачи данных в сенсорных сетях:
IEEE 802.11 (WiFi).
IEEE 802.15.1 (BlueTooth).
IEEE 802.15.4.
Другие.
№28 слайд
Содержание слайда: Концепция Интернета Вещей
Интернет Вещей (Internet of things, IoT) — концепция развития глобальной информационной инфраструктуры, являющаяся развитием концепции беспроводных сенсорных сетей.
№29 слайд
Содержание слайда: Концепция Интернета Вещей
№30 слайд
Содержание слайда: Концепция Интернета Вещей
Важным (для нас) отличием концепции Интернета вещей от предыдущей концепции беспроводных сенсорных сетей является отказ от специфичности сетей, к которым подключаются сенсорные узлы, включение этих узлов в те же сети, которые используются для общения между людьми, использование тех же протоколов связи.
Беспроводные сенсорные сети ->
Всепроникающие снсорные сети (Ubiquitous sensor networks, USN)
№31 слайд
Содержание слайда: Концепция беспроводных сенсорных сетей
№32 слайд
Содержание слайда: Концепция Интернета Вещей
№33 слайд
Содержание слайда: Концепция Интернета Вещей
Другие особенности Интернета вещей:
Огромное количество узлов, включенных в сеть.
Акцент на вещах — каждой вещи по сенсору и актору.
Доступ к вещи (ее сенсору или актору) — из любой точки планеты в любое время.
Как сделать из вещи интернет-вещь:
Идентифицировать (уникальный номер).
Подключить к сети.
Добавить сенсор (и актор).
Добавить возможность удаленного доступа.
№34 слайд
Содержание слайда: План занятия
История развития сенсорных сетей.
Концепция беспроводных сенсорных сетей.
Концепция Интернета вещей.
Протоколы передачи данных в сенсорных сетях:
IEEE 802.11 (WiFi).
IEEE 802.15.1 (BlueTooth).
IEEE 802.15.4.
Другие.
№35 слайд
Содержание слайда: Протоколы беспроводной передачи данных для сенсорных узлов
Протоколы физического и канального уровней:
IEEE 802.11 (WiFi)
IEEE 802.14.1 (Bluetooth)
IEEE 802.14.5 (LR-WPAN)
Использование технологий сотовых сетей, LTE-M
Особенность использования в сенсорных устройствах:
Циклы «сон-работа»
№36 слайд
Содержание слайда: Протоколы беспроводной передачи данных для сенсорных узлов
Протоколы физического и канального уровней:
IEEE 802.11 (WiFi)
IEEE 802.14.1 (Bluetooth)
IEEE 802.14.5 (LowPAN)
Особенность использования в сенсорных устройствах:
Циклы «сон-работа»
№37 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.11 (WiFi)
Частоты:
2,4 ГГц
3,6 ГГц
5 ГГц
60 ГГц (меньше расстояние, лучше распространение сигнала внутри помещений, позволяет передавать данные с большей скоростью).
Типы модуляции сигнала:
DSSS — распределение спектра при помощи прямой последовательности
OFDM — мультиплексирование ортогональными несущими
Дополнительное разделение каналов:
MIMO — использование нескольких пространственно-распределенных антенн
№38 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.11 (WiFi)
DSSS — Direct-sequence spread spectrum, распределение спектра при помощи прямой последовательности
№39 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.11 (WiFi)
OFDM — Orthogonal frequency-division multiplexing, мультиплексирование ортогональными несущими
№40 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.11 (WiFi)
MIMO — multiple-input and multiple-output, пространственное кодирование сигнала при помощи передачи его N антеннами и приема M антеннами
№41 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.11 (WiFi)
Ширина полосы (позволяет создать несколько подканалов):
20 - 160МГц на частотах 2,4, 3,6 и 5ГГц
до 8ГГц на частоте 60ГГц
Скорость передачи данных:
1М бит/с - 6,77 Гбит/с на частотах 2,4, 3,6 и 5ГГц
6,75 Гбит/с — сейчас, до 100 Гбит/с в будущем на частоте 60ГГц
Энергопотребление:
Высокое, задачи экономии энергии не ставилось.
№42 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.11 (WiFi)
Использование для беспроводных сенсорных сетей
Плюсы:
Массовое производство, низкие лицензионные отчисления -> дешево.
Высокая скорость передачи (но для многих приложений столько не нужно).
Минусы:
Относительно высокое энергопотребление, отсутствие стандартных механизмов экономии энергии
Регуляция частот в разных странах — потенциальные проблемы очень массового использования.
№43 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.15.1 (Bluetooth)
Частота:
2,4 ГГц
Ширина полосы:
83,5МГц
Типы модуляции сигнала:
GFSK — частотная манипуляция со сглаживанием при помощи фильтра Гаусса
DQPSK — Дифференциальная квадратичная фазовая манипуляция
№44 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.15.1 (Bluetooth)
GFSK — Gaussian frequency-shift keying, частотная манипуляция со сглаживанием при помощи фильтра Гаусса
№45 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.15.1 (Bluetooth)
DQPSK — Дифференциальная квадратичная фазовая манипуляция
Фазовая манипуляция
(бинарная):
№46 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.15.1 (Bluetooth)
Квадратичная фазовая манипуляция, в отличие от бинарной, использует 4 фазы (сдвиг — 90°) и кодирует не отдельные биты, а пары: 00, 01, 10, 11
Дифференциальная квадратичная фазовая манипуляция использует для определения того, какая именно пара передается, не абсолютную величину фазы, а ее изменение (нет необходимости в опорном сигнале).
№47 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.15.1 (Bluetooth)
Скорость передачи:
1-3 Мбит/с
Расстояние передачи:
10 метров
Энергопотребление:
Низкое
№48 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.15.1 (Bluetooth)
Использование для беспроводных сенсорных сетей
Плюсы:
Низкое энергопотребление.
Частотный диапазон, нерегулируемый в большинстве стран.
Минусы:
Сложности расширения адресного пространства.
№49 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.15.4
Частоты:
868 МГц
915 МГц
2450 МГц
1, 3, 5, 6-10ГГц
Типы модуляции сигнала:
DSSS — распределение спектра при помощи прямой последовательности
GFSK — частотная манипуляция со сглаживанием при помощи фильтра Гаусса
BPSK — бинарная фазовая манипуляция
QPSK — квадратичная фазовая манипуляция
№50 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.15.4
Скорость передачи данных:
20-250 Кбит/с
Расстояние передачи:
10 метров
Энергопотребление:
Очень низкое
№51 слайд
Содержание слайда: IEEE 802.15.4
Использование для беспроводных сенсорных сетей
Плюсы:
Очень низкое энергопотребление.
Создавалось специально для беспроводных сенсорных сетей.
Минусы:
Низкая скорость передачи (но для многих приложений достаточно).
Удивительно, но дороже WiFi (лицензионные отчисления).
№52 слайд
Содержание слайда: Циклы «работа-сон»
Большая часть энергии сенсорного узла тратится на передачу данных, а не на сенсорную функцию.
Для экономии энергии можно передавать не каждое полученное измерение внешней среды — большую часть времени модуль беспроводной связи «спит», затем просыпается и передает всю собранную за время сна информацию.
Проблема: связь используется узлом не только для передачи информации, но и для самоорганизации сети, транзита информации от более удаленных узлов (multihop).
№53 слайд
Содержание слайда: Циклы «работа-сон»
Существуют различные алгоритмы организации циклов «работа-сон» в рамках сенсорной сети.
В основном такие алгоритмы разрабатывались для IEEE 802.15.4, но сейчас появляются и для WiFi.
№54 слайд
Содержание слайда: Практическое занятие
Вариант 1: «Умный дом»: датчики температуры, влажности, освещенности, движения.
Вся информация должна передаваться на расположенный в доме сервер для обработки и предоставления доступа с мобильных устройств.
Вариант 2: Система мониторинга температуры и влажности почвы в винограднике. Сенсоры расположены очень часто (каждые 5-10 метров), виноградник небольшой по площади.
Вся информация должна передаваться на расположенный недалеко от поля сервер для для обработки и предоставления доступа с мобильных устройств.
Какой протокол связи использовать? Почему?
№55 слайд
Содержание слайда: Практическое занятие
Дополнительно:
Система мониторинга здоровья (носимая на себе)
Система мониторинга параметров окружающей среды, расположенная в трудонодоступной тайге, около 20 точек мониторинга
Система мониторинга дорожной ситуации: радары на столбах, GPS-датчики в автомобилях.
Скачать все slide презентации Сенсорные сети. История развития сенсорных сетей. Архитектура и протоколы одним архивом:
