Caratteristiche

 Disposizione: random, ad hoc  Dimensione: dai mm ai cm

 Costo: da pochi centesimi a centinaia di euro  Eterogeneità: piattaforme e sensori diversi  Comunicazione: wireless

 Topologia: struttura a stella (single hop) o ad albero (multi hop)  Copertura: ore – anni

 Alimentazione: batterie, celle solari etc.

I nodi wireless sono equipaggiati:

 Trasmettitore radio  Microcontrollore

 Alimentazione (batterie)  Sensori

Lo scopo fondamentale di una rete di sensori è produrre su un periodo esteso di tempo, una raccolta di informazioni globale significativa ottenuta da una serie di dati locali provenienti dai singoli sensori. La rete deve essere realizzata in modo da garantirne l'integrità per un periodo di tempo il più lungo possibile, in modo da ottenere informazioni accurate anche in caso di attacco alla rete da parte di organi esterni o di cedimenti hardware. Un'importante via da seguire consiste nel rilevare il maggior quantitativo possibile di dati locali, evitando la trasmissione dei dati inefficienti attraverso la rete. Ci sono diverse tecniche che possono essere usate per connettere la rete con l'esterno, in particolare per trasmettere le informazioni che essa raccoglie. Nelle nostre reti sensoriali assumiamo che ci siano entità speciali chiamate nodi sink, che agiscono come nodi gateway, a lungo raggio d'azione e distribuiti accanto ai sensori. Una rete di sensori può essere vista come un insieme di sensori di diverso tipo capaci di rilevare grandezze come temperatura, umidità, pressione, luce, ma anche capaci di rilevare il movimento di veicoli, la composizione del terreno, livello di rumore e molte altre cose.

5.3.2 Applicazioni

È possibile classificare le applicazioni in cui si possono usare le reti di sensori in militari, ambientali, sanitarie, casalinghe e commerciali.

Applicazioni militari

La facilità e rapidità di distribuzione, l'auto-organizzazione e la tolleranza ai guasti fanno di una rete di sensori una tecnica promettente per applicazioni militari. Poiché una rete di sensori è basata su una disposizione densa di nodi monouso ed a basso costo, la distruzione di alcuni nodi da parte del nemico non danneggia le operazioni militari come potrebbe accadere con la distruzione dei sensori tradizionali. Le possibili applicazioni vanno dal monitoraggio di forze alleate, equipaggiamenti e munizioni alla sorveglianza del campo di battaglia. Sempre nel campo militare, è possibile usare una rete di sensori per effettuare il riconoscimento di nemici, la stima dei danni di una battaglia oppure il riconoscimento del tipo di attacco (nucleare, biologico o chimico).

Applicazioni ambientali

In questo ambito, le reti di sensori possono essere usate per alcune applicazioni che riguardano, ad esempio, il monitoraggio del movimento di uccelli, piccoli animali, insetti. È possibile anche effettuare il monitoraggio di una foresta e rilevare prontamente eventuali incendi, rilevare la quantità di pioggia caduta, il livello dell'acqua di un fiume e condizioni climatiche come ad esempio temperatura, l'umidità etc.. Le reti di sensori possono essere utilizzate anche nell'agricoltura di precisione: è possibile monitorare in tempo reale il livello dei pesticidi nell'acqua, il grado di erosione del terreno e il tasso di inquinamento dell'aria. Altra applicazione è quella del monitoraggio dell'habitat di animali, e lo studio del loro comportamento. Sempre nel settore ambientale, le reti di sensori possono essere di interesse per studiare gli spostamenti ed il dinamismo all'interno dei ghiacciai. A tal proposito i sensori vengono distribuiti all'interno del ghiaccio a profondità differenti. I sensori sono capaci di rilevare temperatura e pressione comunicando con una stazione base posizionata in cima al ghiacciaio che provvederà al trasferimento di questi a chi di competenza.

Applicazioni medico-sanitarie

L'utilizzo delle reti di sensori in campo sanitario mira a fornire un'interfaccia per le persone affette da handicap, al monitoraggio di dati fisiologici, all'amministrazione ospedaliera sia relativamente ai pazienti che ai medici (per una facile rintracciabilità). Inoltre è anche possibile usare i sensori per l'identificazione di allergie.

Applicazioni domestiche

Un esempio di utilizzo in ambito domestico è l'automazione della casa, che consiste nell'inserimento di sensori all'interno di elettrodomestici: forno, aspirapolvere, refrigeratore, videoregistratore e altro. Questi nodi possono interagire l'uno con l'altro e anche con reti esterne tramite l'utilizzo di Internet o del satellite permettendo la gestione anche da distanze remote. L'ambiente domestico viene ad assumere così le stesse caratteristiche di un piccolo centro fornito di una rete in grado di mettere in comunicazione tra loro tutti i vari strumenti di cui l'ambiente è composto.

Applicazioni commerciali

 In questo ambito, i sensori potrebbero essere usati per le seguenti applicazioni: Rilevamento del furto di auto: nodi sensore sono stati disposti per scoprire e identificare minacce che avvengono in una determinata zona geografica. Tutte le informazioni rilevate sono inviate, tramite Internet, agli utenti finali per essere analizzate e per prendere i giusti provvedimenti;

 Rilevamento della posizione e del movimento di veicoli (car tracking): tramite una rete di sensori è possibile monitorare la posizione di un'auto in movimento. È inoltre possibile monitorare il traffico su strade particolarmente transitate;

 Controllo dell'ambiente in ufficio: in presenza di sistemi centralizzati di gestione del riscaldamento o dell'aria condizionata, con una rete di sensori nelle stanze è possibile controllare la temperatura e la distribuzione dell'aria calda e fredda nelle varie zone.

Applicazioni energetiche

Il monitoraggio del consumo energetico di ogni sistema, con l'impiego della WSN, migliora l'efficienza energetica nelle fabbriche, uffici, residenze/abitazioni. Il mantenimento e il cambiamento della topologia può essere diviso in tre fasi:

 Pre-deployment e deployment phase: i sensori possono essere sia gettati sia disposti uno ad uno nell'ambiente; infatti possono essere gettati da un aereo, da una catapulta, collocati uno ad uno da un robot o da una persona.

 Post-deployment phase: i cambiamenti topologici della rete sono dovuti al cambiamento della posizione dei nodi, oppure alla variazione della raggiungibilità di un nodo, dell'energia disponibile, alla presenza di malfunzionamenti etc...

 Re-deployment of additional nodes phase: nodi sensore addizionali possono essere ridisposti in qualsiasi momento per rimpiazzare i nodi malfunzionanti o a causa della dinamica dei task. L'aggiunta di nuovi nodi comporta la necessità di riorganizzare la rete. L'alta frequenza di cambiamenti topologici e il vincolo stringente del risparmio energetico richiedono protocolli di routing molto particolari.