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In questo modo, l’utilizzatore finale ricava una rappresentazione

intelligibile della realtà percepita dalla rete e può decidere se con-

tinuare con l’analisi e la raccolta empirica dei dati, oppure intera-

gire con la rete stessa in risposta a un particolare evento, o ancora

esportare questa conoscenza verso altre reti.

Generalità delle WSN

Sviluppatesi originariamente in ambito militare, le WSN hanno tro-

vato un notevole sviluppo negli ultimi anni anche a seguito della

definizione di nuovi standard e protocolli d’uso. Fin da subito sono

state concepite come un sistema di nodi autonomi distribuiti nello

spazio capaci di stabilire e mantenere una rete priva di infrastrut-

ture, in cui la comunicazione avviene sfruttando la rete stessa,

senza cavi per trasmettere dati rilevati ed eseguire alcune opera-

zioni semplici. Una rete di questo tipo ha delle specifiche molto

stringenti che, senza entrare nello specifico, è possibile sintetizzare

nei seguenti punti:

− le applicazioni sviluppate sono ‘data-centric’: l’importanza risiede

nei dati contenuti nei nodi, piuttosto che nel programma che ese-

guono;

− la cardinalità dei nodi è variabile e in genere elevata: da poche

decine fino a migliaia di nodi;

– i nodi sensore vengono disposti con densità spaziali molto elevate:

fino a decine di unità nello spazio di pochi metri;

− i nodi sono soggetti a malfunzionamenti: per

garantire una certa tolleranza ai guasti e non com-

promettere il corretto funzionamento della rete,

deve essere prevista una certa ridondanza nel

numero di nodi;

− la topologia della rete può variare nel tempo in

modo molto frequente, sia per guasti sia per la

mobilità dei nodi stessi;

− i nodi usano principalmente comunicazioni di

tipo broadcast;

− i nodi sensore hanno forti limiti in termini di ri-

sorse fisiche: ogni nodo ha una potenza di calcolo

nell’ordine di qualche decina di MHz e qualche

kilobyte di memoria RAM per l’esecuzione dei

programmi;

− l’assorbimento di energia è un fattore chiave:

i consumi energetici devono essere limitati per

garantire una vita media della rete elevata. I nodi

sono generalmente alimentati da una sorgente di

energia limitata e, laddove dotati di batteria, si

vuole che mantengano le loro capacità senza frequenti

interventi di manutenzione e/o sostituzione. In questo

senso, i sistemi di energy harvesting e di tele-alimenta-

zione sono oggi molto promettenti;

− i nodi devono essere piccoli e poco costosi.

Se da un lato queste caratteristiche possono rappresen-

tare dei vincoli molto forti, dall’altro invece è utile evi-

denziare i benefici che queste reti offrono. In particolare,

le reti di sensori senza filo permettono una facile dislo-

cazione dei nodi. Questi, infatti, possono essere dispo-

sti anche in aree pericolose o difficilmente raggiungibili

senza una collocazione ben precisa. Le tradizionali reti

wired, al contrario, prevedono costi per la messa in opera

dell’impianto da parte di personale specializzato e la posa

di macrosensori è limitata a certe aree. Un altro vantag-

gio deriva poi dalla naturale ridondanza che la rete offre;

questo si traduce in una maggiore flessibilità e robustezza

della rete stessa. In caso di guasto o fallimento di un nodo, la rete è

capace di auto-organizzarsi e ‘reagire’ in maniera trasparente all’u-

tente finale. Inoltre, la notevole quantità di dati collezionabile da

una rete di sensori senza filo permette di avere un’accuratezza ele-

vata del fenomeno che si intende monitorare. Infine, tali reti devono

avere un costo per dispositivo molto contenuto. Se così non fosse,

i vantaggi tecnologici elencati in precedenza sarebbero annullati

dallo svantaggio economico nei confronti delle reti cablate.

Queste caratteristiche ben si adattano a numerosi scenari applica-

tivi, classificabili in quattro macro-categorie:

− monitoring: la rete è predisposta per tenere traccia di determinate

grandezze fisiche nel tempo in una particolare area geografica;

− event detection: la rete è predisposta per monitorare l’ambiente e

riconoscere il verificarsi di determinati eventi rilevabili dai nodi sen-

sori o gruppi di essi;

− object classification: la rete è predisposta per riconoscere determi-

nati oggetti in base alle grandezze misurate;

− object tracking: la rete è predisposta per riconoscere gli sposta-

menti di un oggetto all’interno di una determinata area.

Questi caratteri distintivi ben si applicano a numerosi campi appli-

cativi, fra cui il controllo della salute della persona, la sicurezza, il

controllo ambientale o del traffico, l’agricoltura di precisione e le

applicazioni militari.

SETTEMBRE 2016

FIELDBUS & NETWORKS

Figura 1 - Architettura generale di una WSN

Fotne networkrepairservices.ca