MyriaNed - MyriaNed

Логотип MyriaNed

MyriaNed это беспроводная сенсорная сеть (WSN) платформа, разработанная DevLab. Он использует стиль эпидемической коммуникации, основанный на стандартных радиовещание. Этот подход отражает способ взаимодействия людей, который называется сплетничать.^[1] Сообщения отправляются периодически и принимаются соседями. Каждое сообщение повторяется и дублируется для всех узлы которые охватывают сеть; он распространяется как вирус (отсюда и термин эпидемическая коммуникация).

Это очень эффективный и надежный^[2]^[3] протокол, в основном по двум причинам:

Во-первых, узлам не нужно знать, кто находится в их районе во время отправки сообщения, нет понятия априори запланированного Маршрутизация, данные передаются мгновенно.
Во-вторых, сеть является неявно надежной, поскольку сообщения могут идти по разным маршрутам параллельно. Потеря сообщения между двумя узлами не означает, что данные потеряны.

Узлы могут быть добавлены, удалены или могут физически перемещаться без необходимости перенастраивать сеть. Протокол GOSSIP - это самонастраивающееся сетевое решение. Сеть может быть даже неоднородной, когда несколько типов узлов одновременно обмениваются друг с другом разными частями информации. Это возможно из-за того, что интерпретация содержимого сообщения не требуется, чтобы его можно было переслать другим узлам.

Обмен сообщениями полностью прозрачен, обеспечивая бесшовную коммуникационную платформу, где новые функции могут быть добавлены позже без необходимости изменения установленной базы. Кроме того, MyriaNed позволяет обновлять программное обеспечение беспроводных сенсорных узлов посредством программирования развернутой сети «по воздуху».

Вдохновение

Традиционно радиосвязь организован в соответствии с господин-раб философия. Способ связи двух узлов точка-точка. Команда отправлена сверху вниз и отправляется подтверждение вверх дном между двумя иерархический уровни.

Однако в биология это организовано иначе. Например адреналин в организме человека работает совершенно иначе. Это сообщение (гормон и нейротрансмиттер ) отправляется в разные типы клетки. Каждая клетка знает, что делать с этим сообщением (учащение пульса, сужение кровеносных сосудов, расширение дыхательных путей), и не отправляет подтверждения. Это вдохновение для MyriaNed в двух словах.

Еще одно вдохновение - это базовый радиовещание принцип. Радиоприемник с антенной предназначен для отправки и получения сообщений в любом направлении. Неявно он не оптимизирован для выполнения точка-точка коммуникация. Для этого идеально подходят провода, потому что они всегда связывают два устройства. Что касается беспроводной связи, ее следует структурировать таким образом, чтобы использовать потенциал радиопередачи.

Третье вдохновение - это человеческое сплетничать. Термин иногда ассоциируется с распространением дезинформация носят тривиальный характер, но способ распространения информации - один из старейших и наиболее распространенных в природе. Информация создается источником и передается его соседям. Они распространяют информацию среди своих соседей, тем самым экспоненциально увеличивая количество людей, знакомых с информацией.

Вместе эти три источника вдохновения привели к разработке платформы MyriaNed. В сети нет структуры ведущий-ведомый, скорее каждый узел иерархически равный. MyriaNed использует биологическую маршрутизацию, которая является случайной и независимой от функции узла. Каждый узел решает, что делать с сообщением. Кроме того, он отправляет сообщение всем своим соседям, используя, таким образом, основные характеристики радиосвязи.

Технический обзор

Распространение данных

Потенциально полный набор информации (например, значения датчиков, данные управления) доступен каждому узлу в сети. Благодаря использованию интеллектуальной стратегии, называемой общим состоянием, эта информация хранится в виде распределенной базы данных в сети. Узлы, которые недавно добавлены в сеть, могут использовать это общее состояние для мгновенной адаптации и внесения вклада в функциональность сети.

Когда дело доходит до кеширования сообщений, есть два сценария. Первый сценарий, если сообщение является новым для принимающего узла (это означает, что данные не были получены в предыдущих раундах связи), узел сохранит сообщение в кеше и передаст это сообщение своим соседям. Во-вторых, если сообщение старое (то есть данные уже были получены ранее, то есть через другого соседа), сообщение отбрасывается. Если кэш заполнен, можно использовать разные стратегии, чтобы освободить место для новых сообщений.

Совместимость

Поскольку нет сверху вниз структура, наложенная на сеть, и распространение данных прозрачны, сеть естественно масштабируема. На уровне связи не требуется администрирования идентификации, и сообщения имеют стандартную структуру. Это делает возможным масштабирование сети MyriaNed далеко за пределы доступных в настоящее время технологий WSN. Также различные функции могут быть интегрированы и реализованы в одной сети.

Потребление энергии

Чтобы снизить энергопотребление узлов в сети дежурный цикл используется. Это означает, что узлы периодически обмениваются данными и большую часть периода переходят в режим ожидания, чтобы сохранить энергию. Для связи узлы должны просыпаться в одно и то же время, поэтому они имеют встроенный механизм синхронизации.

Радиосвязь

Во время радиосвязи TDMA (множественный доступ с разделением по времени)^[4] Схема используется для преодоления коллизий во время широковещательной связи. Текущие реализации работают на радиостанциях 2,4 ГГц и 868 МГц. Однако концепция MyriaNed не ограничивается этими частотами.

Топология

Из предыдущих характеристик MyriaNed можно сделать вывод, что он использует истинное сетка топология. Преимущество такой топологии - надежность и способность справляться с мобильностью из-за наличия избыточных каналов связи в сети.

Настраивать

Установка и настройка сведены к минимуму из-за подход «снизу вверх используется в самоорганизующейся сети. Нет понятия координатора или объекта сетевого администратора по сравнению с такими технологиями, как Зигби или же WirelessHART. Это снижает затраты на настройку и обслуживание.

Автономия

Когда MyriaNed используется для конкретных приложений, окончательная реализация основана на большом наборе автономных устройств, которые принимают свои собственные автономные решения (например, управляют исполнительными механизмами) на основе доступной информации, которая передается по сети путем распространения сплетен. Сумма всех индивидуальных поведений сетевых узлов отражает возникающее поведение системы в целом, которое является системным приложением.

Расходы

MyriaNed имеет чрезвычайно маленький стек, использует низкую вычислительную мощность и не требует большого количества энергии. Следовательно, его можно запустить на простом микроконтроллер и малогабаритный аккумулятор. Это делает стоимость одного узла очень низкой.

DevLab участники работают с одним чипом, в котором радио и микроконтроллер интегрированы. Этот чип с присоединенной батареей меньше монеты 2 евро.

Установка и расширение сетей с использованием протокола MyriaNed также очень рентабельно. Нет необходимости в адресации, и информация в сети синхронизируется во времени с добавленными узлами. Следовательно, не требуется дополнительных затрат (например, шлюзов / настройки / мостов) для установки или расширения сети.

Приложения

Благодаря структуре MyriaNed нет необходимости в разных профилях для рыночных приложений. Различные приложения могут работать рядом друг с другом, не мешая друг другу. Вместо этого они будут помогать друг другу только за счет увеличения плотности сети. Каждый Член DevLab могут свободно использовать MyriaNed на любом рынке, который они хотят. Это привело к появлению множества совместимых устройств в совершенно разных приложениях.

Область применения	Пример
Автоматизация зданий	Беспроводное управление светодиодами [1] Система контроля температуры [2]
Транспорт	Беспроводной велосипедный тормоз [3], Система бронирования сидений поезда [4]
Уход за пожилыми людьми	Окружающая жизнь со встроенными сетями [5]
Мероприятие	Звуковой гаджет [6], Социальный WSN [7]
сельское хозяйство	Наблюдение за садоводством в теплицах [8][9]

Настоящие реализации

Chess Wise, одна из компаний, стоящих за DEVLAB, использовала технологию MyriaNED в качестве первой основы для Mymesh, своего сетевого протокола. Эта технология используется для подключения, управления и анализа тысяч устройств одновременно в сложных средах. ^[5]

Смотрите также

внешняя ссылка

Заявка EP 2301302, ван дер Ватерен, Фритс, "Распределенная беспроводная сеть только для вещания", опубликовано 22 июня 2009 г., присвоено CHESS

[1] Анемаэт, Питер (2008). Распределенный G-MAC: гибкий MAC-протокол для обслуживания алгоритмов сплетен (Кандидатская диссертация). Технический университет Делфта, Нидерланды.

[2] Blagojevic, M .; Наби, М .; Гейлен, М .; Basten, T .; Хендрикс, Т .; Стейне, М. (28 июля 2011 г.). Вероятностный механизм подтверждения для беспроводных сенсорных сетей (PDF). 6-я Международная конференция IEEE по сети, архитектуре и хранению данных (NAS). Получено 11 января 2012.

[3] Наби, Маджид; Basten, Twan; Гейлен, Марк; Благоевич, Милош; Хендрикс, Теун (10 сентября 2010 г.). Надежный стек протоколов для многозвенных беспроводных телесетей с адаптацией мощности передачи (PDF). 5-я Ежегодная Международная конференция ИККТ по телесным сетям (BodyNets) 2010 г..

[4] Ассегей, Фасика (2008). Децентрализованная кадровая синхронизация беспроводной сенсорной сети на основе TDMA (Кандидатская диссертация). Технический университет Эйндховена, Нидерланды.

[5] ttps://ledmagazine.nl/nieuws/i19059/chess-lanceert-lichtcontroller-micro-blc

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]