Merhaba sevgili e-bergi okuyucuları =) Bu ayki sayımızda sizlere Kablosuz sensör ağlarından bahsetmek istiyorum.
Farklı mekanlardaki sıcaklık, nem, ışık, ses, basınç, kirlilik, toprak bileşimi, gürültü seviyesi, titreşim, nesne hareketleri ve gibi fiziksel ya da çevresel koşulları kooperatif bir şekilde izlemek için sensör kullanan ve birbirinden bağımsız çalışan araçlar içeren kablosuz ağlara "Kablosuz Sensör Ağı" denir. Tipik bir Kablosuz Sensör Ağ (Wireless Sensor Network WSN) kablosuz bir ortam aracılığı ile birbirine bağlanmış ve birbirleriyle bilgi alışverişi yapan yüzlerce hatta binlerce sensör düğümününden oluşur. Donanım ve kablosuz sistemlerdeki gelişmeler düşük maliyetli, düşük güç tüketimli, çok işlevli minyatür algılama aygıtlarının üretilmesine olanak sağlamıştır. Bu aygıtlardan yüzlercesi, binlercesi yardımıyla adhoc ağlar (dağıtılmış kablosuz ağ) oluşturulabilmektedir. Örneğin bu aygıtlar geniş bir coğrafyaya dağıtılarak kablosuz, adhoc bir ağ oluşturulmaktadır. Bu dağıtılan ve ağı oluşturan sensörler işbirliği yaparak bir algılama ağ sistemini oluşturmaktadır. Bir sensör ağı bilgiye her an, her yerden kolayca erişilmesini sağlar. Bu işlevi veriyi toplayarak, işleyerek, çözümleyerek ve yayarak yerine getirir. Böylece ağ, etkin bir şekilde zeki bir ortam oluşmasında rol oynamış olur.
Kablosuz sensör ağlarının bir çok yararlı özelliği bulunmaktadır. Güvenilirlik, doğruluk, esneklik, maliyet verimliliği ve kurulum kolaylığı bu özelliklerin başında gelmektedir. WSN'ler insan bakımına gereksinim duymayan fiziksel olarak ayrılmış pek çok düğüm içerebilir. Düğüm bazında bakıldığında tek bir düğümün kapsamı küçük de olsa , yoğun olarak dağıtılmış düğümler eş zamanlı ve iş birliği prensipleriyle çalışabilir, böylece tüm ağın kapsamı genişletilmiş olur. Ayrıca sensör düğümleri yaşam tehlikesinin olduğu alanlara bırakılabilir ve dört mevsim 
işlem yapabilir, bu yüzden bu düğümler algılama görevlerini her an yürütebilirler. Bu kazanım WSN düğümlerinin yoğun biçimde yerleştirilmesi sonucu sağlanmıştır. Büyük makrosensörler kullanan ve kullanıcıya kadar kablolamaya ihtiyaç duyan geleneksel sensörlü sistemlerin aksine hem çok daha iyi bir performans gösterirler ve hataya karşı daha fazla tolerans tanırlar. Öyle ki; eğer bir makrosensör düğümü hata verir ya da işlemi durur ise; sistem, fonksiyonunu sensörün bulunduğu alanda tamamen yitirirken, ayın alan içerisinde bulunan WSN'lerde mikrosensör düğümlerinin küçük bir kısmı hata verirse, WSN kabul edilebilir derecede bilgi üretmeye devam edebilir, çünkü çıkarılan veri gereğinden fazladır. Dahası, her sensör düğümü kablosuz iletişim yeteneğine ve sinyal işleme ile veri yaymaya yetecek donanıma sahip olarak üretilir. Sınırlı enerji, işlem gücü ve iletişim kaynaklarına sahip olması geniş bir alanda oldukça yüksek sayıda sensör kullanımını gerektirmektedir. Bu büyük sayı kullanımı sensör ağının hareket eden nesnenin gerçek hızı, yönü, boyutu ve özelliklerini, tek bir sensöre göre daha yüksek bir doğrulukta bildirmesini sağlar. Üstelik WSN’lerin makrosensörlü sistemdeki karşıtlarından küçültülmüş boyutları , düşük fiyatları ve yerleşim/kurulum aşamasındaki kolaylıkları ile daha düşük maliyetli oldukları söylenebilir. Aynı zamanda neredeyse tüm çevre ortamlarında uygulanabilirler, özellikle mevcut kablolu ağların çalışmasının imkansız olduğu yada kullanılamayacağı savaş alanları, atmosferin dışı, derin okyanuslar gibi yerlerde kullanılabilirler.
Kablosuz sensör ağının gelişiminin başlangıcı her ne kadar askeri uygulamalara dayansa da günümüzde, endüstriyel ve sivil uygulama alanlarında da kullanılmaktadır.
Kablosuz sensör ağlarında çok sayıda sensör düğümü ve bu düğümlerin üzerinde bulunan bileşenler bulunur. Bu ağın temel elemanları algılama, veri işleme ve haberleşme özelliğine sahip sensör düğümlerdir. Bilindiği gibi sensör düğümler, herhangi bir kablo olmaksızın, izleyecekleri ortama rastgele saçılmış halde bulunurlar. Sensör düğümünün ana bileşenleri mikro denetleyici, alıcıverici, dışsal bellek, güç kaynağı ve bir veya daha fazla sensördür. İzlemenin yapıldığı ortamda toplanan veri genelde 3 seviyede işlenilir.
Baza gönderilen veri eğer başka kıstaslar eşliğinde tekrar analiz edilecekse yada başka amaçlar için kullanılacaksa bu işlemlerin yapılacağı sistemlere yada merkezlere iletimi sağlanır. Bunların haricinde sensör ağ teknolojilerini gerçekleştirmede; donanım tasarımı, iletişim protokolleri ve uygulama tasarımlamada zorluklar çıkmaktadır. Sensör ağlarının topolojisinin çok sık değişmesi, sensörlerin noktadan noktaya iletişime dayanan ağlarda yayım iletişim paradigmasını kullanması, sensörlerin bozulmaya yatkın olmaları ve kısıtlı hesaplama yeteneği, güç ve hafızaya sahip olmaları ile çok fazla sayıda kullanılmaları sonucu oluşabilecek tıkanma ve çarpışmalar kablosuz sensör ağlarında karşılabilecek zorluklardır. Üstelik etkili bir ağa sahip olabilmek için fazla sayıda ucuz maliyetli sensöre, düşük enerji kullanımına, belleğin verimli kullanılmasına, verilerin toplanmasına, ağ özörgütlenmesine (çok sayıda düğüm ve bu düğümlerin erişimi zor ortamlarda ağın kendini örgütleyebilmesi) ve işbirlikçi sinyal işlemeye (birden fazla sensörden gelen veriyi birleştirmek) sahip olunmalıdır.
Kablosuz Sensör Ağlarının Mobil Adhoc Ağlara (Dağıtık Kablosuz Ağlar) Göre Avantajları
Güvenlik ve Gizlilik birçok WSN uygulamasında aşırı derecede öneme sahiptir. Bu uygulamalardan bazıları ; savaş alanlarında kullanılan hedef izleme ve takip sistemleri, kanun yaptırımı uygulamaları , otomotiv telemetrik uygulamaları, işyerlerinde odaların izlenmesi, benzin istasyonlarında sıcaklık ve basınç ölçümleri ve orman yangın tespit sistemleridir. Tüm bu uygulamalar çok sayıda yarara sahiptir ve geliştirilme potansiyelleri yüksektir; ancak sensör bilgisi düzgün bir şekilde korunmaz ise bilginin yanlış sonuçlara yol açacak şekilde tahrip edilmesi olasıdır.
Sensör Network çalışmaları en hızlı biçimde askeri uygulamalarda kendini göstermektedir, bu alandaki güvenliğin önemi herkesce bilinmektedir. Savaş alanı hakkında bilgiyi , kimsenin hayatını riske atmadan toplayabilmesine karşın , tatmin edici bir şekilde korunmayan WSN’ler düşmanın eline geçtiğinde güçlü bir silah olarak kullanılabilir.Bu tip uygulamalar için sağlam güvenlik önlemleri alınmalıdır.
WSN’lerin ticari uygulamalarında ise “Gizliliğin Korunumu” meselesi , ağın güvenli ve stabil halde çalışır olması kadar önemle ele alınmalıdır. Kişiler hakkındaki fizyolojik yada psikolojik bilginin güvenliği her kullanıcı tarafından korunması gereken bilgiler içerisindedir. WSN uygulamaları ne kadar yaygınlaşırsa ve karmaşıklaşırsa, bu sistemlerin yetkisiz kullanıcılara karşı korunmasının önemi artacaktır.Sensör Network uygulamaları çok çeşitli fiziksel ortamlarda ve kısıtlamalar altında çalışmaktadır. Sensör network düğümlerinin etkin bir şekilde kullanılması için her uygulama için farklı uyarlamalar ve tasarımlar gerekecektir. Çünkü güvenlik ve gizliliğin sağlanması önemli ölçüde hesaplama ve depolama kaynağının kullanılmasını gerektirir. Güvenliği sağlamak için gerekli mekanizmalar, hedef uygulamanın mimari yapısına ve içinde bulunduğu fiziksel çevreye uygun hale getirilmelidir.
Kablosuz ağın güvenliğini tehlikeye atan düşman saha, kaynakların sınırlılığı, ağ içinde işlem yapma ve uygulamaya özel mimari yapı gibi özelliklerden korunmak için gereksinimler şunlardır:
Gelebilecek muhtemel saldırılara karşı WSN'lerin "Gizlilik ve Kimlik Doğrulama", "Anahtar Tespiti ve Yönetimi", "Broadcast/Multicast Kimlik Doğrulama" gibi tedbirler alması gerekir.
Ortam kirliliklerinin belirlenmesi, uzak yerlerin gözlenmesi ve hatta müşteri davranışlarının izlenmesi, sensör ağlarının uygulamaları arasında sayılabilir.Araştırmacılar sensör ağları teknolojilerini, geleneksel kablosuz ağlarla çözülmesi zor olan problemlere uyarlamaya çalışmaktadır. Aşağıda bu çalışmalardan bazı örnekler incelenebilir:
Sonuç olarak bu ucuz fakat oldukça yetenekli kablosuz sensör ağlar bütün bu özellikleri sayesinde oldukça geniş bir yelpazede rahatlıkla kullanılabilir. Ebergiyle kalın.. :)
| Yazarın Üslubunu Beğendiniz mi?: | ||
| Yazının İçeriği Yeterli mi?: | ||
| Konu İlginizi Çekti mi?: |
Bu derginin içeriği, Creative Commons lisansı ile korunmaktadır.
Kaynak göstermek ve link vermek şartıyla ticari olmayan amaçlarla yazılarımızı kullanabilirsiniz.
©2007-2008 ODTÜ Bilgisayar Topluluğu