Studiul utilizării senzorilor wireless într-o platformă de monitorizare a infrastructurilor critice [302130]

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCUREȘTI

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ

DEPARTAMENTUL ELECTRONICĂ DE PUTERE ȘI ACȚIONĂRI ELECTRICE

LUCRARE DE LICENȚĂ

Studiul utilizării senzorilor wireless într-o platformă de monitorizare a infrastructurilor critice

Absolvent: [anonimizat]: Prof.dr.ing. Octavian Mihai GHIȚĂ

București, 2016

CAPITOLUL I

Introducere:

[anonimizat], a adus de-a lungul timpului o mulțime de oportunități.

Scopul lucrării de licență ,,Studiul utilizării senzorilor wireless într-o platformă de monitorizare a infrastructurilor critice” este de a evidenția importanța rețelelor de senzori fără fir ce constituie legătura dintre lumea fizică și cea virtuală.

[anonimizat], [anonimizat], analiza si sinteza datelor.

Figură 1 Rețea de senzori

Studiul actual in domeniu

Apariția senzorilor și a numelui acestora a [anonimizat]: microprocesor, microcontroller, transputer etc. care a adăugat o noțiune nouă unei terminologii tehnice cu o [anonimizat] (mecanism utilizat pentru transformarea efectelor fizice în semnale electrice).

Senzonul nu are o [anonimizat], mulți dintre autori folosind expresia ,, senzori și traductoare” . Latinescul ,,sensus” (simț), [anonimizat].[1]

Figură 2 Structuri ale sistemelor senzoriale

Senzorul convertește energia proprie mărimii de măsurat într-o altă formă de energie mai ușor și posibil de prelucrat. [anonimizat]: [anonimizat], [anonimizat], etc.

[anonimizat]. Se evidențiază aproximativ 2000 [anonimizat] 100.000 de variante. Criteriile de clasificare a acestora sunt realizate în funcție de diversitatea principiilor de conversie a mărimilor fizice în mărimi electrice.[1]

2.1 Clasificări sezori:

Printre cele mai importante criterii amintim:

Clasificarea senzorilor în funcție de tehnologiile ce au fost utilizate la realizarea lor:

▪ tehnologii ale materialelor feromagnetice;

▪ [anonimizat];

▪ tehnologii ale microelectronicii si microsistemelor;

▪ tehnologii ale straturilor subțiri;

▪ tehnologii ale straturilor groase etc.

Clasificarea in funcție de tipul mărimii fizice:

▪ absoluți ( semnalul electric de la ieșire poate avea toate valorile semnalului de la intrare);

▪ incrementali ( nu se poate stabili o origine pentru toate punctele din domeniul de măsurare);

Clasificare in funcție de tipul mărimii de la ieșire:

▪ senzori analogici ( există proporționalitate între semnalul de la intrare și cel de la ieșire);

▪ senzori numerici ( la ieșire, semnalul poate lua un număr limitat de valori discrete, cuantificarea semnalului).

Criteriile tehnice și de performanță pentru alegerea senzorilorsunt urmatoarele:

domeniul de măsurare

principiul de măsurare

exactitatea de măsurare

timpul de răspuns

finețea

semnalul la ieșirea traductorului – ansamblul senzor circuit de condiționare

imunitatea la factorii de influență

robustețea

O alta clasificare se poate face dupa necesarul de energie pentru functionare. In acest caz exista:

▪ senzorii pasivi – modulatori sau parametrici – (R, L, C, ..): variația dimensiunilor sub influența mărimii de măsurat; în acest caz, senzorul are un element mobil sau deformabil (senzorii de deplasare, de poziție, de presiune, de forță etc.); variația proprietăților electrice ale materialelor ce alcătuiesc senzorul, cum ar fi: rezistivitatea , permitivitatea , permeabilitatea etc. (senzorii de umiditate, temperatură, presiune, nivel etc.):

rezistența electrică a unui conductor omogen:

inductivitatea proprie a unei bobine:

capacitatea electrică a unui condensator plan :

▪ senzori activi:

Exemple de senzori activi:

2.2 Autostestarea senzorilor

Autotestarea senzorilor este realizabilă prin sisteme si semnale proprii de autotest, adică un senzor e capabil să depisteze efectele / perturbațiile si să eliine acțiunile lor, să detecteze perturbabiile noi apărute în procesele de măsurare și să asigure redundanța pentru deculparea elementului parazit din schemă, are un sistem de gestiune a modului de funcționare ( memorarea numărului de identificare a elementelor senzoriale, data când a fost pus în funcțiune, întreținerea programată, unele caracteristici metrologice si de funcționare: neliniaritate, ecuația de corecție în funcție de datele transmise etc).[4]

2.3 Calibrarea senzorilor

Este caracterizată de procedee care includ definirea unei valori minime și a unei valori maxime a domeniului de măsurare, memorarea rezultatelor, verificarea repetabilității măsurătorilor, impunerea unor limite ale domeniului de măsurare, precizarea unei relații bijective în relaționarea dintre măsurand și valorile măsurate, acțiuni impuse dacă este depașit domeniul stabilit, activarea relației dintre măsurand si măsura, iar în cele din urmă este necesară validarea calibrării senzorului.[2]

2.4 Interoperabilitatea senzorilor

Reprezintă funcția care caracterizează schimbul de informații între minim doi senzori diferiți. Acesta e realizată prin optimizarea funcționării, estimarea valorilor din proces, eficientă obțtinută prin condiții, de exemplu: serviciul executat să fie identic cu cel cerut, utilizarea unui limbaj comun tuturor sistemelor de senzori, definirea unor medele specifice pentru sistemele senzoriale.[2]

2.5 Credibilitatea senzorială

Aceasta este obținută prin validări ale informației, prin autosupraveghere,asistarea mentenanței, comanda la distanță, măsurarea mărimilor de influență. De asemenea, credibilitatea este afectată de unele defecte cum ar fii: cele proprii senzorului, datorate circuitelor electrice/electronice atașate, defecte colaterale din cauza operației de măsurare sau de unule erori.[2]

2.6 Schimbul de informație

Acest schimb de informații este datorat a trei coduri:

domeniul nume: utilizat in scopul de a înțelege valorile transmise;

domeniul timp: precizează momentul de existență a unui eveniment;

domeniul valoare: are rol de a asigura schema de decodificare a valorilor ce urmează să fie transmise.[2]

2.7 Rețele de senzori[2]

Făcându-se un rezumat al ultimilor decenii, este observabil faptul că a fost acordată o anumită atenție microsistemelor digitale sau a elementelor încorporate. Din acestă ultimă categorie amintită fac parte si rețelele de senzori, ce sunt utilizate într-o multitudine de aplicații precum sisteme de monitorizare a mediului, sistemele de securitate, sistemele de detecție a incendiilor, aplicații militare etc.

Cu disponibilitatea largă a tehnologiei fără fir și de detectare hardware, rețele de senzori wireless sunt de așteptat să devină un lucru obișnuit datorită gamei largi de aplicații potențiale.

În general, rețelele de senzori sunt constituite din microsisteme încorporate, alimentarea lor fiind pe baza unor baterii, având funcții senzoriale de ordin superior si cu posibilitatea de comunicare fără fir. Funcționalitatea acestor rețele este importantă în momentele în care funcționează ca un tot unitar dorindu-se obținerea unui timp real al operațiilor. Comunicația între senzorii unei rețele este realizată prin intermediul unei stive de protocoale ierarhizate pe nivele.

Un senzor de rețea fără fir este format din senzori de detectare, de calcul și care au capabilități de comunicații fără fir. Fiecare senzor monitorizează mediul care îl înconjoară, colectează și prelucrează datele, iar când este cazul transmite informații, astfel încât să se realizeze în mod cooperativ un obiectiv de detectare globală.

O caracteristică importantă a rețelelor de senzori wireless este faptul că rețeaua este adesea proiectat pentru un anumit scop, iar senzorii sunt obligați să colaboreze pentru a atinge un obiectiv global. Aceasta este o distincție fundamentală între rețelele fără fir utilizate pentru comunicații și rețele fără fir utilizate pentru detectare. În cazul rețelelor de comunicații fără fir, protocoalele sunt proiectate astfel încât acestea să nu sunt aplicații specifice, și, prin urmare, rețeaua poate suporta un set de aplicații în continuă evoluție.

Contrastant acest lucru, în rețele de senzori, arhitectura și protocoalele pot fi proiectate pentru fiecare aplicație specifică, exploatarea structurii sale, pentru a reduce consumul de energie în cadrul rețelei. De reținut că obiectivele rețelelor de senzori sunt pentru a prelua informații utile de la măsurători de senzori, astfel încât multe dintre aceste obiective pot fi considerate drept un calcul funcție de măsurători de senzori.

Prelucrarea datelor este din ce în ce mai prezentă în viețile noastre dorindu-se strângerea si prelucrarea informațiilor de la surse diferite pentru a putea controla sistemele fizice, dar si pentru a se putea interacționa cu utilizatorii. Aceste sisteme sunt socotite de către Marc Weiser ca fiind tehnologii invizibile si care subliniază faptul că: ,, interacțiunea cu mediul real devine mai importantă decât simpla manipulare a datelor simbolice”. Nu trebuie uitat faptul că un rol important îl ocupă comunicația. Toate sursele trebuie să fie capabile să conducă informația către locul destinație. În unele scenarii rețelele de senzori si elemente de execuție sunt oșor de construit utilizând tehnologii existente ale rețelelor cu fir, însă pentru multe dintre aplicații necesitatea de a lega împreună toate aceste elemente întâmpină des obstacole deoarece cablarea este costisitoare, legătura dintre cabluri necesită o întreținere aparte, iar utilizarea cablurilor poate impiedica senzorii și elementele de execuție să fie in apropierea fenomenului pe care trebuie să îl controleze.

Prin urmare, toate aceste motive menționate mai sus au condus la aparitia unei noi clase de rețele, clase numite rețele de senzori wireless ( Wireless Sensor Network = WSN). În alcătuirea acestor rețele intră nodurile care sunt capabile să comunice cu mediul înconjurător, adică să măsoare sau să controleze parametri fizici. Pentru acest lucru sunt necesare utilizarea a mai multor noduri pentru că un singur nod nu poate să facă acest lucru. Colaborarea dintre noduri este realizată prin comunicația wireless.

Rețele de senzori wireless au capabilitatea de a implementa o multitudine de aplicații foarte diferite din lumea reală devenind o provocare pentru domeniul de inginerie și cercetare. Drept urmare, nu se poate realiza o clasificare precisă a acestora și nici nu exista o soluție tehică unică pentru acoperirea spațiului total de proiectare. În unele situații este necesară utilizarea unei bateri proprii din cauză că este greu de legat nodurile individuale la o sursă de alimentare conectată cu fir.

2.8 Exemple de aplicații care utilizează rețele de senzori wireless

În concluzie, aceste aplicatii sunt utilizate de la domeniul militar până la aplicații ale civililor. De reținut este faptul că implementarea senzorilor cu posibilități de detectare, cu comunicație fără fir și calcul ajută la evaluarea condițiilor de mediu ambiental, dar și la obținerea de caracteristici despre fenomene prin transformarea acestora în semnale electrice ce pot fi prelucrate.

Înțelegerea funcționării rețelelor de senzori wireless este un punct de plecare în clarificarea termenului de ,, inteligență a mediului ambiant”. De aceea este nevoie de o mai bună cunoaștere a aplicațiilor și a cerințelor rezultate ale acestora.

Pentru mulți dintre parametrii fizici există sisteme cu senzori corespunzători astfel încât să poată fi integrați într-un nod al unei WSN. Cei mai des întâlniți senzori sunt cei de: umiditate, temperatură, lumină în spectru vizibil sau în zona de infraroșu, acustici, de vibrații, chimici ( utilizați pentru detectarea diferitelor tipuri de gaze sau pentru determinarea compoziției solului), efort mecanic, magnetici ( detectarea vehiculelor), radar etc.

Figură 3 Senzor de lumină în spectru vizibil

Figură 4 Senzor de temperatură

Figură 5 Senzor de umiditate

De asemenea, au fost concepute si funcții mai dezvoltate de masurare: introducerea unor senzori tactili sau de mișcare în diverse jucării, ori determinarea proprie a vitezei sau a locației.

Dintr-o gamă largă a aplicațiilor rețelelor de senzori wireless se remarcă următoarele:

Aplicații pentru clădiri inteligente

Prin utilizarea rețelelor de senzori wireless se pot monitoriza, in timp real, temperatura, circulația aerului, umiditatea sau alți parametri. Acest lucru crește nivelul de confort al personaluilui și totodată scade consumul de energie.

Tot prin utilizarea senzorilor se monitoriza nivelul de efort mecanic la care sunt supuse clădirile în cazul unui seism, adică cu ajutorul unei WSN se poate măsura rezistența clădirii după impact, dacă este sigura intrarea in ea, detectarea persoanelor rămase în spațiile prăbușite.

Aplicații pentru controlul mediului:

In ceea ce privește controlul mediului, utilizarea rețelelor de senzori wireless este benefică pentru supravegherea locurilor unde se aruncă gunoiul ( poluanții chimici), zonele de pe fundul apelor, dobândirea anumitor cunoștințe despre anumite plante care trăiesc numai într-un anume ecosistem si asa mai departe. În acest caz, este de remarcat faptul că lipsa cablurilorde conexiune si dimensiunilor reduse ale senzorilor, plantele și animalele nu vor fi neglijabil deranjate de prezența WSN-urilor.

Aplicații pentru întreținerea si supravegherea mașinilor:

Se introduc norurile-senzor în anumite zone ale mașinilor pentru detectarea valorilor vibrațiilor care indică intervenții de întreținere ( roboți sau osiile trenurilor). În astfel de aplicații lipsa cablurilor de conexiune constituie un avantaj deoarece este evitată problema întreținerii.

Aplicații utilizate în medicină:

Rețelele de senzori wireless sunt des întâlnite în îngrijirea postoperatorie sau terapie intensivă, precum și atașarea de senzori la supravegherea pacienților, la administrarea medicamentației ( prin declanșarea unor alarme provenită de la senzori în momentul când se administrează gresit pastilele)

Aplicații pentru detectarea unor evenimente:

Astfel de aplicații sunt caracterizate de identificarea unor anumite evenimente. ( pragul limită al temperaturii a fost depășit, valoarea maximă a umidității a fost depasită etc ). În cazul întâmplărilor mai complicate este necesară colaborarea a mai multor senzori din apropiere sau de la distanță pentru a determina complexitatea evenimentului.

Aplicații pentru sprijin în cazul producerii unui dezastru:

Acest tip de aplicație este unul dintre cel mai des întâlnite. Un exemplu poate fi detectarea extinderii unui incendiu ( nodurile-senzor au în componența acestora termometre și pot să își precizeze locația. Multitudinea de senzori realizează o hartă de temperatură a zonei și indică zonele unde se poate ajunge din exterior). Aplicații cu caracteristici similare acestora sunt des întalnite și în armată – detectarea trupelor inamice.

2.9 Principalele caracteristici ale rețelelor de senzori wireless[2]

• timpul de serviciu: semnifică transportul de biți dintr-un loc în altul. Acest fapt nu este ceea ce se dorește, ci furnizarea de informații sau comenzi accesibile omului, nu doar numere.

• calitatea serviciului: se rezumă la siguranța în detectarea evenimentelor, exactitatea destinațiilor si așa mai departe, importanța întârzierilor ( pentru unele aplicații întârzierea este importantă deoarece elementele de execuție trebuie comandate în timp real de către rețeaua de senzori, pe când în cazul aplicațiilor multimedia întârzierea sau lărgimea de bandă nu influențează cu nimic)

• toleranța la defect: există posibilitatea ca nodurile să ramână fără energie, fapt ce trebuie suportat de către rețea. Toleranța acestui lucru este realizată prin utilizarea a mai multor noduri decât ar fi fost necesar.

• durata de viață: reprezintă o caracteristică foarte importantă a unei WSN deoarece este cunoscut faptul ca nodurile sunt bazate pe surse de energie proprii ( baterii), iar înlocuirea acestora de cele mai multe ori este imposibilă, deci aceste surse de energie trebuie să fie proiectate sa funcționeze cât mai mult timp posibil. Uneori sunt utilizate, ca metodă alternativă, celulele solare, dar acestea nu sunt eficiente pentru că nu pot asigura o funcționare continuă, însă pot reîncărca bateriile.

• scalabilitatea: este obligatoriu ca rețeaua de senzori wireless sa se poată adapta numărului de noduri.

• densitatea: in cazul defectării unora dintre noduri, densitatea variază în timp și spațiu, iar reteaua trebuie să fie capabilă să se adapteze la astfel de situații.

• programabilitate: reprezintă necesitatea de a avea noduri programabile care să permită programarea lor în timpul funcționării când este schimbată prioritatea sarcinilor.

• menținerea funcționabilității rețelei: din cauza situațiilor nedorite ( defectarea nodurilor, descărcarea bateriilor etc ), sistemul este obligat să se adapteze, să poată să își urmărească propria stare de funcționare, adică să fie capabil să interacționeze cu mecanisme externe de mentenanță.

2.10 Mecanisme inovative pentru o rețea de comunicație

Este necesar ca aceste mecanisme să fie compatibile cu o gamă cât mai largă de aplicații și să realizeze cerințe de tipul calitatea serviciului, durata de viață sau menținerea funcționalității.[2]

Comunicația wireless multi-salt: comunicația la distanțe mari este posibilă numai prin utilizarea unor noduri intermediare ( releee)

Funcționarea eficientă din punct de vedere energetic: se dorește obținerea unor durate lungi de viață.

Auto-configurarea: o rețea trebuie să poată să își structureze în mod dependent majoritatea parametrilor, independent de configurarea externă.

Colaborare si prelucrare în rețea: de multe ori un senzor nu poate detecta un eveniment și astfel sunt necesari mai mulți senzori care colaborează între ei și acumuleză suficientă informație care urmează a fi prelucrată de rețea în diverse forme.

Centrarea pe date: în general, rețelele de senzori wireless au ca scop principal trasmiterea datelor de la un dispozitiv la altul, fiecare dintre ele având propia adresa de rețea, însă importante sunt răspunsurile sau valorile transferate și nu nodul care realizează transferul. Deci, promitătoare este trecerea de la un model centrat pe adresă la un model centrat pe date.

Caracterizarea locală: este văzută mai degrabă ca un ghid de proiectare decat un mecanism propriu-zis și este folosită pentru a asigura scalabilitatea ( adaptarea la numărul de noduri).

Folosirea compromisurilor: rețeaua trebuie să se poată baza pe exploatarea compromisurilor inerente între cerințele contradictorii atât în cazul proiectării sistemului, dar și în cazul funcționării ( un consum mare de energie permite precizie ridicată a rezultatelor, durata de viață a rețelei este dată de durata de viață a nodurilor, schimbarea densității rețelei odată cu defectarea nodurilor).

2.11 Tehnologii de implementare a rețelelor de senzori wireless

Construcția rețelelor de senzori wireless [2] are la bază miniaturizarea componentelor hardware, adică la reducerea puterii consumate de către elementele de bază ale unui nod senzor și creșterea eficienței energetice ( reducerea dimensiunilor microcontrolelor, cip-urilor de memorie, modem-urilor responsabile cu comunicația wireless au devenit mult mai eficiente din punct de vedere energetic), dar si scăderea costurilor.

Funcționabilitatea nodurilor-senzor este bazată pe tehnologia hardware la care se adaugă si tehnologia software. Pentru o întreținere ușoară mediul de execuție trebuie să permită schimbul de informații între niveluri si modularitate. Arhitectura software a unui nod trebuie să fie extinsă la arhitectura rețelei.

Un nod-senzor este alcătuit din trei părți de bază la care se adaugă și o sursă de alimentare care poate fi alcătuită din acumulatori de capacitate mare cu durată lungă de funcționare. În cazuri ideale, un nod-senzor are și un element pentru energie regenerabilă cu rol de a încărca bateria cu energie de la mediul înconjurător.

2.12 Alegerea senzorilor

Alegerea senzorilor se face după o analiză amplă a avantajelor sau a dezavantajelor fiecarei soluții asupra ofertelor firmelor, criterii tehnice sau criterii economice. Se vor enumera câteva criteriile de alegere a senzorului[6]:

Principiul de funcționare: înseamnă cunoașterea detaliilor precum: exactitatea, viteza de măsurare, condiții de utilizare, simplitatea și întreținerea ușoară, fiabilitatea etc.

Intervalul de măsurare: senzorul trebuie să fie compatibil cu intervalul de măsurare necesar.

Exactitatea: adică precizia de măsurare. Anumiți senzori necesită o exactitate mai mică, alții una mare. Costurile de întreținere a unui senzor cu exactitate ridicată sunt mai mari, necesită o întreținere specială, dar au fiabilitate scăzută.

Timpul de răspuns: viteza de variație a mărimii măsurate impune o alegere adecvată a timpului de răspuns.

Rezistența mecanică și chimică: soluția aleasă trebuie să asigure o durată lungă de funcționare maximă, dar și un timp de răspuns satisfăcător. Este cunoscut faptul că învelișurile de protecție mai voluminoase duc la constante de timp mai mari.

Finețea: senzorii afectează mai mult sau mai puțin mediul prin energia pe care o consumă ori prezența lor simplă.

Protecția la zgomote si perturbații: se va folosi ecranarea senzorilor în cazul unor medii industriale cu nivel ridicat de zgomot.

Semnalul electric impus a fi furnizat de senzor: există posibilitatea impunerii semnalului.

Infrastructuri critice

3.1 Definirea conceptului de infrastructuri critice

Infrastructurile critice [5] fac parte din structura de rezistență a unui sistem, sunt relaționale și funcționale și constituie in integrum suportul necesar pentru ca sistemul să se identifice, să se individualizeze, să intre în relații cu alte sisteme, să se stabilizeze și, evident, să funcționeze. Infrastructurile se pot împărți, în funcție de locul, rolul și importanța lor pentru stabilitatea și funcționalitatea sistemelor, precum și pentru siguranța și securitatea sistemelor și procese în trei mari categorii, conform figurii de mai jos:

Figură 6 Cele trei tipuri de infrastructuri critice

Infrastructurile obișnuite reprezintă o structură, un cadru, care asigură construcția și funcționarea sistemului. Aceste infrastructuri nu prezintă calități deosebite, în afara celor care le justifică existența și prezența în cadrul sistemelor și proceselor.

De exemplu: o țară va avea totdeauna drumuri, căi ferate, localități, școli, biblioteci etc. Pe parcurs, unele dintre acestea pot deveni speciale sau chiar critice, în funcție de noul rol pe care îl pot avea, de dinamica importanței și de alte criterii. Spre exemplu, localitățile care au aerodromuri, puternice centre de comunicații, centrale nucleare, noduri de cale ferată etc, pot face parte din infrastructuri speciale și, în anumite condiții, chiar din infrastructurile critice.

Infrastructurile speciale au un rol deosebit în funcționarea sistemelor și proceselor, asigurându-le acestora o eficiență sporită, calitate, confort, performanță. De regulă, infrastructurile speciale sunt infrastructuri de performanță. Unele dintre acestea, mai ales cele care pot avea, prin extensie sau prin transformare (modernizare), un rol important în stabilitatea și securitatea sistemelor, pot intra și în categoria infrastructurilor critice.

Infrastructurile critice sunt, de regulă, acele infrastructure de care depind stabilitatea, siguranța și securitatea sistemelor și proceselor. Ele pot face parte din categoria infrastructurilor speciale. Nu este însă obligatoriu ca toate infrastructurile care sunt sau pot deveni, la un moment dat, critice să facă parte din această categorie de infrastructuri. Este foarte posibil ca, în funcție de situație, chiar și unele dintre infrastructurile obișnuite cum ar fi, spre exemplu, drumurile de țară sau canalele magistrale din sistemele de irigații etc. să devină infrastructuri critice. De aceea, în definirea infrastructurilor critice, pot să intervină și alte elemente, ceea ce conduce la concluzia că există un criteriu de flexibilitate și un altul de imprevizibil în identificarea și evaluarea unor astfel de structuri.

Infrastructurile critice sunt acele infrastructuri cu rol important în asigurarea securității în funcționarea sistemelor și în derularea proceselor economice, sociale, politice, informaționale și militare.

3.2 Caracteristicile infrastructurilor critice[5]

Condiție de unicat în cadrul infrastructurilor unui sistem/proces;

Vulnerabilitate ridicată la amenințări directe sau amenințări la nivelul sistemelor din care fac parte;

Au un rol important în stabilitatea, fiabilitatea, siguranța, funcționalitatea și securitatea sistemelor;

Suport material sau virtual în funcționarea sistemelor și derularea proceselor economice, sociale, politice, informaționale, militare etc;

Sensibilitate ridicată la variaîiile condițiilor sau a schimbărilor bruște ale situației.

Criteriile după care se face o evaluare sunt variabile, chiar dacă sfera lor de cuprindere poate rămâne aceeași. Printre aceste criterii se numara:

criteriul fizic, sau criteriul prezenței (locul în rândul celorlalte infrastructuri, mărimea, dispersia, anduranța, fiabilitatea etc.);

criteriul funcțional, sau criteriul rolului (ce rol functional are infrastructura respectivă);

criteriul de securitate (care este rolul ei în siguranța și securitatea sistemului);

criteriul de flexibilitate (care arată că există o anumită dinamică și o anumită flexibilitate, în ceea ce privește structural critice, unele dintre cele obișnuite transformându-se, în anumite condiții, în infrastructuri critice și invers);

criteriul de imprevizibilitate (care arată că unele dintre infrastructurile obișnuite pot fi sau deveni, pe neașteptate, infrastructure critice.

Structurile critice țin de sporirea semnificativă a sensibilității și vulnerabilităților la pericole și amenințări a relațiilor interioare între elementele de sistem. Infrastructurile critice au cel puțin trei componente ale fazelor critice [2]:

componenta interioară, care se definește pe creșterea (directă sau impusă) a vulnerabilităților infrastructurilor cu rol important în funcționarea și securitatea sistemului;

componenta exterioară, care se definește pe infrastructurile exterioare cu rol important în stabilitatea și funcționalitatea sistemului și a sistemelor în care sistemul respective este integrat, asociat sau relaționat;

componenta de interfață definită pe mulțimea infrastructurilor din imediata vecinătate, care nu aparțin nemijlocit sistemului, dar îi asigură acestuia relaționările de care are nevoie pentru stabilitate, funcționalitate și securitate.

3.3 Evoluția conceptului de infrastructură critică

Înmulțirea, fără precedent, în ultimele decenii, a riscurilor, pericolelor și amenințărilor la adresa obiectivelor vitale ale statelor și ale organismelor internaționale, concomitent cu creșterea numărului și vulnerabilității acestora, a condus la sedimentarea și statuarea unui nou concept, denumit generic infrastructură critică.

Dacă primele studii în domeniu au identificat obiectivele considerate „critice”, încă din anii ’80, sintagma „infrastructură critică” a fost folosită, în mod oficial, în iulie 1996, când președintele SUA a decretat „Ordinul Executiv pentru Protecția Infrastructurilor Critice (Executive Order Critical Infrastructure Protection). În preambulul la acest act normativ se explică noțiunea de infrastructură critică drept acea „parte din infrastructura națională care este atât de vitală încât distrugerea sau punerea ei în incapacitate de funcționare pot să diminueze grav apărarea sau economia SUA”. Se considera că aceasta cuprindea: telecomunicațiile, sistemul de aprovizionare cu electricitate și apă, depozitele de gaze și petrol, finanțele și băncile, serviciile de urgență (medicală, poliție și pompieri), precum și continuitatea guvernării.

În toamna aceluiași an, a fost înființată Comisia Prezidențială pentru Protecția Infrastructurilor Critice, care a apreciat că securitatea, economia, și chiar supraviețuirea lumii industrializate depind de trei elemente interrelaționate: energia electrică, comunicațiile și computerele. Evenimentele din 11 septembrie 2001 aveau să demonstreze că o țară, oricât de puternică ar fi, nu poate să-și asigure, de una sigură, apărarea eficientă a tuturor centrilor săi vitali. După dezastrul rămas în urma loviturii teroriste, SUA au decis să unească în jurul lor statele lumii care doreau să lupte împotriva acestui flagel.

Globalizarea, odată cu avantajele și transformările pozitive ce le aduce la nivel național, dă posibilitatea propagării rapide, la scară planetară, a amenințărilor directe la adresa securității tuturor. La incercările de globalizare a insecurității trebuia să se răspundă prin măsuri ferme de blocare și eliminare a amenințărilor prezente și pericolelor viitoare și instituirea unui sistem de globalizare a securității.

În acest sens, un prim pas a fost făcut de Washington în direcția eliminării vulnerabilității obiectivelor naționale vitale, pe care le preciza ca fiind cele de natură umană, economică, informațională, din cadrul serviciilor guvernamentale principale și a securității naționale a SUA. Pentru aceasta, în luna octombrie a aceluiași an, Casa Albă a elaborat „Ordinul Executiv pentru Protecția Infrastructurilor Critice”. Prin acesta se urmărea asigurarea continuității conducerii vieții politicoeconomice și protejarea populației de orice întrerupere a ei. Tema a fost dezvoltată, în 2003, în cadrul Strategiei Naționale de Securizare a Spațiului Cibernetic. Documentul a definit, de data acesta, o compunere a infrastucturii critice mult mai amplă și mai precisă. Astfel, infrastucturile critice reprezentau: „instituții publice și private din sectoarele agriculturii,alimentației, aprovizionării cu apă, sănătății publice, serviciilor de urgență, guvernării, industriei de apărare, informațiilor și telecomunicațiilor, energiei, transporturilor, bancare și financiare, chimice și a materialelor periculoase, precum și cele poștale și de navigație” [The National Strategy to Secure Cyberspace, february 2003, pag. VII.].[5]

Nevoia de a defini și proteja[5] în mod organizat centrii vitali ai unei entități a fost resimțită și de organizațiile internaționale. Astfel, în cadrul NATO, prin infrastructură critică statele membre înțeleg: „facilități, servicii și sisteme informatice care sunt atât de vitale pentru națiuni, încât scoaterea lor din funcțiune sau distrugerea lor poate avea efecte de destabilizare a securității naționale, economiei naționale, stării de sănătate a populației și asupra funcționării eficiente a guvernului” [Apud Dediu George, Protecția infrastructurilor critice – o nouă provocare.

În ultimii ani, statele Uniunii Europene au întreprins acțiuni viguroase în direcția stabilirii uni limbaj și unui mod de acțiune comun în vederea protejării obiectivelor lor de valoare strategică. În general, statele comunitare au stabilit în categoria obiectivelor critice: telecomunicațiile, sursele de apă și de energie, rețelele de distribuție, producția și distribuire a hranei, instituțiile de sănătate, sistemele de transport, serviciile financiar-bancare, instituțiile de apărare și ordine public (armata, jandarmeria și poliția. Austria, Franța, Marea Britanie, Spania au înființat organisme specifice, au dezvoltat metodologii, și au alocat fonduri substanțiale pentru protecția infrastructurilor desemnate drept critice. Germania are un program de protecție a acestora care este condus de Biroul Federal pentru Informații în Domeniul Securității.

Securitatea națională și internațională sunt dependente, în foarte mare măsură, de infrastructurile critice ale societății. Dar acesta sunt tot mai vulnerabile în fața mijloacelor din ce în ce mai sofisticate de atac asupra lor. Literatura de specialitate acordă spații ample pentru descrierea modalităților de protecție a infrastructurilor critice.

Sunt acceptate două axiome în analiza acestui domeniu[5]:

practic, este imposibil să se asigure protecția 100% a unei infrastructuri critice; nu există o soluție unică, universală pentru rezolvarea acestei probleme.

Specialiștii oferă trei moduri de abordare a protecției infrastructurilor critice:

Protecția infrastructurilor critice informaționale, care ia în considerație numai securitatea conexiunilor IT și soluțiile de protecție a acestora, competențele protecției fizice a celorlalte infrastructuri fiind disipată între diverse organisme de stat sau private;

Asigurarea funcționării neîntrerupte a rețelelor IT și a elementelor fizice ale infrastructurilor critice. În acest caz, protecția fizică reprezintă o componentă a sistemului național de protecție civilă. În prezent, se încearcă o cooperare cât mai strânsă între sectorul public și cel privat pentru atingerea unui grad cât mai înalt de protecție a infrastructurilor critice. La nivel de planificare strategică, însă, cooperarea este aproape inexistentă. Acest tip de abordare a fost denumit generic “all hazards approach” (considerarea tuturor riscurilor);

Realizarea unui sistem minim obligatoriu de protecție a sistemului de guvernare și a anumitor organisme statale, vitale. În ultimul timp, analiștii acordă atenție sporită atacurilor cibernetice organizate, capabile să cauzeze destabilizarea infrastructurii naționale, a economiei sau chiar a tuturor componentelor securității naționale.

Problema infrastructurilor critice [5] este și în atenția conducerii europene care definește o infrastructură critică ca fiind un sistem de instalații fizice sau tehnologice ale informației, rețele, servicii care în caz de oprire sau de distrugere, pot produce incidente grave asupra sanătății, securității sau a bunăstării economice a cetățenilor ori a activităților guvernamentale.

Drept urmare, comisiile europene amintesc următoarele infrastructuri critice:

Instalații și rețele din sectorul energiei (în special instalațiile de producere a electricității, de petrol și de gaze, instalațiile de stocaj și rafinăriile, sistemele de transport și de distribuție);

Tehnologii de comunicații și de informații (telecomunicațiile, sistemele de radiodifuziune, programele, materialul informatic și rețelele, inclusiv Internetul etc.);

Sectorul de îngrijire a sănătății (spitale, instalații de îngrijire a bolnavilor și băncile de sânge, laboratoare și produse farmaceutice, servicii de urgență, de căutare și de salvare);

Sectorul alimentar (securitate, mijloace de producție, distribuție și industrie agroalimentară);

Aprovizionarea cu apă (rezerve, stocaj, tratament și rețele de distribuție);

Transporturi (aeroporturi, porturi, instalații intermodale, căi ferate, rețele de tranzit de masă, sisteme de control trafic);

Producție, stocaj și transport ale produselor periculoase (materiale chimice, biologice, radiologice și nucleare);

Administrație (servicii de bază, instalații, rețele de informații, active, locuri importante, monumente naționale).

3.4 Tipuri de infrastructuri critice

Mulțimea infrastructurilor critice [5] rămâne totdeauna deschisă și variabilă. Așa cum se sublinia mai sus, există atâtea infrastructuri critice câte sisteme și procese, dar, pentru a sublinia mai bine această realitate, noi le vom împărți în trei categorii mari, în funcție de spațiul-suport, mai exact de spațialitatea lor, adică de spațiul sau spațiile în care sunt sau pot fi identificate. Ne vom referi, astfel la:

infrastructurile din spațiul fizic;

infrastructurile din spațiul cosmic;

infrastructurile din spațiul virtual.

Infrastructuri critice din spațiul fizic sunt, totdeauna suporturi ale unor sisteme fizice complexe, de regulă, din spațiul societății omenești, cu funcții și roluri sociale. Ele pot fi grupate, deci, pe categorii de sisteme fizice, astfel:

Infrastructuri critice ale întreprinderii: rețea dedistribuție a energiei electrice de joasa sau medie ten siune, rețea de distribuție a apei industrial, rețea de calculatoare, rețea de distribuție a gazului metan, a carburantului sau altor substanțe și materiale absolut necesare producției, rețeaua de comunicații (comandă-control), rețeaua depozitelor de materii prime și de produse finite, rețeaua fizică de calculatoare (calculatoare, cabluri, conexiuni) etc

Infrastructuri critice ale sectorului: rețele de distribuție a apei, energiei electrice, gazelor natural folosite în procesul de producție și materialelor strategice între întreprinderi și în cadrul ramurii, rețeaua depozitelor de materiale speciale (materiale strategice, materiale inflamabile; materiale radioactive, substanțe chimice, agenți biologici și alte materiale cu risc înalt), rețelele de comunicații, îndeosebi infrastructurile fizice ale acestora (relee, cabluri, suporți, stații etc.); rețelele de drumuri și căi ferate: parcurile de mașini, rețelele fizice de calculatoare; bazele de date și alte elemente vulnerabile sau cu rol important în funcționarea întreprinderilor și instituțiilor.

Infrastructuri critice ale sistemului financiar :sedii ale băncilor; suporți de informație, calculatoare, sisteme de protecție și de siguranță, rețele de transport interbancar al banilor și de bancomate, depozite.

Infrastructuri critice ale economiei: infrastructure ale unor rețele de drumuri strategice, rețele și, mai ales, noduri de căi ferate, rețele de producere și distribuție a energiei (infrastructurile sistemului energetic național), infrastructuri ale sistemelor de conducere, rețele de depozite de material, strategice, de materii prime, de substanțe chimice, de material nuclear sau de agenți biologici.

Infrastructuri critice ale transportului aerian: aeroporturi sisteme de aprovizionare cu energie, cu apă, cu gaze, rețele ale depozitelor de carburanți, hangare și parcuri de avioane turnuri de control, infrastructuri control trafic aerian, rețele de calculatoare, stații de radiolocație, stații de dirijare la aterizare, alte infrastructuri ale sistemelor de care depind siguranța și securitatea zborului.

Infrastructuri critice ale transportului feroviar: rețelele de căi ferate, poduri, viaducte și ale lucrări de artă pe calea ferată sau adiacente acesteia, stații, rețele electrice ale transportului feroviar, rețele de comunicații, alte tipuri de rețele.

Infrastructuri critice ale transportului naval: porturi, infrastructuri portuare cu rol important, unic și de neînlocuit în funcționarea porturilor și a transporturilor navale, instalații de far, stații de radionavigație, stații de radiolocație, sisteme de comunicații, rețele de căi ferate și de drumuri importante din incinta porturilor, sisteme de diguri de protecție, alte infrastructuri ale sistemelor de securitate și de siguranță a navigației pe mări și pe fluvii.

Infrastructuri critice ale locuinței: instalații electrice, de gaze și de apă, sisteme de securitate a locuinței.

Infrastructuri critice ale localităților:rețele de transport al apei, energiei electrice și gazelor,

rețele ale transportului public.

Rețele telefonice, releee, stații si centrale: relee și posturi de radio și de televiziune care se află în sistemul național sau local de alertă, iluminatul public, alimentarea cu energie termică, puțuri, stații și alte infrastructuri ale sistemelor de purificare a apei, spitale de urgență și alte infrastructuri ale medicinii și asistenței medicale de urgență, laboratoare și centre hematologice, infrastructuri ale sălilor de operații, sălilor de reanimare etc, infrastructuri ale sistemelor de prevenire și stingere a incendiilor, infrastructuri ale sistemelor de protecție civilă, rețele și depozite etc.

Infrastructuri critice ale județelor: rețele de căi ferate și drumuri publice importante, rețele de depozite, conducte petroliere, rețele telefonice, relee ale sistemelor de comunicații prin microunde, lucrări de artă, baraje, acumulări de ape, sisteme de canalizări și de hidroameliorații, diguri și alte infrastructuri pentru controlul inundațiilor și revărsărilor, rețele de depozite de importanță locală, regională sau națională, elemente ale unor infrastructure critice naționale sau internaționale, infrastructure speciale.

Infrastructuri critice ale țării: infrastructuri ale rețelelor sistemului național energetic, centrale nucleare, sisteme de infrastructuri ale acestor central nucleare, hidrocentrale și termocentrale, rețele de drumuri de importanță națională sau internațional, infrastructuri vitale ale acestor rețele, rețeaua feroviară cu toate structurile aferente, rețeaua națională de transporturi aeriene, cu toate infrastructurile aferente, elemente de importanță vitală ale rețelelor internaționale de trafic aerian aflate pe teritoriul țării, infrastructuri ale transporturilor navale, infrastructuri ale sistemului național de comunicații, dar și ale altor sisteme de comunicații de importanță națională și internațională, infrastructuri fizice ale rețelelor naționale de informații, de calculatoare, de televiziune etc., infrastructuri ale rețelelor naționale de alertă, rețele ale conductelor de petrol și gaze naturale.

Infrastructuri critice ale continentului: rețeaua europeană și internațională de trafic aerian, cu toate infrastructurile aferente, rețeaua europeană de transport feroviar, infrastructuri ale rețelei europene de comunicații, infrastructure ale traficului fluvial și maritime, rețele de transport al petrolului și gazelor naturale etc.

Infrastructuri critice internaționale: infrastructure ale traficului aerian internațional, infrastructuri ale transporturilor maritime internaționale, sisteme de comunicații internaționale, rețele de bănci etc.

Infrastructuri critice în domeniul militar: rețele de comunicații militare la nivel strategic și la nivel tactic, infrastructure ale acestor rețele, instalații de pe aerodromurile militare, din porturi militare, din baze militare și din alte locații, rețele, conducte, depozite și sisteme de aprovizionare cu carburanți, muniție, alimente, infrastructuri rutiere, feroviare și navale militare, rețele de depozite, arsenale, rețele de calculatoare, sisteme informatice.

Infrastructuri critice ale sistemului de ordine publică: infrastructuri ale poliției și jandarmeriei, infrastructure ale pompierilor și Inspectoratului pentru situații de urgență, infrastructuri ale forțelor și formațiilor de reacție rapidă, infrastructuri critice ale sistemelor de protecție a cetățeanului, proprietății și instituției.

Infrastructuri ale sistemului sanitar si de protecție: rețele ale spitalelor de urgență, laboratoare, depozite de medicamente, infrastructuri ale unor centre de cercetări medicale etc.

Medii de transmisiune a informațiilor

Arhitectura ierarhică selectată ca și metodă de construcție a sistemului de telecomunicații pentru platforma de monitorizare a infrastructurilor critice este scalabilă, flexibilă, modulară și permite integrarea oricăror tehnologii si soluții de conectare fără a altera radical rțeaua.

În zona de nucleu, precum și în zonele de distribuție care presupun conectarea unor puncte de acces distribuite geografic, unde capacitățile de transfer și performanțele solicitate sunt crescute tehnologiile de transmisie prin fibra optica prevalează:

Fibra optică permite transmisiuni la distanțe de pană la 80 km pe tronson, cablul electric permite transmiterea de informații pe distante de cațiva kilometri.

Fibra optică permite transmiterea fără pierderi sau interferențe electromagnetice a unor capacități mari de transfer 40Gbps -> 100Gbps în timp ce pe cabluri electrice capacități de 10Gbps se pot atinge doar pe disțante foarte scurte – sub 100m.

Există și un dezavantaj al acestei tehnologii care constă în instalarea fizică a tronsoanelor de cablu de fibra optică, care pe langă activitațile efective de construcție implică si autorizații și permise legale, precum și costuri foarte mari pentru lucrări civile. La nivelul nucleului, având în vedere localizările relative reduse a acestuia la nivelul sediului, sau pe viitor a maxim 2-4 noduri, cu siguranță soluții pentru fibra optică vor fi identificate și implementate.

La nivel de distribuție pentru conectarea zonelor distribuite la nivel geografic pe teritoriul României, în zone greu accesibile, montane, întinderi de apă, ape curgatoare, instalare și mentenanța circuitelor de fibră optică este exclusă și singura tehnologie fezabilă în aceste cazuri sunt comunicațiile radio electromagnetice de tip conexiuni radio prin microunde. Acestea pot asigura circuite de transport de mare capacitate 1-5Gbps pe distante de până la 60Km prin instalarea la capete a două echipamente de emisie/receptie în radio frecventă. Astfel construcția și mentenanța tronsoanelor de fibră optică precum și problematica avizelor si permiselor legale precum și costurile ridicate sunt eliminate și în zonele mai greu accesibile în conectarea punctelor de acces la nucleu se va realiza prin conexiuni radio microunde.

La nivel acces se pune problema conectării senzorilor la puncte de acces.

În acest caz selectarea tehnologiilor radio pentru conectarea acestora la rețea prezintă avantaje multiple și practic nu are limitări sau dezavantaje.

Undele radio electromagnetice se propagă în atmosferă. Cu un punct de acces radio de tip punct la multipunct instalat într-un punct dominant geografic (clădiri înalte, turnuri de telecomunicații, etc) se poate acoperi fără a instala niciun metru de cablu o zonă circulară de până la 30km în jurul acestuia în câmp deschis. În condiții de relief variabil, vegetație deasă, alte obstrucții sau construcții raza de acoperire scade, dar în continuare permite conectarea pe o arie geografică foarte mare.

Undele radio electromagnetice se propagă prin reflexii în jurul unui întreg obiectiv ce se dorește a fi monitorizat. Astfel nu se pune problematica instalării senzorilor pe acel obiectiv doar în zona care este accesibilă prin cablu (ex. la marginea sau capetele obiectului)

Instalarea rapidă: pentru a conecta un senzor la rețea este practic necesar doar punerea în funcțiune a acestuia precum și a unui modem radio de tip client care se va asocia și conecta imediat la punctul sau punctele de acces în a căror rază de acoperire se afla.

Redundanța: rețelele de acces radio sunt în general planificate în sistem celular. Astfel, orice zonă din teritoriu este acoperită de cel putin 3 puncte de acces învecinate. În cazul în care un astfel de punct de prezență nu funcționează, sistemul de comunicație al senzorului se va reasocia/conecta imediat pe unul dintre celelalte puncte de acces fără ca fluxul de date al acestuia să fie afectat.

Performanța: rețelele radio moderne de generație 4G asigură capacități de transfer de până la 500Mbps ceea ce acoperă cu mult necesarul de bandă de transfer al unui senzor, bandă ce în mod uzual nu depășeste câțiva Mbps.

Securitate: rețelele radio moderne de generație 4G dispun de mecanisme complexe și certificate de asigurare a unei autentificări și certificări a stației emițătoare, de criptare, precum și alte tehnologii de salt si codare în frecvență specifice chiar comunicațiilor militare.

Costurile asociate utilizării conexiunilor radio în zona de acces pentru conectarea unui număr foarte mare de senzori distribuiți geografic sunt mult mai reduse decât utilzarea tehnologiilor cablate.[5]

Capitolul II

Construcția componentei de bază a unei rețele de senzori wireless: nodurile

În cadrul acestui capitol se va încerca detalierea componentei de bază a unei rețele de senzori wireless si anume nodurile. Construirea unei rețele de senzori wireless necesită stabilirea nodurilor care trebuie construite și utilizate. Aceste noduri trebuie să îndeplinească multiple cerințe în cadrul unei aplicații: dimensiuni reduse, costuri scăzute, eficiențe energetice, cu resurse utile pentru prelucrare si memorare, diferite funcționalități etc. În construcția acestor norduri trebuie avute în vedere componentele hardware, necesarul de putere al acestora, tehnologia de comunicație între senzorii wireless, sistemul de programare si modelul de programare sau interfețele de programare. [2]

2.1 Componente hardware

Componentele hardware sunt alese în funcție de cerințele aplicației deoarece acestea au un rol important în ceea ce privește mărimea, costurile sau consumul de energie al nodurilor. ( de exemplu în unele aplicații un nod trebuie să fie mai mic de 1 cc, cu o greutate mai mică decât 100 g, semnificativ ieftin și să consume mai puțin de 100 μW ).

Structura de bază a unui nod-senzor are în componență cinci elemente importante:

Figură Schema bloc hardware a unui nod-senzor

Controlerul este destinat prelucrării tuturor datelor și este capabil să execute un anumit tip de cod.

Memoria este destinată stocării programelor și datelor intermediare.

Senzorii si elementele de executie reprezintă interfața reală cu lumea fizică.

Comunicația: legarea nodurilor în rețea impune existența unui dispozitiv pentru transmiterea sau recepționarea informațiilor prin canalul wireless.

Sursa de alimentare este una fără legături cu cablu luru ce duce la stocarea energiei în diferite tipuri de baterii.

Fiecare element component trebuie să funcționeze astfel încât să păstreze un echilibru între energia consumată și nevoia de a-și realiza sarcinile. [2]

2.1.1 Controler-ul

Pentru un nod-senzor wireless, controlerul reprezinta nucleul acestuia. Acesta colectează datele de la senzori, le prelucrează, decide destinația, recepționează date de la alte noduri-senzori și comandă comportarea elementelor de execuție. Datorită faptului că este capabil să execute diverse programe de la prelucrare de semnal până la programe de aplicație, acesta este considerat unitatea centrala de prelucrare. O astfel de varietate de sarcini de prelucrare poate fi realizată cu diverse arhitecturi de controlere, reprezentând compromisuri între flexibilitate, performanțe, eficință energetică și costuri.

O soluție este utilizarea procesoarelor asemenea celor folosite în cazul calculatoarelor staționare, însă există și procesoare mai simple cunoscute sub numele de microcontrolere. Unele dintre caracteristicile cheie pentru care acestea sunt adecvate pentru sistemele cu inteligență inclusă sunt flexibilitatea în conectarea cu alte dispozitive, iar adesea acestea au incluse în structură blocuri de memorie.

O clasă specializată de procesoare programabile sunt procesoarele numerice de semnal ( DSP = Digital Signal Processors). Acestea sunt construite special pentru preluarea unui volum mare de date vectoriale, caz tipic în aplicațiile de prelucrare de semnal. În cazul unui nod-senzor, DSP-ul se poate folosi pentru prelucrarea datelor ce vin de la un dispozitiv de comunicție wireless analogic, de unde să extragă un șir de date numerice. În rețelele de senzori wireless cerințele comunicației wireless sunt simple ( ușor de prelucrat și pot fi gestionate eficient hardware chiar de către dispozitivul de comunicație), iar sarcinile de prelucrare de semnal privind datele reale masurate nu sunt nici ele prea complicate. Drept urmare, avantajele unui DSP nu prea sunt folosite într-un nod al unei retele de senzori wireless, deci sunt folosite destul de rar. [2]

2.1.2. Memoria

Componenta de memorie este relativ simplă. În mod evident este nevoie de memorie cu acces aleator, adica RAM ( Random Access Memory) pentru a memora rezultatele intermediare de la senzori, pachetele primite de la alte noduri etc. Acestă memorie este rapidă, însă are ca dezavantaj faptul ca își pierde conținutul dacă rămane nealimentată. Codul program poate fi stocat în memoria ROM ( Read-Only Memory) sau în memorie flash. Acestă memorie flash poate fi utilizată și pentru stocarea intermediară a datelor în cazul în care memoria RAM nu este suficientă sau trebuie nealimentată o perioadă. Alegerea corectă a dimensiunilor memoriei are un rol important în ceea ce priveste costul de fabricație și pentru necesarul de putere. [2]

2.1.3 Dispozitive de comunicație

Acestea sunt utilizate pentru a transfera date între nodurile individuale. În anumite cazuri metoda de comunicație aleasă este cea cu fir și este des utilizată în rețelele similare celor cu senzori.

În cazul comunicației wireless este mult mai interesant. Întâi trebuie ales mediul de comunicație care include frecvențe radio, comunicație optică și ultrasunete, inductanța magnetică etc. Cel mai des utilizată estecomunicația radio ce se bazează pe frecvență radio și se potrivește cel mai bine rețelelor de senzori wireless. [2].