Kablosuz Algılama Ağları (K2A) Nedir?

Kablosuz Algılama Ağları (K2A), birbirleri ile kendi aralarında kablosuz iletişim kurabilen, bünyesinde farklı tür ve özelliklerde algılayıcılar barındırabilen, gerektiğinde kendi enerjisini kendisi oluşturabilen, kablosuz algılama birimlerinden oluşmuş yapılardır.Mikroelektromekanik Sistemler (MEMS) ve Radyo Frekanslı Sistemlerdeki (RF) hızlı gelişim; az güç tüketen, ucuz, ağ üzerinde kullanılabilir mikro algılamaların geliştirilmesini olanaklı kılmıştır. Bu algılama düğümleri çeşitli fiziksel bilgilerin; sıcaklık, basınç, bir cismin hareketi vs. yakalanmasını sağlamaktadır. Bununla beraber çevrenin fiziki özelliğinin de nicel ölçümlerle eşlenmesini sağlayabilmektedir. Tipik bir Kablosuz Algılama Ağı (Wireless Sensor Network - WSN) kablosuz bir ortam aracılığı ile birbirine bağlanmış yüzlerce hatta binlerce algılayıcı düğümünden oluşur. Bu düğümler kendi ağlarını kendileri düzenlerler, önceden planlanmış bir ağ topolojisi söz konusu değildir. Pil ömrüne bağlı olan kısıtlamalar yüzünden, algılama düğümleri çok büyük bir zamanı düşük güç tüketimi ile “uyku” konumuna geçirirler ya da düğüm verisini işlerler. K2A'lar güvenli izleme için yeni bir kavram oluşturmuşlardır. Büyük, pahalı algılayıcılar kullanan, kullanıcıya kadar kablolamaya ihtiyaç duyan geleneksel algılayıcı sistemlerin çok ötesinde bir performans göstermişlerdir.

Kablosuz Algılama Ağların Geçmişi

Kablosuz algılama ağları kavramı ilk kez 1980’lerin başlarında ortaya çıkmıştır. Mikro elektro-mekanik sistemlerdeki gelişmeler ve kablosuz haberleşme sistemlerindeki ilerlemelerle birlikte 1990’lı yıllarda önemli bir araştırma alanı haline gelmeye başlamıştır. İlk zamanlarda askeri alanda kullanılan kablosuz algılama ağları; zamanla maliyetlerinin düşmesi ve gelişen algılama teknolojisiyle algılama kabiliyetlerinin artması ile çok yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.

Algılama ağlardaki araştırmalar ilk olarak (okyanus taraması; büyük ölçekli ses tarama sistemleri, saha hedef tespiti için; küçük saha algılamaları) askeri uygulamalardan esinlenilerek yapılmıştır. Öte yandan, düşük maliyetli algılamalerin ve iletişim ağlarının varlığı diğer potansiyel uygulamaların gelişmesiyle sonuçlanmıştır.

Kablosuz Algılama Ağların Genel Kullanım Alanları

Algılama ağları sürekli veri toplamada, olay belirlemede ve tanımlamada, konum belirlemede ve yerel kontrollerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kullanım alanlarını askeri uygulamaları ve sivil uygulamaları şeklinde gruplandırılacak olunursa; Askeri kullanım alanları, aynı zamanda ilk kullanıldığı alanlar, dost kuvvetlerin durumlarının belirlenmesi, kimyasal radyoaktif biyolojik saldırıların tespiti ve izlenmesi, düşman kuvvetlerin yerinin tespiti ve izlenmesi, hedef saptanması ve izlenmesi, hasar tespiti örnekleri. Sivil uygulamaları, kargo taşımacılığı takibi, personel izleme, varlık takibi, sağlık durumu izlenmesi, trafik yönetimi, doğal yaşamın gözlenmesi, sel-yangın-deprem uyarı sistemleri, güvenlik uygulamaları, otomasyon sistemleri ve sıcaklık, nem, basınç benzeri ölçümlerdir.

Kablosuz Algılama Ağlarının ortak amacı, mümkün olduğunca fazla bilgi toplamak ve bu bilgiyi en kısa ve ucuz yoldan iletmektir. Boyutlarının küçük olması bağımsız çalışabilmesi ve kablosuz iletişim sağlaması, özellikle geniş alan izleme ve hareketli cisim takibi gibi kablolu sistemlerin kullanılmasının mümkün olmadığı veya çok maliyetli olduğu durumlarda kablosuz algılamaların en büyük avantajıdır.

Mevcut makro-algılama düğümlerinin kapsamı, maliyet kıstasları ve kurulum (plana göre yerleşim) sebepleriyle belirli fiziksel alanlarda dar olarak sınırlıdır. Buna karşın, kablosuz algılama ağları insan bakımına gereksinim duymayan fiziksel olarak ayrılmış pek çok düğüm içerebilir. Düğüm temelinde bakıldığında, tek bir düğümün kapsamı küçük de olsa, yoğun olarak dağıtılmış düğümler eş zamanlı ve iş birliği prensipleriyle çalışabilirler. Böylece tüm ağın kapsamı genişletilmiş olur. Ayrıca algılama düğümleri yaşam tehlikesinin olduğu alanlara bırakılabilir ve dört mevsim işlem yapabilir, bu yüzden bu düğümler algılama görevlerini her an yürütebilirler.

Kablosuz algılama düğümlerinin yoğun biçimde yerleştirilmesi sonucu, hataya karşı daha fazla tolerans sağlanmıştır. Aynı alan içerisinde komşu düğümlerden birbiriyle ilişkili veri alınması sonucunda sistemin hatayı tolere etme şansı, tek başına bulunan bir makro-algılamaya kıyasla çok daha büyüktür. Eğer bir makro-algılama düğümü hata verir ya da işlemi durur ise; sistem, fonksiyonunu algılamanın bulunduğu alanda tamamen yitirir. Kablosuz algılamalerada ise, bir düğümün devre dışı kalması sistemin geneli üzerinde bir etki yapmaz, o bölgede bulunan diğer kablosuz algılama düğümleri devre dışı kalan düğümün görevlerini üstlenebilir.

Çevre Algılaması ve İzleme: 

Belirli bir coğrafi alana yayılan yüzlerce ya da binlerce, ufak, ucuz, kendini ayarlayabilir kablosuz algılayıcılar çevre izleme ya da çevre kontrolü işlemlerinde geniş yelpazeli uygulamalarda kullanılabilir.

Felaketten korunma ve kurtarma: 

Kablosuz algılama ağlarıacil durumlarda ya da felaket durumlarında yerleştirildikleri afet alanlarında etkili olabilirler. Dağıtılmış kablosuz algılama ağlar aracılığı ile yapılan doğru ve zamanında yer saptaması, kurtarma operasyonlarında hayati önem taşır. Yer saptamasının yanı sıra ölü sayısı, potansiyel tehlikeler ya da acil durumun kaynağı, kimlik tespit işlemleri ve kurtarılmayı bekleyen insanların saptanması da hayati verilerdir.

Sağlık Hizmetleri: 

Kablosuz algılama ağları, yaşamsal sinyallerin gözlemlenmesinde sıklıkla kullanılmaktadır. Bunun yanısıra hastaya uygulanan tedavinin gözlemlenmesi ve tedavi kalitesinin artmasına dönük uygulamalar da mevcuttur.

Akıllı Ev: 

Kablosuz algılama ağları tüm insanlık için daha rahat ve akıllı yaşam alanlarının oluşturulmasında rol alabilir.

Uzaktan Ölçüm: 

Kablosuz algılama ağları gaz, elektrik, oda sıcaklığı gibi verileri kablosuz ağ aracılığı ile istenen noktaya iletebilir. Araba park yerlerinde boş araçların yerlerini araç sahibine iletebilir.