Tự động hóa - Tạp chí tự động hóa ngày nay

Sự phát triển của công nghệ MEMS đã giúp thu nhỏ đáng kể kích thước của cảm biến. Công nghệ MEMS là sự kết hợp của công nghệ vi điện tử (microelectron- ics), vi cơ khí (micromachining) và công nghệ đóng gói (packaging). Nó cho phép các cấu hình 2D và 3D phức tạp được thu nhỏ trên một diện tích đế rất nhỏ, đồng thời tích hợp được cả các phần tử cảm biến, nguồn nuôi và mạch xử lý tín hiệu. Ngày nay, nhiều loại cảm biến MEMS đã được chế tạo và có khả năng đo nhiều đại lượng vật lý, hóa học, sinh học như vận tốc, âm thanh, pH...

Khai thác năng lượng từ môi trường

Các nút mạng cần một nguồn nuôi để hoạt động, và nguồn năng lượng giờ đây không chỉ bị giới hạn từ pin, ắc quy mà còn có thể được lấy từ các nguồn khác như năng lượng mặt trời, tinh thể áp điện, chuyển hóa nhiệt - điện - từ [2] [3].

Một số công ty đã bắt đầu thương mại hóa các ứng dụng cho mạng cảm biến với phần nguồn sử dụng công nghệ khai thác năng lượng từ môi trường. EnOcean của Đức đã cung cấp thiết bị cho phép chuyển hóa quang năng, nhiệt năng và cơ năng thành điện năng để ứng dụng trong giám sát ánh sáng và không khí trong nhà. Trong lĩnh vực y tế, các thiết bị sử dụng tinh thể áp điện cũng dần trở nên phổ biến. Perpetuum của Anh phát triển một dòng sản phẩm cho phép chuyển hóa cơ năng thành điện năng trong ứng dụng thiết bị di chuyển. Với nguồn năng lượng từ dao động xung, việc gõ ngón tay lên bàn có thể hỗ trợ nút cảm biến truyền 2 kB dữ liệu đi khoảng cách 100m cách mỗi 60s.

Kết nối các nút mạng

Các nút mạng có thể được phân bố rải rác ở khoảng cách từ vài trăm mét cho đến vài km, bao gồm các thiết bị trong mạng và hệ thống người dùng. Tín hiệu sẽ được tập trung về một điểm trước khi được truyền đi trong hệ thống cáp quang. Các thiết bị luôn trong trạng thái sẵn sàng để truyền nhận dữ liệu nên khả năng xảy ra xung đột là rất lớn. Do đó, công nghệ liên kết cần có khả năng điều hành việc sử dụng tài nguyên của các kênh để đảm bảo sự liên kết nhiều thành phần trong mạng.

Các công nghệ kết nối mạng bây giờ có thể được phân vào 4 loại: WLAN (wireless local area network), WMAN (wireless metropolitan area network), WPAN (wireless personal area network) và WWAN (wireless wide area network). Tuy nhiên các công nghệ mạng hiện tại không đáp ứng tốt được các ứng dụng WSNs vì một số lý do:

- Về độ tin cậy, môi trường truyền thông tin của WSN khá khắc nghiệt. Dải tần hẹp, nhiễu đa tần và các hiệu ứng đa chiều khiến việc đảm bảo tính liên kết trở thành vấn đề. 

- Các ứng dụng IoT yêu cầu khắt khe hơn về xử lý thời gian thực. Độ trễ khi truyền tín hiệu phải cực kì nhỏ.