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    Los matemáticos proponen un nuevo diseño para redes nanosensoriales inalámbricas

    Crédito:Universidad RUDN

    Los matemáticos de la Universidad RUDN han desarrollado un nuevo método para recopilar datos de nanosensores inalámbricos pasivos. Estos dispositivos miden los parámetros de los objetos y los convierten en una señal. Utilizan nanoelementos microscópicos y no tienen una batería integral. Los matemáticos han modelado un experimento con pasarelas, que se fabrican sobre la base de aviones no tripulados. Demostró que la integración con tales pasarelas podría proporcionar una transferencia de energía inalámbrica conveniente al transmisor y una recopilación de información sin obstáculos a través de rutas de drones flexibles y dinámicas. El artículo se publica en la revista Computer Communications.

    Los nanosensores pasivos pueden ser útiles en una variedad de situaciones:desde monitorear el estado del cuerpo hasta estudiar el suelo, aire u objetos como tuberías, presas, o diques. Pero las capacidades de estos sensores son limitadas, ya que no tienen baterías ni procesadores. Para suministrar suficiente energía a los sensores, necesitamos mecanismos que realicen esta tarea. Además, Se necesitan dispositivos para recopilar datos de los sensores. Matemáticos de la Universidad RUDN, Rustam Pirmagomedov y Mikhail Blinnikov, propuso el uso de nanopuertas basadas en aviones no tripulados para transmitirles la información recopilada y proporcionar un monitoreo continuo en línea de los objetos observados.

    Los nanosensores constan de varias partes:nano-nodos (sensores), nano routers y nano / microgateways. Los nano-nodos recopilan datos utilizando ondas electromagnéticas que irradian nano enrutadores y también transforman estas ondas en energía para su funcionamiento.

    Los nano enrutadores leen información de los sensores y las micropuertas son responsables de obtener los datos. Una red inalámbrica es proporcionada por antenas de grafeno, que son capaces de transmitir y recibir radiación en la banda de THz.

    Los matemáticos de la Universidad RUDN realizaron una simulación utilizando un simulador en un campo condicional de 500 * 500 metros. La aeronave utilizada para la instalación de sensores en puntos predeterminados o en un orden aleatorio. La primera opción lleva más tiempo, pero requiere menos sensores para cubrir el campo. La segunda opción es más rápida, pero requiere más sensores, y el esquema de recopilación de datos puede volverse heterogéneo.

    Las puertas de enlace se integraron condicionalmente en dispositivos que volaban sobre el campo, emitió ondas electromagnéticas y recopiló información de los sensores. Cada sensor midió la temperatura, humedad, pH del medio ambiente en su metro cuadrado. Los matemáticos de la Universidad RUDN consideraron frecuencias portadoras de 0,1 a 0,15 THz, calculó el tiempo de recepción de energía por sensores y el tiempo de transmisión de datos a diferentes velocidades de drones y diferentes radios de radiación electromagnética.

    Con el radio de radiación más pequeño de 0,6 my la velocidad más baja del dron 1 m / seg, el tiempo del dron para dar servicio a 1 hectárea fue de aproximadamente 2,5 segundos. Con un aumento de velocidad o con cada extensión en el radio de 0,2 m / s, el tiempo de operación del dron disminuyó. A altas velocidades, los sensores no tuvieron tiempo de almacenar energía, y una extensión del radio redujo la ganancia de la antena y redujo la cantidad de energía transmitida a los sensores. Entonces, la velocidad de operación de los drones dependía de la velocidad de su vuelo y del radio de radiación electromagnética.

    Por lo tanto, fue posible el uso de nano-pasarelas basadas en aviones no tripulados. Esto da ventajas sobre las puertas de enlace terrestres, que no pueden moverse o elegir rutas convenientes dependiendo de los obstáculos en el camino.

    Dado que la integración de redes de nanosensores inalámbricos pasivos y drones ha mostrado resultados positivos, Los matemáticos de la Universidad RUDN continuarán estudiando sus capacidades. En un futuro próximo, los investigadores planean una simulación del trabajo conjunto de sensores y pasarelas teniendo en cuenta las condiciones meteorológicas y los posibles obstáculos para el dron. La nanotecnología amplía aún más el alcance de tales redes donde es inconveniente o peligroso para una persona trabajar, en áreas extensas, en zonas de desastre o lugares de difícil acceso. Por lo tanto, las investigaciones de especialistas en este campo son importantes para el desarrollo de los ámbitos donde el control ambiental es importante.


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