Tính phức tạp của sữ liệu thu được này không cao: các vòng đều tạo ra các dữ liệu ghi chép với giản đồ giống nhau, và việc tổng hợp dữ liệu ngay trên đường làm hạn chế tốc độ tạo ra các ghi chép này. Hơn nữa, cơ sở hạ tầng để tả các ghi chép này vào các gói cơ sở dữ liệu và phân tích dữ liệu truyền thống từ lâu đã được thiết lập, do vậy sẽ rất khó khăn để tiến hành cải tạo nâng cấp.

• Công nghệ RFID (công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến)

Những phần trước mô tả những công nghệ được phát triển cách đây khá lâu. Các thẻ RFID đại diện cho phần thị trường thấp cấp của việc triển khai cảm biến đang nổi lên, cả về mặt công nghệ lẫn giá cả. Thẻ RFID đủ nhỏ để có thể gài sẵn trên nhãn ghi giá tiêu chuẩn, giá mỗi thẻ chỉ có vài xu. Một thẻ RFID có khả năng phát một giá trị (ví dụ: một ID) và có thể tính toán một số ít lệnh (ví dụ giảm bộ đếm) khi được đưa gần tới đầu đọc RFID(RFID reader). Ngược lại, giá thành của các đầu đọc RFID cao hơn rất nhiều (hiện nay có giá từ hàng trăm tới hàng nghìn đôla, mặc dù giá vẫn đang giảm) và các đầu đọc này cần năng lượng đáng kể để làm việc. Do vậy, đầu đọc RFID thường không có tính di động, được nối với một nguồn điện cố định. RFID hiện đã dược sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm hệ thống tính phí trên đường cao tốc, và theo dõi tài sản cho mạng lưới cung cấp và ứng dụng bán lẻ.

Do RFID là công nghệ thấp và khá rẻ, nên nó có thể thu hút sự chú ý trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, yêu cầu về khoảng tiệm cận vật lí với một đầu đọc khiến RFID là một công nghệ khá hạn chế. Về cơ bản nó là một bước tinh vi hơn so với mã vạch (bare-code). Sự cải tiến mà RFID đem lại có thể sẽ tăng tốc độ chèn cơ sở dữ liệu lên cao hơn các thiết bị lưu trữ dữ liệu hiện đại đang có.

• Mạng di động đặc biệt

Ởmột đầu kia của lĩnh vực dữ liệu cảm biến đang nổi lên là các thiết bị lớn, được trang bị máy tính để bàn, được cấp nguồn bằng pin và trang bị máy thu/ phát vô tuyến, hiện nay có kích cỡ khoảng 120 in3. Ứng dụng phổ biến của những thiết bị này là trong các lĩnh vực như tự động hoá ngành ô tô, ứng dụng quân sự và chống khủng bố. Các ứng dụng như vậy cần CPU và dữ liệu rất lớn, và cần phần cứng mà mức tiêu thụ năng lượng gần bằng một chiếc máy tính xách tay, nhưng có thể kết hợp khả năng phát hiện và phân tích tín hiệu kinh tế.

Một nút di động, kiểu đặc biệt được nhiều người biết đến là “sGate”, nó hoạt động trên nền Linus và là sản phẩm của tập đoàn Sensoria (38). sGate nặng khoảng 3 pound khi không kèm ắc quy, kết hợp một bộ xử lí 300Mhz, Ram 64Mb và có mức tiêu thụ công suất trung bình là 10 wat, (so với khoảng 40 wat cho một máy tính xách tay điển hình). Nó có thể được cấp nguồn trong khoảng thời gian lên tới 24 giờ, bằng các bộ ắc quy nặng vài pound. Nó bao gồm một máy thu/ phát vô tuyến tần số 2.4 Ghz, và tiêu tốn 10 hoặc 100mW.

Mặc dù những nút di động này dẫn tới một loạt các vấn đề thú vị về mạng đặc biệt nhưng cơ sở dữ liệu di động đã trở thành một đề tài nghiên cứu phổ biến từ những năm 90 (24,1); vấn đề nghiên cứu này liên quan tới truy vấn các cổng giao tiếp mạng đặc biệt cũng tương tự.

• Mạng cảm biến không dây

Nằm giữa công nghệ RFID và các cổng dữ liệu có kích thước lớn chính là các mạng cảm biến không dây. Thiết bị trong những mạng này thường bao gồm các nút nhỏ, được cấp nguồn bằng pin, tiết kiệm năng lượng với các máy thu/ phát vô tuyến tầm thấp và các bộ cảm biến giá rẻ. Điển hình cho lớp thiết bị loại này thường bao gồm các “mote” (bộ thu/ phát không dây nhỏ xíu dùng trong các mạng cảm biến) của Berkeley. Thiết bị này kết hợp một bộ xử lí 8 bit, tốc độ 7 Mhz, một máy thu/ phát vô tuyến ChipCon CC1000 với tầm hoạt động 100 fít, RAM 4 KB, bộ nhớ chương trình 128 KB. “ Mote” chấp nhận nhiều loại bảng cảm biến khác nhau, đem lại khả năng phát hiện từ trường, độ rung, nhiệt độ, ánh sáng, sức nóng, độ ẩm, áp suất không khí và các thuộc tính môi trường khác. Hình 2 minh hoạ sơ đồ một “mote” cảm biến Mica của Berkeley, cạnh một bảng cảm biến với các cảm biến sáng, nhiệt độ, từ trường, và gia tốc, cũng như một còi áp điện. Những bộ “mote” như vậy có thể mua của hãng Crossbow Technology với giá khoảng 20000 đôla, bao gồm 1 bảng cảm biến, giá cả đã giảm đều kể từ khi các thiết bị này được giới thiệu cách đây 5 năm. Những dự đoán trong tương lai của một nhà cung cấp chỉ ra rằng trong 2 năm tới kích cỡ của lớp thiết bị này sẽ giảm khoảng 2m khối (không kể pin), và giá giảm khoảng 10 đôla.

                                                                                                     Hình 2: Mote cảm biến Mica của Berkeley.

Mặc dù ban đầu những bộ mote này có vẻ chỉ là các phiên bản nhỏ, giá rẻ của các nút đặc biệt được mô tả phần trên, nhưng chúng lại đem tới một loạt các ứng dụng mới, đáng kinh ngạc. Giá thành thấp và dễ triển khai đồng nghĩa với việc chúng có thể được đặt vào các cấu hình có không gian chật hẹp phân bố trong phạm vi một khu vực. Phần mềm nối mạng chạy trên các thiết bị này cho phép chúng tự lắp vào các mạng đặc biệt, để dữ liệu có thể được chuyển giữa nhiều bước nhảy từ xa. Phần mềm hệ điều hành, có tên gọi TinyOS (23), đã được thiết kế một cách bài bản với tiêu chí “tiết kiệm năng lượng” có ý nghĩa là các ứng dụng thông minh có thể dễ dàng vận hành trong nhiều tháng mà không cần pin có công suất bằng một nửa của pin AA.

Mặc dù hiện nay công nghệ này mới chỉ ở giai đoạn ban đầu, nhưng một số người sử dụng trong lĩnh vực khoa học đã gặt hái được những thành công đáng kể trong lĩnh vực của họ nhờ các thiết bị đó. Ví dụ, gần đây chúng tôi đã triển khai mọt mạng thiết bị như vậy để giám sát vùng tiểu khí hậu xung quanh khu vực cây gỗ đỏ tại Vườn thực vật Berkeley UC (Berkeley Botanical Garden). Các nhà sinh vật học tham gia vào dự án này quan tâm tới các cách các cây này có ảnh hưởng tích cực tới nhiệt độ và độ ẩm trong khu vực vòm cây xung quanh chúng như thế nào. Sử dụng một mạng gồm 30 bộ mote lắp trên 2 cây, cứ vài phút lại thu thập giá trị đọc một lần, chúng tôi đã có thể minh hoạ một cách chính xác cách thức độ ẩm và nhiệt độ thay đổi ở các tầng khác nhau của những cây này. Khi chúng tôi mở rộng mạng lưới này với nhiều cảm biến đặt trên nhiều cây hơn nữa, chúng tôi hi vọng sẽ quan sát được các ảnh hưởng khác, như cách thức thay đổi của các đặc tính môi trường này ở những khu vực khác nhau của khu vườn.

Các ứng dụng khác của mạng cảm biến trong thời gian gần đây bao gồm theo dõi xe cộ trong phạm vi vủa những cảm biến này (37, 9), giám sát khu vực cư trú của các loài chim trên đảo Great Duck, ngoài khơi bang Maine (33), giám sát các vườn nho (5), theo dõi động vật trong khu vực hoang dã (27), và bảo trì theo tình trạng cho tình trạng theo thiết bị sản xuất tại hãng Intel. Không một ứng dụng nào trong số này có thể thực hiện được công nghệ RFID, hay các nút cảm biến cồng kềnh, đắt tiền như mGate của hãng Sensoria.

(còn tiếp)