Просмотр статьи


Номер журнала: 2019.1

Заголовок статьи: Модель распределенной самоорганизующейся сети сенсоров IoT

Резюме

Работа направлена на изучение особенностей упрощенной реализации стека протоколов, эффективности маршрутизации и производительности в режиме транзитной передачи данных устройств с приоритетом на максимально долгое время работы от батарей. Решение задачи управления сетевыми устройствами в сети с большим количеством сенсоров (например, сеть Интернета вещей) является актуальной и может быть решена путем создания ячеистой сети типа mesh. Но в таких сетях может воз-никнуть ситуация, когда из-за выхода из строя одного или нескольких устройств будет нарушена работоспособность всей сети. В связи с чем предлагается для соединений и передачи данных использовать самоорганизующуюся сеть на основе канального уровня Wi-Fi и протокола PainlessMesh. Для исследования возможности применения предлагаемого решения в работе разработана четырехмерная модель Маркова и получены аналитические выражения для оценки параметров функционирования сети. На основе полученных моделей построен вычислительный алгоритм, позволяющий имитировать сценарии работы сети. Адекватность моделей подтверждается путем эмуляции сценария работы кластера датчиков. Основными результатами работы являются: в научном аспекте – разработанные модели оценки параметров работы сети IoT; в практическом аспекте – полученные с помощью имитации графики зависимостей задержки при включении узла сети от количества узлов и скорости «пробуждения» узла. Кроме того, выявлено, что многопротокольные устройства могут работать более эффективно, при этом поддерживая необходимую производительность сети передачи данных.

Авторы

М. В. Ушакова, Ю. А. Ушаков, А. Л. Коннов, Д. В. Горбачев

Библиография

1. Jiaqi Cui. CSMA/CA through put analysis in hybrid CSMA/CA and TDMA networks [Электронный ресурс]. URL: https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3028882
&dl=ACM&coll=DL (дата обращения: 25.05.2018).
2. Analysis of superframe adjustment and beacon transmission for IEEE 802.15.4 cluster tree networks [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/257878023_Analysis_of_superframe_adjustment_and_beacon_transmission_for_IEEE_802154_cluster_tree_networks (дата обращения: 25.05.2018).
3. Jianping Zhu. Performance Analyses and Improvements for IEEE 802.15.4 CSMA/CA Scheme in Wireless Multihop Sensor Networks Based on HTC Algorithm [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/275460243_Performance_Analyses_and_Improvements_for_IEEE_802154_CSMACA_Scheme_in_Wireless_Multihop_Sensor_Networks_Based_on_HTC_Algorithm (дата обращения: 25.05.2018).
4. Hao Wen. An Improved Markov Model for IEEE 802.15.4 Slotted CSMA/CA Mechanism [Электронный ресурс]. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/
s11390-009-9240-5 (дата обращения: 23.05.2018).
5. Shakil Akhtar. Semi-Markov performance model of CSMA/CD networks [Электронный ресурс]. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/
0140366489901096 (дата обращения: 25.05.2018).
6. Minyu Fang. Power Evaluation and Performance. Enhancement of CSMA/CA based WLANs [Электронный ресурс]. URL: https://www.hamilton.ie/publications/
minyus_thesis.pdf (дата обращения: 25.05.2018).

Ключевые слова

беспроводные сети, Интернет вещей, самоорганизующиеся сети, маршрутизация, сетевой протокол, узел ретрансляции, шлюз.

Скачать полный текст