CC BY
7
БОТ: 10.15587/2312-8372.2018.135486
РОЗРОБКА МЕТОДУ П1ДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТ1 СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ ВИМ1РЮВАННЯ В1ДСТАН1
Дудшк А. С.
1. Вступ
Несвоечасне визначення позицii об'екта, що входить до складу безпровщних сенсорних мереж, призводить до генерування помилково1' шформацп в комп'ютеризованiй системi вимiрювання вщсташ мiж об'ектами. Такий недолiк, в свою чергу, може призвести до, наприклад, несвоечасного виявлення крадджки щнних речей, джерела загоряння тощо. Особливо сприятливим середовищем, для такого роду негативних наслщюв е завадова обстановка [1]. Серед рiзноманiтних класiв комп'ютерних iнформацiйних систем i мереж особливе мюце займають системи i мереж^ транспортна служба яких побудована на використанш радiоефiру в якостi середовища передачi даних комп'ютеризованих систем вимiрювання вiдстанi (безпровiднi сенсорнi мережi) [2]. Тому при створенш наукових основ побудови комп'ютеризованих систем вимiрювання мехашчних величин важливе мiсце займае продуктившсть безпроводових сенсорних мереж. Тому актуальним е вирiшення цiеi проблеми за допомогою модифiкацii iснуючоi класичноi еталонноi моделi взаемодп вiдкритих систем (ЕМ 081/180). Зпдно з цiею моделлю проектуються, створюються i експлуатуються бшьшють засобiв передачi даних шформацшно-вимiрювальних систем. Також не менш важливим е теоретичний аналiз та пошук оптимальних методiв моделювання та збшьшення продуктивностi каналiв передачi даних комп'ютеризованих систем вимiрювання вiдстанi [3, 4].
2. Об'ект дослiдження та його технолопчний аудит
Одними з найбшьш проблемних мiсць безпровiдних сенсорних мереж е несвоечаснють передачi iнформацii, а також помилки при передач^ Це, в свою чергу, е причиною завадово!' обстановки та призводить до велико!' iмовiрностi похибок при вимiрюваннi вщсташ. Об'ектом даного дослгдження е складовi частини безпровiдноi сенсорно1' мережа Проблемним мiсцем цiеi мережi е сенсорний модуль, що залежить вщ обмеження енергетичного запасу елемента живлення, що в свою чергу впливае на завадостшюсть його передачi даних, через обмеження потужност його сигналу. На рис. 1 зображена спрощена модель транспортно1' системи передачi даних сенсорних мереж мiж 2 окремо взятими пристроями мереж^
АСК
Завади
Рис. 1. Концептуальна модель фрагменту транспортно! системи безпровщно! сенсорно!' мережг S - пiдлеглий одноканальний пристрш (slave); M - головний багатоканальний магiстральний пристрiй (master)
Модель працюе наступним чином. По командi головного пристрою, тдлеглий передае данi про свою вщстань вiд сусiднiх пристрот, через безпровiдний канал, на який впливають рiзного роду завади. Дана схема е досить спрощеною, адже мiж основним та пiдлеглим пристроем може бути ще кiлька головних, або шдлеглих, як показано на рис. 2.
Рис. 2. Варiант топологи сенсорних мереж: головш пристро! зафарбованi
Розглянувши специфiку функцiонування мережi транспортування даних стандарту ZigBee (1ЕЕЕ 802.15.4), розглянемо також роботу пристрою, побудованого iз використанням рекомендацiй стосовно технологш безпроводового транспортування даних в безпроводових шформацшних системах, структура якого зображена на рис. 3 [5].
Рис. 3. Пристрш безпровщного передавання даних: 1 - штерфейс мережевого piBM 2, 3 - модуль n^iBM LLC канального рiвня моделi OSI, 3.1 - блок хост-
штерфейсу, 3.2 - вбудований мiкроконтролер, 3.3 - блок додатку прийомо/передавача, 3.4 - блок шинного штерфейсу, S- пам'ять, 4 - модуль mдрiвня MAC канального рiвня, 4.1 - контролер смуги частот, 4.2 - радючастотний прийомо/передавач, 6 - модуль фiзичного рiвня, 6.1 - штерфейс фiзичного рiвня, 6.2 - антена, 7 - блок автоматичного
налаштування частоти
Технолопя роботи даного пристрою така. Керуючий блок 1 надсилае команду про вщправку пакета та сам пакет на модуль пiдрiвня LLC канального рiвня 3. В модулi пiдрiвня LLC канального рiвня OSI через блок хост-iнтерфейсу 3.1, пройшовши вiдповiднi перетворення за допомогою додаткiв даного модуля, пакет стае фреймом. Шсля чого вбудований мжроконтролер 3.2 передае фрейм до блоку додатку прийомо/передавача 3.3 та через блок шинного штерфейсу 3.4 записуе даш про стан передавання до пам'ят S, де вони ще певний час збер^аються. Блок додатку прийомо/передавача 3.3 спрямовуе фрейм до модуля пiдрiвня MAC канального рiвня 4. В модулi пiдрiвня MAC канального рiвня ЕМ OSI/ISO модулi контролер смуги частот 4.1 шдбирае для даного фрейму оптимальний дiапазон частот та спрямовуе фрейм до радючастотного прийомо/передавача 4.2. В даному модулi вiдбуваеться як перетворення фрейму у електромагштш коливання, так й !х модуляцiя вiдповiдно до вмiсту фрейму. Пiсля цього коливання передаються до модулю фiзичного рiвня OSI 6, а iнформацiя про пщбраний блоком 4.1 дiапазон частот передаеться до блоку автоматичного налаштування частоти 7. Блок 6.1 модулю фiзичного рiвня OSI накладае електромагштш коливання на частоту, яка налаштовуеться блоком 7. Коливання спрямовуються до антени 6.2, яка передае сигнал до радiоефiру.
В данш робот пропонуеться метод шдвищення продуктивностi, що полягае у вдосконаленнi алгоритму обслуговування заявок у канаи передачi даних, що зображений на рис. 1. А також у модершзацп структурно! схеми пристрою передачi даних, що зображений на рис. 3.
3. Мета та задачi дослщження
Мета дослгдження - розробка нових та удосконалення юнуючих технологiчних рiшень для тдвищення продуктивностi безпровiдних сенсорних мереж, що входять до складу систем вимiрювання вщсташ.
Для досягнення поставлено!' мети необхщно:
1. Запропонувати математичну модель обслуговування заявок в чергах каналiв передачi даних безпроводових сенсорних мереж в одноканальних та багатоканальних пристроях.
2. Дослщити адаптованi алгоритми управлiння чергами, що можуть оптимiзувати процес розподшу заявок в чергах безпровiдних сенсорних пристро!в.
3. Розробити алгоритм функщонального об'еднання нижнiх рiвнiв еталонно! моделi OSI, щоб покращити продуктивнiсть безпровщних сенсорних мереж в зонах невпевненого прийому та дослщити при цьому ефект вщ розширення стандартно!' смуги частот.
4. Ввести в структурну схему пристрою безпровщного передавання даних вщповщш змши, на основi алгоритму функщонального об'еднання нижшх рiвнiв еталонно! моделi OSI.
4. Досл1дження кнуючих рiшень проблеми
Питанням дослiдження iнформацiйно-вимiрювальних систем, в тому числi i дослiдженням технологiй моделювання, управлiння i взаемодiï комп'ютеризованих систем вимiрювання мехашчних величин (зокрема вщсташ мiж об'ектами), присвячено роботи сучасних вчених, серед яких:
- роботи [6-8], як присвячеш вимiрюванню вiдстанi засобам вимiрювальноï' технiки;
- роботи [9-13], як присвяченi вимiрюванню вiдстанi засобами безпровщних сенсорних мереж;
- роботи [14-18], яю, крiм вимiрювання вiдстанi, також присвячеш анаизу характеристик самих сенсорних мереж.
У робот [6], пропонуеться використовувати 1нтернет для управлiння вимiрювальною головкою, але в аналiзi та корегуванш результатiв вимiрювання, 1нтернет участ не бере. Змiст роботи [7] присвячений розробщ аналогових iнтерфейсiв шформацшних вимiрювальних систем, але в нш не розглядаються засоби збiльшення 1х продуктивностi. В роботi [8], йдеться про корекцш похибок вимiрювання через iнформацiйно-вимiрювальну систему, але пропонуеться використовувати кабельний зв'язок. В робот [9] проводиться загальних огляд iснуючих технологш сенсорних мереж та лише анаизуються 1х недолiки. В роботах [10, 11] розглядаються алгоритми локаизацп, що можуть покращити процес вимiрювання вщсташ мiж об'ектами. В роботах [12, 13] розглядаються iснуючi проблеми об'еднання сенсорних мереж та шляхи 1х виршення. В роботах [14-18] йдеться про методи локаизацп, що застосовують супутниковi навiгацiйнi системи, зокрема в робот [18] також йдеться про енергозберiгаючi технологiï' для сенсорних мереж.
В данш робот пропонуеться розглянути рекомендацп щодо покращення технiчних характеристик безпровщних сенсорних мереж. Це також впливае на точшсть процесу локалiзацii та вимiрювання вiдстанi мiж об'ектами в зонах невпевненого прийому та з недостатньою завадостшюстю
5. Методи досл1джень
В якостi основного показника техшчних характеристик безпровiдних сенсорних мереж використано час затримки бiтiв в каналах передавання (Жчерги). Цей час е одним iз показникiв швидкостi роботи мереж^ яка в свою чергу теж впливае на точшсть процесу локаизацп та вимiрювання вiдстанi мiж об'ектами. Це е вкрай важливим у тих випадках, коли вщстань визначаеться на основi загального часу прибуття сигналу мiж сусiднiми пристроями. Даний показник е його безпосередньою складовою.
Спочатку буде запропоновано математичну модель затримки бтв у багатоканальному пристроi (що зв'язок з бшьше нiж 2 сусiднiми пристроями). Даний процес буде розглянуто з певною неточною, так як його представлено, як стацюнарний, без врахування перехщних процесiв (наприклад, встановлення зв'язку). Транзакт, що е неподiльним об'ектом в системi iмiтацiйного моделювання загального призначення, прирiвнюеться до бiта, що перемщуеться вiд джерела iнформацii до споживача. Кожна фаза моделювалася СМО G/M/n з вщмовами i дисциплiною FIFO. Ушверсальна система iмiтацiйного моделювання GPSS забезпечуе збiр i статистичну обробку даних про транзакти, затримаш в кожнш точцi моделi, а також штенсивност потокiв вiдмов. Час затримки бтв в каналах передавання (Жчерги) даноi мережi визначаеться у вщповщност до формули для обчислення часу затримки в черзi багатоканального пристрою з очжуванням:
де X - штенсивнють надходження бiтiв, що передаються для /-го стану; Ьчерг1 середня кiлькiсть бiтiв, що передаються i визначаеться за наступною формулою:
1
L
(1)
черги N
'черт'
V. Ро
L
черт
де n - кiлькiсть розподшених пiдканалiв безпроводового передавання даних, що для даного випадку складае 23 шдканали; P0 - iмовiрнiсть того, що тдканал на даний момент зайнятий, визначаеться за формулою:
„п+\
f N N N N ^
Ер Ер Ер Ер
—+^—+...+
¡=i
1! 2!
77 !
П\
i=í_
( N \
п-Ер
V ¡=1 J J
де p - нaвaнтaження нa дaнy мережy безпроводового передaвaння дaних, що визнaчaeться 3a ФОРМУЛОЮ:
р
M
(2)
де к - штенсившсть надходження бшв до мережi передaвaння дэних при í-тому стaнi; ¡ - штенсившсть обслуговуввння бiтiв у мережi передaвaння дэних. Пiдстaвивши yd ц знaчення у формулу (1), отримaeмо шступну результуючу формулу:
W,
С N \
Ел
г=1
M
VJ
+
N
N
Ел
—+j=—+...+
m m 1! 21
f N Y
Ел
i=í
M
vi'
VJ
+
+
-i
N
Ел
=
M
f N \
Ел
=
n\
n ■
M
V V
J J
J
черги
À
.
Í N \
Ел
l-M
M
n
Головний пристрш «Master» передae бгги в непaрнi моменти чэсу, a тдлеглий пристрiй «Slave» - у тарш Дэнэ модель мae ieрaрхiчнy будову aдже пристрш, який для окремо!' дiлянки мережi e головним, для iншоï дшянки може бути пiдлеглим. Експериментвльне дослщження дэно!' моделi було проведене 3a допомогою шструментольного зэсо6у GPSS, при 10б прогонiв. З отримэних резулктатв виявлено, що спiввiдношення чэсу зэтримки вiдповiдae ре^ьно нэявним спiввiдношенням пaрaметрiв мережi [19].
Запропоновано модель одноканального зв'язку (коли пристрш мае зв'язок лише з 2 сусщшми), результати роботи яко! б вщображали часовi та кiлькiснi параметри передавання даних вимiрювання механiчних вщстат. Iмiтацiйну модель подано вiдкритою одноканальною системою масового обслуговування. Модель, за класифкащею Кендала, е моделлю класу G/M/1 з дисциплiною (алгоритмом обслуговування заявок) FIFO. Час затримки бтв в каналах передавання (Жчерги) дано! системи буде визначатись у вщповщносп до формули для обчислення часу затримки в черзi одноканального пристрою з очжуванням [19]:
W"""! t^-p,) <3)
¡=i
де Рчерги - середня кiлькiсть бiтiв, що передаються, визначаеться за наступною формулою:
черт У '
¡=1
де Pn - iмовiрнiсть того, що в каналi iнфрачервоного передавання даних знаходиться n бiтiв i визначаеться за формулою:
У?
де P0 - iмовiрнiсть того, що тдканал на даний момент зайнятий, визначаеться за формулою:
р
" 1 -±РГ] ¡=1
де р - навантаження на мережу бездротового передавання даних, що визначаеться за формулою (2). Поставивши даш значення у формулу (3), отримаемо наступну результуючу формулу:
w...
черт
i=1
Запропоновано алгоритм функщонального об'еднання нижнiх piBHiB еталонно! моделi OSI (рис. 4).
Рис. 4. Блок-схема алгоритму аналiзу стану якост сигналу
Дану технологш в роботах [20, 21] було застосовано для до^джень мереж стандарту 1ЕЕЕ 802.11, а в данш робот пропонуеться його застосувати до сенсорних мереж стандарту ZigBee (1ЕЕЕ 802.15.4) i3 застосуванням алгоpитмiв «FIFO», «Пргоритетне обслуговування», «Зваженг черги». Це дало змогу одержати за формулою (5) результати, що зображеш на рис. 5, 6.
Алгоритм базуеться на контролюванш бтв фрейму фiзичного piвня. Вiн побудований з тою метою, щоб з полiв фрейму, якi мiстять шформащю про середовище передавання даних, отримувати потpiбну iнфоpмацiю. У даному методi мережевий piвень через певнi пpомiжки часу вiдсилае запити на фiзичний про стан сигналу на даний момент. 1нформащя про стан сигналу мютиться у полi, в якому пеpшi бiти тримають у собi iнфоpмацiю про швидкiсть передавання, а iншi - про стан сигналу [20].
КбЫс
Рис. 5. Графж залежност пропускно! спроможност каналу передавання в1д
часу затримки на обробку
КбЫс
Рис. 6. Графш залежност пропускно! спроможност канлу передавання в1д часу затримки на оборобку при розширенш смуги частот
Алгоритми управлшня чергами потр1бш для роботи в перюди тимчасових перевантажень при максимальному завантаженш канашв передавання сенсорно! мереж Вона знаходиться у склад1 комп'ютеризовано! системи вимрювання мехашчних величин. Це потрбно тод1, коли мережевий пристрш не може впоратися з передаванням бтв на вихщний штерфейс в тому темт, в якому вони поступають. Якщо причиною перевантаження е недостатня продуктивнють процесорного блоку мережевого пристрою, то необроблеш бпи тимчасово накопичуються у вхщнш черз1 вщповщного вхщного штерфейсу. Черг до входного штерфейсу може бути деюлька, якщо диференщюються запити на обслуговування по деклькох класах. У тому ж випадку, коли причина перевантаження полягае в обмеженш пропускнш спроможност вихдного штерфейсу, бгти тимчасово збер1гаються у вихщнш черз1 (або чергах) цього штерфейсу. Концептуальш модел мереж з застосуванням р1зних алгоритмш управлшня чергами в мережах представлен! вщкритою багатофазною системою масового обслуговування. Кожна фаза моделювалася СМО О/М/п побудована згщно умов того чи
шшого алгоритму управлшня чергами. Результуючою формулою для визначення часу затримки бтв в каналах передавання (Жчерги) дано! мереж буде формула (1), тому що модель дано! мереж також представлена у вигляд багатоканально! СМО з очкуванням. Опишемо роботу дано! системи: бпи, що надходять з сенсору, який передае дан вимрювання, стають у чергу на обслуговування. Дал1 вони стають в чергу на розподдлення до робочих станщй, як е !хн1ми адресатами. Поттм вони стають у чергу на обробку до потрбного адресату [19-21].
Зазвичай кожному з станш ршня сигналу вщповщае число вщ 0 до 6. На основ1 одержаних даних мережевий ршень формуе уявлення про змшу станш зв'язку, постшно поршнюючи тепершнш та попереднш стани (п<п0 чи п>п0). У випадку, коли змша статв вщповщае п<п0, мережевий р1вень вщсилае повторний запит. Даний цикл буде вщбувагися до тих шр, доки ситуащя не стане протилежною (пп>п0) (гтлка «так»). Лише тод мережевий ршень направить до канального пакет 1 вщдасть наказ на його передавання. Потм канальний ршень, при наявност втьного каналу, надасть наказ на генеращю бтвв ф1зичному ршню, у вщповщносп до конкретного пакету [20].
Особливосп даного алгоритму було враховано в струкгурнш схему пристрою безпроводового передавання даних лши, що виконувала б функщю зв'язку м1ж додатками ф1зичного та мережевого р1втв еталонно! модел1 081. Тобто працювала б на основ1 даного алгоритму. Саме з ще! причини в юнуючу структурну схему пристрою безпроводового зв'язку, що зображений на рис. 3, вводиться анатзатор якосп сигналу 5 (рис. 7).
Рис. 7. Безпроводовий мережевий пристрш з системою пщвищення якост
передачi показникiв вимiрювання в зонах невпевненого прийому або з недостатньою завадостiйкiстю: 1 - керуючий блок 1, що е частиною NMS, модулю мережевого рiвня 2, 3 - модуль пiдрiвня LLC канального рiвня моделi OSI, 3.1 - блок хост-штерфейсу, 3.2 - вбудований мкроконтролер, 3.3 - блок додатку прийомо/передавача, 3.4 - блок шинного штерфейсу, S- пам'ять, 4 - модуль mдрiвня MAC канального рiвня, 4.1 - контролер смуги частот, 4.2 - радючастотний прийомо/передавач, 5 - аналiзатора сигналу, 6 - модуль фiзичного рiвня, 6.1 - штерфейс фiзичного рiвня, 6.2 - антена, 7 - блок автоматичного налаштування частоти [21-22]
5
При побудовi пристрою, блоки розбито на модул^ зпдно !хньо! належностi до того чи шшого piвня еталонно! моделi.
6. Результати досл1джень
У результат моделювання були отpиманi параметри роботи мереж^ зокрема затримка в чергах каналiв передавання сусiднiх пристро!в, що вiдповiдае пpопускнiй спpоможностi каналу передавання у випадку, коли навантаження на даний канал е максимальним [19].
Розглянуто 3 моделi вщповщно! структури, у яких застосовувались 3 piзнi алгоритми упpавлiння тpафiком, що застосовуються у piзних стандартах 1ЕЕЕ 802.11, а саме «FIFO», «Пргоритетне обслуговування», «Зважен черги». Проведене дослщження з метою поpiвняльноi характеристики мiж цими алгоритмами за кpитеpiями пpопускноi спpоможностi каналiв передавання, максимальноi швидкост передавання показникiв, дальностi передавання показниюв, кiлькостi пiдканалiв. Пiсля ряду дослщжень з метою поpiвняння, проведених за правилами процедури шдтримки прийняття ршень «Analityc hierarchy process» (AHP) по даним алгоритмам було отримано наступи пiдсумковi коефiцiенти, а саме:
- алгоритм «FIFO» - 0,228;
- алгоритм «пргоритетне обслуговування» - 0,222;
- алгоритм «Зваженг черги» - 0,55.
У результат даних поpiвнянь дослщжено, що алгоритм «зваженг черги» в двiчi кращий, шж 2 iнших. Проведено дослщження, якi показали, що результати, отримаш при викоpистаннi моделi типу G/M/n для моделювання пеpедачi показникiв вимipювання сенсорними мережами, е найбiльш точними серед шших моделей.
Дослiджено модель сенсоpноi меpежi на концептуальному piвнi. На основi pезультатiв моделювання даноi меpежi при стандаpтнiй смузi частот меpежi «ZigBee» (2400-2483,5 МГц ^М^апазону), за формулою (1) була одержана характеристика на рис. 5. Стандартну смугу частот було розширено на 80 МГц та за формулою (1) знято характеристику, що на рис. 2.
У тдсумку зроблений висновок, що розширення смуги частот хоч i попршуе на початку швидюсш показники передавання показникiв вимipювання сенсорною мережею ZigBee, але значно полшшуе iншi параметри, зокрема пропускну спроможшсть.
Дослiджено одноканальну сенсорну мережу. Передавання показниюв вимipювання, в даному випадку, буде вiдбуватися вiд одного вимipювального пристрою до iншого. Залежшсть пpопускноi спpоможностi каналу передавання (С) вщ часу затримки на обробку в обслуговуючому пристро!' каналу, яку зображено на рис. 8, було одержано за формулою (3).
Кб1т/с
400 п 350 -300 -250 -200 -150 -100 -50
0 -0.00025 0.0003 0.0004 0.00045 С
Рис. 8. Графш залежносл пропускно! спроможност каналу передавання вщ часу затримки на обробку в обслуговуючому пристро! каналу
На рис. 8 спостер1гаеться лшшне зростання навантаження, що свщчить про стабшьну поведшку обслуговуючих пристро!в при моделювант стащонарних процес1в за допомогою моделей типу О/МИ.
Було проведено експеримент з1 стандартним алгоритмом роботи сенсорного пристрою, структуру якого зображено на рис. З , результати якого в1дображено на рис. 9.
Кб1т/с
12700 12600 12500 12400 12300 12200 12100 12000 11900
0.000073 0.000075 0.0000765 0.0000775 0.00007789 0.000078 0.000079 С
Рис. 9. Графж залежност1 часу затримки вщ навантаження каналу передавання Точка насичення Х0 визначаеться за формулою:
vn
Х0
де X0 - найбшьше навантаження для дано1' меpежi; Vd - коефщент вiдвiдування для вузла d; Rd - час перебування бiтiв у меpежi для вузла d.
В каналах передавання дано1' меpежi перерозподш потокiв буде вiдбуватися за допомогою алгоритму курування чергами «Зваженг черги».
Дай в експеримент було внесено змши, вщповщно алгоритму, що зображено на рис. 4, та його опису.
На основi даних дослщжень, за формулою (1) було одержано характеристику, наведену на рис. 10.
Кб1т/с
33000 32500 32000 31500 31000 30500 30000 29500 29000 28500
0.000073 0.000075 0.0000765 0.0000775 0.00007789 0.000078 0.000079 С
Рис. 10. Графш залежност часу затримки вщ навантаження каналу передавання
Як показано на рис. 10, даний алгоритм вносить в роботу сенсорно1' мереж1 досить позитивш змши. Це видно з того, що при значному зростанш навантаження в каналах передавання час затримки бтв в чеpзi на обробку майже не змiнився. Тобто канал передавання даних пристрою, що працюе за цим алгоритмом, витримуе навантаження майже в 2,5 рази, нiж при стандартному алгоpитмi. Цщком iмовipно, що таким покращенням сприяе зменшення вiдсотку помилкових пакетiв та запипв на !х повторну вщправку, що також потребують певного часу для обробки. А також перехщ на стандарт з бтьшою потужтстю при падiннi piвня сигналу. Це безумовно покращуе стiйкiсть роботи сенсорно1' мереж1, значно зменшуючи iмовipнiсть вщсутност сигналу в зонах невпевненого прийому.
7. SWOT-аналiз результат1в досл1дження
Strengths. Сильною стороною дано1' розробки, у поpiвняннi з аналогами, е можливють збеpiгати сталi показники пропускно1' спроможност, при значно бiльшому навантаженнi. Дана розробка не викличе додаткових затрат на бшьш потужн^ елементи живлення для сенсорних пристро1'в, а також не потребуе додаткового техшчного супроводу шсля ii впровадження.
Weaknesses. Слабкою стороною розробки е те, що виникнуть додатковi затрати на модершзащю сенсорних пристро1'в. Це пов'язано з замшою мiкpоконтpолеpiв та/або !х перепрограмуванням на запропонований в pоботi алгоритм.
Г х0
Opportunities. Впровадження запропоновано! розробки у сенсорну мережу дасть ш можливкть здшснювати передачу даних без падння показниюв продуктивности, витримуючи при цьому в 2,5 рази бтьше навантаження, нж аналоги.
Threats. На першому етат впровадження системи необхiдно видiлити додатковi кошти для реалiзацiя програмно-апаратного комплексу.
8. Висновки
1. Розроблено математичний апарат для дослщження процесу обслуговування заявок в чергах каналiв передавання даних безпровщних сенсорних мереж, що дало змогу отримати результати дослщжень з достатньою точнiстю.
2. Виявлено, що адаптований алгоритм «Зважет черги» за критер1ями пропускно!' спроможностi каналiв передавання, максимально! швидкостi передавання показниюв, дальност передавання показникiв, кiлькостi пiдканалiв у 2 рази кращий, н1ж iншi.
3. Запропоновано алгоритм, що об'еднуе нижнi рiвнi еталонно! моделi OSI, у поеднант з розширенням стандартно! смуги частот, що покращило швидкiсть передачi даних майже на 200 Кбгг/с.
4. Модернiзовано структурну схему пристрою безпровiдного передавання даних, функцюнально об'еднавши блоки, що вщповщають нижнiм рiвням еталонно! моделi OSI. Це дало змогу пристрою, при сталих показниках пропускно! спроможност, витримувати в 2,5 рази бтьше навантаження.
Лггература
1. Kuzmych L. V. Neparametrychna identyfikatsiya shchilnosti rozpodilu virohidnosti v skladniy postiyno zminnii zavadoviy obstanovtsi // Kompleksne zabezpechennia yakosti tekhnolohichnykh protsesiv ta system (KZIaTPS - 2018): proceedings. Vol. 2. Chernihiv: ChNTU, 2018. P. 178.
2. Wireless sensor networks: a survey / Akyildiz I. F. et al. // Computer Networks. 2002. Vol. 38, No. 4. P. 393-422. doi: http://doi.org/10.1016/s1389-1286(01)00302-4
3. Erkin A. N. Osobennosti proektirovaniya besprovodnyh ZigBee - setey na baze mikrokontrollerov firmy Jennic // Besprovodnye tekhnologii. 2010. No. 2. P. 20-24.
4. Localization in Wireless Ad-hoc Sensor Networks using Multilateration with RSSI for Logistic Applications / Wang X. et al. // Procedia Chemistry. 2009. Vol. 1, No. 1. P. 461-464. doi: http://doi.org/10.1016/j.proche.2009.07.115
5. IEEE Standard for Information technology-- Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs). doi: http://doi.org/10.1109/ieeestd.2006.232110
6. Kvasnikov V. P., Khaein T. M. Kontseptsiya povirky koordynatno-vymiriuvalnykh mashyn cherez Internet // Metrolohiya ta prylady. 2013. No. 6. P. 48-53.
7. Sposoby pobudovy analohovykh interfeisiv informatsiyno-vymiriuvalnykh system mekhanichnykh velychyn / Kvasnikov V. P. et al. // Vymiriuvalna ta obchysliuvalna tekhnika v tekhnolohichnykh protsesakh. 2013. No. 1. P. 164-169.
8. Omatskyi D. P., Mykhalko M V., Osmolovskyi O. I. Analog interface for remote measurements by differential-transformer inductive sensors // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2014. Vol. 1, No. 2 (67). P. 52-57. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.21078
9. Akyildiz I. F. Wireless sensor networks: A survey. Computer Networks // IEEE Communications Magazine. 2008. P. 250.
10. Towards an Integrated Solution for Node Localization and Data Routing in Sensor Networks / Boukerche A. et al. // 2007 IEEE Symposium on Computers and Communications. 2007. doi: http://doi.org/10.1109/iscc.2007.4381550
11. A Novel Location-Free Greedy Forward Algorithm for Wireless Sensor Networks / Boukerche A. et al. // 2008 IEEE International Conference on Communications. 2008. doi: http://doi.org/10.1109/icc.2008.402
12. Brooks R. R., Iyengar S. S. Multi-Sensor Fusion: Fundamentals and Applications. Prentice Hall, Englewood Cliffs. NJ, 2009. P. 120.
13. Hofmann-Wellenho B., Lichtenegger H., Collins J. Global Positioning System: Theory and Practice. 14th ed. Springer-Verlag, 2013.
14. Intanagonwiwat C., Govindan R., Estrin D. Directed diffusion // Proceedings of the 6th annual international conference on Mobile computing and networking -MobiCom '00. 2000. doi: http://doi.org/10.1145/345910.345920
15. Niculescu D., Nath B. Ad hoc positioning system (APS) using AOA // IEEE INFOCOM 2003. Twenty-second Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies (IEEE Cat No.03CH37428). 2003. doi: http://doi.org/10.1109/infcom.2003.1209196
16. The cricket compass for context-aware mobile applications / Priyantha N. B. et al. // Proceedings of the 7th annual international conference on Mobile computing and networking - MobiCom '01. 2001. doi: http://doi.org/10.1145/381677.381679
17. Savvides A., Han C.-C., Strivastava M. B. Dynamic fine-grained localization in Ad-Hoc networks of sensors // Proceedings of the 7th annual international conference on Mobile computing and networking - MobiCom '01. 2001. doi: http://doi.org/10.1145/381677.381693
18. Yu Y., Govindan R., Estrin D. Geographical and Energy Aware Routing: a recursive data dissemination protocol for wireless sensor networks. URL: https://pdfs. semanticscholar. org/11ca/e1f847d741052bffba9af8d9fbd39973fd94.pdf?_ga =2.235051969.1371947614.1530007013-1007961932.1515747226
19. Dudnik A. S. Problemy ta perspektyvy rozvytku ekonomichnoi kibernetyky: monograph // Metod zastosuvannia suchasnykh bezprovodovykh tekhnolohiy v informatsiynykh ekonomichnykh systemakh Kyiv: VD TOV «Agrar Media Group», 2013. P. 172-179.
20. Dudnik A. S., Bondarenko Yu. V. Systema pokrashchenoho peredavannia danykh bezprvodovykh kompiuternykh merezh standartu IEEE 802.11 // Nauka i molod. 2012. No. 11 (12). P. 113-116.
21. Dudnik A. S., Shevtsova Ye. V., Zubarieva O. O. Sposib pidvyshchennia produktyvnosti bezprvodovykh kompiuternykh merezh na osnovi mizhrivnevoi vzaiemodiyi ta prystry dlia yoho realizatsii // Problemy informatyzatsiyi ta upravlinnia 2011. No. 4 (36). P. 45-50.
22. Prystriy pidvyshchennia yakosti peredavannia danykh v bezdrotovykh merezhakh v zonakh nevpevnenoho pryiomu abo z nedostatnoiu zavadostiykistiu: Pat. No. 60400 UA. MPK N04V 7/005 / Dudnik A. S. et al. No. u201007469; declareted: 15.06.2010; published: 25.06.2011, Bul. No. 12. 4 p.
