Научная статья на тему 'ПИРИНГОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ИНТЕРНЕТЕ ВЕЩЕЙ'

ПИРИНГОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ИНТЕРНЕТЕ ВЕЩЕЙ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
46
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ / ПИРИНГОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / ЯЧЕИСТАЯ СЕТЬ / "УМНЫЙ" ДОМ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Апциаури Александр Вячеславович, Федоров Андрей Сергеевич

Данная работа описывает идею применения пиринговых технологий для Интернета Вещей. Представлены преимущества и недостатки беспроводных ячеистых сетей связи, а также пример возможного решения для «умного» дома на их основе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Апциаури Александр Вячеславович, Федоров Андрей Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

P2P TECHNOLOGIES FOR IOT

This article is devoted to P2P technologies for Internet of Things. The advantages and disadvantages of wireless mesh communication networks possible solution for a smart house are presented.

Текст научной работы на тему «ПИРИНГОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ИНТЕРНЕТЕ ВЕЩЕЙ»

TECHNOLOGY, ENGINEERING

UDC 621.391

Aptsiauri A.V., Fedorov A.S. P2P technologies for IoT

Пиринговые технологии в Интернете Вещей

Aptsiauri Aleksandr Vyacheslavovich,

Graduate Student, Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics

Fedorov Andrey Sergeevich,

Engineer of Research and Education Center «Wireless Infotelecommunication Networks», SPbSUT Апциаури Александр Вячеславович, Магистрант, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет

информационных технологий, механики и оптики Федоров Андрей Сергеевич,

Инженер научно-образовательного центра «Беспроводные инфотелекоммуникационные сети»,

СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Abstract. This article is devoted to P2P technologies for Internet of Things. The advantages and disadvantages of wireless mesh communication networks possible solution for a smart house are presented.

Keywords: Internet of Things, IoT, P2P technologies, mesh communication networks, smart house. Аннотация. Данная работа описывает идею применения пиринговых технологий для Интернета Вещей. Представлены преимущества и недостатки беспроводных ячеистых сетей связи, а также пример возможного решения для «умного» дома на их основе.

Ключевые слова: Интернет Вещей, пиринговые технологии, ячеистая сеть, «умный» дом.

DOI 10.54092/25421085_2022_4_90

Рецензент: Сагитов Рамиль Фаргатович, кандидат технических наук, доцент, заместитель директора по научной работе в ООО «Научно-исследовательский и проектный институт

экологических проблем», г. Оренбург

Ожидается, что c внедрением «умных» домов, производств и так далее к сетям Интернета Вещей будут подключены тысячи устройств, начиная от датчиков и заканчивая системами безопасности. В случае «умных городов» их число увеличится на несколько порядков. Возникает проблематика обеспечения стабильного и качественного подключения устройств в том числе и беспроводного. Это особенно важно, когда речь заходит о системах безопасности, например, на дороге, и критически

необходимым становится каждый отдельный узел в сети, чтобы она функционировала без каких-либо недостатков. Важнейшей задачей становится устранение «мертвых зон» (также называемых «белыми пятнами») из покрытия сети.

Наиболее простым решением является установка дополнительного оборудования, например точки доступа или ретранслятора, однако на практике это не всегда бывает осуществимо ввиду необходимости дополнительных затрат, сложности установки оборудования или ухудшения электромагнитной обстановки. Поэтому приходится искать другие решения, одним из которых является конфигурация ячеистой сети.

Беспроводная ячеистая сеть [1, 2] - это сеть связи, состоящая из радиоузлов, взаимодействующих друг с другом в ячеистой топологии. Каждый узел может взаимодействовать друг с другом (в пределах досягаемости. По сути, они образуют интеллектуальную сетку точек доступа, каждая из которых могут взаимодействовать друг с другом, чтобы эффективно маршрутизировать трафик через сеть. Преимущества и недостатки ячеистой сети представлены в таблице 1.

Таблица 1

Преимущества и недостатки ячеистой сети

Преимущество Пояснение

Самоформирование Прозрачно поддерживаются новые узлы, присоединяющиеся к ячеистой сети. Беспроводные маршрутизаторы быстро обнаруживают наличие новых путей, тем самым повышая общую производительность и охват.

Самовосстановление Узел может выйти из строя, и в этом случае сеть может обнаружить отсутствие узла и соответствующим образом переориентироваться.

Расширение диапазона Зона покрытия или диапазон могут быть расширены за счет удобного расположения точек доступа сети.

Резервирование Периферийные устройства, которые должны быть подключены к сети, могут иметь одну или несколько резервных точек доступа для подключения либо по отдельности, либо к нескольким точкам доступа одновременно, обеспечивая надежные возможности подключения.

Недостаток Пояснение

Помехи Поскольку существует много источников сигналов, между ними могут быть помехи по основному и соседним каналам, а также по гармоникам.

Сложность Управление трафиком данных может быть сложным, поскольку ему необходимо отслеживать данные, поступающие с каждого устройства, к которому он подключен.

Задержка Если к узлу подключено слишком много устройств, может возникать задержка при передаче данных.

Управление питанием Узел, подключенный ко многим устройствам, может в конечном итоге потреблять больше энергии.

Устройства, входящие в пиринговую сеть Интернета Вещей, можно разделить на активные и пассивные. Активные устройства - это те, которые нуждаются в постоянной передаче данных на сервера и с серверов, а также с других узлов, которые являются частью сети. «Умные» музыкальные колонки (например Яндекс.Станция), маршрутизаторы и так далее являются яркими примерами активных устройств. Пассивные устройства не требуют непрерывного потока данных. К ним относятся, например, «умные» светильники, «умные» дверные замки, «умные» розетки и так далее. Непрерывная передача данных на эти устройства была бы избыточной.

Пример пиринговой сети, сочетающей в себе активные и пассивные устройства, представлен на рисунке 1. Поскольку пассивные элементы будут повсеместными, то, как только они станут частью ячеистой сети наряду с другими активными элементами, они, таким образом, устранят все или большинство мертвых зон в помещении. Технические характеристики их приемопередатчиков и антенн могут быть разработаны в соответствии с требованиями к покрытию, мощность передачи и маршрутизация трафика могут быть динамически оптимизированы для достижения наилучшей производительности и эффективности.

Рисунок 1. Пример пиринговой IoT-сети

Из рисунка 1 видно, что диапазон, охватываемый тремя активными устройствами вместе, недостаточен для охвата всего помещения. Следовательно, пассивные устройства могут использоваться для расширения зоны покрытия сети. Пассивное устройство «P1» размещено в спальне, пассивное устройство «P2» размещено в подсобном помещении, пассивные устройства «P3» и «P4» размещены в гараже. В то время, как на другой стороне дома пассивное устройство «P5» находится в другой спальне, а пассивное устройство «P6» находится в кабинете. Пассивными устройствами могут быть «умные» светильники, «умные» дверные замки, «умные» жалюзи, датчики движения и так далее. Все устройства, как активные, так и пассивные, должны располагаться в пределах досягаемости других активных или пассивных устройств. Устройство «P1» находится в зоне действия «A1», следовательно, оно имеет связь с «A1». Устройство «P2» находится в зоне действия «A1», а также «P1», следовательно, оно образует сеть с ними обоими. Устройство «P3» находится в диапазоне «P2» и, хотя оно находится вне зоны действия всех активных устройств, оно все равно может подключаться к сети через устройство «P2». Аналогично, устройство «P4» будет подключаться к сети через устройство «P3». Устройство «P5» находится в зоне действия «A2», а устройство «P6» находится в зоне действия «A3». Когда все устройства соединены между собой, то в рассматриваемом помещении практически не остается мертвых зон.

References

1. Guido R. Hiertz et al. "Mesh Technology Enabling Ubiquitous Wireless Networks: Invited Paper". In: Pro- ceedings of the 2Nd Annual International Workshop on Wireless Internet. WICON '06. Boston, Massachusetts, USA: ACM, 2006. ISBN: 1-59593-510-X.

2. L. Song, D. Hatzinakos, and X. Wang. "Wireless Mesh Infrastructure for Ubiquitous Voice and Video". In: 2008 5th IEEE Consumer Communications and Net- working Conference. Jan. 2008.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.