Научная статья на тему 'СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА МИКРОКЛИМАТА НА БАЗЕ ЯЧЕИСТОЙ ТОПОЛОГИИ'

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА МИКРОКЛИМАТА НА БАЗЕ ЯЧЕИСТОЙ ТОПОЛОГИИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
73
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
JAVA / KOTLIN / ЯЧЕИСТАЯ ТОПОЛОГИЯ / WI-FI MESH NETWORK / MOBILE APP / ESP / RASPBERRY PI / IOT

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Филатов К.Ю., Воробьев В.В., Булучевский Д.С., Барабанов В.Ф., Гребенникова Н.И.

Учитывая, что выбор оптимальной архитектуры беспроводной сети и ее параметров является сложной задачей, в данной статье рассматривается один из методов построения архитектуры ячеистой топологии, который предусматривает подключение к интернету устройств для обмена данными между собой и с другими системами, используя безопасные протоколы сетевой связи. Задача является актуальной, поскольку ее решение создает новые возможности для сбора и обработки данных, управления и автоматизации процессов, а также повышения удобства и комфорта жизни людей. Рассмотрено использование технологии беспроводных сетей. Проведено исследование с целью сравнения «классической» работы с датчиками в LAN и работы с использованием технологии MESH. Было создано приложение, работающее с мобильной группой узлов для отправки данных на агрегирующий их сервер, к которому будет подключаться нативное Android-приложение. В итоге проведенных исследований сделан вывод, что выбор между стандартным подключением датчиков к сети Wi-Fi и ячеистой топологией с использованием Mesh Wi-Fi зависит от конкретных потребностей и ограничений. Сравнение технологий беспроводных сетей проводилось по результатам работы приложения по мониторингу погодных условий. Данный проект позволит обеспечить бесперебойную работу приложения, позволяющего на базе сети Wi-Fi организовать систему мониторинга микроклимата заданных зон

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Филатов К.Ю., Воробьев В.В., Булучевский Д.С., Барабанов В.Ф., Гребенникова Н.И.

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

THE STRUCTURE OF THE MICROCLIMATE REMOTE MONITORING SYSTEM BASED ON CELLULAR TOPOLOGY

Considering that choosing the optimal architecture of a wireless network and its parameters is an extremely difficult task, this article discusses one of the methods for constructing a cellular network architecture, which provides for connecting devices to the Internet to exchange data between themselves and with other systems using secure network communication protocols. The task is relevant because its solution creates new opportunities for data collection and processing, management and automation of processes, as well as improving the convenience and comfort of people's lives. The use of wireless network technology is considered. A study was conducted to compare the "classical" work with sensors in LAN and work using MESH technology. An application was created that works with a mobile group of nodes to send data to an aggregating server, to which a native Android application will connect. As a result of the conducted research, it was concluded that the choice between a standard connection of sensors to a Wi-Fi network and a mesh topology using Mesh Wi-Fi depends on specific needs and limitations. The comparison of wireless network technologies was carried out based on the results of the weather monitoring application. This project will ensure the uninterrupted operation of the application, which allows organizing a microclimate monitoring system based on a Wi-Fi network from specified zones

Текст научной работы на тему «СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА МИКРОКЛИМАТА НА БАЗЕ ЯЧЕИСТОЙ ТОПОЛОГИИ»

DOI 10.36622/VSTU.2023.19.3.005 УДК 004.77

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА МИКРОКЛИМАТА

НА БАЗЕ ЯЧЕИСТОЙ ТОПОЛОГИИ

К.Ю. Филатов, В.В. Воробьев, Д.С. Булучевский, В.Ф. Барабанов, Н.И. Гребенникова

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия

Аннотация: учитывая, что выбор оптимальной архитектуры беспроводной сети и ее параметров является сложной задачей, в данной статье рассматривается один из методов построения архитектуры ячеистой топологии, который предусматривает подключение к интернету устройств для обмена данными между собой и с другими системами, используя безопасные протоколы сетевой связи. Задача является актуальной, поскольку ее решение создает новые возможности для сбора и обработки данных, управления и автоматизации процессов, а также повышения удобства и комфорта жизни людей. Рассмотрено использование технологии беспроводных сетей. Проведено исследование с целью сравнения «классической» работы с датчиками в LAN и работы с использованием технологии MESH. Было создано приложение, работающее с мобильной группой узлов для отправки данных на агрегирующий их сервер, к которому будет подключаться нативное Android-приложение. В итоге проведенных исследований сделан вывод, что выбор между стандартным подключением датчиков к сети Wi-Fi и ячеистой топологией с использованием Mesh Wi-Fi зависит от конкретных потребностей и ограничений. Сравнение технологий беспроводных сетей проводилось по результатам работы приложения по мониторингу погодных условий. Данный проект позволит обеспечить бесперебойную работу приложения, позволяющего на базе сети Wi-Fi организовать систему мониторинга микроклимата заданных зон

Ключевые слова: Java, Kotlin, ячеистая топология, Wi-Fi mesh network, Mobile App, ESP, Raspberry Pi, IoT

Введение

За последние годы глобальный интернет-трафик значительно вырос, так, в 2002 году глобальный интернет-трафик составил 100 гигабайт в секунду. В 2017 году интернет-трафик достиг показателя более 45 000 ГБ в секунду, а сейчас по данным Cisco Visual Networking Index мировой трафик вырос еще более значительно и трафик достиг 294 экзабайта в месяц.

Количество подключений интернет-трафика также растет из года в год (на рис. 1 приведена статистика по увеличению объема трафика с 2017 года по 2022), и сейчас сложно представить полноценную, интегрированную общественную жизнь без подключения к сети интернет.

Использование ячеистой топологии (Wi-Fi MESH)

Все большая часть людей, напрямую или косвенно, сталкивалась с интернетом вещей, доля трафика которого растет из года в год, и согласно отчету Cisco VNI 2017-2022 составляет 51 процент от общего количества [1].

Интернет вещей (Internet of Things, IoT) -это сеть подключенных к интернету устройств, которые могут обмениваться данными между

собой и с другими системами, используя безопасные протоколы сетевой связи. Концепция 1оТ заключается в том, чтобы связать воедино устройства, которые ранее существовали отдельно друг от друга, и обеспечить их связь с помощью общего интернета. Это создает новые возможности для сбора и обработки данных, управления и автоматизации процессов, а также повышения удобства и комфорта жизни людей. Интернет вещей находит применение во многих сферах, включая производство, транспорт, здравоохранение, сельское хозяйство, умный дом, городская инфраструктура и другие. Согласно исследованию MarketsandMarkets [2] за 2022 год, глобальный рынок 1оТ был оценен в 300,7 миллиарда долларов в 2020 году и прогнозируется, что к 2026 году он достигнет 1,4 триллиона долларов.

Потребители «Интернета вещей» сильно различаются, такими могут быть многие девай-сы, начиная от носимых вещей и «умной» техники, например, умных часов и модулей умного дома, который умеет контролировать, например, контролировать и автоматически менять степень освещения и отопления, так и сложной техники на высокотехнологичном предприятии. Некоторые примеры применения интернета вещей в различных сферах жизни приведены на рис. 2.

© Филатов К.Ю., Воробьев В.В., Булучевский Д.С., Барабанов В.Ф., Гребенникова Н.И., 2023

2017 2018 2019 2020 2021 2022

Рис. 1. Статистика увеличения трафика (источник - Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends, 2017-2022)

Рис. 2. Использование IoT

Однако, следует учитывать, что IoT также вызывает опасения в плане конфиденциальности данных и безопасности, поэтому в развитии этой технологии важно уделять особое внимание защите информации.

В основе многих современных устройств для M2M (Machine-to-Machine) взаимодействия лежит протокол сетевого взаимодействия Wi-Fi (Wireless Fidelity), но такое взаимодействие не лишено довольно объемного минуса, а именно -ограниченная территория покрытия сигнала роутера.

Задачей данного проекта стало решение этой проблемы. Выбранный подход предполагает проведение сравнительного анализа работы модулей до и после внедрения технологии MESH.

Ячеистая сеть определяется как тип топологии локальной вычислительной сети (LAN), в

которой несколько устройств или узлов подключены неиерархическим образом, так что они могут сосуществовать, взаимодействовать и обеспечивать комплексное покрытие сети на более широкой территории, чем это возможно с помощью одного маршрутизатора. Данная система содержит в своей основе принцип, заключающийся в том, что каждый участник в сети посылает свои собственные сигналы и ретранслирует информацию с других узлов. Каждый узел в ячеистой сети соединен с другим узлом по выделенному каналу связи. Это соединение позволяет передавать информацию от узла к узлу без задержек или сбоев. Ячеистые сети также называются "самонастраивающимися" сетями, поскольку новый узел автоматически становится частью существующей структуры сети.

Существует несколько вариантов архитектуры ячеистой топологии [3]:

1. Полносвязанная ячеистая топология (Full Mesh Topology) - каждый узел в сети подключен напрямую ко всем остальным узлам. Этот тип топологии является наиболее надежным, так как любой узел в сети может быть достигнут через несколько маршрутов. Однако, он требует большого количества соединений и может быть очень затратным, если в сети большое число узлов. Пример использования: вычислительные кластеры. Плюсы: высокая надежность, быстрое время ответа. Минусы: высокие затраты на структурирование сети. Технологии: TCP/IP, Ethernet.

2. Ячеистая топология с ретрансляцией (Mesh Topology with Relays) - в этом типе топологии узлы не обязательно подключены напрямую к другим узлам. Вместо этого маршруты могут проходить через несколько ин-термедиатов, которые выполняют функцию передачи сообщений. Это позволяет уменьшить количество соединений и сделать сеть более экономичной. Пример использования: системы видеонаблюдения. Плюсы: уменьшенное количество соединений, экономичность. Минусы: возможны проблемы с сохранением исходного сигнала. Технологии: Wi-Fi, LoRaWAN, Zigbee.

3. Ячеистая топология с возможностью изменения маршрута (Mesh Topology with Dynamic Routing) - в этом типе топологии узлы могут изменять маршруты в зависимости от изменения условий сети. Это позволяет более эффективно использовать ресурсы сети и обеспечить более быструю и надежную передачу данных. Пример использования: сети связи. Плюсы: эффективное использование ресурсов, быстрая и надежная передача данных. Минусы: сложная настройка. Технологии: BGP, OSPF.

4. Ячеистая топология с использованием кластеров (Cluster Mesh Topology) - в этом типе топологии узлы группируются в кластеры, каждый из которых имеет собственный головной узел. Головные узлы затем обмениваются данными между кластерами, что позволяет уменьшить количество соединений и сделать сеть более эффективной. Пример использования: системы управления зданием. Плюсы: уменьшенное количество соединений, эффективность. Минусы: дополнительные вычислительные затраты. Технологии: CAN (Controller Area Network), DeviceNet.

В проекте использована архитектура ячеистой топологии с ретрансляцией. Реализация этой архитектуры производится с применением беспроводных технологий. Такой подход может быть реализован с использованием:

- точек доступа;

- мобильных устройств;

- стандарта 802.16.

С использованием точек доступа. В этом типе топологии точки доступа являются узлами сети, которые соединяются между собой в ячеистую сеть. Этот тип топологии часто используется в беспроводных локальных сетях (Wi-Fi), где точки доступа соединяются в ячейки, покрывающие значительную территорию. Пример использования: беспроводные сети коммерческих зданий. Плюсы: простота в установке и настройке, масштабируемость. Минусы: ограниченная дальность передачи и скорость, возможность перегрузки сети. Технологии: Wi-Fi, IEEE 802.11.

С использованием мобильных устройств. В этом типе топологии мобильные устройства (смартфоны, планшеты, ноутбуки и т. д.) являются узлами сети, которые могут соединяться между собой в ячеистую сеть. Это позволяет создать гибкую и подвижную сеть, которая может приспосабливаться к изменяющимся условиям. Пример использования: мобильные безопасные сети. Плюсы: гибкость, мобильность. Минусы: ограничения по мощности и скорости передачи данных, нестабильность связи. Технологии: Bluetooth, Near Field Communication (NFC).

Ячеистая топология, основанная на стандарте 802.16. Этот стандарт, также известный как WiMAX, позволяет создавать широкополосные беспроводные сети на больших расстояниях. В этом типе топологии базовые станции соединяются между собой в ячеистую сеть, которая может покрывать сотни километров. Пример использования: беспроводные интернет-провайдеры. Плюсы: возможность перед а-чи данных на большие расстояния, большая пропускная способность. Минусы: высокая стоимость оборудования, ограниченное количество устройств, поддерживающих стандарт. Технологии: WiMAX, IEEE 802.16.

Реализация архитектуры ячеистой топологии с ретрансляцией произведена с подходом по использованию точек доступа. Технология Mesh Wi-Fi использует несколько протоколов для обеспечения оптимальной связи между узлами (устройствами), которые создают беспроводную сеть. Некоторые из наиболее распространенных протоколов, используемых в Mesh Wi-Fi, представлены на рис. 3. Каждый из этих протоколов играет свою роль в обеспечении эффективного и безопасного функционирования Mesh Wi-Fi сети.

Рис. 3. Некоторые из распространенных протоколов в Mesh Wi-Fi

Популярными протоколами для создания крупных беспроводных сетей являются протоколы CJDNS, B.A.T.M.A.N., DTN, Netukuku и OSP. Это протоколы для создания и управления различными типами сетей, включая мобильные беспроводные сети, децентрализованные сети в Интернете, Mesh-сети и т. д. Эти протоколы также могут использоваться для создания локальных сенсорных сетей, но они предназначены для более широкого спектра приложений. Сравнительный анализ данных протоколов приведен в таблице.

В данном проекте обмен между датчиками производится по сетевому протоколу «ESP-MESH», построенному на основе протокола Wi-Fi. [4]. «ESP-MESH» - это сетевой протокол, построенный на основе протокола Wi-Fi. ESP-MESH позволяет нескольким устройствам (так называемым нодам), распределенным по большой области в пространстве, соединяться в рамках одной WLAN (беспроводной локальной сети).

Протокол ESP-MESH является сетевым протоколом для беспроводных сенсорных сетей. Он работает на устройствах, оснащенных микроконтроллерами ESP32 или ESP8266. В отличие от других протоколов ESP-MESH не используется для создания глобальных сетей, а скорее для создания локальных сенсорных сетей, например, для управления освещением и кондиционированием в зданиях.

Однако, ESP-MESH использует некоторые механизмы, подобные механизмам, используемым в других протоколах. Например, ESP-MESH использует механизм мультиплексирования, который напоминает механизмы мультиплексирования в протоколах B.A.T.M.A.N. и OSPF. Все эти протоколы используются для управления маршрутизацией в сетях и обеспечения надежности связи.

ESP-MESH является самоорганизующейся и самовосстанавливающейся, что означает, что сеть может быть построена и поддерживаться автономно.

Кроме того, ESP-MESH использует механизм шифрования, который напоминает механизм шифрования, используемый в протоколе CJDNS. Это помогает защитить данные, передаваемые в локальной сенсорной сети, от несанкционированного доступа.

В целом, протокол ESP-MESH предназначен для создания локальных сенсорных сетей, которые обладают низкой скоростью и невысокой пропускной способностью. Он использует некоторые механизмы, которые также присутствуют в других протоколах, например, механизмы мультиплексирования и шифрования, но в целом это отдельный протокол, не имеющий широкого применения в области управления сетями, но достаточно просто настраиваемый и обеспечивающий все нужды для развертывания небольшой экосистемы для мониторинга климата.

Структура системы удаленного мониторинга микроклимата

Для сравнения походов работы была придумана концепция экосистемы мониторинга микроклимата и различные метрики для выяснения эффективности работы сети [5].

Задачей проекта является разработка IoT приложения, обрабатывающего показания группы метеорологических датчиков с данными о влажности, температуре и давления в заранее установленной экосистеме и передающего эти данные на сервер для дальнейшего агрегирования данных и выдачи их клиентам [6].

Потребителем данных будет являться Android-приложение.

Сравнение протоколов для построения беспроводной ячеистой топологии

Сравнитепьный анализ протоколов связи

Протоколы CJDN3 В.А.Т.М.А N. DTN NetukuKu ОЭРР

Авто-назначение адреса Да Нет Нет Да Нет

Авто-конф. Маршрутизация Да Да Да Да Частично

Распределейная маршрутизация Да Да Да Да Частично

Объединение сетей Да Нет Нет Нет Нет

IPV4/V6 Только IP V6 Да Да Нет Нет

Шифрование трафика Да Нет Нет Нет Нет

Авто-настройка Да Да Да Нет Да

Разработка Активная Завершена Да Нет Завершена

Поддержка UNIX/LinuxTOpenWRT Да Да Да Да Да

Поддержка Windows Да Нет Нет Нет Нет

Поддержка Mac OS Да Да Да Да Да

Потребление ресурсов Да Да Да Нет Да

Оверлейный режим работы Да Нет Нет Нет Нет

Интеграция в ядро Lmux Нет Да Нет Нет Да

Функциональность поставки данных подразумевает, что приложение может работать с несколькими разновидностями данных:

- работа осуществляется с узлами данных, данные узлы могут быть получены, добавлены и их конфигурация может быть изменена;

- работа может быть организована непосредственно с самими данными, поставляемыми узлами, для соблюдения целостности данных с такими данными можно работать только на чтение.

Вне зависимости от того, какие существуют потребители данных, приложение работает по клиент-серверному принципу. Именно поэтому в структуре выделяют следующие компоненты:

- клиентская часть — отвечает за действия, выполняемые пользователем;

- серверная часть — отвечает за процессы, происходящие на сервере;

- база данных — структура для упорядоченного хранения информации и доступа к ней.

Мобильное приложение представляет из себя один из вариантов клиентской части эко-

системы. Приложение получает и отправляет данные посредством REST API.

Структура приложения представлена на рис. 4. Топология сети представлена на рис. 5.

Взаимодействие с устройствами, соединенными в беспроводную сеть, происходит через радиоволновую связь. Датчики образующие сеть mesh обединяются в одну сеть и через корневой узел подклются к серверу размещаемому через хостинг у провайдера, что обеспечивает беспрепятвенный обмен из любой точки, в которой доступен интернет [7], [8]. У сервиса есть клиенты, Устройства, такие как смартфоны, планшеты, ноутбуки и пр., подключаются к беспроводной сети через сеть.

В качестве основного клиента в данной реализации используется Android-приложение. Интерфейс приложения представлен на рис. 6.

Сравнение созданного приложения производилось с «классическим» подключением модулей к сети Wi-Fi.

Рис. 4. Взаимодействие между компонентами приложения вне локальной сети

Рис. 5. Топология сети

По результату работы созданных реализаций выяснено, что при использовании ESP-MESH дальность подключения модулей ESP8266 при прямой видимости и отсутствии препятствий составила приблизительно 50 метров, при наличии нескольких бетонных препятствий передача данных прерывалась приблизительно на 13 метрах. Наличие нескольких узлов обеспечивает покрытие зоны в 150 м2.

При использовании «классического» подключения через Wi-Fi зона покрытия составит 90 м2 с неоднородной зоной покрытия, которая сконцентрирована на пересечении областей узлов.

Рис. 6. Интерфейс Android-приложения Заключение

На основе проведенного анализа было выявлено, что использование технологии Mesh Wi-Fi позволяет обеспечивать бесперебойное покрытие гораздо большей площади из-за рас-средоточенности узлов, которые менее привязаны к маршрутизатору и за счет ретрансляции возможен охват большего пространства.

Несмотря на то, что Mesh Wi-Fi может обеспечивать бесперебойное покрытие и ряд дополнительных функций, у такого подхода есть некоторые потенциальные недостатки. Одним из основных недостатков ячеистого Wi-Fi является стоимость, такая система может быть дороже традиционных маршрутизаторов, особенно для больших домов или офисов, которым требуется несколько точек доступа. Кроме того, ячеистые сети Wi-Fi более сложны в настройке и управлении, что требует от пользователей настройки нескольких устройств и, возможно, навигации по более сложному пользовательскому интерфейсу.

Поставленные эксперименты показали, что использование технологии ячеистой топологии Mesh Wi-Fi актуально при условиях требования покрытия больших площадей и высоких требований к бесперебойности покрытия сигнала, но при использовании в пределах площадей небольших размеров, разница не столь существенна.

Таким образом, выбор между стандартным подключением датчиков к сети Wi-Fi и ячеистой топологией с использованием Mesh Wi-Fi

зависит от конкретных потребностей и ограничений. Если необходимо обеспечить подключение небольшого количества устройств в небольшой области, то стандартное подключение может быть наиболее подходящим вариантом. Если же требуется обеспечить подключение большого количества устройств в более широкой области, то ячеистая топология с использованием Mesh Wi-Fi может быть более эффективным решением.

Литература

1. Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends, 2017-2022

URL :https://twiki.cern.ch/twiki/pub/HEPIX/TechwatchNetwo rk/HtwNetworkDocuments/white-paper-c11 -741490.pdf

2. loT Market by Component (Hardware, Software Solutions and Services), Organization Size, Focus Area (Smart Manufacturing, Smart Energy and Utilities, and Smart Retail) and Region - Global Forecasts to 2026 URL:

https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/internet-of-things-market-573. html

3. Уэнделл О. Официальное руководство Cisco по подготовке к сертификационным экзаменам CCENT/CCNA ICNDl 1 00-101, акад. изд.: пер. с англ. М.: ООО "И.Д. Вильяме", 201 5. 912 с.

4. Описание технологии ESP-MESH URL: https://www.espressif.com/en/products/sdks/esp-wifi-mesh/overview

5. Ушаков Ю. А., Ушакова М.В. Исследование работы беспроводных интернет устройств с различными протоколами ячеистой маршрутизации // Современные информационные технологии и ИТ-образование. 2018. Т. 14. Вып. 3. С. 686-691.

6. Джошуа Б. Java: эффективное программирование, 3-е изд.: пер. с англ. СПб.: ООО "Диалектика", 2019. 464 с.

7. Дэвис К. Шаблоны проектирования для облачной среды: пер. с анг. Д. А. Беликова. М.: ДМК Пресс, 2020. 388 с.

8. Миняев А. А. Метод оценки эффективности системы защиты информации территориально-распределенных информационных систем персональных данных: Дис. ... канд. тех. наук: 05.13.19 / А. А. Миняев. СПБ., 2021. 216 с.

Поступила 24.04.2023; принята к публикации 15.06.2023 Информация об авторах

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Филатов Кирилл Юрьевич - бакалавр, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: fillontino@gmail.com

Воробьев Владимир Васильевич - бакалавр, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: worobev2001@gmail.com

Булучевский Дмитрий Сергеевич - бакалавр, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: buluchevski@yandex.ru

Барабанов Владимир Федорович - д-р техн. наук, профессор, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: bvf@list.ru

Гребенникова Наталия Ивановна - канд. техн. наук, доцент, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: g-naty@yandex.ru

THE STRUCTURE OF THE MICROCLIMATE REMOTE MONITORING SYSTEM BASED ON

CELLULAR TOPOLOGY

K.Yu. Filatov, V.V. Vorobyov, D.S. Buluchevsky, V.F. Barabanov, N.I. Grebennikova Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia

Abstract: considering that choosing the optimal architecture of a wireless network and its parameters is an extremely difficult task, this article discusses one of the methods for constructing a cellular network architecture, which provides for connecting devices to the Internet to exchange data between themselves and with other systems using secure network communication protocols. The task is relevant because its solution creates new opportunities for data collection and processing, management and automation of processes, as well as improving the convenience and comfort of people's lives. The use of wireless network technology is considered. A study was conducted to compare the "classical" work with sensors in LAN and work using MESH technology. An application was created that works with a mobile group of nodes to send data to an aggregating server, to which a native Android application will connect. As a result of the conducted research, it was concluded that the choice between a standard connection of sensors to a Wi-Fi network and a mesh topology using Mesh Wi-Fi depends on specific needs and limitations. The comparison of wireless network technologies was carried out based on the results of the weather monitoring application. This project will ensure the uninterrupted operation of the application, which allows organizing a microclimate monitoring system based on a Wi-Fi network from specified zones

Key words: Java, Kotlin, Mesh topology, Wi-Fi mesh network, Mobile App, ESP, Raspberry Pi, IoT

References

1. "Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends, 2017-2022", available at: https://twiki.cern.ch/twiki/pub/HEPIX/TechwatchNetwork/HtwNetworkDocuments/white-paper-c11-741490.pdf

2. "loT Market by Component (Hardware, Software Solutions and Services), Organization Size, Focus Area (Smart Manufacturing, Smart Energy and Utilities, and Smart Retail) and Region - Global Forecasts to 2026", available at: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/internet-of-things-market-573.html

3. Wendell O. "Cisco's official guide to preparing for certification exams CCENT/CCNA ICNDl 1 00-101" ("Ofitsial'noye rukovodstvo Cisco po podgotovke k sertifi-katsionnym ekzamenam CCENT/CCNA ICNDl 1 00-101"), trans. from Eng, Moscow, I.D. Williame, 2015, 912 p.

4. "Description of ESP-MESH URL technology", available at: https://www.espressif.com/en/products/sdks/esp-wifi-mesh/overview

5. Ushakov Y.A., Ushakova M.V. "Investigation of the operation of wireless Internet devices with various cellular routing protocols", Modern Information Technologies and IT Education (Sovremennyye informatsionnyye tekhnologii i IT-obrazovaniye), 2018, vol. 14, no. 3, p. 686-691.

6. Joshua B. "Java: Effective Programming" ("Java: effektivnoye programmirovaniye"), 3rd ed., trans. from Eng., St. Petersburg, Dialectica, 2019, 464 p.

7. Davis K. "Design patterns for the cloud environment" ("Shablony proyektirovaniya dlya oblachnoy sredy"), trans. from Eng., Moscow: DMK Press, 2020, 388 p.

8. Minyaev A.A. "Method of evaluating the effectiveness of the information protection system of geographically distributed personal data information systems" ("Metod otsenki effektivnosti sistemy zashchity informa-tsii territorial'no-raspredelennykh informatsionnykh sistem personal'nykh dannykh"): Diss. Can. Tech. Sci., St. Petersburg, 2021, 216 p.

Submitted 24.04.2023; revised 15.06.2023

Information about the authors

Kirill Yu. Filatov - Bachelor, Voronezh State Technical University (11 Plekhanovskaya str., Voronezh 394018, Russia), e-mail: fillontino@gmail.com

Vladimir V. Vorobyov - Bachelor, Voronezh State Technical University (11 Plekhanovskaya str., Voronezh 394018, Russia), e-mail: worobev2001@gmail.com

Dmitry S. Buluchevsky - Bachelor, Voronezh State Technical University (11 Plekhanovskaya str., Voronezh 394018, Russia), e-mail: buluchevski@yandex.ru

Vladimir F. Barabanov - Dr. Sc. (Technical), Professor, Voronezh State Technical University (11 Plekhanovskaya str., Voronezh 394018, Russia), e-mail: bvf@list.ru

Nataliya I. Grebennikova - Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Voronezh State Technical University (11 Plekhanovskaya str., Voronezh 394018, Russia), e-mail: g-naty@yandex.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.