ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8253Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Мартиненко, Сергій Станіславович | - |
| dc.contributor.author | Грицевський, Антон Володимирович | - |
| dc.date.accessioned | 2026-03-13T14:38:05Z | - |
| dc.date.available | 2026-03-13T14:38:05Z | - |
| dc.date.issued | 2022 | - |
| dc.identifier.uri | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8253 | - |
| dc.description.abstract | Метою роботи є аналіз та надання рекомендацій для подальшого розвитку способів маршрутизації в безпроводових сенсорних мережах. В даній роботі проведено аналіз та особливості побудови безпроводових сенсорних мереж, приведена основні вимоги до БСМ, вказана сфера застосування БСМ. Розкриті особливості маршрутизації та проведений аналізу параметрів маршрутизації в БСМ. В роботі приведена класифікація протоколів маршрутизації, що використовуються в БСМ. Розглянуті протоколи, що орієнтовані на дані, ієрархічні протоколи та протоколи, маршрутизація в яких основанана на місцерозташуванні. Проведено порівняльний аналіз та надані пропозиції по вибору способів маршрутизації в БСМ. | uk_UA |
| dc.language.iso | uk | uk_UA |
| dc.subject | безпроводова сенсорна мережа (БСМ) | uk_UA |
| dc.subject | параметри сенсорних мереж | uk_UA |
| dc.subject | протокол маршрутизації | uk_UA |
| dc.subject | порівняльний аналіз. | uk_UA |
| dc.subject | ієрархічні протоколи | uk_UA |
| dc.title | Розвиток способів маршрутизації в мобільних сенсорних мережах | uk_UA |
| dc.type | Bachelor Thesis | uk_UA |
| Appears in Collections: | 172 Електронні комунікації та радіотехніка (Телекомунікації) | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Б_172_Грицевський_Мартиненко.pdf Restricted Access | 990.64 kB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІЧНИХ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ
ТА КІБЕРБЕЗПЕКИ
Допущений до захисту
“____” червня 2022 р.
Завідувач кафедри РТСК
д.т.н., професор
_________ Палагін В.В.
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
бакалавра
(освітній ступінь)
на тему: Розвиток способів маршрутизації в мобільних сенсорних мережах
Виконав: студент 4 курсу, групи СКТК-208
спеціальності
172 «Телекомунікації та радіотехніка»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
(освітня програма – «Телекомунікації»)
Грицевський А.В.
(прізвище та ініціали)
Керівник Мартиненко С.С.
(прізвище та ініціали)
Рецензент Протасов С.Ю.
(прізвище та ініціали)
Черкаси – 2022 року
Черкаський державний технологічний університет
(назва вузу)
Факультет електронних технологій і робототехніки
Кафедра Робототехнічних і телекомунікаційних систем та кібербезпеки
Освітня програма Телекомунікації
Спеціальність 172 – «Телекомунікації та радіотехніка»
ЗАТВЕРДЖУЮ
Зав. кафедри РТРС
д.т.н., професор Палагін В.В.
« » 2022 р.
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу здобувачу освітнього ступеня
«бакалавр»
(назва ступеня)
Грицевському Антону Володимировичу
(прізвище, ім'я, по батькові)
1. Тема проекту (роботи) Розвиток способів маршрутизації в мобільних сенсорних мережах
затверджена наказом по університету від « 18 » лютого 2021 р. № 58/04
2. Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи) 14 червня 2022 р.
3. Вихідні дані до проекту (роботи)
Провести аналіз побудови безпроводових сенсорних мереж та визначити особливості::
- побудови безпровідної сенсорної мережі;
- основних технічних вимог до БСМ;
- аналіз параметрів маршрутизації в БСМ;
- способів маршрутизації в безпроводових сенсорних мережах.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить
розробити)_________________________________________________________________________
Вступ 1. Аналіз побудови безпроводових сенсорних мереж
2. Особливості маршрутизації в безпроводових сенсорних мереж
3. Способи маршрутизації в безпроводових сенсорних мережах
4. Охорона праці.
Висновки
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)
6. Консультанти з проекту (роботи) із зазначенням розділів проекту, що їх стосуються
Підпис, дата
Розділ Консультант завдання завдання
видав прийняв
1. Охорона праці Кожем’якін Олексій Сергійович
7. Дата видачі завдання 15.01.2022
Керівник С.С. Мартиненко
(підпис) (ініціали, прізвище)
Студент А.В. Грицевський
(підпис) (ініціали, прізвище)
Календарний план
Пор. Назва етапів дипломного Термін виконання етапів Примітка
№ проекту (роботи) проекту (роботи)
1. Аналіз завдання на кваліфікаційну 20.01.2022-
роботу бакалавра та огляд 31.01.2022
літератури
2. Аналіз побудови безпроводових 01.02.2022-
сенсорних мереж 20.02.2022
3. Визначення особливостей 21.02.2022-
маршрутизації в БСМ 01.03.2022
4. Аналіз способів маршрутизації в БСМ 02.03.2022-
5. Розробка розділу з охорони праці 16.05.2022-25.05.2022
6. Оформлення пояснювальної записки 26.05.2022-28.05.2022
7. Захист дипломної роботи 14.06.2022
Студент А.В. Грицевський
(підпис)
Керівник проекту С.С. Мартиненко
(підпис)
5555555555
ЗМІСТ
ВСТУП ...................................................................................................................5
1. АНАЛІЗ ПОБУДОВИ БЕЗПРОВОДОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ . ..7
1.1. Загальні відомості ............................................................................................7
1.2. Особливості побудови БСМ ........................................................................ ..9
1.3. Основні технічні вимоги до БСМ ................................................................10
1.4. Використання БСМ ………………………………………………............... 13
2. ОСОБЛИВОСТІ МАРШРУТИЗАЦІЇ В БЕЗПРОВОДОВИХ
СЕНСОРНИХ МЕРЕЖАХ ............................................................................... 14
2.1. Основні принципи та задачі маршрутизації ................................................14
2.2. Аналіз параметрів маршрутизації в БСМ ....................................................16
2.2.1. Кількість проміжних вузлів ........................................................................17
2.2.2. Енергія ......................................................................................................... 18
2.2.3. Якість обслуговування............................................................................... 22
2.2.4. Надійність.....................................................................................................25
3. СПОСОБИ МАРШРУТИЗАЦІЇ В БЕЗПРОВОДОВИХ СЕНСОРНИХ
МЕРЕЖАХ .......................................................................................................... 27
3.1. Класифікація протоколів маршрутизації ................................................... 27
3.2. Маршрутизація, орієнтована на дані .......................................................... 30
3.2.1. Протокол SPIN ........................................................................................... 31
3.2.2..Протокол Directed Diffusion........................................................................35
3.2.3. Протокол Rumor Routing.............................................................................37
3.2.4. Протокол GBR……………………………………………...……….……..38
3.2.5. Протокол OLSR …………………………………………………………...39
3.2.6. Протокол AODV….......................................................................................42
3.3. Ієрархічні протоколи маршрутизації ….………………………………..….44
4444444444
СКТК-208.022092.248 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Грицевський Літ. Арк. Аркушів
Перевір. Ма
Розвиток способів
ртиненко маршрутизації в мобільних 3 73
Реценз. сенсорних мережах
Н. Контр. Мартиненко Пояснювальна записка ЧДТУ
Затверд. Палагін В.В
555555555
3.3.1. Протокол LEACH ………………………………………………………....45
3.3.2. Протокол PEGASIS ………………………………………………….……48
3.4. Маршрутизація на основі місцерозташування…………………………….49
3.4.1. Протокол GAF……………………………………………………………..50
3.4.2. Протокол GEAR ……………………………………………………...…...52
3.5. Порівняльний аналіз протоколів маршрутизації для БСМ……………….53
3.6 Надання пропозицій по вибору способів маршрутизації в БСМ………..….55
4 ОХОРОНА ПРАЦІ…………………………………………………..……...…56
4.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають у приміщенні
проектно-технічної лабораторії ...........................................................................56
4.2 Модернізація системи комбінованого штучного освітлення..................... 62
ВИСНОВКИ……………………………………………………………….….….71
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ…………………….………….…..73
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 4
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
ВСТУП
В останній час, в звязку з бурним розвитком мікропроцесорної та
вимірювальної техніки, почали розвиватися технології безпровідного зв'язку.
Відповідно це дозволило створити новий клас систем передачі даних –
безпроводових сенсорних мереж. Безпроводова сенсорна мережа (БСМ)
представляє собою розподілену мережу, яка крім того є самоорганізуюча та
стійка до відмов. Дана мережа може мати досить велику кількість (до
декількох десятків тисяч) автономних електронних вузлів. Дані вузли можуть
працювати як автономно, так і з використанням безпровідного каналу зв'язку
проводити як обмін повідомленнями, так і ретранслювати їх.
Безпроводові сенсорні мережі (БСМ) застосовують при виконанні
різноманітних прикладних задач, які вимагають розподілений збір
інформації з подальшою її обробкою і аналізом. В якості сфер застосування
можна вказати: промислова автоматика, безпека і оборона, автоматизація
комплексів, моніторинг навколишнього середовища, охорона здоров'я і т.п.
Можна вказати на наступні переваги БСМ:
– відсутність необхідності в прокладанні кабелів для передачі даних і
електроживлення;
– зручність розміщення автономних безпроводових вузлів в
різноманітних точках простору;
– низька вартість технічного обслуговування і монтажу системи;
– надійність і відмовостійкість всієї системи в цілому при порушенні
зв'язку між вузлами чи при виході з ладу окремих вузлів.
– можливість впровадження і модифікації мережі на експлуатуємому
об'єкті при мінімальному втручанні в процес його функціонування.
Безпроводові сенсорні мережі є одноранговими мережами. Всі вузли в
даних мережах будуть рівноправними. Безпроводові сенсорні мережі є
одноранговими мережами. всі вузли в даних будуть рівноправними. крім того вони
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 5
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
можуть виступати в ролі ретранслятора пакетів інформації, та мають автономні джерела
живлення.
Відповідно можна перерахувати ряд наступних актуальних завдань, які повинна
виконувати БСМ:
– пошук оптимальних маршрутів. Маршрут доставки пакетів
інформації від вузла-відправника до вузла-отримувача вважається
оптимальним, якщо він для задіяних у цьому маршруті вузлів вимагає
мінімальних сумарних витрат ресурсів (наприклад, енергії);
– маршрутизація із забезпеченням максимального часу життя мережі.
Термін експлуатації мережі до першого виходу з ладу хочаб одного з вузлів,
за умови виснаження автономного джерела живлення, називається часом
життя мережі.
Правильність вибору протоколу маршрутизації пакетів впливає на
ефективність функціонування безпроводових сенсорних мереж. Відповідно,
неправильний вибір протоколу маршрутизації призводить до того, що
відбудеться нерівномірне завантаженність вузлів, що задіяні в ретрансляції
пакетів. Тобто більш завантажені вузли будуть швидше втрачати заряд
батарей, що живлять дані вузли.
Таким чином, одним із головних факторів при розробці беспроводової
сенсорної мережі є правильний вибір способу маршрутизації.
Огляду, аналізу і надання пропозицій по вибору способів
маршрутизації в БСМ і присвячена дана робота.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 6
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
1 АНАЛІЗ ПОБУДОВИ БЕЗПРОВОДОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ
Завдяки швидким темпам розвитку та досягненням технологій, стало
технічно і економічно вигідним виробництво малих і недорогих датчиків.
Електронні датчики призначені для вимірювання параметрів, що зв’язані з
навколишнім середовищем та перетворюють отримані данні в електронний
сигнал, з подальшим передаванням зібранних данних за безпровідним
каналом зв’язку. Після опрацювання отриманого сигналу, в результаті
можливо отримати інформацію про властивості об'єктів або подій, що
відбуваються поблизу датчика. Таким чином, достатня кількість таких
датчиків, які призначені для контролю великої територію, за допомогою
обміну даних по безпровідному зв'язку, утворюють безпроводову сенсорну
мережу.
1.1. Загальні відомості.
Безпроводова сенсорна мережа представляє собою розподілену
мережа, яка буде стійка до відмови окремих елементів. Потрібно відміти, що
загальна кількість елементів, що входять до системи, може сягати від сотні
до десятків тисяч сенсорних вузлів [1]. Обмін інформацією сенсорні вузли
здійснюютьне тільки один з одним, а й також і з базовою станцією. А це
дозволяє зробити дистанційної обробку, аналіз та збереження зібраних
данних. Для збільшення зони покриття до декількох кілометрів, необхідно
використовувати функцію ретрансляції повідомлень між різними елементами
мережі. Таким чином узагальнену структурну схему безпроводової сенсорної
мережі (БСМ) представимо у вигляді двох груп датчиків, які призначені для
контрою двох різних ділянок. Для підключення до Інтернету
використовуються базові станції (рис. 1.1).
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 7
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Рисунок 1.1 - Безпроводова сенсорна мережа.
Сенсорні вузли в в БСМ можуть змінювати свої можливості в досить
широких межах. Прикладом можуть бути прості вузли датчиків, що
контролюють один фізичний параметр, а в більш складних датчиках можуть
бути об'єднані різні методи зондування (наприклад, оптичні, акустичні,
магнітні). Потрібно також відмітити різноманіть передачі даних, наприклад,
за допомогою ультразвуку, радіочастотних або інфрачервоних технологій,
що мають різну як швидкість передачі даних так і час затримки. Якщо у
простих датчики існує можливість лише тільки збирати і передавати
інформацію, то більш потужні пристрої, які мають кращі енергетичні
обчислювальні ресурси, крім того, можуть самостійно проводити обробку та
агрегацію даних. Тобто, такі пристрої дозволяють реалізувати додаткові
функції в БСМ. Прикладом може бути можливість утворювати першочергові
шляхи зв'язку для з'єднання з базовою станцією сенсорних вузлів, що мають
обмежені ресурси. Потрібно відмітити, що деякі пристрої можуть мати
доступ, наприклад, до глобальних систем позиціонування (GPS) для
визначення координат вузлів [2], тобто мають додаткові допоміжні
технології. Необхідно врахоаховувати, що додаткові функції вимагають
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 8
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
додаткових витрат енергії джерел живлення, що приводить до зменшення
часу життя мережі. У випадку виснаження автономного джерела живлення
відбувається відключення елемент від мережі.
При проектування БСМ, в якій відбувається обмін даними, потрібно
як продовжити термін служби мережі так і запобігти погіршенню з'єднання .
Це відбувається шляхом використання методів управління енергією, який
відноситься до праильного вибору доцільного способу маршрутизації.
1.2. Особливості побудови БСМ.
Так як безпроводові сенсорні мережі відносяться до розподілених
систем, тому мають з іншими системами як ряд спільних проблем, так і ряд
ключових відмінностей. В порівнянні з іншими типами безпроводових мереж
передачі інформації, до яких відносять мобільні епізодичні мережі та
локальні безпроводові мережі, БСМ має наступні основні особливості [3]:
– складна топологія – мережа в загальному випадку має
багатокоміркову топологію, за умови де всі або більшість вузлів є
нерухомими;
- великі масштаби мережі – кількість вузлів в мережі може досягати
десятків тисяч;
– обмежені ресурси вузлів – будуть досить обмежені обчислювальна
потужність і пам'ять мікропроцесора, ємність автономного джерела
живлення, пропускна здатність каналів зв'язку та ін.;
– розміщення вузлів – в просторі розташування вузлів може бути
детермінованим або випадковим, відповідно їх розподіл по площі покриття
мережі може бути як рівномірним, так і нерівномірним;
- види трафіку –здійснюється підтримка типів трафіку «багато-до-
одного», «один-до-багатьох» і «багато-до-багатьох» в залежності від
поточної прикладної задачі;
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 9
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
– самоорганізація і відмовостійкість – в процесі роботи вузли можуть
самостійно налаштовуватися на етапі розгортання системи, а також
адаптуватися до поточного режиму експлуатації та умов навколишнього
простору.
– модель генерації повідомлень – вузли можуть виконувати передачу
пакетів за подією, за часом (періодично), або за запитом від зовнішнього
отримувача інформації, при цьому можливі різні комбінації перерахованих
варіантів;
- масштабованість – необхідний обсяг пам'яті вузлів та кількість
службового мережевого трафіку майже не залежить від загального розміру
мережі;
– різнорідність вузлів і з'єднань – вузли можуть мати різні енергетичні
ресурси, обсяги пам'яті і т.п., а в свою чергу безпроводні канали
відрізняються надійністю, швидкістю передачі даних, відстанню зв'язку і т.п..
1.3. Основні технічні вимоги до БСМ.
Безпроводові сенсорні мережі мають ряд переваг, тому така
технологія стала більш поширеною і достатньо швидкими темпам
розвивається. При розробці безпроводових сенсорних систем основним
еосновними завданнями є створення дешевих, малогабаритних та більш
ефективних пристроїв. Вказані вимоги для багатофункціональності БСМ
створюють досить жорсткі обмеження. Як відомо, сенсорні вузли, з
невеликим споживанням енергії, мають дуже малу обчислювальну
потужність даже по зрівнянню із комп'ютерними системами минулого
десятиліття [4]. Крім того, не дає можливості інтеграції багатьох бажаних
функцій та компонентів, наприклад, GPS приймачів, невеликий розмір
датчику, а також його низьке споживання енергії.
Так як сенсорні вузли працюють з обмеженим запасом енергії, це
приводить до проблеми енергоефективності в БСМ. Джерелом живлення
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 10
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
сенсорних датчиків є акумуляторні батареї, які потрібно або замінити або
зарядити, після їх розрядки. Якщо цього не зробити, сенсорні вузли
випадають із мережі, а це буде впливати негативно на кількість та якість
отриманої інформації і вцілому ефективність використання обладнання.
Якщо існує можливість заряду аккумулятора, це досить істотно буде вливати
при виконанні збору і передачі інформації на стратегію споживання енергії.
Якщо використовуються одноразові батареї, то сенсорний вузол повинен
бути здатний працювати до до моменту, коли батарея може бути замінена
або до закінчення часу його місії.
Тому саме енергетична ефективність є першим і найбільш важливим
завданням при проектуванні БСМ. Це потрібно враховувати як при
проектуванні всієї мережі так і окремого сенсорного вузла.
Зазвичай використовують безпроводові сенсорні мережі у віддалених
районах і суворих кліматичних умовах, з обмеженими можливостями по
ремонту та обслуговуванню системи, а також без належної інфраструктури.
Це впливає негативно на технічний стан обладнання, а також у разі
виникнення несправності, приводить до ускладнень при відновленню
працездатності системи. Відповідно, вибирати потрібно сенсорні вузли, що є
досить стійкими до змін навколишнього середовища, до зовнішніх чинників
впливу, до взаємодії з іншими вузлами та самоорганізованими щодо
налаштування власних параметрів, до адаптації збоїв, а також зміни
факторів, які впливають на роботу системи, без втручання людини. Всі, що
вище перелічені функції, повинні виконуватись в автономному режимі.
Оптимізація при цьому буде однією із важливих функцієй. Так вона
відображає здатністі пристрою робити моніторинг та змінювати в
необхідному напрямку використання власних ресурсів.
Самовідновлюванність дозволяє сенсорним вузлам як самостійно
відновлюватися, так і ідентифікувати і реагувати на мережеві збої. Всі
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 11
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
перераховані функції самоорганізації в енергетично обмежених сенсорних
мережах не повинні викликати значних додаткових витрат енергії.
Для зв'язку між вузлами використовуються без проводові мережі,
використання яких може створює ряд проблем. Прикладом може бути,
наприклад, ослаблення сигналу під дією завад, а це в свою чергу обмежує
відстань поширення радіосигналів.
Наявність достатньо великої кількості елементів мережі та із
врахуванням енергетичних обмежень, приводить до того, що багатьох
безпроводових сенсорних мереж не можна використати централізовані
алгоритми управління топологією та маршрутизацією, для виконання яких
доцільно було б задіяти базову станцію. Тому сенсорні вузли при співпраці
із з сусідніми до них вузлами приймають локальні рішення. Не завжди такі
алгоритми будуть оптимальними, але можуть бути більш енергетично
ефективними. На відміну від централізовані рішення, зменшення
енергоспоживання відбувається за рахунок зменшення об’єму переданої
службової інформації управління. За рахунок зменшення ефективності
системи в цілому, даний метод дозволяє подовжити час життя мережі.
Одніє із фукцій безпроводових сенсорних мереж є збір
конфіденційної інформації. Автономна дистанційна та робота сенсорів
підвищує ризик в безперебійній роботі за рахунокдії шкідливих мережевих
атак. Також спрощуються при використання БСМ перехоплення інформації
при передачі даних від датчиків безпроводова передача даних. Прикладом
такої атаки може бути приглушення сигналу, що погіршує якість зв'язку між
вузлами, що може привести серйозних наслідків. Дл вирішення проблеми
безпеки для розподілених систем при дії атак потрібно застосовувати
різноманітні методи, проте вони вимагають достатньо значних
обчислювальних ресурсів. Через обмеженість ресурсів сенсорних вузлів, для
створення аутентифікації вузлів і шифрування інформації, сенсорні мережі
вимагають нових рішень
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 12
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
1.4. Використання БСМ.
Безпроводні сенсорні мережі мають досить різноманітну сферу
використання: починаючи від датчиків руху на об'єктах, що охороняються,
так і до систем контролю за вологістю повітря, наприклад, у бібліотечних
архівах. Застосування БСМ доцільно також на будь-яких ділянках, де
необхідно проводити збір інформації про стан середовища, явища предметів
або процесу [5].
Найбільш ідеально використання БСМ для роботи там, де неможливо
здійснювати постійне пряме втручання людини, тобто на віддалених
ділянках.
Використовуються достатньо широко БСМ також у системах для
моніторингу національної енергосистеми і трубопровідної інфраструктури,
захисту цивільної інфраструктури. Дані мережі вже використовується для
моделювання і прогнозування забруднення навколишнього середовища і
повеней, моніторингу великих природних територій, збору інформацію про
цілісність структури на мостах за допомогою датчиків вібрації, контролю
використання добрив і пестицидів, для поліпшення здоров'я людини,
використання і об’єм чи кількість врожаю.
При вирішенні проблеми заторів один з підходів це є використання
розподілених сенсорних систем. Дані системи збирають інформацію про
розмір, щільність та швидкість транспортних засобів на дорогах, а також
сигналізують про затори і пропонують деякі альтернативні маршрути водіям.
У системі «Розумний дім» теж знайшли широке застосування БСМ.
Дана система повинна як відслідковувати деяку показників помешкання
(наприклад, температура повітря або освітленість), так і самостійно, у
відповідності із встановленими нормами, приймати рішення по їх зміні.
При цьому пристроями, які підключенні до даної системи, також можливе
дистанційне керування.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 13
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
2. ОСОБЛИВОСТІ МАРШРУТИЗАЦІЇ В БЕЗПРОВОДОВИХ
СЕНСОРНИХ МЕРЕЖАХ
В безпроводових сенсорних мережах дані, що збираються
датчиками, найчастіше поширюються в напрямку до базової станції, яка в
сво чергу буде зв’язувати БСМ з іншими мережами, де дані будуть
оброблені і проаналізовані. Маршрутизацією буде називатися процес
встановлення шляху передачі повідомлення від джерела до приймача
(наприклад, базової станції) через один або більше ретрансляторів. Для
мережевого рівня набору протоколів зв'язку маршрутизація є основним
обов'язком.
2.1. Основні принципи та задачі маршрутизації в БСМ.
У малих сенсорних мережах датчики будуть розташовані достатно
близько один біля одного. В цьому випадку може здійснюватись прямий
зв'язок сенсорних вузлів з базовою станцією. Коли всі сенсорні вузли
можуть зв'язатися з приймачем без ретрансляції повідомлень через інші
вузли, то такий принцип називається прямим зв'язком(рис.2.1). При такій
моделі прямого зв'язку для досягнення мети всі дані здійснюють лише один
стрибок.
Рисунок 2.1 - Модель прямого зв’язку.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 14
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Дана модель є напростішою реалізацією, але спосіб маршрутизації
протоколу буде складним Це можна пояснити унікальністю характеристик
БСМ, таких як ненадійність бездротового середовища чи брак ресурсів. В
якості прикладу можна навести, що пропускна здатність і енергоємність,
обмежена обробка даних та їх зберігання вимагають достатньо легких рішень
маршрутизації. Якщо ж в топології мережі можливі зміни, то вони будуть
вимагають варіативного рішення маршрутизації.
Для детермінованого способу розміщення вузлів БСМ (тобто, коли
вони будуть розташовані в певних визначених місцях), то відповідно будуть
використовуватись визначені маршрути маршрутизації як для зв'язку між
ними так і базовою станцією. В тому випадку, якщо розташування вузлів
буде випадком чином, то відповідно топологія мережі стаєє неоднорідною і
непередбачуваною. В цьому випадку, проводиться спочатку самоорганізація
вузлів, яка призначена для того щоб при співпраці визначити своє місце
розташування у просторі, потім визначити сусідні до них вузли, і нарешті
знайти шлях до базової станції [6].
Одним з найбільш важливих параметрів для БСМ є час життя
мережі. Цей параметр буде визначається, як термін експлуатації мережі до
першого виходу з ладу одного з вузлів. Даний вихід із ладу одного із вузлів
буде зумовлений виснаженням автономного джерела живлення.
Якщо використовуват простий пошук маршрутів, що має мінімальну
вартість, то це може призвести до розподілу мережевого навантаження між
вузлами мережі який буде нерівномірним. Пояснюється це тим, що вузли
будуть частіше виконувати ретрансляцію пакетів, що знаходяться на
оптимальних маршрутах, які частіше використовуться. Відповідно, можуть
утворюватися точки, які будуть задіяні для одночасної ретрансляції великих
обсягів інформації. Такі точки будуть із підвищеним навантаженням на
вузли, а це може привести до передчасного виснаженням джерел енергії та
виникненню з пропускною спроможністю. В цьому випадку необхідно
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 15
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
здійснювати балансування навантаження, щоб забезпечити необхідні
показники ефективності та тривалість життя мережі в цілому. Завдання
пошуку маршрутів з балансуванням навантаження полягає в оптимізації не
окремо для кожного з маршрутів, а загальних енергетичних витрат всієї
мережі. Тобто необхідно проводити більш рівномірно розподіл потоків
трафіку між вузлами для використання їх ресурсів (в першу чергу, енергії).
Таким чином, можна виділити два завдання маршрутизації,для
безпроводових сенсорних мереж, що будуть відрізнятись критеріями пошуку
маршрутів:
– завдання маршрутизації, яке буде забезпечувати максимальний
термін тривалості життя мережі;
– завдання пошуку оптимальних маршрутів – потрібно відмітити, що
оптимальним маршрутом буде вважатися вважається такий шлях доставки
пакетів інформації від вузла-відправника до вузла-призначення, що вимагає
для вузлів цього шляху мінімальних сумарних витрат ресурсів.
2.2. Аналіз параметрів маршрутизації в БСМ.
Безпроводові сенсорні мережі, в залежності від призначення, що має
потрібно враховувати при розробці протоколу маршрутизації, широко
відрізняються у своїх обмеженнях і характеристиках. Потрібно відмітити,
що більшість БСМ будуть обмежені в продуктивності, енергетичних
ресурсах, ємності накопичувача. Крім того, сенсорні мережі можуть широко
відрізнятися в масштабах та площах географічних зон, які вони покривають.
Зокрема в мережах з різнотипними вузлами і мобільними вузлами всесвітні
програми адресації (такі як IP адреси, які використовуються в інтернеті)
можуть бути недоступними і навіть недоцільними. В сенсорні дані, в
залежності від призначення інформації, будуть збиратися різними, що
відрізняються один від одного, способами. Так у схемах, що керуються
часом, (до них відноситься, наприклад, моніторинг навколишнього
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 16
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
середовища), вузли поширюють періодично до приймача зібрані ними дані.
У свою чергу в схемах, що керуються подіями (наприклад, виявлення пожеж
руйнівної сили), вузли тільки тоді, коли відбувається цікава для них подія,
повідомляють про інформацію, зібрана ними. Відповідно, в схемах, що
керуються запитами, розсилає запит на збір даних та проводить їх збір
приймач від сенсорів тільки, коли необхідно [7].
Отже, для того, щоб охарактеризувати різні цілі протоколів
маршрутизації, використовуються параметри маршрутизації, з урахуванням
використання цих ресурсів.
Розглянемо критерії та ряд важливих параметрів при розробці
способу маршрутизації.
2.2.1. Кількість проміжних вузлів. Показником, що є найбільш
поширеним та використовується в протоколах маршрутизації – це
мінімальний хоп (або найкоротший хоп). Даний протокол маршрутизації
шлях від відправника до одержувача намагається знайти таким, що кількість
проміжних вузлів буде найменшою. Кожна ланка в цьому простому
алгоритмі, має певну вартість. Відповідно, протокол маршрутизації повинен
вибрати такий шлях, який буде мінімізувати загальну вартість для того, щоб
поширити дані до місця призначення від джерела. В свою чергу
використання найкоротшого шляху призведе як до низьких витрат ресурсів,
так і до зменшення часу передачі. Це буде зумовлено тим, що буде задіяне
якнайменше передавальних вузлів. Але так, як не враховується фактична
доступність ресурсів на кожному вузлі, то результуючий маршрут буде
неоптимальним, так як не враховуються затримки енергії та відбуваються
затори. В випадку використання в БСМ вузлів з різними апаратними
можливостями, а саме ємністю джерела енергії, потужністю, пропускною
здатністю, відстанню передачі та ін., тому необхідно в процесі маршрутизації
враховувати різнорідність елементів мережі.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 17
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Не зважаючи на вказані недоліки, метрика мінімального хопу, завдяки
своїй простоті і практичності, активно використовується в багатьох
протоколах маршрутизації,
2.2.2. Енергія. Потрібно відмітити також енергоефективність, як
ключовий аспект маршрутизації в БСМ. Відомо, що елементом в вузла, який
найбільше споживає енергії є приймач. Для зменшити середнього
енергоспоживання вузла необхідно мінімізувати активності в радіоканалі
(передача і прийом даних, прослуховування каналу). Крім того, що кожний н
вузол є не тільки одержувачем чи джерелом інформації у разі необхідності
проміжної ретрансляції пакетів, тому необхідно проводити оптимізацію
напрямів і обсягів потоку трафіку при даному рівні маршрутизації.
При вирішенні задачі задачі маршрутизації є декілька енергетичних
показників. Одним із головних таких є ідея мінімізації витрат енергії на
пакет. Мета цієї полягає в тому, щоб при поширенні одного пакету від
джерела до місця призначення необхідно мінімізувати загальну кількість
витраченої енергії. При цьому повна енергія буде визначатися сумарною
енергією, що споживається кожним вузлом уздовж маршруту для передачі і
прийому пакета. Приклад невеликої сенсорної мережі зображено на рис. 2.3.
Рисунок 2.3 - Вибір маршруту за умови мінімальної витрати енергії на пакет
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 18
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
В цьому випадку вузол джерела з використанням маршруту, який
мінімізує накладені витрати енергії пакета, повинен передати даний пакет до
вузла призначення з. на кожній лінії зв'язку число вказує на вартість пакета,
що поширюється за цим напрямком. Передавання пакета через вузли A – D –
G забезпечить мінімальну вартість, що буде дорівнювати 5, а в свою чергу
мінімальний хоп забезпечує маршрут (В – G).
Поділ всієї мережі на кілька менших підмереж є концепцією
максимального часу поділу мережі. Даний поділ відбувається в випадку
виходить з ладу останній вузол, який пов'язує дві частини мережі. В
результаті підмережі стануть недоступні, а робота сенсорних вузлів в цій
підмережі буде недоцільною. Тому стоїть завдання зменшення
енергоспоживання на тих вирішальних для підтримки мережі вузлах, що
можуть бути досягнуті за допомогою щонайменше одного маршруту.
.
Рисунок 2.4 Вибір маршруту за критерієм максимального часу поділу
мережі
Розглянемо приклад, що представлено на рис. 2.4. Після визначення
вирішальних вузлів протоколом маршрутизації, необхідно збалансувати
навантаження в мережі. Так вузол D буде вирішальним вузлом. Якщо,
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 19
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
наприклад, батарея цього вузла буде вичерпана, то стануть недоступними F,
I, J для будь-якого іншого вузла в мережі.
Якщо використовувати концепцію мінімальної різниці в рівнях
потужності вузлів, то згідно неї всі вузли в мережі вважаються однаково
важливими. Тому постає завдання розподілення енергії споживання якомога
більш рівномірно на всіх вузлах мережі. Це потрібно, щоб максимізувати
термін служби всієї мережі. Для ідеального випадку, всі вузли мають
вимкнутись одночасно, що практично здійснити неможливо.
Рисунок 2.5 Вибір маршруту за середньою енергоємністю
Розглянемо ще спосіб, який базується на визначенні середньої
енергоємності. При цьому підході ключовим моментом є енергоємність
(наприклад, поточний рівень заряду батареї) вузлів, а не енергетична вартість
поширення пакетів. В даному випадку протокол маршрутизації прокладає
маршрут від джерела до одержувача., який має найбільшу сумарну
енергоємність вузлів. На рисунку 2.5, цифри під вузлами вказують на
енергоємність вузлів. Найбільшу сумарну потужність має шлях C – E – H.
Щоб максимізувати загальну пропускну здатність енергії, протокол
маршрутизації повинен уникати небезпеки вибору надмірно довгих
маршрутів. Зміна даного цього показника буде полягати в максимізації
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 20
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
середньої енергоємності, а відповідно це дозволить уникнути вказаної
проблеми.
Розглянемо замість принципу максимізації енергетичних
потужностей на всьому шляху, інший принцип . Даний принцип має назву
найбільшого мінімального обсягу енергії. Мета маршрутизації в цьому
випадку полягає у виборі шляху з найбільшою мінімальною енергоємністю.
Суть метода полягає в допомозі маршрутам з великими енергетичними
запасами, та захисту вузлів малої потужності, щоб передчасно не закінчився
терміну їх дії. На рис. 2.6, протоколом буде вибрано маршрут B – G, так як
мінімальна ємність по цьому маршруту становить 2, а це більше, ніж
мінімальна потужність вузлів у всіх інших можливих маршрутах.
Рисунок 2.6 - Вибір маршруту за найбільшим мінімальним обсягом енергії
Протоколи маршрутизації, що базуються на основі ємності повинні
періодично оновлювати ці дані.
Універсального визначення поняття енергоефективності немає на
сьогоднішній день, тому що воно буде залежати від конкретної предметної
області. Але можна використати наступний підхід: енергоефективність
визначається тим, наскільки раціонально в деякій системі використовується
енергія, що надається їй ззовні[13]:
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 21
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
W p
E (2.1)
W p WNP
де Wp – корисно використана енергія;
WNP – непродуктивні витрати.
Для БСМ вважають, що більша енергоефективність забезпечує
більший час автономної роботи.
Але, якщо мережа не передає корисні даних, то енергія буде
витрачатися лише на паразитні процеси, то це збільшує час автономної
роботи З іншої сторони, якщо енергія не витрачається в корисних цілях, то це
приводить до зменшення коефіцієнта ефективності до нуля.
2.2.3. Якість обслуговування. Для виявлення затримки при передачі
пакету, коефіцієнта помилок і пропускної здатності рівня використовується
наступний термін: якість обслуговування (QoS). Даний термін відноситься
до показників ефективності в мережах.
Вибір метрики QoS буде залежить від того, які функції виконують
БСМ. Так, наприклад, є сенсорні мережі, що вимагають низьких затримок
при передачі термінових сенсорних даних. Такими є мережі, що здійснюють
виявлення та супроводження цілей. Мережі з більш інтенсивним обміном
даними вимагають високої пропускної здатності. До таких мереж, наприклад,
належать мультимедійні сенсорні мережі.
Коли метод маршрутизації обирає оптимальний, з точки зору деяких
показників якості обслуговування, маршрут передачі даних, то він
покладатися при оцінці на набір параметрів каналів зв'язку і стану вузлів.
Приведені параметри повинні відображати поточну картину розподілу
трафіку в мережі. Аналіз цих параметрів в результаті й дозволить вибирати
відповідні маршрути передачі даних, які, наприклад, забезпечать чи
мінімізацію затримки передачі пакету чи будуть обхід заторів трафіку в
мережі.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 22
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Розглянемо ряд ресурсів, які споживаються під час виконання завдань
пошуку відповідного маршруту, підтримки таблиць маршрутизації ,
встановлення і підтримки сесій передачі даних. Мережеві ресурси можна
відповідним чином класифікувати.
Для забезпечення якості маршрутизації необхідні наступні ресурси
мережі:
– обсяг пакетного буфера вузла. Якщо час роботи мережі виникає
ситуація, що кілька вузлів одночасно передають пакети даних або маршрут
до будь-якого вузла ще не був виявлений, тому потрібно на деякий час
помістити пакети в буфер. Якщо буфери стають заповнені, то відповідно всі
інші вхідні пакети будуть відкинуті. Це приведе до того, що частина пакетів
буде втрачена;
- процесорний час. Мобільні пристрої з кожним днем мають все більш
потужні процесори, але й вони будуть також обмежені в своїх
обчислювальних можливостях в зрівнянні з процесорами настільних
комп'ютерів. Методи маршрутизації не створюють велике навантаження на
процесор, тому цей фактор не критичний;
– пропускна здатність каналу зв'язку. Даний ресурс свідчить
безпосередньо як про швидкість передачі даних так і затримку. Так як
одночасно безліч вузлів використовують канал зв'язку, частку пропускної
здатності, яку отримує кожен з вузлів, можна виразити лише ймовірно за
допомогою змагального методу доступу.
З точки зору якості обслуговування для оцінки ефективності роботи
методів маршрутизації використовуються наступні показники:
– середня затримка передачі пакету. Даний показник дорівнює часу ув
з моменту відправки пакета вузлом до моменту прийому його вузлом
призначення,. Визначається для всієї мережі в цілому за весь час роботи;
– частка прийнятих сесій передачі даних. В випадку не знаходження
метод маршрутизації, з урахуванням якості обслуговування, потрібного
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 23
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
маршруту для передачі даних, то це може привести до до відмови у
встановленні сесії. Даний показник відображає, який відсоток сесій був
успішно прийнятий, а його значення показує якість зв'язку та ефективність
методу маршрутизації. Визначається у відсотках.;
– частка втрачених пакетів для всієї мережі. Вимірюється у відсотках
від загальної кількості відправлених пакетів за весь час роботи мережі;
– частка успішних сесій. Відображає у відсотках.кількість успішно
опрацьованих додатків після встановлення сесіії передачі даних
запропонованим методом маршрутизації. Даний показник може бути
важливіший, з точки зору кінцевого користувача, ніж частка прийнятих сесій
передачі даних;
– пропускна спроможність вузла. Визначається середня пропускна
здатність, яка була досягнута даним вузлом мережі за час роботи;
– загальна пропускна здатність мережі. Визначається як обсяг даних,
що передаються всією мережею за одиницю часу;
– затримка виявлення маршруту. Середній час, що проходить між
моментом, коли протокол здійснює цю сесію та моментом, коли вузол
запитує встановлення сесії;
– нормалізована навантаження маршрутизації. Серед всіх пакетів
даних виначає відсоток керуючих пакетів маршрутизації. Даний показник дає
дозволяє оцінити накладні витрати на маршрутизацію (передачу контрольних
повідомлень);
– енергоефективність протоколу маршрутизації. Це заряд батареї
живлення, який необхідно витратити на обробку та передачу одного пакету;
– час відновлення маршруту. Визначається даний показник як термін
часу, що проходить від моменту виходу одного з проміжних вузлів на
маршруті чи збою, до моменту встановлення протоколом маршрутизації для
даної сесії обхідного маршрут. Тобто цей показник буде характеризувати як
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 24
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
можливість балансувати навантаження, так і стійкість протоколу
маршрутизації до збоїв мережі.
Таким чином, при розробці розробці БСМ необхідно знайти баланс
між енергоефективністю мережі в цілому та впровадженням якості
обслуговування конкретних програм.
Необхідно відмітити, що для безпроводової сенсорної мережі при
виборі методу маршрутизації в залежності від мети і призначення мережі
потрібно часто вибирати між різними можливостями. Наприклад, між
затримкою передачі пакету та пропускною здатністю мережі, так як вони є
взаємовиключними для БСМ. В випадку зниження вимог до затримки
передачі пакету, то за рахунок збільшення розміру пакетів і резервування
каналів зв'язку на довший час, можливо збільшення загального обсягу
трафіку, що передається мережею, Крім того, за рахунок поділу маршрутів,
можна досягти великої щільність передачі даних, але при цьому буде різна
затримка приходження пакетів.
Таким чином, можна відмітити, що для розробки безпроводової
сенсорної мережі задоволення вимог якомога більшої кількості користувачів
є метою оптимізації процесу маршрутизації. В цьму випадку потрібно
поліпшувати показники якості обслуговування як для окремих сесій передачі
даних, так і для всієї мережі в цілому.
2.2.4. Надійність. Якщо умови експлуатації БСМ є досить жорсткими,
то в цьому випадку існує імовірність як виходу з ладу вузлів так і порушення
з'єднань між ними. Тому, метод маршрутизації повинен автоматично
формувати нові маршрути в обхід виключеним вузлам, при цьому на
переконфігурацію маршруту повинен витрачати якомога менші ресурси, щоб
забезпечити високу надійності всієї системи в цілому,.
Маршрути, що вибираються в більшості систем, повинні залишаться
стабільними на довгий проміжок часу. Для досягнення вказаної стабільності,
цього вузол може оцінити якість каналу у порівнянні з його сусідами і
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 25
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
змінити його, а потім вибрати сусіда для наступного хопа, для збільшення
ймовірності більш успішної передачі даних. Крім того, протокол
маршрутизації для мінімального хопу може ідентифікувати кілька шляхів і
потім вибрати той хоп, який гарантує серед усіх маршрутів кращу якість.
Протокол маршрутизації, у мережах з мобільними вузлами, може також
використовувати метрику стійкого зв'язку. Дана метрика повинна оцінити,
наскільки в майбутньому канал буде доступним. Вказані показники Ці
показники використовуються для здійснення вибору серед більш надійних як
маршрутів так і стаціонарних вузлів.
Ефективність функціонування безпроводових сенсорних мереж багато
в чому визначається вибором протоколів маршрутизації пакетів. При
проектуванні БСМ необхідно прагнути до зменшення і вирівнювання
навантаження вузлів, що досягається завдяки протоколу маршрутизації.
Виділяють дві основні задачі маршрутизації:
– завдання пошуку оптимальних маршрутів;
– завдання маршрутизації із забезпеченням максимальної тривалості
життя мережі.
Безпроводові сенсорні мережі в залежності від, розмірів та технічних
особливостей та призначення широко відрізняються у своїх характеристиках
і обмеженнях, що потрібно враховувати при розробці протоколу
маршрутизації.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 26
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
3. СПОСОБИ МАРШРУТИЗАЦІЇ В БЕЗПРОВОДОВИХ
СЕНСОРНИХ МЕРЕЖАХ
3.1. Класифікація протоколів маршрутизації.
Для класифікації протоколів маршрутизації існують різноманіті
способи. Класифікація протоколів маршрутизації за організацією мережі
представлено на рис.3.1. Із рисунку видно, в основному протоколи
маршрутизації бувають трьох класів [8]. До плоских протоколів
маршрутизації характерна рівність функцій і ролі для всих вузлів. На відміну
в ієрархічних протоколах маршрутизації, різні вузли в процесі маршрутизації
будуть мати різні ролі. Тобто деякі вузли можуть генерують і поширюють
дані, а інші вузли лише направляти дані від їх власних сенсорів. Третій клас
протоколів маршрутизації буде базуватися на місцезнаходженні інформації ,
що отримана від вузлів, для прийняття рішення про подальшу
маршрутизацію.
Рисунок 3.1 - Класифікація протоколів за способом організації мережі
Як відомо, протоколи маршрутизації за визначення або відкриття
маршруту від відправника до необхідного одержувача несуть
відповідальність. Тому можлива класифікація способів маршрутизації за
способом дослідження маршруту (рис. 3.2) . Прикладом можуть бути
реактивні протоколи,, що можуть створювати маршрут будь-який час, тобто
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 27
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
на вимогу. Відправник, який хоче надіслати дані приймачу, в цьому випадку
не матиме встановленого маршруту. Відкриття реактивного маршруту до
здійснення передачі даних приводить до деяких затримок, на відміну від
проактивного протоколу маршрутизації, що встановлює маршрути ще до
того, як в них виникне необхідність. Протоколи, яким характерні
властивості реактивних і проактивних протоколів, будуть належати до
гібридних протоколів маршрутизації.
Рисунок 3.2 - Класифікація протоколів за способом дослідження
маршруту
Потрібно також відмітити класифікацію протоколів маршрутизації за
функціями, що вони здійснюють (рис. 3.3). Так, наприклад, протоколи, що
засновані на узгодженні, повинні зменшувати надлишкову передачі даних
Представником цієї категорії є SPIN протоколи. Використовують безліч
маршрутів одночасно багатопроменеві (multipath) протоколи для досягнення
або високої продуктивності, або стійкості до помилок. Сенсорні вузли будуть
відправлять дані тільки після отримання запиту від вузла приймача у
протоколах маршрутизації із запитами. Протоколи маршрутизації QoS в
свою чергу на меті мають задоволення показників якості обслуговування. Як
відомо, протоколи маршрутизації відрізняються також підтримкою обробки
даних в мережі. Так для когерентних протоколів характерно лише виконання
мінімального обсягу обробки даних, а в некогерентних протоколах, навпаки,
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 28
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
можуть виконувати вузли досить значну місцеву обробку вихідних даних, і
лише потім здійснювати передаванняперед їх до інших вузлів для подальшої
обробки.
Рисунок 3.3 - Класифікація протоколів за принципом роботи
Більшість протоколів маршрутизації спрямовують дані від сенсорні до
певного приймача, тобто орієнтовані на одноадресну маршрутизацію. В
свою чергу поширення даних на певну кількість вузлів характерно для
багато-адресних та широкомовних протоколів маршрутизації(рис.3.4).
Рисунок 3.4 – Загальна класифікація протоколів маршрутизації БСМ
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 29
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Так як протокол маршрутизації буде адаптований для деякого класу
бездротових мереж, тому в залежності від розв'язуваної задачі [8], вибір
деякого протоколу маршрутизації впливає безпосередньо на продуктивність
мережі.
3.2. Маршрутизація, орієнтована на дані.
Згідно рис. 3.1, протоколи з плоским способом організації мережі
відносяться до першої категорією протоколів маршрутизації [9].
Потрібно враховувати наступну особливість спеціалізованих методів
маршрутизації в БСМ: вузли БСМ виконують як однаковий набір функцій
так і для виконання єдиної задачі збору даних від безлічі датчиків
взаємодіють один з одним. В випадку вимірювання сенсорними вузлами
фізичних параметрів навколишнього середовища, тому буде недоцільно,
щоб близько розташовані вузли передавали до базової станції похожі
значення. Відповідно була запропонована маршрутизація, що орієнтована на
дані, яка є достатньо новою концепціює маршрутизації.
В запропонованій вище маршрутизації, що орієнтується на дані,
потрібно проводити пошук та поширення інформації або певного типу або
тієї, що описується певними атрибутами. В цьому відмінність від простого
даних від окремих датчиків. В свою чергу, базова станція буде передавати
запити, в яких описано якого роду інформація або події її цікавлять, лише в
певні області території покриття мережі. Зібрана необхідна інформація або
зафіксувавши дані необхідної події, буде обмінена між вузлами на
локальному рівні. Це здійснюється як для підвищення достовірності так і
зменшення надмірності. В подальшому базовій станції передають тільки одне
повідомлення з узагальненими показниками. Такий підхід дозволяє значно
скоротити обсяг мережевого трафіку і зменшити енергоспоживання.
Реалізації цього підходу в маршрутизації здійснюється в групі протоколів
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 30
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Sensor Protocols for Information via Negotiation (SPIN) та Directed Diffusion
(DD).
Методи маршрутизації на основі орієнтації на дані, мають області
застосування, що обмежені мережами з типом трафіку «багато-до-одного».
Вони є досить спеціалізованими рішеннями для мереж розподіленого збору
даних, що мають достатньо велику надмірність сенсорних вузлів.
Застосовувати їх недоцільно в системах, в яких важливі повідомлення від
кожного вузла, а також в тимчасових мережах з типом трафіку «багато-до-
багатьох».
3.2.1. Протокол SPIN. Дане сімейство протоколів на основі процедури
«переговорів» забезпечує доставку даних. Вони відноситься до методів
маршрутизації з одноранговими вузлами де виконується облік витрат енергії
вузлів та без гарантованої доставки повідомлень. Застосовують в БСМ з
динамічною топологією з мобільними вузлами. Для підвищення
ефективності маршрутизації, в порівнянні з прототипом, використовується
адаптивний варіант простої техніки лавинного розповсюдження (flooding),
Проходить також опитування між сусідніми вузлами, перед передачею
даних, щоб уникнути непотрібних повідомлень,. Повідомлення
розповсюджуються по всій мережі від кожного вузла, що дозволяє отримати
інформацію досить простим способом з будь-якого вузла за запитом з
негайною її доставкою.
Використовуються при вказаному механізм взаємодії три типа
повідомлень:
– REQ – для запиту даних;
– ADV – для інформування про наявність нових даних у вузлі, дане
повідомлення містить їх опис у вигляді так званих «метаданих»;
– DATA – для пересилання безпосередньо самих даних.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 31
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Потрібно виділити три фази, що пояснюють принцип роботи
алгоритму (рис 3.5). Вузол, що отримує нові дані, проводить з сусідніми
вузлами попередні «переговори», для цього посилає повідомлення ADV і
очікує від цих вузлів повідомлення в вигляді відповіді REQ. Вузол-приймач,
після отримання ADV повідомлення, перевіряє, чи були раніше вже отримані
ці данні. В випадку негативної відповіді, вузол-приймач видає запит,
використовуючи службове повідомлення REQ, на передачу повідомлення з
даними. Вузол-передавач, отримавши запит на передачу REQ, відсилає
повідомлення DATA, тобто зібрані дані. Аналогічним чином веде
переговори кожний сусід відповідно зі своїми сусідами при отримані нових
даних. В подальшому проводиться розсилання цих даних тим сумідам, які
будуть в цих даних зацікавлені і мають можливість транслювати їх далі по
мережі. Як зображено на рис. 3.5, тільки тільки ті вузли відповідають на
ADV повідомлення., які ще не мають копію оголошених даних. Після
отримання DATA повідомлення від вузла А, можуть об'єднати ці дані вузли
В і D зі своїми і розіслати своїм сусідам зібрані дані.
Рисунок 3.5 - Алгоритм протоколу SPIN: а – фаза інформування, б – фаза
запиту, в – передача інформації.
Ідентифікатором реальних даних служать свого роду метадані, на
яких вузол для уникнення повторної передачі одних і тих же даних. Таким
чином, зменшується даремна витрата енергії в порівнянні з класичним
методом, яким є лавинна маршрутизація, та знижується надмірність
мережевого трафіку.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 32
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
до сімейства SPIN входять наступні основні протоколи:
– SPIN-PP;
– SPIN-EC;
– SPIN-BC;
– SPIN-RL.
Базовий протокол це SPIN-PP. Протокол SPIN-EC різновид базового
протоколу. Введення контролю за енерговитратами буде основною
відмінністю. В випадку достатності енергії всі вузли беруть участь в
трьохфазовому алгоритмі SPIN-РР. Вузол зменшує свою активну участь в
роботі протоколу, якщо тільки енергія вузла наближається до певного низько
рівня. Тобто, вузол буде приймати участь у всіх трьох фазах, тільки якщо це
не призведе до виснаження джерела живлення. Вузол, якщо володіє
достатньою енергією, то він буде відповідати на оголошення тільки для
отримання по запиту даних. Крім того, обмін даними зі своїми сусідами
вузол ініціює за умови можливості закінчити протокол. Запит сусідів на
передачу копії даних може бути відхилений.
Протокол SPIN-BC використовуючи характеристики широкомовної
передачі може покращити попередні протоколи. Кожне повідомлення від
відправника при широкомовній передачі буде отримано усіма вузлами в
радіодіапазоні відправника. Використання протоколом SPIN-BC дешевого
способу зв’язку «один-до-багатьох» дозволяє вузлам використовувати та
координувати більш ефективно свої ресурси. Це можна пояснити
можливістю перехоплення всіх операції в своєму радіодіапазоні. В протоколі
SPIN-BC використовуються всі три фази обміну ADV, REQ і DATA
повідомлень, але в порівнянні з алгоритмом SPIN-PP є три важливі
відмінності:
– вузол перевіряє чи хоче він отримати копію прорекламованих даних
після отримання повідомлення ADV, якщо так, він встановлює випадковий
таймер. Тільки закінчення таймеру подається вузол повідомлення REQ на
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 33
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
широкомовну адресу. В випадку зчитування вузлом повідомлення REQ до
того, як його власний таймер закінчиться, свій таймер скасовує вузол-
відправник і відповідно не відправляє своє власне REQ повідомлення.
Необхідність випадкового таймера можна пояснити уникненням колізій REQ
повідомлень від різних сусідів та можливістю дозволу вузлам не відправляти
REQ повідомлення, якщо це REQ повідомлення відправив інший вузол.
– всі вузли в межах діапазону передачі відправника отримають копію
повідомлення за умови широкомовної передачі:
– передає запит вузол-відправник на отримання даних на тільки один
раз і буде ігнорувати для одних і тих же даних дублікати REQ повідомлень.
Протокол SPIN-RL має асиметричний зв'язок і є модифікованою
версією протоколу SPIN-BC. Якщо при прийомі REQ повідомлення кожен
вузол не отримує в певний проміжок часу відповідне DATA повідомлення,
то він вважає, що чи повідомлення REQ чи повідомлення DATA не
надходили. Вузол повинен подати повторний запит на отримання даних за
допомого передаючі повідомлення REQ. Для протоколу SPIN-RL характерно
обмеження частоти відправлення DATA повідомлень. Тобто, після
відправлення DATA повідомлення вузол буде в режимі очікування протягом
заданого часу, і лише потім дасть відповідь на інші запити для тих же даних.
Простота є найбільшою перевагою протоколів SPIN. Даному вузлу
вузлу потрібно знати тільки своїх найближчих сусідів, відстань до яких
дорівнює одному стрибку. Також протокол призначений для зменшення
втрат в середовищі з симетричними лініями зв'язку. Якщо періодично
повторно передавати запит на наявність даних, вузли відповідно зможуть
компенсувати втрати повідомлень ADV. За рахунок здійснюють повторного
запиту даних відбувається відновлення для втрачених повідомлень REQ і
повідомлень DATA, якщо через певні інтервали часу такі дані не надходять.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 34
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
3.2.2. Протокол Directed Diffusion(DD). Даний протокол теж
орієнтований на дані. Вузли, що запитують дані, відправляючи запит в
іменованих повідомленнях[10]. В цьому є головна ідея алгоритму DD.
Для направлення сенсорних даних до одержувача встановлюються
всередині мережі градієнти, які використовуються, а щоб усунути
надмірність і зменшити кількість передач проміжні вузли вздовж шляхів
передачі даних можуть дані об'єднувати з різних джерел.
Протокол DD використовує пару атрибут-значення, щоб описати як
задачу зчитування так і управління процесом маршрутизації.
Потрібно відмітити, що кожен вузол підтримує локальний кеш
запитів, в якому про стан активних запитів зберігаються записи. Додаткові
дані для кожного запиту зберігаються в кеші. Такими даними є наприклад
значення таймера, або часова мітка, що призначена для фіксації моменту
отримання запиту, чи градієнти на кожен сусідній вузол з вказівкою на
тривалість існування, швидкість обміну і час життя. Градієнт фактично може
мати свою вагу, яка використовується в залежності від конкретних вимог
щодо маршрутизації та вказує можливий напрямок маршрутизації. Для
оптимальної маршрутизації структура кеша запитів є основою.
Процесс передачі повідомлень за допомогою протоколу DD
зображено на рисунку 3.6. Спочатку вузол-приймач розповсюджує
повідомлення про готовність прийняти дані. Потім встановлюються
градієнти між ним та сусідніми вузлами для прокладання маршруту. Певні
правила, що спрямовані на підтримання вмісту кеша в процесі обробки
одержаних запитів в актуальному стані встановлені алгоритмом передачі
повідомлень. від центрального вузла запити періодично повторюються, щоб
забезпечити працездатність загальної схеми маршрутизації та надійність
доставки при відмовах в мережі.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 35
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Рисунок 3.6 - Протокол DD: а – розповсюдження зацікавленості,
б – встановлення градієнтів, в – передача даних
При цікавих для центрального вузла подіях, повинна початися
зворотна маршрутизація від джерела інформації до центрального вузла
здійснюється повідомлень. Вони можуть надходити протягом всього часу
існування запиту з певною частотою. Використовуються при цьому для
відповіді ті ж пари атрибут-значеннь, що і при запиті. Для кожного
конкретного вузла встановлюється оптимальний напрямок передачі при
зворотній трансляції. Це дозволяє вибрати найкращий шлях згідно заданих
критеріїв маршрутизації (наприклад, з мінімізацією енергоспоживання або
він найкоротший).
Відмінність протоколу DD від SPIN в тому, що відправляються запити
на вимогу приймачів, а не як в SPIN рекламуються самими джерелами. Так
як здійснюється весь зв'язок від сусіда до сусіда, то це дозволяє як
уникнути схеми адресації, так і кожному вузлу виконувати кешування
сенсорних даних та агрегацію, що в результаті може сприяти зменшенню
споживання енергії.
Недоцільно застосовувати даний протокол в системах, де потрібна
безперервна передача даних. Це є недолік протоколу DD.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 36
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
3.2.3 Протокол Rumor Routing (RR). Даний протокол є варіацією
попереднього алгоритму, що характерний протоколу DD. Для тих мереж, в
яких кількість подій невелика, але існує достатньо велика кількість запитів,
протокол оптимізує схему маршрутизації. Згідно протоколу RR в алгоритмі
маршрутизації кожен вузол підтримує таблицю з інформацією про подію та
список своїх сусідів.
В таблицю заносяться відомості про виникнення в них події.
Спеціальні повідомлення, які при цьому генеруються, містять локальну
інформацію про подію. Дані повідомлення мають назву «агентами» і
представляють собою, довговічний пакет, який відправляється по мережі,
щоб поширити інформацію про цю подію та інші події, які виникають
уздовж його шляху до віддалених вузлів. Віддалені вузли поповнюють свою
таблицю подій ри отриманні таких повідомлень та передають агента до тих
пір сусіднім вузлам, поки він свій час життя TTL (time to live) не вичерпає
[11].
В прикладі, що наведений на рис. 3.7, для вузла А таблиця містить
інформацію про події Е1 і Е2, до прибуття із вузла Е агента. Коли агент (за
допомогою вузла G) прибуває до вузла А, то в цьому випадку вузол А
бачить, що прийняти дані від вузла E можна використовуючи коротший
маршрут за допомогою сусіда G,. Цей маршрут коротший, ніж той який
зберігається в його таблиці. Тому оновлює вузол A свою таблицю з
урахуванням від агента Е інформації.
Вузол спочатку перевіряє, чи є у нього маршрут до необхідного вузла,
перед тим як хоче подати запит, що буде спрямований на певну подію. Якщо
маршрут відомий, то вузол він пересилає сусідові той запит, який вказаний у
таблиці події. При відсутності відомостей про маршрут, випадковим чином
вибирається інший сусід і запит передається йому. Вказаний процес триває
на кожному вузлі.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 37
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Рисунок 3.7 - Протокол RR: а – маршрутизація до прибуття агенту, б – після
прибуття агенту
Щоб уникнути повторної передачі, повідомлення запиту повинно
містити список вузлів, що були задіяні нещодавно. Запит може дістатися до
вузла, що має доступ до інформації про бажану подію, даже в випадку коли
направляють його до випадкового сусіда, тобто тоді, коли вузол може не
знати напрямок до необхідного вузла.
Потрібно відмітити, що спосіб маршрутизації RR компроміс знайти
намагається між запитом і флудингом події. Алгоритм маршрутизації RR
використовує підхід на основі запитів. При цьому він замість здійснення
флудингу по всій мережі, намагається встановити зв’язок тільки з тими
вузлами, що спостерігали конкретну подію. Розмір таблиці вузла буде
зростати в залежності від кількості подій, які він опрацьовує. Тому в
мережах з великою кількістю подій підтримка таких таблиць і вартість їх
зберігання буде проблематичною.
3.2.4. Протокол Gradient-Based Routing (GBR). Даний спосіб
маршрутизації також здійснюється за допомогою градієнтів, як і при
алгоритмі Directed Diffusion. має Розглянемо ряд суттєвих відмінностей даної
модіфікації. Як відомо, при поширенні запиту з центрального вузла,
враховується по всій мережі кількість ретрансляцій від вузла до вузла (hops).
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 38
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
У кожному вузлі обчислюється «висотоа» вузла. Це параметр, який вказує
скільки в ланцюжку маршруту від даного вузла до центрального вузла
мінімально можливих хопів. Для сусідніх напрямків в вузлі позначається
градієнт, що є різницею між висотою сусіда та висотою даного вузла. Напрям
з найбільшим значенням градієнта і буде вибиратися для маршрутизації.
Вибір здійснюється випадковим чином, коли градієнти для різних
напрямків будуть рівні.
При даній схемі маршрутизації потрібно також враховувати економію
енергії. Вузол може автоматично збільшити свою «висоту» при падінні
поточного рівня в вузлі запасу енергії нижче певного значення, для
зменшення навантаження з боку інших вузлів. Якщо в результаті аналізу
сусідні вузли приймають рішення, що використовувати даний вузол для
передачі повідомлень стає все більш невигідно, тому цей напрямок
перестають використовувати, вибираючи більш оптимальні маршрути. Це
забезпечує як оптимізації енергоживлення, так і хорошу адаптивність
алгоритму в балансуванні.
АЛГОРИТМ ТАКОЖ МОЖЕ ЗА ДОПОМОГОЮ АНАЛІЗУ ВЖЕ
ІСНУЮЧИХ МАРШРУТІВ ЗАБЕЗПЕЧУВАТИ БАЛАНСУВАННЯ
НАВАНТАЖЕННЯ ТРАФІКУ. ВІДПОВІДНО, ДЛЯ НОВИХ ПОТОКІВ,
МАРШРУТ БУДЕ СТВОРЮВАТЬСЯ ТАКИМ ЧИНОМ, ЩОБ В НЬОГО
ВУЗЛИ ВХОДИЛИ ТІЛЬКИ ТІ, ЯКІ В ІНШИХ МАРШРУТАХ НЕ БЕРУТЬ
УЧАСТІ.
3.2.5. Протокол Optimized Link State Routing (OLSR) є протоколом
маршрутизації, який використовується для безпроводових сенсорних мереж.
Даний протокол відноситься до проактивних протоколів маршрутизації.
Встановлення маршруту в ньому здійснюється ще до того, як це необхідно
робити. До вузла призначення в будь-який момент буде існувати готовий
маршрут. Принцип роботи протоколу полягаєв тому, що за рахунок передачі
повідомлень тільки через спеціальні вузли – багатоточкові ретранслятори
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 39
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
(Multi-point Relays, MPR) відбувається зменшення в мережі кількості
широкомовних повідомлень.
За рахунок зниження пересилання надлишкових повідомлень
здійснюється мінімізація розсилки широкомовних повідомлень лише в межах
однієї області. Кожен вузол в мережі, в межах одного хопу, вибирає набір
серед найближчих сусідніх вузлів, які відповідають за передачу його пакетів.
Дані вузли називаються багатоточковими ретрансляторами. Решта
сусідніх вузлів лише читають і обробляють пакети даного вузла, але не
передають їх далі. для кожного центрального вузла вибираються Вузли MPR
таким чином, щоб вони покривали всі сусідні вузли на відстані двох хопів
від центрального вузла. Тим менше необхідно буде потрібно передавати
керуючих повідомлень, чим менше MPR.
Як при маршрутизації пакетів, так і при передачі контрольних
повідомлень протокол OLSR буде покладатися на вибрані багатоточкові
ретранслятори і обчислює через ці вузли MPR маршрути до всіх вузлів
призначення. Вони будуть на маршруті проміжними вузлами. Вузли які
будуть обрані як MPR, повинні підтримувати інформацію про безліч сусідів.
При цьому використовується два типи керуючих повідомлень у протоколі
OLSR. Періодичною розсилкою повідомлення «Hello» вузол оголошу хто є
його сусідами. Крім того він може отримувати і детектувати сигнал від цих
сусідів. Повідомлення «Hello» всім сусіднім вузлам розсилаються
широкомовно, але в свою чергу сусідні вузли їх далі не передають. Потім
вузол записує список вузлів в межах двох хопів, з якими через даний вузол
можна зв'язатися, а також записує адресу сусіднього вузла і робить відміткуа
в таблицю інформації про найближчих сусідів, чи є даний вузол
багатоточковим ретранслятором. Кожен запис повинен мати свій час
актуальності в таблиці. Принцип дії протоколу OLSR зображено на рис. 3.7.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 40
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Рисунок 3.8 - Протокол OLSR
Кожен вузол, для підтримки маршрутизації пакетів, також ще
розсилає керуючі повідомлення другого типу: Topology Control (ТС).
Повідомлення типу ТС розсилаються періодично кожним вузлом, для того
щоб оголосити, які вузли обрали даний вузол в якості MPR. Це в результаті
допомагає вузлам будувати таблиці маршрутизації і топологію мережі.
Інформація з таблиць маршрутизації служить для обчислення маршрутів
передачі даних за допомогою протоколу OLSR. Кількість проміжних вузлів
буде єдиним показником оцінки маршруту.
Перевагою протоколу є миттєвість встановлення маршруту. Це можна
пояснити тим, що кожен з вузлів завжди підтримує таблицю маршрутизації.
В свою чергу таблиця вміщує маршрути до будь-якого вузла мережі. Але це
підвищує вимоги до обсягу пам’яті вузлів та збільшує генерований для
передачі контрольних повідомлень трафік.
Протокол має недоліком є той факт, що маршрути, які проходять
через вузли MPR, з точки зору завантаження не завжди є найбільш
оптимальні. Крім того, при збої чи при виході з ладу вузла на маршруті,
необхідно затратити певний час, поки інші вузли через контрольні
повідомлення дізнаються про цю ситуацію.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 41
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
3.2.6. Протокол Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV) теж
використовується для маршрутизації безпроводових сенсорних мереж, але з
встановленням з'єднання на вимогу. Починається пошук підходящого
маршруту після запиту від центрального вузла. В таблиці маршрутизації
маршрути підтримуються до тих пір, поки вони використовуються [12].
Побудова маршрутів в AODV здійснюється з використанням циклу
"запит-відповідь". Вузол широкомовно розсилає запит на пошук маршруту,
коли створює запит на передачу даних до вузла, маршрутдо якого не
відображено в таблиці. Отриманий вузлом даний пакет буде передано далі
широкомовно і записано при цьому в свою таблицю шлях маршрутизації до
вузла-передавача через вузол, від якого було ним отримано вихідний
циркулярний запит. Вузли таким чином передають один одному запит, поки
він не досягне вузла призначення. Паралельно вузли дізнаються про маршрут
до джерела. В випадку , якщо якийсь із проміжних вузлів вже знає про
маршрут до вузла призначення, для припинення пересилання запиту, він
відправляє повідомлення-відповідь до вузла-передавача.
Вузол призначення відправляє відповідь вузлу-передавачу, як тільки
отримує запит. Так як проміжні вузли вже знають до джерела маршрут, то
вони просто пакет пересилають відповідно до записаних маршрутів.
Маршрут до вузла-призначення вони записують через вузол, від якого вони
отримали даний пакет з відповіддю. Як при передачі запиту від вузла-
передавача до вузла призначення так і при передачі відповіді від вузла
призначення до передавача, потрібно відмітити, що проміжні вузли
записують попутно маршрути до них через сусідні вузли. Всі проміжні
маршрутизатори будуть знати маршрут в обидві сторони для передачі даних,
як тільки відповідь досягає вузла-передавача. При цьому може отримати
вузол-передавач безліч відповідей. Відповідно, з найменшою кількістю
проміжних вузлів, вибирається маршрут.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 42
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Протокол AODV для зменшення обсягу контрольних повідомлень,
використовує спеціальні лічильники. Так як кожний запит має послідовний
номер, то цей номер використовують цей номер для виявлені переданих далі
запитів.
В протоколі AODV обмін повідомленнями показано на рис. 3.8. Згідно
протоколу відбувається розсилка повідомлень для запиту маршруту RREQ
(Route Request) вля виявлення моніторингу сусідніх вузлів. Після отримання
повідомлень RREP (Route Response) від сусідніх вузлів, перенаправляється
дані оптимальним маршрутом між вузлом призначення та джерелом .
Рисунок 3.9 - Обмін повідомлень в протоколі AODV
Для зменшення обсягу контрольних повідомлень, протокол AODV
використовує спеціальні лічильники. Кожен запит має послідовний номер,
проміжні вузли використовують цей номер, щоб виявляти запити, які вони
вже передали далі.
До переваги протоколу AODV потрібно віднести те, що при
відсутності передачі даних, він не створює додаткового трафіку. Але
протокол AODV має ряд недоліків і достатньо істотних. Якщо на маршруті
стався збій (наприклад, вузол призначення більше не доступний), то один з
вузлів повинен ініціювати видалення з усіх таблиць маршрутизації
проміжних вузлів даного маршруту. А це в свою чергу може привести до
того, що буде здійснена передача застарілої маршрутної інформації. Як
відомо, для виявлення дублікатів контрольних повідомлень
використовуються послідовні номери, тому повинен підтримувати кожен
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 43
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
вузол спеціальну таблицю, яка використовується для зберігання безлічі
нещодавно переглянутих номерів. По кількості проміжних вузлів
здійснюється оцінка оптимального маршруту.
3.3. Ієрархічні протоколи маршрутизації.
Протоколи даного типу маршрутизації з метою збільшення
масштабованості і ефективності мережі базуються на групуванні вузлів в
кластери, тобто сенсорні вузли зв'язуються безпосередньо тільки головою
кластеру, яким буде вузол, що є головним в своєму власному кластері.
Вказані головні вузли кластеру, можуть бути менш енерговитратними
пристроями і при цьому більш потужними, ніж звичайні сенсорні вузли, що
будуть відповідальними за транспортування сенсорних даних приймача. При
даному підході істотно можливо зменшити як зв'язок так і навантаження на
сенсорні вузли. Кластерні голови можуть нести більшу завантаженість, ніж
звичайні сенсорні вузли.
Рисунок 3.10 - Способи кластеризації:
а – з прямим зв’язком голів кластерів з центральним вузлом,
б – мультихоповий зв’язок голів кластерів з центральним вузлом
Розглянемо два варіанти кластеризації, що й зображено на рис. 3.10.
В першому варіанті зв'язуються на пряму всі кластерні голови з вузлом
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 44
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
приймачем. В другому випадку немає такого прямого зв’язку з приймачем, і
відповідно, протокол маршрутизації заснований повинен встановити
мультихоп маршрути до приймача від всіх кластерних глав через голови
сусідніх кластерів.
В роботі протоколів ієрархічної маршрутизації виникають труднощі ,
що зв’язані з формуванням кластерів, адаптацією до динаміки мережі та
вибором кластерних голів. . На відміну від плоскої маршрутизації, ієрархічні
протоколи дозволяють як полегшити робочий цикл сенсорних вузлів,
приводит до збільшення енергоефективності, так і зменшити колізії, що
виникають в безпроводовому середовищіі. полегшити процес маршрутизації
може поділ на кластери, але в цьому випадку можуть зявлятися довгіх
маршрути. Але поділ на кластери приводить до полегшення агрегацію
усередині мережі сенсорних даних. Це можна пояснити тим, що
проходження даних від поруч розташованих сенсорів дозволить подати їх
на одну і ту саму голову кластеру.
Таким чином можемо сказати, ієрархічна маршрутизація в БСМ
підтримує всі типи трафіку, але не по оптимальним маршрутам виконується
доставка пакетів. В якості недоліку потрібно відмітити наявність додаткових
витрат ресурсів, щоб організувати ієрархічну структуру мережі.
3.3.1. Протокол Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH)
відноситься до ієрархічних методів маршрутизації, що включає в себе
балансуванням енергетичного навантаження. Протокол LEACH буде
базовим протоколом для ієрархічної маршрутизації, так як в в нього
закладені основні принципи алгоритму даної ієрархії [13].
В кластер об'єднуються ті сусідні вузли, що знаходяться в одній зоні
радіодоступу. Кластер вміщує звичайних вузлів нижчого рангу (Cluster
Members - CM) та один вузол вищого рангу (Cluster Head - CH). Головний
вузол буде виконувати функції маршрутизації для всіх інших вузлів кластера.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 45
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Обєднання безлічі головних вузлів в результаті приведе до створення
комунікаційної інфраструктури мережі.
p
, nG
T (n) 1 p(r mod n) (3.1)
0, nG
де: r – поточний раунд;
P – ймовірність вибору головним вузлом;
n – вказівник на поточний вузол.
Якщо згенерований символ менше T(n), що розраховано в виразі 3.1,
то вузол стає головним вузлом.
Якщо вузли нульовому раунді були clusterhead, вони можуть бути
ними знову протягом раундів 1/Р. Всі вузли можуть ставати головним вузлом
після 1/Р -1, Т = 1. Передаються дані до базової станції у фазі steady-state.
Якщо порівняти ці дві фази, то фаза steady-state буде більш тривала. Це
потрібно дл того, щоб мінімізувати витрату енергії.
Взаємодія безпосередньо між звичайними вузлами і головою кластера
відбувається в середині кластера. Глави кластерів беруть на себе передачу
повідомлень вузлам інших кластерів (рис. 3.10). Вибір голови кластера
здійснюється випадковим чином. Для рівномірного розподілу навантаження
по всіх вузлах мережі, періодично виконується зміна головних вузлів. Так як
на главу кластера покладені функції маршрутизації, то на ретрансляцію
повідомлень від всіх вузлів кластера відбуваються досить інтенсивні витрати
енергії. Від загальної кількості вузлів в кластері кількість голів кластерів
складає зазвичай 5%.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 46
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Рисунок 3.11 - Протокол LEACH
Виконується маршрутизація в такому протоколі в 2 етапи.
Першочергово кінцеві вузли здійснють передачу пакетів до головного вузла
свого кластера, а вже потім той відправляє результат безпосередньо базовій
станціі, після агрегацію даних. Така процедура дозволяє значно скоротити
обсяг можливого трафіку. Економію енергії можна додатково досягнути
якщо всередині кластера використати доступ з часовим поділом каналів.
Даний поділ встановлює голова кластера. Також застосовується кодове
розділення каналів для зменшення колізій між кластерами.
Відмітимо ряд недоліків, що має протокол LEACH. До них
відноситься наступні:
- через обмежену відстань безпроводових каналів зв'язку головні
вузли кластера не можуть безпосередньо передавати дані базової станції;
- так як випадковий вибір головних вузлів не гарантує їх рівномірного
розподілу по мережі, тому можлива поява кінцевих вузлів, в радіусі яких
буде відсутній головний вузол кластера;
- зменшують ефект від використання методів зниження
енергоспоживання, так названі .накладні витрати на періодичне формування
кластерів.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 47
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
3.3.2. Протокол Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems
(PEGASIS) в безпроводових сенсорних мережах здійснює енергоефективний
збір інформації. Він є оптимізованою версію протоколу LEACH і базується
на основі ланцюгів.
Від протоколу LEACH відмінність протоколу PEGASIS буде в тому,
що відбувається обмін пакетів з близькими сусідами для кожного вузла і ці
вузли несуть по черзі відповідальність за передачу пакетів базових станцій
[14]. Відповідно, дані вузли організовуються в ланцюг, прикладом якого
може бути жадібний алгоритм, що ініціюється обо конкретним вузлом або
базовою станцією, яка потім розсилає до решти вузлів мережі інформацію
ланцюга. За термін, що використовується на передачу даних по ланцюгу, для
подальшої передачі на базову станцію, вони також можуть бути об'єднані з
іншими даними. В даному протоколі всі вузли мережі можуть зв’язуватись з
базовою станцією.
Також в протоколу PEGASIS можна для кожного вузла суттєво
збільшити час життя. Це приводить до того, що при використанні протоколу
PEGASIS буде в два рази більший термін роботи мережі, ніж у подібній
мережі, але що використовує протокол LEACH [15]. досягає Висока
енергетична ефективності в протоколі PEGASIS досягається за рахунок
взаємодії кожного вузла тільки з своїм найближчим сусідом. Коли вузол
використовується як передавач до базової станції, то це дозволяє йому
зменшити свою потужність передачі до до такого мінімуму, щоб досягти
своїх сусідів в ланцюзі.
Так як пакети в протоколі PEGASIS можуть передаватись із
суттєвими затримками від далеких вузлів в ланцюзі, це є суттєвим недоліком
даного протоколу маршрутизації.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 48
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
3.4. Маршрутизація на основі місцерозташування.
Принцип даного способу маршрутизації, для визначення маршруту
передачі пакета, полягає в використанні інформації про місцезнаходження
вузлів в просторі на основі інформації про місцеположення. Поточний вузол
вибирає серед своїх сусідів, на кожному кроці процесу маршрутизації, такий
вузол, який буде до вузла призначення розташований найближче, і потім
передає йому пакет даних. Між двома вузлами відстань визначається за
допомогою деякої метрики, з врахуванням їх координат. До тих пір буде
тривати процес послідовної мінімізації відстані, поки не досягне пакет вузла
призначення або для поточного вузла серед сусідів буде відсутній вузол, що
має ближче розташування до вузла призначення.
У заснованій на локалізації одноадресній маршрутизації, пакети
відправляються безпосередньо в одне, яке ідентифікує його розташування,
місце призначення. В цьому випадку відправник повинен знати як своє місце
розташування, так і розташування місця призначення. Отримати це
розташування можна або за допомогою запиту (можна, наприклад, подати
запит на отримання відповіді від місця призначення) або за допомогою
брокера місцезнаходження. Брокер місцезнаходження є службою, яка
відображає ідентичність вузла до місця розташування. При викорстинні
широкомовній передачі або багатоадресної маршрутизації, що базується на
основі відомостей про географічне місцеположення вузлів, повинен бути
відправлений в декількох напрямках один і той же пакет. Для міімізації
споживання ресурсів за рахунок скорочення надлишкових зв'язків,
використовують багатоадресні протоколи відомості про розташування місця
призначення.
Так як ідентичність сенсорного вузла менш важлива, ніж його місце
розташування, то всім вузлам, які розташовуються в межах певної
географічної зони, можуть передаватися дані. Це використовується для
поширення запитів лише в конкретній зоні інтересів. Якщо
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 49
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
розповсюджувати дані по всій мережі, то це буде значно знижувати
пропускну здатність та збільшує енергетичні вимоги до вузлів. Після
досягнення пакетом бажаної зони, він повинен серед усіх вузлів в цій
мережі.бути поширений.
Якщо акцентувати увагу на головноу перевагу алгоритмів
маршрутизації, що базуються на основі місцеположення, то потрібно
виділити високу масштабованість. В даних вузлам необхідно, лише в межах
одного хопу, зберігати інформацію тільки про географічне розташування
сусідніх вузлів, а також не потрібно як підтримувати таблиці маршрутизації,
так і встановлювати маршрут між усіма вузлами. Відповідно від загальної
кількості вузлів в мережі не будуть залежати і службові витрати. Тому саме
принцип геометричної маршрутизації буде розглядатися в БСМ як найбільш
перспективний спосіб реалізації маршрутизації типу «багато-до-багатьох»,.
Саме БСМ в зрівнянні з іншими типами мереж мають великими масштаби ,
за умови дуже обмежених ресурсів вузлів.
Потрібно сказати, що при географічній маршрутизації не гарантована
сувора оптимальність маршрутів, але ті маршрути, що знаходять на практиці,
будуть найближче до кращих.
3.4.1. Протокол Geographic Adaptive Fidelity (GAF) є ще одним
прикладом протоколу маршрутизації, який також базується на визначенні
місця розташування. Даний протокол буде енергоефективн протоколом і в
основному для мереж з мобільними вузлами.
В цьому випадку ділитися на віртуальну сітку область мережі. в
кожному квадраті сітки лише один пристрій буде передавальним вузлом в
будь-який момент часу. Відповідає цей вузол і надалі за передачу даних до
базової станції, як всі інші вузли в той же час можуть перейти в сплячий
режим. Якщо розглянути принцип роботи роботи протоколу GAF , то можна
відмітити, що для двох суміжних квадратів А і В, всі вузли в квадраті В
можуть зв’язатись з усіма вузлами в квадраті А і навпаки (рис. 3.11).
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 50
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Заздалегідь можуть бути задані розміри сітки і квадрата. Це дозволяє
визначити кожному вузлу (за умови, що він знає своє місце розташування)
той квадрат, до якого він належить. Відповідно, у більшості вузлів в мережі у
всіх чотирьох напрямках будуть сусіди.
Рисунок 3.12 - Принцип віртуальної сітки в протоколі GAF.
Можуть здійснювати передачу вузли в протоколі GAF в трьох різних
станах. Так в стані виявлення кожен вузол прослуховує повідомлення від
інших вузлів в своєму квадраті. При цьому вузол встановлює таймер на
певний час. В випадку спрацьовування таймера вузол входить в активний
стан та передає повідомлення про виявлення. Для повторного входження в
стан виявлення, вузол використовує інший таймер. В активному стані, вузол
також періодично ретранслює своє повідомлення про входження у стан
виявлення. Вузол може перейти в сплячий режим, за умови визначення того,
що інший вузол може здійснити передачу пакетів. Досягнення цього
відбувається за допомогою використання процедури узгодження. ,
наприклад, на основі очікуваного терміну служби вузла. Вузли, що
знаходяться в активному стані вірогідніше виграють процес узгодження, ніж
вузлами, які знаходяться в режимі виявлення. Повторно періодично
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 51
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
переходять у стан виявлення також вузли, що входять в сплячий режим. Це
необхідно робити, щоб повторити процес передачі даних.
Тобто можна сказати, що алгоритм GAF, за рахунок можливості
тимчасового переходу вузлів у сплячий режим, дозволяє скорочувати
витрати енергоспоживання мережі.
3.4.2. Протокол Geographic and Energy Aware Routing (GEAR) це
протокол географічної і енергозберігаючої маршрутизаціїє Він також є
прикладом протоколу орієнтованого на місцеположення, де лише в межах
конкретної цільової зони відбувається передача пакетів.
Процесс передачі даних протокол GEAR розбиває на дві фази:
– використовуючи алгоритм енергоефективного вибору сусіднього
вузла та географічний алгоритм, пакети передаються до цільової області. При
цьому вибирається такий сусідній вузол, що має найбільшу енергію;
– в цільовій області пакети розсилаються серед вузлів,з
використанням алгоритму рекурсивно-географічної передачі.
Можна використовувати просту схему флудингу з придушенням
дублікатів, тільки тоді, коли пакет добереться до цільової зони. Це
здійснюється для поширення пакетів серед всіх вузлів в зоні. GEAR
покладається на процес рекурсивно-географічної передач(рис. 3.13) через
достатньо великі енерговитрати та неефективність флудингу. Якщо цільова
зона представляє собою, наприклад, великий прямокутник і в випадку
отримання вузлом S пакету для цієї цільової зони., вузол S створює чотири
нові копії, які будуть призначені для чотирьох менших під областей великої
цільової зони. Протокол GEAR повторює до тих пір для кожної під області
як процес передачі так і процес і поділу, поки пакет не досягне вузла, який є
єдиним у своїй підобласті.
Обмеження кількості запитів, з урахуванням певного регіону, а не
розсилання запитів всій мережі, є головною перевагою протоколу GEAR. Це
в свою чергу сприяє підвищенню економії енергії.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 52
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Рисунок 3.13 - Процес рекурсивної маршрутизації в протоколі GEAR
3.5. Порівняльний аналіз протоколів маршрутизації для БСМ
В роботі для безпроводових сенсорних мереж розглянуті найвідоміші
методи маршрутизації
Враховуючи особливості розгортання та призначення мереж, кожен із
запропонованих протоколів, із врахуваннях особливостей за призначенням
чи розгортанням мереж, буде оптимальним для тієї чи іншої мережі. При
порівнянні основними параметрами є показники енергоефективності та
якості обслуговування. Для безпроводових сенсорних мереж розробники
методів маршрутизації закладають можливості для підвищення деяких
показників якості обслуговування. Це зумовлено тим, щоб необхідно
ефективно здійснювати доставку пакетів при підвищеній якості
обслуговування. Потрібно враховувати, що при зменшенні витрат енергії
можливе погіршення інших показників, що накладає обмеження на
функціональні можливості мережі.
Тому вибір способу маршрутизації для кожної окремої мережі є
унікальним рішенням.
В табл. 3.1 та табл. 3.2. приведені основні особливості розглянутих
протоколів маршрутизації для БСМ.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 53
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Таблиця 3.1
Назва протоколу Класифікація Мобільність Масштабованість
топології вузлів мережі
SPIN плоска можлива обмежена
DD плоска обмежена обмежена
RR плоска дуже обмежена велика
GBR плоска обмежена обмежена
OLSR плоска дуже обмежена низька
AODV плоска дуже обмежена низька
LEACH ієрархічна фіксована БС велика
PEGASIS ієрархічна фіксована БС велика
GAF географічна обмежена велика
GEAR географічна обмежена обмежена
Таблиця 3.2
Назва Використання Агрегація Multipath На основі
протоколу енергії даних запитів
SPIN середнє так так так
DD середнє так так так
RR неефективне так ні так
GBR неефективне так ні так
OLSR середнє так ні ні
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 54
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
3.6. Надання пропозицій по вибору способів маршрутизації в
БСМ.
При проектування БСМ, в якій відбувається обмін даними, потрібно
як запобігти погіршенню з'єднання так і продовжити термін служби мережі.
Здійснти це можливо шляхом використання методів управління енергією,
Даний метод відноситься до праильного вибору доцільного способу
маршрутизації.
На конструкцію сенсорних вузлів і планування безпроводових
сенсорних мереж можуть впливати ряд додаткових проблем. Так для
датчиків, що можуть бути встановлені на рухомих об'єктах, відбувається
безперервна зміни топології мережі. Тому в таких системах потрібно, щоб
відбувалася оперативна адаптація на декількох рівнях системи. Це
відноситься до маршрутизації (наприклад, зміна списків сусідніх вузлів),
агрегації даних і управління доступом до середовища (наприклад, тривалості
заняття каналу). В цьому випадку вузлам датчиків буде необхідно більше
апаратних ресурсів, якщо їх завдання вимагає більше обчислень і збереження
даних, або якщо вони відповідають за збір та обробку даних отриманих від
певної кількості інших датчиків в мережі. Крім того, деякі сенсори можуть
мати специфічні вимоги до продуктивності і якості даних.
Із проведеного вище порівняльного аналізу протоколів маршрутизації
за різноманітними показниками, можна сказати, що кожен із протоколів
лише для певної мережі буде оптимальним Якщо мереж буде з з іншою
кількістю та розміщенням вузлів, використання запропонованого раніше
протоколу буде взагалі неможливим або неефективним.
Для деяких мереж можна використати протоколи маршрутизації, що
характеризуються меншими енерговитратами, але мають гірші якості
обслуговування тобто доцільніше використовувати енергоефективні
протоколи маршрутизації за умови, якщо при функціонування мережі не
накладається жорстких вимог до якості обслуговування
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 55
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
4 ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на
дослідника при роботі в радіотехнічній лабораторії.
В даному розділі кваліфікаційної роботи проводиться дослідження
різноманітних факторів, які впливають на стан здоров’я дослідників, які
працюють в радіотехнічній лабораторії. При проведенні таких досліджень
необхідно опрацювати значну кількість теоретичного матеріалу, розробити
необхідну документацію та використати програмне забезпечення. Виконання
цих робіт можливе лише при застосуванні комп’ютерної техніки. Результати,
які отримані під час досліджень даної тематики теж підлягають подальшій
обробці програмним забезпеченням за допомогою комп’ютерної техніки.
Тому виникає потреба в забезпеченні безпечної та продуктивної організації
праці інженера-дослідника при роботі з комп’ютером.
Для цього необхідно проаналізувати всі параметри виробничого
середовища, які можуть впливати на здоров’я та працездатність інженера,
тим самим змінюючи продуктивність його праці.
За рівнем фізичного навантаження таку роботу необхідно віднести до
категорії І а, тобто робота яка виконується сидячі та не потребує фізичного
навантаження.
Проектні роботи проводяться в приміщенні, яке має наступні
геометричні розміри: довжина – 20 м, ширина – 11 м, висота стелі – 5 м.
Відповідно площа всього приміщення складає 220 м2, а об’єм становить 1100
м3. Тому на одного працюючого припадає 44 м2, що відповідає вимогам ДБН
В.2.2.28-2010 та ДСанПіН 3.3.2-007-98, відповідно до яких площа, яка
припадає на одне робоче місце, яке обладнане ПК, повинна складати не
менше 6 м2, а об’єм - не меншим ніж 20 м3.
Серед багатьох чинників зовнішнього середовища, що впливають на
організм людини під час праці, світло займає одне з перших місць. Світло
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 56
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
має властивість впливати не лише на органи зору, а й на діяльність організму
в цілому, тому при діяльності втомлюваність очей, в основному, залежить від
напруженості процесів, що супроводжують зорове сприйняття. При поганому
освітленні у людини перенапружуються органи зору, що призводить до
швидкого втомлення. А це в свою чергу може призвести до помилкових дій
під час роботи і навіть до нещасного випадку.
Робоче приміщення згідно з нормами проектування
ДБН В.2.5-28-2018 «Природне та штучне освітлення» має природне та
штучне освітлення. Природне освітлення приміщення здійснюється через
чотири вікна, які зорієнтовані на захід. Розміри кожного вікна складають
1,23 м. Робоче місце розташоване таким чином, що усі чотири вікна
знаходяться перед робочим місцем працюючого. За рахунок цього
забезпечене мінімальне потрапляння прямих сонячних промінів на екран
монітора, які б спричиняли би відбиття світла від екрану. При цьому у полі
зору працюючого забезпечується оптимальне співвідношення яскравості
робочих та навколишніх поверхонь.
Під час роботи працівник в більшості випадків працює з даними, які
виводяться програмним забезпеченням (з розрахунками на екрані монітора).
Тобто найменшим об’єктом розрізнення виступає «крапка» на екрані
монітора (в текстових редакторах та математичних прикладних програмах це
текст чорного кольору на білому фоні). Найменший об’єкт розрізнення – 0,25
мм, що відповідає дуже високому ступеню точності зорової праці. Розряд
зорової праці – II, підрозряд – Г. Контраст об’єкту розрізнення з фоном -
великий. Для даного типу зорової праці нормативне значення КПО згідно
норм освітлення ДБН В.2.5-28-2018 дорівнює 1,8%. Робоче місце
розташовано на відстані 2 м від вікна і в цій точці значення КПО складає 28-
33%, що задовольняє нормам. Тому рівень природного освітлення можна
вважати достатнім.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 57
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Для темного часу доби в приміщенні передбачене штучне освітлення.
Штучне освітлення також передбачається у всіх виробничих та побутових
приміщеннях, якщо недостатньо природного світла. При організації
штучного освітлення необхідно забезпечити сприятливі гігієнічні умови для
зорової роботи і одночасно враховувати економічні показники. При
штучному освітленні нормується величина освітленості в люксах (Лк), яка
вибирається в залежності від характеристик зорової праці з урахуванням
найменшого розміру об'єкта розрізнення, фону, контрасту об'єкта
розрізнення з фоном.
Приміщення обладнане двадцятьма світильниками денного світла
типу ЛСП02-2х58-001, які розташовані симетрично та рівновіддалено від
стін. Відповідно до ДБН В.2.5-28-2018 для даного типу зорової праці
необхідна величина штучного загального освітлення складає 400 лк.
Фактичне значення даного параметра становить більше 400 Лк. Отже, рівень
штучного освітлення на робочому місці є достатнім.
Важливе значення має мікроклімат робочого приміщення, так як він
безпосередньо впливає на здоров’я та самопочуття працівника. До важливих
мікрокліматичних умов можна віднести такі параметри, як температура,
відносна вологість, швидкість руху повітря в робочій зоні. Згідно з ДСН
3.3.6.042-99 «Повітря робочої зони», що регламентує параметри
мікроклімату виробничих приміщень, нормативні значення основних
факторів мікроклімату наступні:
1. Температура повітря: в холодний період року – 22 - 24 °С
(допустима – 21 - 25 °С); в теплий період року – 23 - 25 °С (допустима – 22 -
28 °С).
2. Вологість повітря: в холодний період року – 40 - 60 %; в теплий
період року – 40 -60 %.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 58
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року – 0,1 м/с
(допустима – не більша ніж 0,1 м/с); в теплий період року – 0,1 м/с
(допустима – 0,1...0,2 м/с).
Фактичні значення параметрів мікроклімату становлять:
1. Температура повітря: в холодний період року – 15 -16 °С; в теплий
період року – 23 - 24 °С.
2. Вологість повітря: в холодний період року – 40 - 45 %; в теплий
період року – 47 - 50 %.
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року – 0,06 - 0,1 м/с; в
теплий період року – 0,07 - 0,1 м/с.
З наведених даних видно, що фактичне значення вологості повітря та
швидкості руху повітря відповідають нормативним значенням параметрів.
Значення температури повітря в холодний період року є нижчим за
нормативне значення, отже, необхідно провести модернізацію системи
опалення у даному приміщенні.
Шум також являється одним з важливих факторів виробничого
середовища, який може негативно впливати на працівника. Шум може
послаблювати увагу, посилювати розвиток втоми, сповільнює реакцію
людини на небезпеку. Внаслідок цього знижується працездатність та
підвищується імовірність нещасних випадків.
В даному приміщенні головним джерелом шуму є вентилятор
охолодження джерела живлення системного блоку та вентилятори
встановленні для охолодження процесора, вінчестера та відеокарти. Так як
всі вентилятори розташовані всередині системного блоку, то шум, який видає
системний блок не перевищує нормативне значення еквівалентного рівня
шуму, яке згідно вимог ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на
робочих місцях» становить 50дБА.
Головним джерелом електромагнітного випромінювання в
приміщенні є монітор та системний блок. Рівні електромагнітного
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 59
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
випромінювання на робочому місці повністю відповідають вимогам ДСН
3.3.6.096-2002.
В даному приміщенні використовується електропроводка
прихованого типу, яка виконана мідним дротом перетином 3*2.5 мм2. Таке
виконання проводки запобігає виникненню та поширенню пожежі внаслідок
можливого короткого замкнення в проводці, та можливому враженню
працівника струмом. Обладнання, а саме системні блоки та монітори,
встановлене в кабінеті, живиться напругою 220 В і споживає потужність
менше ніж 2800 Вт. Оскільки ПК та має металевий корпус, то згідно з ДСТУ
Б В.2.5-82:2016 «Захисні заходи електробезпеки в електроустановках
будинків і споруд» в приміщенні передбачена магістраль захисного
занулення, яка забезпечує захист людини від ураження електричним
струмом.
З категорією пожежонебезпеки згідно з ДСТУ Б В.1.1-38:2016, дане
приміщення відноситься до типу В (горючі та важкогорючі рідини, тверді
горючі та важкогорючі речовини і матеріали, речовини та матеріали, здатні
при взаємодії з водою, киснем повітря або одне з одним лише горіти, за
умови, що приміщення, в яких вони знаходяться не належать до категорій А
чи Б). Стеля виготовлена методом перекриття приміщення залізобетонними
плитами, а підлога з кахельної плитки. Всі матеріали застосовані для
будівництва приміщення повністю дозволені для оздоблення приміщень
органами державного санітарно-епідеміологічного нагляду.
Приміщення оснащено системою автоматичної пожежної сигналізації
відповідно до вимог ДБН В.2.5-56-2014 «Інженерне обладнання будинків і
споруд. Системи протипожежного захисту». Але теплові пожежні
оповісники, які входять до складу системи, морально та технічно застарілі.
Тому необхідно модернізувати систему пожежної сигналізації, використавши
більш сучасні пожежні оповісники. Також в приміщенні знаходяться три
переносних вуглекислотних вогнегасника ВВК-5, які використовуються для
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 60
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
гасіння легкозаймистих та горючих рідин, твердих горючих речовин та
матеріалів, електропроводок, що знаходяться під напругою до 1000 В, що
відповідає НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної безпеки в Україні»
згідно яких на кожні 20 кв. м площі приміщення повинно припадати два
вогнегасника, маса кожного не повинна перевищувати 20 кг.
Для забезпечення проведення організованої евакуації персоналу у
випадку пожежі в будівлі передбачений план евакуації, розміщений на стіні
з вільним доступом до нього, відповідно до ДБН В.1.1.7-2016.
На працездатність інженера окрім зовнішніх факторів виробничого
середовища також впливає безпосередня організація робочого місця. Отже,
робочий стіл має такі розміри: висота – 710 мм, ширина – 510 мм, довжина –
1100 мм. Відповідно стілець має такі розміри: висота – 400 мм, ширина – 400
мм. Відстань від екрана до ока складає 700 мм при розмірі екрану по
діагоналі 21", а клавіатура розміщена на поверхні столу на відстані 200 мм
від працюючого. Отже, організація робочого місця повністю задовольняє
ергономічним вимогам ДСТУ 8604:2015.
З працівниками проводяться: вступний (при прийомі на роботу),
первинний (безпосередньо на робочому місці) та повторний (один раз на
півроку) інструктаж з питань охорони праці та техніки безпеки складений
відповідно НПАОП 0.00-4.12-05.
Важливим фактором для підвищення продуктивності праці та
запобіганню виснаження організму являється правильна організація її
режиму. При організації праці, яка пов’язана з роботою за комп’ютером та
іншими приладами, для збереження здоров’я працюючого, запобігання
виникненню професійних захворювань та підтримки працездатності на
належному рівні повинні бути передбаченні перерви для відпочинку.
Після проведення детального аналізу умов праці робітників
лабораторії можна зробити висновок, що всі фактори виробничого
середовища, окрім застарілої системи пожежної сигналізації, відповідають
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 61
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
своїм нормативним значенням. Тому необхідно провести модернізацію
системи пожежної сигналізації, щоб забезпечити безпеку персоналу у
випадку виникнення пожежі в установі.
4.2 Модернізація системи пожежної сигналізації лабораторії.
Пожежа – неконтрольоване горіння зовні спеціального вогнища, що
завдає матеріального збитку. Небезпечними чинниками, що впливають на
людей при пожежі, є: відкритий вогонь і іскри, підвищена температура
повітря, предметів, токсичні продукти горіння, дим, знижена концентрація
кисню, обвалення і пошкодження будівель, споруд, установок, вибухи.
Система пожежної сигналізації — це збереження майна і безпека
співробітників. З її допомогою можна оперативно отримати повідомлення
про небезпечний спалах і визначити точне місце його виникнення. Система
сигналізації може автоматично включити систему сповіщення про пожежу
(це може бути сирена або звукове сповіщення), активувати пристрої
пожежогасіння. При необхідності сигнал про спалах буде переданий на
центральний пульт пожежної охорони, в найближчу пожежну частину.
Системою пожежної сигналізації можуть бути обладнані як приватні
будинки або офіси, так і великі будівлі або цілі комплекси будівель.
Можливості системи пожежної сигналізації:
оперативне виявлення спалахів,
сповіщення різними способами – сиреною, по телефону, на
центральний пульт пожежної охорони,
активізація засобів пожежогасіння,
інформування відвідувачів об'єкту про пожежу, шляхи евакуації
(системи сповіщення).
Системами пожежної сигналізації можуть бути обладнані різні
категорії будівель, зокрема наступні:
квартири, приватні будинки, офіси,
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 62
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
громадські заклади – торгові і бізнес-центри, лікарні, паркінги.
Для таких об'єктів необхідно використовувати комплексні системи
інформування, евакуації і пожежної безпеки (відключення вентиляції,
димовидалення),
виробничі об'єкти (заводи, сільськогосподарські підприємства і т.
п.), для яких важливо створити централізовану систему сигналізації, яка
дозволить визначити спалах на великій площі.
Системи пожежної сигналізації можуть виконувати ряд самих різних
функцій.
1. Передача сигналу про виникнення надзвичайної ситуації.
Якщо ваша система пожежної сигналізації обладнана централлю, то
сигнал про надзвичайну ситуацію відображатиметься на ній. Також при
необхідності сигнал може передаватися на центральний пульт служби
пожежної безпеки підприємства, в найближчу пожежну. Звязок системи
сигналізації з пультом охорони може здійснюватися різними способами:
по виділеній або спільно використовуваній телефонній лінії,
через мобільний GSM-комунікатор ,
через комп'ютерну локальну мережу.
2. Групування датчиків, адресна індикація спалаху
Можливо за бажанням групувати датчики сигналізації відповідно до
структури об'єкту. Це дозволить не тільки точніше визначити місце спалаху,
але і вибірково включати або відключати групи датчиків. При використанні
аналогових датчиків можна визначити тільки групу, в якій відбувся спалах.
Цифрові датчики, навпаки, дозволяють точно визначити місце спалаху.
3. Запам'ятовування історії подій.
Системи сигналізації дозволяють вести історію подій (обрив лінії,
замикання, відключення електроенергії, тривога тощо) Це дозволить згодом з
великою точністю відновити картину події.
4. Підключення до комп'ютерного устаткування.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 63
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Підключивши систему безпеки до комп'ютера або локальної мережі,
можливо відстежувати безпеку об'єкту з будь-якого корпоративного
комп'ютера.
5. Безперебійна робота.
За допомогою акумуляторів можна забезпечити безперервну,
безперебійну роботу системи пожежної сигналізації.
6. Інформування, пожежна безпека.
Для приміщень з великою кількістю відвідувачів важливо забезпечити
безпеку евакуації при виникненні пожежі. Для цього можна використовувати
такі засоби як відключення вентиляції (щоб уповільнити розповсюдження
пожежі), включення димовидалення, сповіщення відвідувачів про шляхи
евакуації.
В деяких випадках достатньо установки локальної системи
сигналізації, яка цілком встановлюється усередині даного об'єкту — кімнати,
будівлі або цеху. При виникненні надзвичайної ситуації тут же спрацьовує
сигналізація, але інформація про це нікуди більше не передається. Для того,
щоб централізувати охорону об'єкту, вам потрібно створити централізовану
систему сигналізації. В цьому випадку інформація з датчиків, розташованих
в самих різних куточках об'єкту, поступає на єдиний пульт управління.
У системі пожежної сигналізації можуть використовуватися самі різні
датчики, зокрема димові. Практично всі типи пожеж супроводжуються
утворенням великої кількості невловимих частинок, тобто диму. Тому
найбільш поширеною групою пожежних оповіщувачів є димові, які
розрізняються за принципом виявлення димових частинок залежно
від їх розміру, кольору і т.п.
Детектор диму реєструє присутність диму і газів ще до появи полум'я
і подає сигнал. Хоча індикатори диму можуть бути вбудовані в охоронну
сигналізацію, самостійно простіше встановити індивідуальні системи, що
працюють від батарей. Необхідно обов'язково міняти батареї, принаймні, раз
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 64
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
на рік і щомісячно перевіряти працездатність індикатора натисненням
контрольної кнопки.
Розрізняють два види димових датчиків з різними фізичними
принципами: оптичні і іонізаційні.
Оптичний димовий оповіщувач використовується у разі, коли
необхідно отримати повідомлення про пожежу якомога раніше, вже на етапі
тління, коли утворення вогнищ полум'я і теплове випромінювання ще
не почалися. Даний оповіщувач використовують при виявленні «світлого»
диму, частинки якого достатньо великі за розміром. Але для виявлення ознак
горіння речовин, якщо при цьому не утворюється диму (наприклад, газів,
органічних рідин, ряду сумішевих розчинників) вони непридатні.
Застосування оптичного димового оповіщувача достатнє широко:
у бібліотеках, музеях, лікарнях, готелях, складських приміщеннях, в
комп'ютерних приміщеннях, на об'єктах промислового призначення,
в офісах.
В основі роботи оптичного димового оповіщувача лежить принцип
розсіяння інфрачервоного випромінювання на частинках диму. Це порівняно
з променем світла, що проходить через хмару: поки промінь проходить через
прозоре середовище — ніяких віддзеркалень не немає і він не видно, як
тільки промінь потрапляє в хмару — то на частинках вологи відбувається
віддзеркалення і видно структуру променю.
Іонізаційний димовий оповіщувач використовує потік радіоактивних
частинок для визначення підвищення концентрації диму в зоні контролю.
Іонізаційні оповіщувачі реагують на, так званий «чорний дим». Такі
оповіщувачі добре виявляють дрібні частинки диму, що утворюються при
полум'яному горінні, але малопридатні для виявлення процесів тління, в
результаті яких утворюються крупні частинки, а також виявлення процесів
горіння пластмас і горючих рідин.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 65
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Іонізаційні димові оповіщувачі широко використовуються для захисту
промислових об'єктів від спалаху електроніки, кабельних каналів. Крім того,
вплив пилу на цей оповіщувач набагато нижчий.
Важливо підкреслити, що іонізаційні оповіщувачі пожежної
сигналізації не наносять шкоди здоров'ю людей, і єдине утруднення при
роботі з ними пов'язане з необхідністю спеціального зберігання після
закінчення терміну служби (який складає не менше 5 років).
До централі системи підключаються всі датчики системи сигналізації.
Централь візуально показує стан системи, а також при необхідності
приводить в дію сирену або звукове сповіщення, систему пожежогасіння,
відключає вентиляцію і кондиціонування, управляє системою димовидалення
і ліфтами, передає сигнал на центральний пульт охорони.
Передача сигналу про спалах може передаватися по телефону,
радіоканалу або комп'ютерною або GSM-мережою.
Устаткування централізованого управління сигналізацією складається
з комп'ютера і спеціалізованого програмного забезпечення, яке дозволяє
відстежувати стан систем сигналізації. Можлива інтеграція з іншими
засобами безпеки — наприклад, системами відеоспостереження, що дозволяє
помітно збільшити ефективність роботи.
Рисунок 4.1 - Радіоканальна охоронно-пожежна панель «Контакт
GSM-10 A»
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 66
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
Сигналізація пожежі може проводитися сиреною, мовним
сповіщенням. За допомогою таких засобів можна спростити евакуацію
відвідувачів об'єкту і зробити її безпечнішою.
Зі всього різноманіття існуючих сучасних систем пожежної
сигналізації в аналізуємому приміщенні пропонується використати сучасну
систему пожежної сигналізації на базі радіоканальної охоронно-пожежної
панелі «Контакт GSM-10 A», яка призначена для організації пожежної
сигналізації і автоматики.
Контрольна панель «Контакт GSM-10 А» призначена для організації
охорони об'єктів з низьким бюджетом з використанням радіоканальних
датчиків. Основним каналом передачі даних служить мережа GSM. Легкість
налаштування і установки радіоканальних датчиків дозволяє швидко та
недорого взяти об'єкт під охорону. «Контакт GSM-10» призначений для
установки в корпус «Контакт», має вбудований блок живлення, що спрощує
установку на об'єкті.
Таблиця 4.1 – Технічні характеристики радіоканальної охоронно-
пожежної панелі «Контакт GSM-10 A»
Технічні характеристики Значення
Стандарт GSM 900/1800 МГц
Потужність GSM , що Class 4 (2 Вт 850/900 МГц)
випромінюється Class 1 (1Вт 1800/1900 МГц)
Канали зв’язку в мережі GSM для
GPRS, цифровий канал GSM
передачі повідомлень на станцію
(CSD)
моніторингу
Канали зв’язку в мережі GSM для
передачі повідомлень на мобільний SMS
телефон
Частотний діапазон радіоканалів 433,075 – 434,775 МГц
Кількість радіоканалів в діапазоні 7
Потужність радіопередавача не більше 10 мВт
Кількість радіоканальних до 32
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 67
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
випромінювачів в радіосистемі
Під’єднання провідних шлейфів 1 шлейф «сухі контакти»
сигналізації або 2 резистивних шлейфи
Кількість незалежних розділів
до 6
охорони
Період контролю роботи
4 хв.
сповіщувачів в радіосистемі
Максимальна кількість
16
радіобрелоків
Максимальна кількість
5 реле
радіоканальних реле
Напруга живлення AC 220В 50 Гц
Струм споживання в черговому до 200 мА (при роботі від
режимі АКБ 12В)
Максимальний струм споживання в до 1 А (в залежності від
режимі передачі повідомлень по рівня прийому при роботи АКБ
мережі GSM 12В)
Струм зарядки АКБ 0,1 А
Габаритні розміри 160х100х30 мм
Маса 214 г
Діапазон робочих температур від мінус 30 град. до плюс
50 град.
Охоронно-пожежна панель «Контакт GSM-10A» призначена для
роботи у складі радіоканальної системи «Контакт» як приймально-
контрольний пристрій. Зняття/постановка системи під охорону може
проводитися з радіоклавіатури «RKB1» і радіобрелоків «RBR1».
Повідомлення про системні події і тривоги сповіщувачів передаються на
станцію моніторингу або на приватний телефон по мережі GSM. Також
можлива віддалена постановка і зняття панелі розділів з охорони в програмі
моніторингу стаціонарних об'єктів PCN6 або через WEB-інтерфейс для
стаціонарних об'єктів.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 68
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
До панелі може бути підключено 5 бездротових радіоканальних реле
«RCR» з можливістю розширення загального числа керованих виходів до 30.
Завдяки гнучкому налаштуванню реакцій реле на події в системі охоронно-
пожежна панель «Контакт GSM-10A» може додатково керувати джерелами
освітлення, системами опалення, різними генераторами, механічними
приводами і іншими виконавчими пристроями.
В якості пожежного сповіщувача пропонується використати
сповіщувач пожежний димовий оптико-електронний радіо канальний ИП-
212-05 «RSD1».
Рисунок 4.2 - Сповіщувач пожежний димовий оптико-електронний
радіоканальний ИП-212-05 «RSD1»
Сповіщувач призначений для виявлення загорянь, що
супроводжуються появою диму і видачі звукових і світлових сигналів
оповіщення про пожежу.
Сповіщувач пожежний димовий оптико-електронний радіоканальний
ИП-212-05 «RSD1» призначений для роботи у складі радіоканальної
охоронно-пожежної системи «Контакт», так і в якості автономного пристрою
оповіщення про задимлення (сповіщувач має світлову і звукову індикацію).
Сповіщувач формує сигнал пожежної тривоги, тест пожежної
тривоги, сигнал про низький заряд елемента живлення і тривогу розкриття
корпусу і передає їх на приймально-контрольний прилад. При роботі спільно
з радіоканальних приймачем «RDK1» при отриманні цих сигналів
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 69
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
відбувається короткочасне (2 сек.) зміна стану виходів приймача. При роботі
спільно з охоронно-пожежними панелями при надходженні сигналу від
сповіщувача панель формує сигнал тривоги.
Технічні характеристики сповіщувача ИП-212-05
- чутливість 0,05 - 0,2 дБ/м;
- інерційність - не більше 5 сек;
- частота каналів зв'язку - 433,075 - 434,775 МГц;
- кількість каналів зв'язку - 7;
- максимальна дальність стійкого зв'язку - до 800 м;
- випромінювана потужність передавача - не більше 10 мВт;
- габаритні розміри - висота - 41 мм; діаметр - 94 мм;
- маса - 118 гр;
- діапазон робочих температур - -30...+50 ºС;
- термін служби - не менше 10 років.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 70
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
ВИСНОВКИ
В даній кваліфікаційній роботі бакалавра були розглянуті загальні
відомості про безпроводові сенсорні мережі. Детально розглянуто
особливості безпроводових сенсорних мереж, порівняно з іншими типами
розподілених мереж. Розглянуто сфери використання безпроводових
сенсорних мереж. Наведено приклади використання БСМ у повсякденному
житті людини, для охорони об’єктів, у різних галузях виробництва,
медицині, для оцінки стану навколишнього середовища, моніторингу
масштабних систем, для оцінки технічного стану конструкцій.
У другому розділі було розглянуто маршрутизацію у безпроводових
сенсорних мережах. Потрібно виділяють дві основні задачі маршрутизації:
– завдання пошуку оптимальних маршрутів;
– завдання маршрутизації із забезпеченням максимальної тривалості
життя мережі.
Детально проаналізовані фактори, які впливають на якість передачі
інформації та ресурси мережі, що необхідні для її покращення. Розглянуті
основні варіанти зв’язку між вузлами мережі. При розробці БСМ постає
задача оптимізації ресурсів, щоб знайти баланс між покращенням ключових
параметрів і енергоефективністю мережі в цілому.
В другом розділі були розглянуті бездротові сенсорні мережі,
наведені основні поняття та компоненти, вказані вимоги, переваги і недоліки
використання БСМ. Детально розглянуті технології і протоколи передачі.
Проведена порівняльна характеристика основних технологій протоколів
маршрутизації. лиці. Детально розглянутий принцип роботи основних
протоколів маршрутизації з поясненями на ілюстраціях.
В третьому розділі була розглянута класифікація протоколів
маршрутизації в безпроводових сенсорних мережах за трьома основними
критеріями:
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 71
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
– способом дослідження маршруту;
– способом організації мережі;
– принципом роботи протоколу.
Більш детально проведена класифікація протоколів за способом
організації мережі:
– протоколи для мереж з плоскою топологією;
– протоколи для мереж з ієрархічною топологію;
– протоколи для мереж з маршрутизацією на основі місцезнаходження
вузлів.
Проведено порівняльний аналіз протоколів за різноманітними
показниками, на основі якого можна зробити висновок, що кожен із
протоколів буде оптимальним лише для певної мережі, в той час, як для
мережі з іншою кількістю та розміщенням вузлів, використання цього
протоколу є неефективним або взагалі неможливим. Проте, для багатьох
протоколів існують оптимізовані версії з меншими енерговитратами, але і
гіршими.
В розділі охорона праці був проведений детальний аналіз приміщення а
також робочого місця. Всі фактори виробничого середовища, окрім
пожежної сигналізації, відповідають своїм нормативним значенням. Тому
була проведена проведениа модернізація системи пожежної сигналізації
лабораторії. Зі всього різноманіття існуючих сучасних систем пожежної
сигналізації приміщенні, аналізується, пропонується використати сучасну
систему пожежної сигналізації на базі радіоканальної охоронно-пожежної
панелі «Контакт GSM-10 A», яка призначена для організації пожежної
сигналізації і автоматики.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 72
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
555555555
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Шахнович И.А. Современные технологии беспроводной связи. –
М.: Техносфера, 2006. – 288 с.
2. Смелянский Р. Л. Компьютерные сети. В 2 томах. Том 1. Системы
передачи данных. – М.: Академия, 2011. – 304 с
3. Dargie W., Poellabauer C. Fundamentals of wireless sensor networks:
theory and practice. — John Wiley and Sons, 2010. — 330 p.
4. Вишневский В.М. Широкополосные беспроводные сети передачи
информа-s ции / В.М. Вишневский, А.И. Ляхов, С.Л. Портной, И.В.
Шахнович. - М.: Техносфера, 2005. - 592с.
5. Выборнова А.И. Модели беспроводных сенсорных сетей для
различных применений / Выборнова А.И. // Электросвязь. 2013. № 1. С. 24-27
6. Дорошенко А.Е., Жереб К.А., Шевченко Р.С. О моделировании
сенсорных сетей средствами высокого уровня // Проблеми програмування. —
2006. — Т. 2-3.
7. Баскаков С. С. Исследование способов повышения эффективности
маршрутизации по виртуальным координатам в беспроводных 81 сенсорных
сетях // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2009. № 2.
С. 112–124.
8. Гуйда О.Г., Петрова В.М., Бондарук О.А. Вибір протоколу
маршрутизації за допомогою імітаційного моделювання безпровідних
сенсорних мереж // Науковий журнал «Вчені записки ТНУ імені В.І.
Вернадського – 2017 – C. 3-6
9. Бершадский, А. М. Обзор методов маршрутизации в беспроводных
сенсорных сетях / А. М. Бершадский, Л. С. Курилов, А. Г. Финогеев //
Известия высших учеб- ных заведений. Поволжский регион. Технические
науки. – 2012. – № 1 (21). – С. 47–57.
444444444 Арк.
СКТК-208.022092.248 ПЗ 73
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата