Dağıtılmış sensör ağları. Kablosuz sensör ağları (BSS). Sürücüler ve engeller

boyut: piksel

Sayfadan göstermeye başlayın:

Transcript

1 İÇİNDEKİLER GİRİŞ 1 Kablosuz sensör ağları hakkında genel bilgiler 1.1 Kablosuz sensör ağları ve standartları Wi-Fi standardı WiMAX standardı Bluetooth standardı HomeRF standardı ZigBee standardı 1.2 Kablosuz ağlarda yönlendirme yöntemleri 2 Ağ simülatörlerinin genel görünümü ve karşılaştırmalı özellikleri ve en uygun simülatörün seçilmesi 2.1 Genel Bakış simülasyon araçları kablosuz sensör ağları NS simülatörü Cooja simülatörü TOSSIM simülatörü (TinyOS Simülatörü) OMNeT ++ 3 simülatörü NS-2 ve OMNeT simülatörlerinin karşılaştırmalı analizi Genel karşılaştırmalı özellikler 3.2 Sonuç 3.3 AODV yönlendirme protokolü 3.4 NS-2 ve OMNeT'de AODV protokolünün simülasyonu NS'de AODV modeli OMNeT ++'da AODV modeli 4 Bir kablosuz iletişim sisteminde bir yönlendirme modelinin geliştirilmesi ve yazılım uygulaması 4.1 Ağ modelleme 4.2 Yazılım kurulumu ve konfigürasyonu 4.3 Bir kablosuz iletişim modelinin yazılım uygulaması 5 Elde edilen sonuçların analizi 5.1 Ağ analizi gecikmeler 5.2 Standart ağ düğümlerinde sapma 5.3 Ağda paket iletimi 5.4 İletim sırasında parazit bağışıklığı 5.5 Düğümlerin güç tüketimi 5.6 Sonuçlar 6 Can güvenliği 6.1 Klima sisteminin hesaplanması 6.2 Yapay aydınlatmanın hesaplanması KULLANILAN KAYNAKLARIN SONUÇ LİSTESİ KISALTMALAR EKLER

2 GİRİŞ Kablosuz sensör ağları, otomasyon ve kontrol, izleme ve kontrol için aktif olarak sistemler geliştirmektedir. Kontrol cihazlarıyla etkileşime giren sensörler, bilgi toplamak, işlemek ve iletmek için dağıtılmış, kendi kendini organize eden bir sistem oluşturur. Kendi kendini organize eden ağ, cihazların birbirlerini kendilerinin bularak ağ oluşturdukları ve herhangi bir düğümün arızalanması durumunda mesaj iletmek için yeni yollar oluşturabildikleri bir sistem olarak tanımlanmaktadır. Sensör ağ teknolojisi, yardımcı ekipmanlarla (kablo kanalları, terminaller, kabinetler vb.) birlikte bir ağ kurmak için pahalı kablolar gerektirmez. Ve sensör ağı şu anda kullanılan ana arayüzleri ve protokolleri desteklediğinden, büyük ölçekli bir yeniden yapılandırma gerçekleştirmeden onu mevcut ağa entegre etmek mümkündür. Enerji tüketimi gerektirmeyen minyatür sensörler (hizmet ömrü birkaç yıla ulaşabilir), ulaşılması zor yerlere ve geniş alanlara yerleştirme imkanı sağlar. Sürekli hareket eden veya sık hareket eden düğümlerin ağa bağlanması gerektiğinde kablosuz çözümler vazgeçilmezdir. Bununla birlikte, kablosuz çözümlerin dezavantajı, hem sınırlı bir süre içinde garantili veri teslimi açısından hem de iletilen bilgilerin yetkisiz erişime karşı korunması açısından düşük güvenilirlikleridir. Sensör ağlarının hayatın her alanında geliştirilmesi ve uygulanması insanlığa çok sayıda fayda sağlayacaktır. Kablosuz sensör ağları konusu henüz yeterince çalışılmamıştır, şu anda çözülmemiş bir dizi sorun ve sınırlama vardır, ancak avantajlar şirketleri, örneğin ZigBee standardı gibi sensör ağlarında bilgi aktarımı için standartlar geliştirmeye çekiyor. Bu tezin amacı, ZigBee sistemindeki sensör ağının sabit ve mobil cihazlarının özelliklerini ve parametrelerini incelemektir.

3 Bölüm 1. Kablosuz algılayıcı ağlar hakkında genel bilgiler 1.1. Kablosuz algılayıcı ağlar ve standartlar Kablosuz algılayıcı ağlar (BSS), bilimsel araştırmalar için yeni fırsatlar yaratan, günümüz telekomünikasyon sistemlerinin geliştirilmesinde en umut verici yönlerden biridir. Düğümlerin minyatür boyutu (bir inç küp), entegre bir radyo arayüzü, düşük güç tüketimi ve oldukça düşük bir maliyet, bu ağı, kontrol ve yönetim sistemleri kurmanın gerekli olduğu yaşam alanlarında kullanım için çok karlı hale getirir veya güvenliği izleyin. Kablosuz bir sensör ağına öncelikle teknik, ekonomik veya organizasyonel nedenlerle kablo döşemenin genellikle imkansız olduğu alanlarda ihtiyaç duyulur. Sensör ağ düğümü (mot), alıcı-verici, mikro denetleyici, piller, bellek ve sensörü içeren bir karttır. Sensörler çeşitli şekillerde kullanılabilir, çoğu zaman sensörler sıcaklık, basınç, nem, aydınlatma, daha az sıklıkla titreşim veya kimyasal ölçüm sensörleri için kullanılır. Mote'lara, bir ağ düzenledikleri, birbirleriyle bilgi alışverişinde bulundukları özel bir yazılım yüklenir. Çoğu kablosuz sensör ağı, Berkeley Üniversitesi'nde geliştirilen TinyOS yazılımını kullanır. Bir mesajı iletmenin mümkün olduğu maksimum mesafe 100 metreden fazla değildir. Veri almak ve göndermek için her düğüm bir antenle donatılmıştır. Sensör ağı çalışma süreci Şekil 1.1'de gösterilmektedir. Şekil 1.1 Algılayıcı ağ motlarının çalışma süreci

4 Sensör ağının düğümleri sabit olabilir, belirli bir yere sabitlenebilir, ayrıca mobil nesnelere bağlanabilir ve ağın bir parçası olarak kalırken serbestçe hareket edebilir. Motlar birbirlerine bilgi iletir ve ağ geçidine yakın olan motlar, birikmiş tüm verileri ona gönderir. Bazı hareketler başarısız olursa, ağ yeniden yapılandırıldıktan sonra çalışmaya devam eder. Şekil 1.2, bir algılayıcı ağ düğümünün iç kısımlarını göstermektedir. Şekil 1.2 Sensör ağ düğümü Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth, HomeRF, ZigBee vb. gibi birçok veri iletim standardı 2,4 GHz bandını paylaşır, böylece Wi-Fi standardı Wi-Fi Wi-Fi ticari markası -Fi Alliance IEEE standardına dayalı kablosuz ağlar için İnternet bağlantısı olmayan bir dizüstü bilgisayar veya iletişim cihazı, günümüzde neredeyse işe yaramaz bir donanım parçasıdır. İnternet bağlantısı sorununu çözmek için Wi-Fi'nin yaygın olarak kullanılmasıyla, terim iyi bilinir hale geldi. İlk başta bazı WECA basın bültenlerinde Wireless Fidelity (kablosuz doğruluk) ifadesi yer almasına rağmen, şu anda bu ifade terk edilmiştir ve Wi-Fi terimi hiçbir şekilde deşifre etmemektedir. Başlangıçta ödeme sistemlerine yönelik ürünler WaveLAN markası altında pazarlandı ve 1 ile 2 Mbps arasında veri aktarım hızları sağladı. Wi-Fi yaratıcısı Vic Hayes, IEEE b, IEEE a ve IEEE g gibi standartların geliştirilmesine yardımcı olan bir ekipteydi. Tipik olarak, bir Wi-Fi ağ şeması en az bir erişim noktası ve en az bir istemci içerir.

5 Erişim noktası kullanılmadığında ve istemciler doğrudan ağ bağdaştırıcıları aracılığıyla bağlandığında, noktadan noktaya (Ad-hoc) modunda iki istemciyi bağlamak da mümkündür. Erişim noktası, her 100 ms'de 0,1 Mbps hızında özel sinyal paketleri kullanarak ağ tanımlayıcısını (SSID) yayınlar. Bu nedenle, Wi-Fi için en düşük veri aktarım hızı 0,1 Mbps'dir. Ağın SSID'sini bilen istemci, bu erişim noktasına bağlanmanın mümkün olup olmadığını öğrenebilir. Aynı SSID'lere sahip iki AP menzile girdiğinde, alıcı sinyal gücüne göre aralarında seçim yapabilir. Wi-Fi standardı, müşteriye bağlantı kriterlerini seçme konusunda tam bir özgürlük verir. Wi-Fi cihazları günümüz pazarında yaygındır. Wi-Fi logolu zorunlu sertifikası sayesinde ekipman uyumluluğu garanti edilir. Veri aktarımı sırasında Wi-Fi cihazlarından yayılan radyasyon, bir cep telefonundan iki kat (100 kat) daha azdır. Teknoloji, bir ağın kablolama olmadan konuşlandırılmasını sağlar, bu da ağın kurulum ve/veya genişletme maliyetini azaltabilir. Dış mekanlar ve tarihi değeri olan binalar gibi kablonun kurulamadığı yerler kablosuz ağlar tarafından sunulabilir. Teknoloji, mobil cihazların ağa erişmesine izin verir. WEP şifreleme standardı, doğru konfigürasyonla bile (algoritmanın zayıflığı nedeniyle) nispeten kolay bir şekilde kırılabilir. Daha yeni cihazlar daha gelişmiş WPA ve WPA2 veri şifreleme protokolünü desteklese de, birçok eski erişim noktası bunu desteklemez ve değiştirilmeleri gerekir. Haziran 2004'te IEEE i (WPA2) standardının benimsenmesi, yeni ekipman için daha verimli bir kimlik doğrulama ve şifreleme şeması sağladı. WPA ve WPA2 protokolleri, genellikle kullanıcı tarafından atanan paroladan daha güçlü bir parola gerektirir. IEEE standardı, Geçici ağ (BSS Temel Hizmet Seti) ve altyapı ESS Genişletilmiş Hizmet Seti için iki çalışma modu tanımlar. Geçici mod ("noktadan noktaya" olarak da adlandırılır), istasyonlar (istemciler) arasındaki iletişimin özel bir erişim noktası kullanmadan doğrudan kurulduğu basit bir ağdır. Altyapı ESS modunda, bir kablosuz ağ, kablolu bir ağa bağlı en az bir erişim noktasından ve bir dizi kablosuz istemci istasyonundan oluşur. Kapalı bir alanda kablosuz bir ağ düzenlemek için çok yönlü antenli vericiler kullanılır. 2,4 GHz radyo dalgalarının bazen yüksek metal takviye içeriğine sahip duvarlardan (betonarme binalarda, taşıyıcı duvarlarda) geçemeyeceği akılda tutulmalıdır, bu nedenle kendi erişim noktalarınızı ayrılmış odalara kurmanız gerekecektir. öyle bir duvar. IEEE standardına göre çalışan erişim noktası veya istemci istasyonunun vericisi tarafından yayılan güç 0,1 W'ı geçmez, ancak

6, birçok kablosuz erişim noktası üreticisi, gücü yalnızca yazılımla sınırlar ve gücü 0,2-0,5 watt'a çıkarmak yeterlidir. Karşılaştırma için, bir cep telefonunun yaydığı güç, bir büyüklük sırası daha yüksektir (arama sırasında 2 W'a kadar). Bir cep telefonundan farklı olarak, ağ elemanları kafadan uzakta bulunduğundan, genel olarak kablosuz bilgisayar ağları sağlık açısından cep telefonlarından daha güvenli kabul edilebilir. IEEE uyumlu kablosuz ürünler dört güvenlik katmanı sunar: fiziksel, SSID Hizmet Seti Tanımlayıcı, MAC Kimliği Ortam Erişim Kontrol Kimliği ve şifreleme. Birçok kuruluş, izinsiz girişlere karşı koruma sağlamak için ek şifreleme (VPN gibi) kullanır. Şu anda, WPA2'yi kırmanın ana yöntemi şifre tahminidir, bu nedenle şifre tahmin görevini mümkün olduğunca zor hale getirmek için karmaşık alfanümerik şifrelerin kullanılması önerilir WiMAX Standard WiMAX (Mikrodalga Erişimi için İngiliz Dünya Çapında Birlikte Çalışabilirlik) bir telekomünikasyon teknolojisidir. çok çeşitli cihazlar için (iş istasyonlarından ve dizüstü bilgisayarlardan cep telefonlarına kadar) uzun mesafelerde evrensel kablosuz iletişim sağlamak üzere geliştirilmiştir. Wireless MAN olarak da adlandırılan IEEE standardını temel alır (WiMAX, bir teknoloji değil, Wireless MAN'in üzerinde anlaşmaya varıldığı forumun adı olduğu için bir argo adı olarak düşünülmelidir). WiMAX, Wi-Fi erişim noktalarının birbirine ve diğer İnternet segmentlerine bağlanması sorununu çözmenin yanı sıra kiralık hatlara ve xdsl'ye alternatif olarak kablosuz geniş bant erişimi sağlamak için uygundur. WiMAX, Wi-Fi ağlarından çok daha fazla kapsama alanıyla, yüksek hızlarda İnternet'e erişmenizi sağlar. Bu da teknolojinin yerel ağların yanı sıra geleneksel kiralık ve xdsl hatlarının devamı olan omurga kanalları olarak kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Sonuç olarak, bu yaklaşım, şehirler içinde ölçeklenebilir yüksek hızlı ağların oluşturulmasına izin verir. WiMAX, son kullanıcıya noktadan noktaya bir İnternet servis sağlayıcısı sağlamak için tipik olarak lisanslı spektrum kullanan (lisanssız frekanslar da mümkün olsa da) kilometrelerce alanı kapsayan uzun menzilli bir sistemdir. Ailenin farklı standartları, mobilden (cep telefonlarındaki veri aktarımına benzer) sabite (kullanıcının kablosuz ekipmanının bir konuma bağlı olduğu kablolu erişime alternatif) farklı erişim türleri sağlar.

7 WiMAX'tan farklı olarak Wi-Fi, ağ erişimi sağlamak için lisanssız frekans bantları kullanan, genellikle onlarca metreyi kapsayan daha kısa menzilli bir sistemdir. Tipik olarak, Wi-Fi, kullanıcılar tarafından İnternet'e bağlı olmayabilecek kendi yerel alan ağlarına erişmek için kullanılır. WiMAX, mobil iletişimle karşılaştırılabilirse, Wi-Fi daha çok sabit hatlı bir kablosuz telefona (telsiz telefon) benzer. WiMAX ve Wi-Fi, tamamen farklı Hizmet Kalitesi (QoS) mekanizmalarına sahiptir. WiMAX, bir baz istasyonu ile bir kullanıcı cihazı arasında bağlantı tabanlı bir mekanizma kullanır. Her bağlantı, her bağlantı için QoS parametresini garanti edebilen belirli bir zamanlama algoritmasına dayanır. Wi-Fi ise, paketlere farklı önceliklerin verildiği Ethernet'te kullanılana benzer bir QoS mekanizması kullanır. Bu yaklaşım, her bağlantı için aynı QoS'yi garanti etmez. Avantajlar seti, tüm WiMAX ailesinin doğasında vardır, ancak sürümleri birbirinden önemli ölçüde farklıdır. Standardın geliştiricileri hem sabit hem de mobil uygulamalar için en uygun çözümleri arıyorlardı, ancak tüm gereksinimleri tek bir standartta birleştirmek mümkün değildi. Bir takım temel gereksinimler aynı olmasına rağmen, teknolojilerin farklı pazar nişlerine hedeflenmesi, standardın iki ayrı versiyonunun oluşturulmasına yol açmıştır (ya da daha doğrusu iki farklı standart olarak kabul edilebilirler). WiMAX spesifikasyonlarının her biri, çalışma frekans aralıklarını, bant genişliğini, emisyon gücünü, iletim ve erişim yöntemlerini, sinyal kodlama ve modülasyon yöntemlerini, radyo frekansı yeniden kullanım ilkelerini ve diğer göstergeleri tanımlar. Bu nedenle, IEEE e ve d sürümlerine dayalı WiMAX sistemleri pratik olarak uyumsuzdur. İki teknoloji arasındaki temel fark, sabit WiMAX'ın yalnızca statik abonelere hizmet vermesine izin verirken, mobil WiMAX'ın 150 km/s'ye kadar hızlarda hareket eden kullanıcılarla çalışmaya odaklanmış olmasıdır. Mobilite, dolaşım fonksiyonlarının varlığı ve abone hareket ettiğinde (hücresel ağlarda olduğu gibi) baz istasyonları arasında "kesintisiz" geçiş anlamına gelir. Belirli bir durumda, mobil WiMAX sabit kullanıcılara hizmet vermek için de kullanılabilir. Mobil WiMAX'ın icadıyla, özel telefonlar (normal bir mobil akıllı telefona benzer) ve bilgisayar çevre birimleri (USB radyolar ve PC kartları) dahil olmak üzere mobil cihazların geliştirilmesine giderek daha fazla önem verilmektedir. WiMAX ağlarını kullanmak için ekipman birkaç üretici tarafından sağlanır ve hem iç mekanlara (normal bir xdsl modem boyutundaki cihazlar) hem de dışına kurulabilir. İç mekan kurulumu için tasarlanmış ve profesyonel kurulum becerileri gerektirmeyen ekipmanın elbette daha uygun olduğu, ancak baz istasyonundan profesyonellere göre önemli ölçüde daha kısa mesafelerde çalışabildiği belirtilmelidir.

8 yüklü harici cihaz. Bu nedenle, iç mekan ekipmanı, ağ altyapısının geliştirilmesinde çok daha büyük bir yatırım gerektirir. Genel olarak, WiMAX ağları şu ana bölümlerden oluşur: baz ve abone istasyonları ile baz istasyonlarını birbirine, bir servis sağlayıcıya ve İnternete bağlayan ekipman. IEEE standart ailesinin ağlarının yapısı, geleneksel GSM ağlarına benzer (baz istasyonları onlarca kilometreye kadar mesafelerde çalışır; kurulumları için kule inşa etmek gerekli değildir, çatılara kurulmasına izin verilir) istasyonlar arasındaki görüş hattının durumuna bağlı olarak). WiMAX, hem "son mil" sorununu çözmek için hem de ofis ve bölgesel ağlara ağ erişimi sağlamak için kullanılır. Bir baz istasyonunu bir abone istasyonuna bağlamak için 1,5 ila 11 GHz arasında yüksek frekanslı bir radyo dalgası aralığı kullanılır. İdeal koşullar altında, baz istasyonu ve alıcı arasında bir görüş hattı gerektirmeden veri hızları 70 Mbps'ye kadar çıkabilir. 10 ila 66 GHz frekans aralığı kullanılarak baz istasyonları (görüş hattı) arasında bağlantılar kurulur, veri değişim hızı 140 Mbit / s'ye ulaşabilir. Bu durumda, klasik kablolu bağlantılar kullanılarak sağlayıcının ağına en az bir baz istasyonu bağlanır. Ancak, sağlayıcının ağlarına bağlı BS'lerin sayısı ne kadar fazlaysa, veri aktarım hızı ve ağın bir bütün olarak güvenilirliği o kadar yüksek olur. Bluetooth standardı Bluetooth, kişisel bilgisayarlar (masaüstü bilgisayarlar, el bilgisayarları, dizüstü bilgisayarlar), cep telefonları, yazıcılar, dijital kameralar, fareler, klavyeler, joystickler, kulaklıklar, kulaklıklar gibi cihazlar arasında güvenilir, ucuz ve her yerde bulunan bir radyo frekansında bilgi alışverişini sağlar. kısa menzilli iletişim. Kablosuz kanal, bu cihazların birbirinden 1 ila 200 m'lik bir yarıçap içinde olduklarında (menzil büyük ölçüde engellere ve parazitlere bağlıdır), farklı odalarda bile iletişim kurmasını sağlar. AIRcable'ın yaklaşık 30 km menzilli bir Host XR Bluetooth adaptörü yayınladığını belirtmekte fayda var. Bluetooth cihazlarının birlikte çalışması için hepsinin ortak bir profili desteklemesi gerekir. Profil, belirli bir Bluetooth cihazı için kullanılabilen özellikler veya yetenekler topluluğudur. Bluetooth teknolojisi, lisanssız (Rusya hariç neredeyse her yerde) frekans aralığı 2,4 2.4835 GHz'e dayanır. Bu durumda geniş koruma bantları kullanılır: frekans aralığının alt sınırı 2 GHz ve üst sınırı 3.5 GHz'dir. Frekans (spektrumun merkezinin konumu) ± 75 kHz doğrulukla belirtilir. Frekans kayması bu aralığa dahil değildir. Sinyal kodlama, iki seviyeli GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) şemasına göre gerçekleştirilir. Mantık 0 ve 1, iki farklı frekansa karşılık gelir. Belirtilen frekans bandında

9 tahsisli 79 radyo kanalı, her biri 1 MHz HomeRF Standard HomeRF kablosuz teknolojisi, özellikle ev ağlarını hedef alır. HomeRF'nin arkasındaki ana fikir, ev kullanıcılarının kurumsal kullanıcılardan çok farklı ihtiyaçlara sahip olmasıdır. Bu, ihtiyaç duydukları çözümlerin onlar için özel olarak tasarlandığı anlamına gelir. HomeRF, kurulumu oldukça kolay, kullanımı basit ve günümüzün kurumsal kablosuz çözümlerinden daha uygun fiyatlı cihazlar sunarak bu pazar nişinde faaliyet göstermeye çalışmaktadır. HomeRF, mevcut birkaç ses ve veri standardı üzerine kuruludur ve bunları tek bir çözüme entegre eder. FHSS kullanarak 2,4 GHz ISM bandında çalışır. Frekans atlama saniyede 50 ila 100 kez bir hızda gerçekleşir. Girişimin ortadan kaldırılması, sinyallerin zaman ve frekansta ayrılmasıyla gerçekleşir. HomeRF, Bluetooth teknolojisine dayalı kişisel kablosuz ağlarda kullanılanlara benzer düşük güçlü radyo vericileri kullanır. İki teknoloji arasındaki fark, HomeRF'nin multimedya uygulamalarını daha verimli bir şekilde yönetmesini sağlayan SWAP (Standart Kablosuz Erişim Protokolü) dahil olmak üzere HomeRF'nin yalnızca ev kullanıcısı pazarını hedeflemesidir. Vericiler baz istasyonundan birkaç metre uzaklıkta çalışır ve Compact Flash kartlara yerleştirilebilir ZigBee ZigBee, IEEE standardına dayalı küçük, düşük güçlü radyo vericileri kullanan bir dizi yüksek seviyeli ağ protokolünün adıdır.Bu standart kablosuz kişisel alan ağlarını (WPAN) tanımlar. ZigBee, düşük veri hızlarında uzun pil ömrü ve yüksek veri güvenliği gerektiren uygulamaları hedefler. ZigBee teknolojisinin ana özelliği, nispeten düşük güç tüketimi ile sadece basit kablosuz topolojileri (noktadan noktaya ve yıldız) değil, aynı zamanda iletim ve yönlendirme mesajlarına sahip bir ağ topolojisine sahip karmaşık kablosuz ağları da desteklemesidir. Bu teknolojinin uygulama alanları, kablosuz sensör ağlarının inşası, konut ve inşaat halindeki binaların otomasyonu, bireysel teşhis tıbbi ekipmanlarının oluşturulması, endüstriyel izleme ve kontrol sistemlerinin yanı sıra tüketici elektroniği ve kişisel bilgisayarların geliştirilmesidir. .

10 Marka adı, bal arılarının kovana döndükten sonraki davranışlarından kaynaklanmaktadır. ZigBee ağları, uzun pil ömrü ve düşük iletim hızlarında yüksek veri güvenliği gerektiren uygulamalara yönelik, kendi kendini organize eden ZigBee iletişim sistemlerine duyulan ihtiyacın ortaya çıktığı 1998'den beri düşünülmüştür. ZigBee endüstriyel, bilimsel ve tıbbi (ISM bandı) radyo bantlarında çalışır: Avrupa'da 868 MHz, ABD ve Avustralya'da 915 MHz ve dünyanın birçok ülkesinde 2,4 GHz (dünyadaki çoğu yargı yetkisi altında). ZigBee cihazı çoğu zaman uyku modunda olduğundan, güç tüketimi çok düşük olabilir ve bu da pil ömrünün uzamasına neden olur. Bir ZigBee cihazı 15ms veya daha kısa sürede uyanabilir (yani uykudan uyanıklığa geçebilir) ve yanıt gecikmesi, özellikle uyku modundan aktif moda geçişten kaynaklanan gecikmenin genellikle ulaştığı Bluetooth ile karşılaştırıldığında çok düşük olabilir. üç saniye. Çiplerin fiyatı, teknolojinin benimsenme hızı ve ucuzluğu, düşük güç tüketimi ve gürültü bağışıklığı gibi kriterleri göz önünde bulundurarak, ZigBee'nin şu anda çoğu zaman en iyi seçim olduğunu söyleyebiliriz. ZigBee'yi uygulamaya yönelik çipler, Texas Instruments, Freescale, Atmel, STMicroelectronics, OKI, vb. gibi tanınmış şirketler tarafından üretilmektedir. Bu, bu teknoloji için bileşenler için düşük fiyatları garanti eder. ZigBee, binalardaki aydınlatma sistemleri, endüstriyel ekipman için izleme sistemleri vb. gibi çok sayıda düğüme sahip kontrol sistemleri için düşük hızlı, düşük güçlü kablosuz ağların nişini dolduran bir teknolojidir. Şu anda, ZigBee modülleri oldukça mevcuttur: Telegesis tarafından piyasaya sürülen ETRX2, ETRX3. Bunlara aşina olmak için, USB konektörlü bir koordinatör modülü ve bir yönlendiriciyi veya sıcaklık ve ışık sensörleri, test düğmeleri vb. İşte ana standartların karşılaştırmalı bir tablosu

11 Tablo 1.1 Kablosuz ağ standartlarının karşılaştırmalı özellikleri ZigBee Wi-Fi Bluetooth (IEEE) (IEEE b) (IEEE) Frekans bandı 2, GHz 2.4-2.483 GHz 2.4-2.483 GHz Bant genişliği kbps, 1 Yığın boyutu protokolü, kbyte 1000'den fazla 250'den fazla Sürekli pil ömrü, gün Ağdaki maksimum düğüm sayısı Çalışma aralığı, m Alan Uzaktan İletim Uygulama izlemenin değiştirilmesi ve bağlantı bilgilerinin multimedya kablolu kontrolü (İnternet, posta, video) Tablo 1.1'de verilen özellikler, optimum sensör ağı için standart ZigBee 1.2'dir. Kablosuz Yönlendirme Yöntemleri Üç tür yönlendirme vardır - basit, sabit ve uyarlanabilir. Aralarındaki temel fark, rota seçimi problemi çözülürken topoloji değişikliklerinin ve ağ yükünün dikkate alınma derecesinde yatmaktadır. Basit yönlendirme, bir rota seçerken ne ağ topolojisindeki değişikliğin ne de durumundaki (yükteki) değişikliğin dikkate alınmaması bakımından farklılık gösterir. Yönlü paket iletimi sağlamaz ve verimi düşüktür. Avantajları, yönlendirme algoritmasının uygulanmasının basitliği ve bireysel elemanlarının arızalanması durumunda ağın kararlı çalışmasının sağlanmasıdır. Bazı pratik uygulamalar, çeşitli basit yönlendirmeler aldı: rastgele ve çığ. Rastgele yönlendirmenin özelliği, bir iletişim düğümünden bir paketin iletimi için rastgele seçilmiş bir serbest yönün seçilmesidir. Paket ağ üzerinde "dolaşır" ve sonlu bir olasılıkla hedefe ulaşacaktır. Aynı zamanda ne paketin optimal teslim süresi, ne de bant genişliğinin verimli kullanımı sağlanır.

12 ağ yetenekleri. Çığ yönlendirme (veya: tüm serbest giden yönleri paketlerle doldurma), paketin bu düğüme geldiği yer dışında, bir düğümden tüm yönlere bir paketin iletilmesini içerir. Bu, her düğümde olduğu gibi, ağ bant genişliği kullanımını büyük ölçüde azaltan paket yayılım fenomeni meydana gelir. Bunun olmasını önlemek için, paketin kopyalarını işaretlemek ve her düğümde tekrar tekrar içinden geçen kopyaları yok etmek gerekir. Bu yöntemin ana avantajı, paketin iletildiği tüm yönlerden en az biri bu süreyi sağladığından, paketin alıcıya optimal teslimat süresinin garantili olarak sağlanmasıdır. Yöntem, paket teslimatının zamanını ve güvenilirliğini en aza indirme gereksinimleri yeterince yüksek olduğunda, yüksüz ağlarda kullanılabilir. Sabit yönlendirme, bir rota seçerken ağ topolojisindeki değişikliklerin dikkate alınması ve yükündeki değişikliklerin dikkate alınmaması ile karakterize edilir. Her bir hedef düğüm için, iletim yönü, en kısa yolları belirleyen yol tablosuna (dizin) göre seçilir. Dizinler ağ kontrol merkezinde derlenir. Ağ topolojisi değiştiğinde yeniden derlenirler ve değiştirilirler. Yük değişikliklerine adaptasyon eksikliği ağ paketi gecikmelerine yol açar. Tek yollu ve çok yollu sabit yönlendirme türleri arasında ayrım yapın. İlki, iki abone arasında, arızalar ve aşırı yüklere karşı kararsızlık ile bağlantılı olan paketleri iletmek için tek bir yol temelinde inşa edilmiştir ve ikincisi, iki abone arasında tercih edilen yolun seçildiği birkaç olası yola dayanmaktadır. Sabit yönlendirme, topolojide çok az değişiklik ve sabit paket akışı olan ağlarda kullanılır. Uyarlamalı yönlendirme, paket iletiminin yönüne ilişkin kararın hem topolojideki hem de ağın yükündeki değişiklikleri dikkate alarak gerçekleştirildiği yönlendirme olarak adlandırılır. Bir rota seçerken hangi bilgilerin kullanıldığına göre farklılık gösteren, uyarlamalı yönlendirmenin çeşitli modifikasyonları vardır. Yerel, dağıtık, merkezi ve hibrit yönlendirme gibi değişiklikler yaygınlaştı. Yerel uyarlamalı yönlendirme, belirli bir düğümde mevcut olan bilgilerin kullanımına dayanır ve şunları içerir: bu düğümden paket iletiminin tüm yönlerini tanımlayan bir yol tablosu; çıkış iletişim hatlarının durumuna ilişkin veriler (çalışıyor veya çalışmıyor); gönderilmeyi bekleyen paketlerin kuyruk uzunluğu. Diğer iletişim düğümlerinin durumuyla ilgili bilgiler kullanılmaz. Rota tablosu, paketin alıcıya en kısa sürede ulaşmasını sağlayan en kısa yolları tanımlar. Bu yöntemin avantajı, rota seçim kararının en son düğüm durumu verileri kullanılarak verilmesidir. Bu yöntemin dezavantajı, "miyopi" dir, çünkü rota seçimi tüm ağın küresel durumu dikkate alınmadan yapılır.

Bu nedenle, sıkışık bir rota boyunca bir paketi iletme tehlikesi her zaman vardır. Dağıtılmış uyarlamalı yönlendirme, yerel yönlendirme için belirtilen bilgilerin ve ağ komşularından alınan verilerin kullanımına dayanır. Her düğümde, minimum paket gecikme süresine sahip rotaların gösterildiği tüm hedef düğümlere bir rota tablosu (dizin) oluşturulur. Ağ başlatılmadan önce, bu süre ağ topolojisine göre tahmin edilir. Ağın çalışması sırasında, düğümler, düğümün yükünü (paket kuyruğu uzunluğu) gösteren gecikme tabloları olarak adlandırılan komşu düğümlerle periyodik olarak değişir. Gecikme tablolarını değiştirdikten sonra, her düğüm gecikmeleri yeniden hesaplar ve gelen verilere ve düğümün kendisindeki kuyrukların uzunluğuna göre yolları ayarlar. Gecikme tabloları sadece periyodik olarak değil, yük veya ağ topolojisinde ani değişiklikler olması durumunda asenkron olarak da değiştirilebilir. Bir rota seçerken komşu düğümlerin durumunu dikkate almak, yönlendirme algoritmalarının verimliliğini önemli ölçüde artırır, ancak bu, hizmet bilgileriyle ağ yükünü artırarak elde edilir. Ek olarak, düğümlerin durumundaki değişikliklerle ilgili bilgiler ağ üzerinde nispeten yavaş yayılır, bu nedenle rota seçimi biraz eski verilere dayanarak yapılır. Merkezi uyarlamalı yönlendirme, her ağ düğümü için yönlendirme sorununun yönlendirme merkezinde (RC) çözülmesiyle karakterize edilir. Her düğüm, durumu (kuyrukların uzunluğu ve iletişim hatlarının çalışabilirliği) hakkında periyodik olarak bir mesaj üretir ve bunu CM'ye iletir. Bu verilere dayanarak, her düğüm için CM'de bir yol tablosu derlenir. Doğal olarak, mesajların CM'ye iletilmesi, rota tablolarının oluşturulması ve dağıtılması - tüm bunlar zaman gecikmeleri ile ilişkilidir, bu nedenle, özellikle ağdaki yük dalgalandığında bu yöntemin etkinliğinin kaybıyla ilişkilidir. Ayrıca, bir CM arızası durumunda ağ kontrolünün kaybolması tehlikesi vardır. Hibrit uyarlamalı yönlendirme, CM tarafından ağ düğümlerine gönderilen yol tablolarının, düğümlerdeki kuyrukların uzunluğunun analiziyle birleştirilmesine dayanır. Sonuç olarak, burada merkezi ve yerel yönlendirme ilkeleri uygulanmaktadır. Hibrit yönlendirme, merkezi yönlendirmenin (merkez tarafından oluşturulan yollar biraz eskidir) ve yerel (miyop) dezavantajlarını telafi eder ve avantajlarını algılar: merkezin rotaları ağın küresel durumuna karşılık gelir ve mevcut durumu dikkate alır. düğümün, sorunun zamanında çözümünü sağlar. ...

14 Bölüm 2. Ağ simülatörlerine genel bakış ve karşılaştırmalı özellikler ve en uygun simülatörün seçimi 2.1. Kablosuz sensör ağları için modelleme araçlarına genel bakış Bilgi iletişim sistemlerinin kalite göstergelerini değerlendirmek için en etkili araç simülasyondur. Bu amaçla çok sayıda ağ simülatörü geliştirilmiştir. Bunlardan en yaygınlarını ele alalım: NS-2 Simulator NS-2, kablolu ve kablosuz (mobil) iletişim sistemlerinin ayrık olay simülasyonu için tasarlanmış bir Açık Kaynak yazılımıdır. Simülatördeki ana diller C++ ve Tcl'dir (Araç Komut Dili). OTCL (Object Tcl) simülasyonlar oluşturmak için kullanılır. Program ücretsiz olarak mevcuttur, programın web sitesinden indirilebilir ve akademik amaçlar için kullanılabilir. Simülatör, çok sayıda protokolü, ağ türlerini, ağ öğelerini, veri iletim modellerini destekler. Geçici ağları simüle etmek için, mobil düğümlerle çalışma yeteneğini sağlamak için ek iyileştirme gerektiren AODV, DSDV, DSR ve TORA yönlendirme protokolleri desteklenir. NS-2 simülatöründe IEEE standardını uygulayan bir model bulunmaktadır. LR-WPAN (Düşük Hızlı Kablosuz Kişisel Alan) modelinin bileşenlerinin yapısı ve ana işlevleri Şekil 2.1'de gösterilmiştir.

15 Şekil 2.1 LR-WPAN NS-2 modelinin bileşen yapısı Modelin ilk sürümlerinde ZigBee ağ katmanının temel işlevlerinin uygulandığı, ancak daha sonra genel erişimden çıkarıldığı için genel erişimden çıkarıldığı belirtilmelidir. bu standarda tam olarak uymadı. Bu bağlamda, şu anda yalnızca NS-2'de bulunan ve kablosuz sensör ağlarının özelliklerini tam olarak dikkate almayan yönlendirme protokollerini kullanmak mümkündür. Simülatörün uygulanmasıyla ilgili çok fazla belge yok, çok az eğitim literatürü var. Sıkça sorulan sorular listesine başvurmanız ve modelin kaynak kodunu incelemeniz önerilir. Cooja simülatörü Kablosuz sensör ağları için özel olarak tasarlanmış, Contiki işletim sistemi (OS) için bir ağ simülatörü, gerçek uygulamadan önce geliştirilen ağın yeteneklerini değerlendirmenize olanak tanır. Contiki, dokunmatik düğümler gibi düşük güçlü cihazlar için taşınabilir bir işletim sistemidir. Contiki kitaplıkları simülatör tarafından yüklenir ve derlenir ve ağ belirli işlevler kullanılarak izlenir ve analiz edilir. Simülatör kablosuz sensör ağları için tasarlanmış olsa da TCP/IP protokol yığınını da destekler. Şekil 2.2, Cooja simülatörünün çalışma penceresini gösterir,

16 Şekil 2.2 Cooja simülatör penceresi Simülatör, modeller oluşturmak için Java dilini kullanır, ancak C'deki ağ cihazları için programlar yazmanıza izin verir. Cooja, genişletilebilir bir simülatördür, bu amaçla ek eklentiler ve arayüzler kullanılır. Arayüz, sensör düğümünün özelliklerini açıklar, eklentiler simülasyonu şekillendirmenize, örneğin simülasyonun hızını kontrol etmenize veya sensör düğümleri arasındaki trafiği izlemenize ve kontrol etmenize izin verir. Simülatör, birden fazla ağın eşzamanlı simülasyonunu destekler. Cooja simülatörünün özelliklerinden biri, ağ seviyesi, işletim sistemi seviyesi ve makine kodu talimat seviyesi olmak üzere üç farklı seviyede eşzamanlı simülasyondur. Cooja başlangıçta Linux ve Windows / Cygwin için geliştirildi, ancak daha sonra MacO'lar için de bir sürüm geldi. TOSSIM Simulator (TinyOS Simulator) TinyOS, sensör ağları için özel olarak tasarlanmış bir sistemdir. Nesc dilinde açıklanan bir bileşen programlama modeline sahiptir. TinyOS, geleneksel anlamda bir işletim sistemi değildir. Gömülü sistemler için bir yazılım ortamı ve bir dizi bileşendir.

17, TOSSIM gibi belirli bir uygulama için simülasyon modelleri oluşturmanıza olanak tanır. TOSSIM simülatörü, boyutları birkaç bin düğüme kadar olan ağları simüle edebilir ve bunları analiz ederek ağın davranışını yüksek doğrulukla tahmin edebilir. Simülatör, olası girişim ve hatalarla ağları simüle ederek, ağdaki tüm olası düğüm etkileşimlerinin basit ama aynı zamanda etkili bir modelini oluşturur. TinyOS cihazlarının düşük güçlü bir modelini tanımlayan simülatör, sensör düğümünün davranışını büyük bir güvenilirlikle simüle eder, özelliklerini tanımlar ve çok sayıda deney gerçekleştirir. Geliştiricilerin rahatlığı için, TOSSIM, çalışan simülasyon modelinin eylemlerinin ayrıntılı görselleştirilmesini ve çoğaltılmasını sağlayan bir grafik kullanıcı arayüzünü destekler. TOSSIM öykünücüsünün genel özellikleri şunlardır: - ölçeklenebilirlik Simülatör, farklı konfigürasyonlara sahip çok sayıda düğümden oluşan bir ağ modelini destekler. Tüm geliştirilen ağların en büyüğü olan TinyOS, yaklaşık 850 düğümden oluşur, simülatör bu tür modelleri destekleyebilir; - güvenilirlik - simülatör, gerçek bir ağda meydana gelebilecek çeşitli düğüm etkileşimlerini tanımlar; - Bağlanabilirlik Simülatör, inşaat algoritmasını grafik gösterimiyle birleştirerek geliştiricilerin gerçek bir cihazda çalıştırılması gereken program kodunu test etmelerine ve ağı oluşturmalarına olanak tanır. TOSSIM mimarisi (Şekil 2.3) aşağıdaki unsurlardan oluşur: - ayrı olay akışı; - gerçek hareketlerin karşılık gelen donanım bileşenlerinin yerini alan bir dizi yazılım bileşeni; - harici programların öykünücüyle etkileşime girmesini sağlayan iletişim olanakları.

18 Şekil 2.3 TOSSIM öykünücüsü OMNeT ++ simülatörünün mimarisi Bu simülatör, aşağıdaki gibi görevler için kullanılabilecek ayrık olaylara dayalı bir simülasyon sistemidir: - kablolu ve kablosuz iletişim sistemlerinin modellenmesi; - simülasyon protokolleri; - kuyruk ağlarının modellenmesi. OMNeT ++, ayrı bir olaya dayalı herhangi bir ağı simüle etmek için uygundur. İşlem, mesaj alışverişi yapan nesneler şeklinde uygun bir şekilde görüntülenir. OMNeT ++, simülasyon modelleri için C ++ dilini kullanır. NED'in üst düzey diliyle birleştirilen simülasyon modelleri, büyük bileşenler halinde birleştirilir ve büyük sistemleri temsil eder. Simülatör, modeller oluşturmak ve sonuçları gerçek zamanlı olarak değerlendirmek için grafik araçlara sahiptir. Program modelleri, modül adı verilen çok kullanımlı bileşenlerden birleştirilir. Modüller birçok kez kullanılabilir ve LEGO blokları gibi birleştirilebilir. Modüller bağlantı noktaları kullanılarak birbirine bağlanır ve üst düzey programlama dili NED kullanılarak bileşik modüller halinde birleştirilir. Tanıtılan modüllerin sayısı sınırsızdır. Modüller, rastgele veri yapıları içeren mesajları ileterek iletişim kurar. Modüller iletebilir

Sunucuya veya doğrudan birbirine belirli bağlantı noktaları ve bağlantılarda 19 mesaj. İkincisi, örneğin kablosuz ağları modellemek için kullanışlıdır. Şekil 2.4 Grafiksel NED düzenleyicisi Simülasyon işlemi çeşitli kullanıcı arayüzlerinde çalıştırılabilir. Grafik olarak canlandırılmış kullanıcı arayüzü, ağı göstermek ve hata ayıklamak için uygundur ve komut satırı arayüzü, değişiklik yapmak için uygundur. OMNeT ++ bileşenleri: 1) kök modelleme kitaplığı; 2) Eclipse platformuna dayalı OMNeT ++ IDE; 3) gerçekleştirilen simülasyonun grafik arayüzü, yürütülebilir dosyaya (Tkenv) bağlantılar; 4) simülasyonları gerçekleştirmek için bir komut satırı kullanıcı arayüzü (Cmdenv); 5) belgeler, örnekler. OMNeT ++ en yaygın işletim sistemlerinde çalışır: (Linux, Mac OS / X, Windows).

20 Şekil 2.5 NED kaynak kodu düzenleyicisi Bölüm 3. NS-2 ve OMNeT modelleme araçlarının karşılaştırmalı analizi Genel karşılaştırmalı özellikler Bu bölüm, kablosuz bir simülasyon modeli oluşturmak için OMNeT ++ ve NS-2 yazılım ürünlerinin kullanımının karşılaştırmalı bir analizini sağlar. sensör ağı (WSS) ve parametrelerini kontrol edin ... Bu tezde, NS-2 ve OMNeT ++ gibi simülatörlere, eski simülatörlerin yüksek prevalansı (MobiHoc araştırması, ağ modelleme için bu simülatörün kullanımının yaklaşık %45'ini ortaya çıkarmıştır) ve basitliği nedeniyle çok dikkat edilmektedir. OMNeT ++ simülatör arayüzü. NS-2'deki protokollerin uygulanması genel kullanım için mevcutsa, aynı protokolün OMNeT ++'da uygulanması, bu simülatörlerin mimarisi farklı olduğu için zorluklarla karşılaşır. Analiz için, her bir sistemin hem kablosuz bir sensör ağı modelleme olasılığı hem de simüle edilen olayların ağda meydana gelen gerçek olaylara uygunluğu için araştırıldığı kriterler formüle edildi ve belirlendi. Bir kablosuz sensör ağının modellenmesi, teorik hesaplamaları yaklaşık olarak yapmayı, gerçek bir ağda meydana gelen eylemleri tahmin etmeyi, ağdaki düğümlerin etkileşimini tanımlamayı, yeni protokolleri test etmeyi, mimarileri optimize etmek için olası çözümleri tanımlamayı mümkün kılacaktır.

21 Yeni ağ çözümlerini uygulamak için belirli topolojileri seçmek için. Tablo (3.1) NS-2 ve OMNeT simülatörlerinin yeteneklerinin genel karşılaştırmalı özelliklerini göstermektedir Sonuç Bu nedenle, OMNeT ++ programı öğrenmesi kolay bir arayüze sahiptir, akademik kullanım için ücretsizdir ve temel işlevlerini uygular. ZigBee ağ katmanı. Buna göre, kablosuz bir sensör ağının modellenmesi ve araştırılması için tamamen uygundur. Daha fazla çalışma için OMNeT ++ programını seçiyorum. AODV yönlendirme protokolünü kullanarak kablosuz sensör ağını simüle edeceğiz.

22 Tablo 3.1 NS-2 ve OMNeT ++ yeteneklerinin karşılaştırmalı özellikleri Parametre NS-2 OMNeT ++ Esneklik NS-2, OMNeT ++'da geliştirildi ve bir TCP / IP esnek simülasyon, simülasyon yapısına sahiptir. buna göre, paket veri bileşenleri olan herhangi bir ağ ile simüle edilmiş ağları simüle etmek için kullanılabilir. NS-2, düğümlerin temsilleri, mesaj geçişi yoluyla katı bir şekilde etkileşime sahiptir. protokoller, bağlantılar, paketlerin sunumu, avantajları olan ancak herhangi bir değişiklik yapmanıza izin vermeyen ağ adresleri. Senkronizasyon Ayrık olaylar Ayrık olaylar Sistem platformu Linux, FreeBSD, Solaris. Linux, Unix, Windows modelleme (Cygwin) Windows (Cygwin) Destek Akış izleme Grafik simülasyon simülasyonu akışını izleme, C++'da arayüz geliştirme ve topoloji tanımı, analiz ve simülasyon sonuçları Dokümantasyon Dokümantasyon NS-2 OMNeT ++ parçalanmış, çok az mevcut eğitim literatürü kılavuzu, eğitim literatürü, eğitim videoları Ölçeklenebilirlik NS-2, büyük ağları desteklemek için büyük ağlar için ölçeklenebilirlik için OMNeT ++'a sahip değildir. simülasyon Simülatörde büyük ağlar yoktur. uygulama modelleri ve kullanılan bilgisayarın donanım modellerinin yeteneklerinde yalnızca protokollerin tedarikini kısıtlama

23 3.3 AODV Yönlendirme Protokolü AODV (Geçici İsteğe Bağlı Mesafe Vektörü), mobil geçici ağlar için dinamik bir yönlendirme protokolüdür. Bu protokol, mobil düğümlerin yeni yönlerde hızlı bir şekilde bir rota oluşturmasını sağlar ve düğümlerin etkin olmayan rotaları bellekte saklamasını gerektirmez. AODV protokolü, ağ kaybı durumunda zamanında yeniden yönlendirme sağlar. Ayırt edici bir özellik, bir rotayı güncellerken sıra numarasının atanmasıdır. Sıra numarası en yüksek olan rota tercih edilir. AODV protokolü aşağıdaki mesaj türleri tarafından tanımlanır: Rota oluşturma talebi (RREQ), yanıt mesajı (RREP) ve hata mesajı (PERR). Protokol işleminin aşağıdaki açıklaması verilebilir. Bir düğümün veri iletmesi gerektiğinde, bir iletim yolu oluşturmak için bir RREQ gönderir. Yolun belirlenmesi, talebin alıcısına doğrudan veya ara düğümler aracılığıyla ulaşması durumunda gerçekleşir. Rota, istekte bulunan düğüm bir RREP yanıt mesajı aldıysa oluşturulur. Yanıt mesajı kesinlikle istekte bulunan düğüme gelir ve tüm ağa gönderilmez (Şekil 3.1). Düğümler ayrıca aktif rota bağlantısını da izler. Bağlantı kesilirse, bağlantının kesildiğini diğer düğümlere bildirmek için bir RERR hata mesajı gönderilir. Bu mesaj, bu yönde veri aktarımının imkansız olduğunu ve yeni bir rotaya ihtiyaç olduğunu belirtir. Şekil 3.1 Bir rota oluşturma AODV bir yönlendirme protokolüdür ve bu nedenle bir yönlendirme tablosuna sahiptir. Geçici kısa yollar için de böyle bir tablo oluşturulur. Tablo aşağıdaki alanları içerir: - hedef adres; - alıcının seri numarası; - mevcut seri numarası hakkında bir not;

24 - rotanın durumu hakkında notlar (aktif, çalışmıyor, restore edilmiş, restore edilmiş); - yeniden iletim sayısı (hedefe ulaşmak için kaç yeniden iletimin gerekli olduğu); - rota süresi. AODV protokolü, on ila bin düğüm arasında değişen mobil geçici ağlar için tasarlanmıştır, düşük, orta ve yüksek veri hızlarında ve ayrıca çeşitli veri trafiği seviyelerinde çalışabilir. AODV protokolü, taşıma protokolü olarak UDP'yi kullanan uygulama katmanında çalışır. Bir düğümün uygun bir istek göndermeden bir RREP yanıtı alması normaldir ve alıcı düğümün bunu işlemesi gerekir. Bu protokolün avantajları, önceden oluşturulmuş bir rota boyunca veri aktarılırken ek trafik oluşturulmaması ve ayrıca büyük miktarda bellek gerekmemesidir. Protokolün dezavantajları, başlangıçta bir rota oluşturmanın daha fazla zaman alması gerçeğini içerir.

25 3.4 NS-2'de AODV protokolünün ve NS-2'de OMNeT AODV modelinin çalışmasının modellenmesi. Şekil 3.2 NS-2 Mimarisi Şekil NS-2'nin TCL, OTCL, TCLCL, olay planlayıcı ve ağ bileşenlerinden oluştuğunu göstermektedir. NS-2'de çeşitli simülasyon senaryoları oluşturmak için TCL (Tool Command Language) kullanılmaktadır. OTCL, amacı bir modelleme ortamı oluşturmak olan bir kontrol dili olarak konumlandırılmıştır. TCLCL, TCl ve C ++ ile yazılmış simülasyon komut dosyalarının bir karışımı olarak işlev görür. Her şeyden önce, NS2, C++'da uygulanan çeşitli ağ bileşenlerinin ve olay planlayıcılarının modellerini koordine eden bir simülatördür. Bir ağ modeli oluşturmak için OTCL, TCL'de yazılmış bir simülasyon komut dosyasında ve OTCL'de oluşturulan bir simülasyon programında C++ dosyalarını kullanır. Şekil 3.3 Model oluşturma prosedürü

26 Şekil, NS-2'de bir simülasyonun nasıl çalıştırılacağını gösterir. Öncelikle simülasyon scriptini içeren bir script oluşturulur ve ardından gerekli parametreler girilir. Simülasyon komut dosyası, kullanılan protokol, enerji yönetimi, fiziksel katman verileri vb. gibi parametreleri içeren bir TCL dosyasıdır. Bu parametreler NS-2'de C++'da nesne yönelimli bir uzantı kullanılarak oluşturulur. Bu durumda simülasyon senaryosunda yönlendirme protokolü olarak AODV protokolünü kullanacağız. AODV protokolü, NS-2 dizinindeki bir C++ dosyasıdır. Bu C++ dosyasında, AODV protokolü OTCL simülasyon senaryomuzla bağlantılıdır.OMNeT++ OMNeT++ içindeki AODV modeli, mimarisi Şekil 3.4'te gösterilen modüler bir yapıya sahiptir. Modelleme bileşeni kitaplığı, C++ ile yazılmış basit ve karmaşık modüllerden oluşur. Basit modüller, LEGO blokları gibi bileşik gruplar halinde birleştirilir ve böylece OMNeT ++ nesneleri oluşturulur. Bu özellik çok uygundur, çünkü program çeşitli yapılar için hazır modül kütüphanelerine sahiptir. Şekil 3.5 OMNeT ++ Modülleri Simülasyon, kullanıcı arabirimi kitaplıkları tarafından sağlanan ortamda gerçekleştirilir.(Envir, Cmdenv, Tkenv) Ortam, simülasyon modelinin veri girişi, çıkışı, hata ayıklama, oluşturma ve animasyon sürecini kontrol eder.

27 OMNeT ++'da AODV protokolü simülasyon bileşen kitaplığında uygulanır, NED dosyası modüller ve alt modüller oluşturur. Şekil 3.6 NED'de bir model oluşturma Ağ parametrelerini, simülasyon süresini vb. ayarlamak için INI dosyasının yapılandırıldığı temel alınarak simülasyon NED dosyasında oluşturulur. Şekil 3.7 Ağ Simülasyonu Oluşturmak İçin Ayrıntılı İşlem

28 AODV protokolünün OMNeT ++ ve NS2'de uygulanması aynı simülasyon senaryosu kullanılarak değerlendirilecektir. Bölüm 4. Bir kablosuz iletişim sisteminde bir yönlendirme modelinin geliştirilmesi ve yazılım uygulaması 4.1 Ağ simülasyonu Ağ simülasyonu senaryosu şunları içerir; 1. Yönlendirici - veri iletimini gerçekleştirir, paketleri yönlendirir. 2. Koordinatör ağı oluşturur, cihazı ağa bağlarken ayarları yapar. 3. Modül düğümleri, pille çalışan terminal aygıtlarıdır. Düğümler, denetleyiciler veya sensörlerdir. Ağdaki düğüm sayısı, belirli bir uygulamanın ihtiyaçlarına göre tasarlanır. Şekil 4.1 Simülasyon senaryosunun görselleştirilmesi Yönlendirici ve koordinatörün görevi, ağdaki ana bilgisayarlar arasında bağlantı kurmaktır. Simülasyon, sabit bir hızda yedi farklı zaman dilimi için çalışacaktır.

29 Tablo 4.1 Parametreler Parametre Değer Düğüm sayısı 50 Zaman aralığı 0, 20, 40, 80, 120, 160, 200 saniye Hız 20 m / sn Simülasyon süresi 200 sn. AODV protokolünün modellenmesi Tablo 4.1'de açıklanan parametrelere göre yapılacaktır. Şekil 4.2 Ağın grafiksel gösterimi Simülasyon sonuçlarına dayanarak, elde edilen verileri karşılaştırmalı grafikler halinde birleştirerek analiz edeceğiz.

30 Şekil 4.3 NS-2 ve OMNeT ++ için PDR Şekil 4.3, iki simülatörden elde edilen paket bütünlüğü teslim oranını (PDR) göstermektedir. PDR oranının tüm noktalarda benzer olduğu görülmektedir. Ancak PDR değerini farklı zaman aralıklarında ele alırsak en küçük değerin OMNeT++ ile elde edildiği görülür. Şekil 4.4, iki simülatör kullanılarak elde edilen verim çalışmasının sonuçlarını gösterir Şekil 4.4 NS-2 ve OMNeT ++ için Verim Simülasyon ve sonuçların analizi yapılırken, OMNeT ++ ve NS-2'nin iç yapısı dikkate alındı. Simülatörleri kaynak kodları da dahil olmak üzere analiz ettikten sonra, uygulamada farklılıklar bulundu, yani bir simülatörün simülasyon senaryosunu başka bir simülatörde yeniden oluşturmak imkansız. Aynı parametrelerin seçilmesi durumunda bile OMNeT++ ve NS-2 için farklı sonuçlar elde edildiği de gösterilmiştir.

31 Bunun nedeni simülasyon sırasındaki simülatörlerdeki farklılıktır Yazılımın yüklenmesi ve yapılandırılması İşletim sistemi gereksinimleri OMNET ++ ve MiXiM'in doğru çalışması için aşağıdaki sistem gereksinimleri dikkate alınmalıdır: Desteklenen platformlar: Windows 7, 8 ve XP; Mac OS X 10.7,10.8 ve 10.9; Linux dağıtımları. OMNET ++ yazılımının indirilmesi web sitesinden indirilebilir: MiXiM aşağıdaki bağlantıdan indirilebilir: Yazılımın kurulması ve yapılandırılması OMNET ++'ı kurmak için, omnetpp-4.5-src.tgz arşivini istediğiniz dizine kopyalayın ve paketi açın. Dosyalar. Klasörde mingwenv.cmd dosyasını bulun ve çalıştırın. OMNET ++ yüklemek için şu komutu girin: $. / Configure Figure 4.5 OMNET ++ Kurulumu

32 Kurulum tamamlandıktan sonra OMNET ++'ı derlemeniz gerekir. Komutu girin: $ make OMNET ++ kurulum dosyalarının Şekil Derlemesi OMNET ++'ı başlatmak için terminalde şu komutu girin: $ omnetpp

33 Şekil OMNET ++ çalışma penceresi MiXiM'i kurmak için dosyaları OMNet ++'a aktarmanız gerekir. Menüde Dosyalar > İçe Aktar > Genel > Mevcut projeleri Çalışma Alanına seçin. Ardından İleri'ye tıklayın. Görünen pencerede, MiXiM kurulum dosyalarının bulunduğu dizini seçin. Projeyi çalışma alanına kopyala kutusunu işaretlediğinizden emin olun. Ardından Bitir'e tıklayın. Şekil Kablosuz modelin MiXiM 4.3 Yazılım uygulamasını yükleme

34 OMNet ++'daki MiXiM, mobil ve sabit kablosuz ağlar (kablosuz sensör ağları, giyilebilir bilgisayar ağları, geçici ağlar, taşıma ağları vb.) için tasarlanmış bir simülasyon ortamıdır. OMNET ++ grafik editöründe MiXiM simülasyon ortamı aşağıdaki gibi sunulmaktadır. Sensör ağının simülasyonunda doğrudan uygulanacak fonksiyonların açıklaması verilmiştir. MiXiM sınıflarının API'sinin yapısı: a) Modüller, işlevselliğe göre gruplandırılmış en önemli sınıflardır: 1) aplikatör uygulama seviyesi modülleri; 2) netwlayer ağ katmanı modülleri; 3) güzel ağ arayüzleri; 4) ana bilgisayar mobilitesini destekleyen mobilite modülleri; 5) yardımcı programlar; 6) temel temel modüller MiXiM; 7) haritalama matematiksel haritalama; 8) MiXiM'de uygulanan çeşitli protokoller için protokol sınıfları; 9) Güç tüketimi b) Sınıflar: sensorappplayer testi uygulama seviyesi sınıfı. Aşağıdaki argümanları içerir: 1) Paketler: uygulamada gönderilecek paket sayısı; 2) trafik türü: iki paketin oluşturulması arasındaki zaman aralığı (değerler periyodik, üsteldir); 3) trafikparam: trafik türü için parametreler. Şekil 4.9 Sensör uygulayıcısı için şema c) hareketlilik: Rastgele hareketler gerçekleştiren bir mobil modelin (mota) MassMobilty açıklaması

35. Ağı simüle etmek için yeni bir proje oluşturmanız gerekir. Menüden Dosyalar > Yeni > Yeni OMNeT ++ Projesi'ni seçin: Şekil 4.10 Yeni proje oluşturma İleri'ye basın. Bir sonraki pencerede, MiXiM araçlarının bulunduğu klasörü seçin. Şekil 4.11 MiXiM araçları Sensör ağının parametrelerine göre ayarları yapıyoruz.

36 Şekil 4.12 Algılayıcı ağ modeli ayarları Yapılandırma dosyası bir bölümle başlar. Tüm senaryolar için genel parametreler sağlar. Ağı modellemeden önce, aşağıdaki parametreleri belirlemek gereklidir: - istasyon sayısı (numnodes); - simülasyon süresi (sim-zaman sınırı); - bağlantı katmanı protokolünün ayarları. Simülasyon, 10 cihaz (sayı = 10) için 60 dakika (sim-zaman sınırı = 60 dakika) için gerçekleştirilecektir. Tüm cihazlar, bağlantı katmanı protokolü olarak IEEE protokolünü kullanır (mixim.modules.node.host802154a;). Bu durumda bir mobil sensör modellendiğinden, Kütle Hareketliliği parametresini seçiyoruz (Ek 1). Grafik modunda, t = 0 başlangıç ​​anında ağ topolojisi şöyle görünecektir:

37 Şekil 4.13 Ağ topolojisi Şekil Başlangıç ​​noktasında ağ topolojisi (simülasyona başlamadan önce) Simülasyon sırasında, nesnelerin hareketi ile ilişkili olan topoloji periyodik olarak değişir. Farklı zamanlarda, sensörler konumlarını değiştirir.

38 Şekil 4.15 15 dakikadaki sensörlerin konumu Şekil 4.16 42 dakikadaki sensörlerin konumu Sabit sensörlerin simülasyonu da 60 dakika boyunca 10 cihaz (sayı = 10) için gerçekleştirilecektir (sim-timelimit = 60 dak). Tüm cihazlar, bağlantı katmanı protokolü olarak IEEE protokolünü kullanır (mixim.modules.node.host802154a;). Bu durumda sabit bir sensör modellendiğinden, "Stat ionarymobility" parametresini seçiyoruz (Ek 2). Grafik modunda, ağ topolojisi şöyle görünecektir:

39 Şekil 4.17 Ağın grafiksel gösterimi Şekil 4.18 Ağ topolojisi Böylece sabit ve mobil sensörlerin simülasyonunu yaptık. Karşılaştırmalı bir özelliğin gerçekleştirilmesini kolaylaştırmak için sensörler aynı boyutlara sahip bir odaya yerleştirilmiştir. Sensör ağının sensörlerinin ayarları yapılmıştır. Tüm cihazlarda veri bağlantı protokolü olarak IE EE protokolü kullanılmaktadır.On sensör için bir saat boyunca simülasyon gerçekleştirilmiştir. Kablosuz sensör ağı oluşturmak için MiXiM araçları kullanıldı.

40 Şekil 4.19'daki akış şeması, kablosuz ağ simülasyonunun MiXiM ortamında nasıl yapıldığını göstermektedir. Şekil 4.19 Sistem işleyişinin yapısı Bölüm 5. Elde edilen sonuçların analizi 5.1. Ağ gecikmelerinin analizi Simülasyonun sonuçlarını aldıktan sonra, ağ sağlığının analizine geçelim. Simülasyon sonuçlarını içeren bir dosya elde etmek için Dosya > Yeni > Analiz Dosyası'nı seçin. Örneğin düşünün

41 gecikme süresi. ZigBee ağ gecikmesi, ağ topolojisine bağlıdır ve mevcut girişim düzeyine ve trafik yoğunluğuna bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. OMNeT ++'da alınan veriler analiz edilirken düğümlerdeki minimum ve maksimum gecikmeler gösterilir. Tablo 5.1 Düğümlerdeki gecikme (gecikme) Tablo 5.2 Düğümlerdeki gecikme (gecikme) OMNeT ++ kullanılarak verilerin grafiksel gösterimi:

42 Şekil 5.1- Sabit sensörlerde minimum gecikmeler Şekil 5.2 Sabit sensörlerde maksimum gecikmeler

43 Şekil 5.3 Mobil sensörlerde minimum gecikmeler Şekil 5.4 Mobil sensörlerde maksimum gecikmeler

Şekil 5.5 Sabit ve mobil sensörler kullanıldığında maksimum gecikmeler Buna göre, farklı zaman noktalarında sensörler birbirine çok yakın olabilir ve engelsiz mesaj iletebilir veya uzak bir mesafede olabilir ve uzun bir gecikmeyle bir mesaj iletebilir. . Benzer bir örnek Şekil 5.6'da görülebilir.

45 5.2. Bir ağdaki düğümlerde standart sapma Aynı aralıkta çalışan cihazlar, parazit kaynakları ve lisanssız aralıktaki iletimde sapmalar olabilir. Bu tür RF cihazları kullanıldığında, yeniden iletimler nedeniyle ve ayrıca cihazlar medya erişimi için rekabet ettiğinden kablosuz bant genişliği önemli ölçüde azalır. Bu nedenle, ağın planlamasına ve dağıtımına dikkatli bir şekilde yaklaşmak ve konuşlandırılmış ağa müdahale edebilecek diğer cihazları hesaba katmak gerekir. ZigBee ile ilgili sorun, WiFi cihazlarının da 2,4 Hz bandında çalışması ve ZigBee trafiği ile WiFi trafiğinin birbirine müdahale edebilmesidir. ZigBee ile ilgili bir diğer sorun ise, reklamı yapılan 250 kbps hızında, ağın radyo kanalında sabit bir hıza sahip olmasına rağmen gerçek hızın çok daha düşük olmasıdır. Bu, ağ düğümleri arasındaki ağ etkileşimi ve paketlerin onaylanmasında ortaya çıkan gecikmeler sırasında gerçekleşir. Ayrıca yığının alt seviyelerindeki verilerin işlenmesi de zaman alır. Ağ gecikmesinin (stddev) standart sapmasını göz önünde bulundurun. Standart (kök ortalama kare) sapma, rastgele bir değişkenin değerlerinin ortalama değerine göre yayılmasını gösterir. Yayılma ne kadar büyük olursa, trafiği yönetmek o kadar zor olur (paketleri doğru sırayla alın, paket tekrarından kaçının). Tablo 5.3 Düğümlerde standart sapma Sabit sensörler Mobil sensör düğümü = 0 0.94 düğüm = 0 0 düğüm = 1 0 düğüm = 1 0.31 düğüm = 2 0 düğüm = 2 0.46 düğüm = 3 1.58 düğüm = 3 0 , 99 düğüm = 4 0 düğüm = 4 0 düğüm = 5 1.42 düğüm = 5 0.79 düğüm = 6 1.85 düğüm = 6 0.29 düğüm = 7 1.98 düğüm = 7 0 düğüm = 8 1.24 düğüm = 8 0.35 düğüm = 9 1.58 düğüm = 9 0.41 Elde edilen histogramlardan görülebilir sabit sensörlerden 1,2,4 ve mobil olanlardan 0,4,7 düğümleri veri almadığından, bu nedenle bu düğümlerin sapması %100'dür.

46 Kolaylık olması için verileri grafiksel olarak gösteriyoruz: Şekil 5.7 Sabit sensörler kullanıldığında standart sapma Şekil 5.8 Mobil sensörler kullanıldığında standart sapma

47 Şekil 5.9 Sabit ve mobil sensörlerin standart sapması 5.3 Ağda paket aktarımı ZigBee ağlarında iletilen paketlerin biçimleri: veri paketi (veri aktarımı için kullanılır); onay paketi (başarılı veri iletimini onaylamak için kullanılır); MAC komut paketi (kontrol MAC komutlarının transferini düzenlemek için kullanılır); sinyal paketi (koordinatör tarafından senkronize erişimi düzenlemek için kullanılır). Paketlerin iletim sırasını kontrol etmek için numaralandırma (Veri sıra numarası) kullanılır, çerçeve sırasının sağlama toplamı hatasız iletimi sağlar (Çerçeve Kontrol Sırası - FCS). Bir onay paketi, veri paketinin başarılı hatasız iletimi hakkında alıcıdan göndericiye geri bildirim sağlar. MAC komut paketi, ağ cihazlarının uzaktan kontrolü ve konfigürasyonu için gereklidir. Ağ koordinatörünün, ağ boyutundan bağımsız olarak tüm ağ bağımlı birimlerini ayrı ayrı yapılandırmasına izin verir. Yalnızca senkronizasyon paketlerinin alındığı dönemlerde aktif olduklarından, uç cihazları etkinleştirmek için sinyalleme paketine ihtiyaç vardır.

48 Tablo 5.4 Alınan paketlerin sayısı Sabit sensörler Mobil sensörler düğümü = 0 18 düğüm = 0 0 düğüm = 1 0 düğüm = 1 9 düğüm = 2 0 düğüm = 2 9 düğüm = 3 16 düğüm = 3 6 düğüm = 4 0 düğüm = 4 0 düğüm = 5 17 düğüm = 5 6 düğüm = 6 16 düğüm = 6 9 düğüm = 7 16 düğüm = 7 1 düğüm = 8 17 düğüm = 8 3 düğüm = 9 17 düğüm = 9 9 Şekil 5.10 Sabit sensörler tarafından alınan paket sayısı

Şekil 5.11 Mobil sensörler tarafından alınan paket sayısı Alınan verilerden görülebileceği gibi, ortalama olarak her bir düğüm, sabit sensörler kullanılarak periyot başına 15 paket almıştır (mobil sensörler için bu 8 pakettir), yani. iletilen paketlerin tümü alıcılara ulaşmadı, bazıları kayboldu. Rakamlar, mobil sensörler için kayıp olasılığının sabit olanlardan iki kat daha yüksek olduğunu göstermektedir. Bu, ağ veri çıkışında azalma, geçici kesintiler veya kablosuz bağlantıda tam bir kesinti, sensörün yanlış çalışması gibi çeşitli faktörlerden kaynaklanmaktadır. Karşılaştırmalı verileri net bir şekilde göstermek için bunları tek bir grafikte birleştirelim. Şekil 5.12 Sabit ve mobil sensörler kullanırken paket alma

WiMAX (Mikrodalga Erişimi için Dünya Çapında Birlikte Çalışabilirlik), çok çeşitli cihazlar için evrensel uzun menzilli kablosuz iletişim sağlamak üzere tasarlanmış bir telekomünikasyon teknolojisidir.

Belediye bütçe eğitim kurumu Ortaokul 7, Pavlovo, Nizhny Novgorod bölgesi Konuyla ilgili araştırma çalışmaları Kablosuz iletişim protokolleri Yapılan çalışmalar:

Yerel Wi-Fi ağlarında kablosuz iletişim teknolojileri Wi-Fi ağı Wi-Fi ağı, radyo kanalları aracılığıyla nesneler arasında bilgi iletilmesini sağlayan bir radyo ağıdır. Standartlar Wi-Fi Alliance tarafından geliştirilmiştir.

Kablosuz (yalnızca belirli modellerde) Kullanıcı Kılavuzu Telif hakkı 2007 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Windows, Microsoft Corporation'ın ABD'de tescilli ticari markasıdır.

BİLGİSAYAR AĞLARI Bir ağ, iletişim kanallarıyla birbirine bağlanan iki veya daha fazla bilgisayardır. XX yüzyılın 60'larının başında bilgisayar ağının prototipi. bölünmüş modda olan ana bilgisayarlara terminal erişimi oldu

UDC 004.735 Cherepanov MOBİL OBJELERİN SABİT TELEKOMÜNİKASYON SİSTEMİNE ERİŞİMİN KONTROLÜ Cherepanov Pavel Valerievich

WiMAX STANDARTLARI GRUBU A.Yu. Prokopenko Bilimsel danışman, teknik bilimler adayı, doçent B.A. Krylov Bu makale, WiMAX kablosuz ağları için standartlar grubuna kısa bir genel bakışa ayrılmıştır. Giriş Standartları

Gennady Skonodobov (Skonodobov G.V.), Öğrenci Başkanı Aleksandr Tyutyakin (Tiutiakin A.V.), Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Üniversitesi "UPPK Devlet Üniversitesi" doçenti Kablosuz bir teknolojik ağın uygulanması hakkında

Bilgisayar ağı nedir? 1 Bilgisayar ağı, iletişim hatlarıyla birbirine bağlanan bir grup bilgisayardır: elektrik kabloları telefon hattı fiber optik kablo (optik fiber) radyo iletişimi (kablosuz

Kablosuz sensör ağları Konu 6: Kablosuz sensör ağlarının simülasyonu MAI departmanı. 609, Terentyev M.N., [e-posta korumalı] 1 Bu derste BSS Simülasyon yöntemlerinin geliştirilmesinde simülasyon Simülasyon kavramı

Yerel ağ Bir bilgisayar ağı, iletişim kanalları ve anahtarlama araçları aracılığıyla mesaj alışverişi yapmak ve kullanıcıların yazılım, teknik,

Kablosuz Kullanıcı Kılavuzu Telif Hakkı 2007 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Windows, Microsoft Corporation'ın ABD'de tescilli ticari markasıdır. Bluetooth

Kablosuz (yalnızca belirli modellerde) Kullanıcı Kılavuzu 2006 Hewlett-Packard Development Company (L.P.)

MOBİL CİHAZLARIN KENDİNDEN ORGANİZE EDİLEN BİR AĞI OLUŞTURMAK. Kazakov M.F. bilimsel danışman, Cand. teknoloji F.A. Kazakov Sibirya Federal Üniversitesi Giriş Bilgi geliştirme yönlerinden biri

APCS için entegrasyon platformu - Sistem Operatörü Uygulama açıklaması 1. AMAÇ VE ÖZELLİKLER Bu yazılım paketi, uygulamalı yazılım geliştirmek için bir araçtır

T-11 ARAYÜZ DÖNÜŞTÜRÜCÜYLE YAPILANDIRMA VE ÇALIŞTIRMA TALİMATLARI. Sürüm 1.0 Yıl 2011 İçindekiler Giriş ... 3 Genel bilgiler ... 3 Ters ACS'de dönüştürücü bağlantısının topolojisi ... 4 Ayarların değiştirilmesi

RT-N18U Yüksek Hızlı Wi-Fi Yönlendirici (2.4GHz, 600Mbps) Enerji açısından verimli işlemci ve TurboQAM teknolojisi, gelenekselden %33 daha hızlı olan 600Mbps'ye kadar veri aktarım hızları sağlar

Belarus Cumhuriyeti Eğitim Bakanlığı Eğitim Kurumu Gomel Devlet Üniversitesi F. Skaryna Fizik Fakültesi "Bilgi sistemleri ve ağları" Ders Kablosuz teknolojiler

Ders 13 Konu: Ağ teknolojilerinin temelleri. Açık Sistemler Ara Bağlantısı için Referans Modeli. Plan: 1. Yerel alan ağı: kavram ve amaç 2. Yerel bilgi işlem organizasyonunun yedi seviyeli modeli

İnternete bağlanma yolları Günümüzde İnternete bağlanmanın en yaygın yolları şunlardır: Modem bağlantısı (Çevirmeli erişim) Dial-Up, ADSL Televizyon koaksiyel

Kablosuz (yalnızca belirli modellerde) Kullanıcı Kılavuzu 2006 Hewlett-Packard Development Company (L.P.)

Cisco Systems'dan Wi-Fi kablosuz ekipmanı İçindekiler 1. Uygulama kapsamı ... 2 2. Standartlar ... 2 3. Ekipman ... 2 3.1. İç mekan ekipmanları ... 3 3.1.1. Cisco Aironet

Düşük katlı konut komplekslerinde ZigBee ağları aracılığıyla AMR verilerinin uzaktan toplanması Enerji kaynaklarının ticari ölçümüne (AMR) yönelik modern otomatik sistemler, uzaktan erişim için hücresel ağları kullanır.

Çok işlevli mobil kendi kendini organize eden radyo ağı "MCP-Network" Ağ katmanı protokolleri: IPv6 (RFC 3513), DSR yönlendirme (RFC 4728), AODV (RFC 3561) Bağlantı katmanı çoklu erişim yöntemi:

KABLOSUZ GPS / GLONASS Senkronizasyonu ve Artan Yatırım Getirisi John Butler, Cambium Network Ürün Direktörü GPS / GLONASS Senkronizasyonu doğrudan etkiler

MODBUS PROTOKOLÜ DÖNÜŞÜMÜ EDWARD LIN EDWARD LIN [e-posta korumalı] Modbus RTU cihazlarının uygulanması kolay ve bakımı ucuzdur, bu nedenle bu protokol çok popüler hale gelmiştir. Ancak günümüzde giderek daha fazla

UDC 621.396 G.I. Pakhomov, S.I. Golovin, A.D. Kalaşnikof, E.S. Kashirina, M. Yu. İnce Perma Ulusal Araştırma Politeknik Üniversitesi MADEN SEKTÖRÜNDE Wi-Fi VE WiMAX TEKNOLOJİLERİ 258

ULAŞIM İZLEME SİSTEMİ Uydu izleme ve ulaşım kontrol sistemi Erişim noktası ZyXEL G-202 EE Yapılandırma ve ayarlama İçindekiler AutoGRAPH-WiFi: Erişim noktası ZyXEL G-202 EE Yapılandırma

Bu cihaz aşağıdaki işletim sistemleriyle çalışır: Windows XP, Windows 2000 DWL-G650M Kablosuz Süper G MIMO Dizüstü Bilgisayar Adaptörü Başlamadan Önce Aşağıdaki donanıma ihtiyacınız vardır:

KABLOSUZ AĞLARIN TEORİSİ VE DURUMU Alekseeva E.N., Bayrushin F.T. Bashkir State University Ufa, Rusya TEORİSİ VE DEVLET KABLOSUZ AĞLARI Alekseevа E.N., Bairushin F.T. Başkurt Devlet Üniversitesi

Galileosky Base Block Wi-Fi terminallerini fonksiyonla kurma Bağlantı talimatları www.7gis.ru İçindekiler Gerekli araçlar, cihazlar, malzemeler ... 3 Genel bilgiler ... 4 Kurulum ve bağlantı

"Mobil İstemci-Banka" hizmetinin kullanım kılavuzu (Android işletim sistemi çalıştıran cihazlar için) 2012 1 İçindekiler 1. Bir mobil cihaz için gereksinimler .... 3 2. "Mobil Müşterinin Kurulumu"

Kablosuz (yalnızca belirli modellerde) Kullanıcı Kılavuzu Telif hakkı 2007 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Windows, Microsoft Corporation'ın ABD'de tescilli ticari markasıdır.

UDC 004.75 Bölüm. Bilgi sistemleri ve teknolojileri KABLOSUZ SENSÖR AĞLARININ YÖNLENDİRİLMESİ PROTOKOLLERİ Timkov A., Telyatnikov A.O. Donetsk Ulusal Teknik Üniversitesi, Otomasyon Bölümü

Bu ürün aşağıdaki işletim sistemleriyle çalışır: Windows XP, Windows 2000 DWL-G132 AirPlus G 802.11g / 2.4GHz USB Kablosuz Adaptör

Tanıtım

Kablosuz sensör ağı- bir radyo kanalı aracılığıyla birbirine bağlı dağıtılmış, birçok sensör (sensör) ve aktüatör. Böyle bir ağın kapsama alanı, mesajları bir elemandan diğerine aktarma yeteneği nedeniyle birkaç metreden birkaç kilometreye kadar değişebilir.

Kablosuz algılayıcı ağların temel özellikleri şunlardır: kendi kendini organize etme ve çalışma koşullarındaki değişikliklere uyum sağlama bu nedenle, tesiste bir ağ kurarken ve işletim sırasında müteakip bakımı ile minimum maliyetler gereklidir.

Kısa hikaye

Sensör ağının ilk prototiplerinden biri, denizaltıların tespiti ve tanımlanması için tasarlanmış SOSUS sistemi olarak kabul edilebilir. 1990'ların ortalarında, kablosuz sensör ağlarının teknolojileri aktif olarak gelişmeye başladı; 2000'lerin başında, mikroelektroniklerin gelişimi, bu tür cihazlar için oldukça ucuz bir eleman tabanı üretmeyi mümkün kıldı. 2010'ların başındaki kablosuz ağlar çoğunlukla standarda dayanmaktadır.

Randevu

Ana amaç, yalnızca merkezi olmayan, kendi kendini organize eden bir ağ üzerinden düğümler arasında veri alışverişi yapmak değil, aynı zamanda sensörlerden (sıcaklık, basınç, nem, radyasyon seviyesi, akustik titreşimler) merkezi düğüme iletilen bilgileri (esas olarak veri) toplamaktır. sonraki analizinin veya işlenmesinin amacı.

Pazardaki kablosuz sensör ağlarına olan talep, bir şehir insanının zamanının% 90'ını harcadığı ev, ofis ve endüstriyel tesisler gibi nesnelerin entelektüelleştirilmesi kavramının yanı sıra kavramı ile de yakından ilgilidir. birincil görevi uygulamak olan sibernetik fabrikalar (tam donanımlı robotlarla) oluşturmak APCS düzeyinde kablosuz teknolojiler.

Sensör ağı teknolojisi, en geniş endüstriyel izleme ve kontrol görevlerini çözmek için tasarlanmıştır ve mevcut diğer kablosuz ve kablolu sistemlere göre aşağıdaki yadsınamaz avantajlara sahiptir:

• sensörleri mevcut ve çalışan bir tesise kurma yeteneği kablolu bir ağ döşemek için ek çalışma olmadan;
• düşük maliyetli ayrı bir kontrol elemanı;
• düşük maliyetli sistemin kurulumu, devreye alınması ve bakımı;
• kablosuz cihazların yerleştirilmesiyle ilgili minimum kısıtlamalar;
• yüksek esneklik sensör ağı bir bütün olarak

Açıklama

Kablosuz düğümlerin donanımı ve aralarındaki iletişim protokolleri, otonom güç kaynakları ile uzun bir sistem ömrü sağlamak için güç optimize edilmiştir. Çalışma moduna bağlı olarak, düğümün ömrü birkaç yıla ulaşabilir.

Sensör ağının her düğümü genellikle çeşitli çevresel kontrol sensörlerinden (veya sensörlerin kendisinden), bir mikro denetleyiciden ve bir radyo alıcı-vericisinden ve ayrıca özerk veya harici bir güç kaynağından gelen veriler için giriş / çıkış portları içerir. Bu, cihazın ölçüm sonuçlarını almasına, ilk veri işlemesini gerçekleştirmesine ve harici bir bilgi sistemi ile iletişimi sürdürmesine olanak tanır. Mikrodenetleyici, akıllı dağıtılmış veri işlemeyi uygulamak için kullanılabilir. Akıllı bir kablosuz sensör ağında cihazlar, yerel düzeyde bilgi alışverişi yapma, bunları analiz etme ve işlenmiş bilgileri "ham" verilerden ziyade belirli bir derinliğe iletme yeteneğine sahiptir. Bu, ağ bant genişliği gereksinimlerini önemli ölçüde azaltabilir ve ölçeklenebilirliği ve sistem ömrünü artırabilir. Bununla birlikte, ağa "zeka" eklemek, uygulanan sorunun özelliklerini dikkate almayı gerektirir; bu nedenle, bu yaklaşım, kural olarak, özel bir yüksek düzeyde uzmanlaşmış sistem geliştirirken etkilidir.

Böylece anahtar sensör ağlarının özellikleri şunlardır:

• bilgi iletim ağının kendi kendini organize etme yeteneği ve cihaz sayısına adaptasyonu;
• mesajları bir elemandan diğerine aktarma yeteneği;
• her elemanda sensör bulundurma imkanı;
• uzun pil ömrü (1 yıl veya daha fazla)

Günümüzde kablosuz sensör ağları teknolojisi, cihazların pil ömrü, güvenilirlikleri, her birinin otomatik veya yarı otomatik konfigürasyonu, yetenek gereksinimleri için kritik olan izleme ve kontrol görevlerini çözmek için kullanılabilecek tek teknolojidir. ağdan bir cihazı kolayca eklemek veya çıkarmak için, düşük bir sistem maliyetiyle duvarlar ve tavanlar aracılığıyla sinyalleri dağıtın. Ve "Sensör ağları" olarak bilinen röleli kısa menzilli radyo iletişimi teknolojisi, endüstriyel izleme ve kaynak ve süreç yönetimi için kendi kendini organize eden hataya dayanıklı dağıtılmış sistemlerin geliştirilmesindeki modern trendlerden biridir.

Dağıtılmış sensör ağları

Kablosuz algılayıcı ağlar nelerdir?

Sensörler ve alınan cihaz

Kablosuz sensör ağları, adı verilen düğümlerden oluşturulur. zerrecikler (zerre) - bir frekansta radyo iletişimine sahip piller ve mikroçiplerle çalışan küçük bağımsız cihazlar - örneğin, 2,4 GHz. Özel yazılım, motların kendilerini dağıtılmış ağlar halinde organize etmelerine, birbirleriyle iletişim kurmalarına, mesafeleri genellikle 100 metreyi geçmeyen en yakın düğümlerle yoklama ve veri alışverişi yapmalarına olanak tanır.

İngiliz dili literatüründe böyle bir ağa denir kablosuz sensör ağı(WSN), farklı alanlardaki fiziksel veya çevresel koşulları ortaklaşa izlemek için sensörler kullanan, coğrafi olarak dağıtılmış otonom cihazlardan oluşan bir kablosuz ağdır.

Sıcaklık, ses, titreşim, basınç, nesnelerin veya havanın hareketi gibi parametreleri ölçebilirler. Kablosuz algılayıcı ağların gelişimi, başlangıçta savaş alanını izlemek gibi askeri görevlerle motive edildi. Kablosuz sensör ağları artık endüstriyel ve çevresel izleme, sağlık hizmetleri ve nesne hareketi kontrolü dahil olmak üzere sivil yaşamın birçok alanında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Uygulama alanı genişliyor.

Temel çalışma prensipleri

3 seviyeli ağ şeması. 1. seviye sensörler ve ağ geçidi. 2. seviye sunucu. 3. seviye ince istemci

Ağdaki her düğüm: mot bir radyo alıcı-vericisi veya başka bir kablosuz iletişim cihazı, küçük bir mikro denetleyici ve genellikle bir pil olan bir güç kaynağı ile donatılmış. Güneş panelleri veya diğer alternatif enerji kaynaklarının kullanımı mümkündür

Uzak öğelerden gelen veriler, bir radyo kanalı aracılığıyla, düğümden düğüme en yakın olanlar arasında ağ üzerinden iletilir. Sonuç olarak, veri paketi en yakın cep telefonundan ağ geçidine iletilir. Ağ geçidi, kural olarak, sunucuya bir USB kablosuyla bağlanır. Sunucuda - toplanan veriler işlenir, saklanır ve WEB kabuğu aracılığıyla çok sayıda kullanıcıya erişilebilir.

Bir algılayıcı düğümün maliyeti, algılayıcı ağının boyutuna ve karmaşıklığına bağlı olarak yüzlerce dolardan birkaç kuruşa kadar değişir.

Donanım ve standartlar

Ağ geçidi (2 adet), bir USB kablosuyla dizüstü bilgisayara bağlı. Dizüstü bilgisayar internete UTP üzerinden bağlanır ve sunucu görevi görür

Radyo antenli sensörler

Kablosuz ana bilgisayar donanımı ve ana bilgisayardan ana bilgisayara ağ protokolleri, bağımsız güç kaynaklarıyla uzun sistem ömrü sağlamak için güç açısından optimize edilmiştir. Çalışma moduna bağlı olarak, düğümün ömrü birkaç yıla ulaşabilir.

Kablosuz sensör ağları için şu anda bir dizi standart onaylanmıştır veya geliştirilmektedir. ZigBee, endüstriyel kontrol, gömülü algılama, tıbbi veri toplama, bina otomasyonu gibi şeylerin kullanımı için tasarlanmış bir standarttır. Zigbee'nin gelişimi, büyük bir sanayi şirketleri konsorsiyumu tarafından kolaylaştırılmaktadır.

• WirelessHART, endüstriyel otomasyon için HART protokolünün bir uzantısıdır. WirelessHART, Haziran 2007'de HART Communications Foundation tarafından onaylanan HART 7 spesifikasyonunun bir parçası olarak ortak HART protokolüne eklendi.
• 6lowpan, ağ katmanı için beyan edilen standarttır, ancak henüz benimsenmemiştir.
• ISA100, WSN teknolojisine girme girişiminde bulunan başka bir çalışmadır, ancak geri bildirim kontrolünü kendi alanına daha geniş bir şekilde dahil etmek için oluşturulmuştur. ANSI standartlarına dayalı ISA100'ün uygulanmasının 2008 yılı sonuna kadar tamamlanması planlanıyor.

WirelessHART, ISA100, ZigBee ve hepsi aynı standardı temel alır: IEEE 802.15.4 - 2005.

Kablosuz Sensör Ağı Yazılımı

İşletim sistemi

Kablosuz sensör ağları için işletim sistemleri, sensör ağı donanımındaki sınırlı kaynaklar nedeniyle genel işletim sistemlerinden daha az karmaşıktır. Bu nedenle, işletim sisteminin kullanıcı arabirimi desteğini etkinleştirmesine gerek yoktur.

Kablosuz sensör ağ donanımı, geleneksel gömülü sistemlerden farklı değildir ve bu nedenle sensör ağları için gömülü bir işletim sistemi kullanılabilir.

Görselleştirme Uygulamaları

Ölçüm sonuçları görselleştirme ve rapor oluşturma yazılımı MoteView v1.1

Kablosuz sensör ağlarından gelen veriler genellikle merkezi bir baz istasyonunda dijital veriler olarak depolanır. Bu büyük miktardaki verilerin görüntülenmesini kolaylaştırmak için TosGUI MonSense, GNS gibi birçok standart program bulunmaktadır. Ek olarak, Açık Konsorsiyum (OGC), herkesin Web Tarayıcısı aracılığıyla bir kablosuz sensör ağını gerçek zamanlı olarak izlemesine veya kontrol etmesine olanak tanıyan meta veri birlikte çalışabilirliği ve birlikte çalışabilirlik kodlaması için standartları belirler.

Kablosuz algılayıcı ağ düğümlerinden gelen verilerle çalışmak için verilerin görüntülenmesini ve değerlendirilmesini kolaylaştıran programlar kullanılmaktadır. Bu programlardan biri MoteView. Bu program, verileri gerçek zamanlı olarak görüntülemenize ve analiz etmenize, her türlü grafiği oluşturmanıza, çeşitli bölümlerde raporlar yayınlamanıza olanak tanır.

kullanmanın faydaları

• Güç kaynağı ve veri iletimi için kablo döşemeye gerek yok;
• Düşük bileşen maliyeti, sistemin kurulumu, devreye alınması ve bakımı;
• Hızlı ve kolay ağ dağıtımı;
• Tek tek düğümlerin veya bileşenlerin arızalanması durumunda tüm sistemin bir bütün olarak güvenilirliği ve hata toleransı;
• Tesisin işleyişine müdahale etmeden herhangi bir tesiste ağı uygulama ve değiştirme yeteneği
• Tüm sistemin bir bütün olarak hızlı ve gerekirse gizli kurulum imkanı.

Her sensör bir bira kapağı büyüklüğündedir (ancak gelecekte yüzlerce kat küçültülebilir) ve bir işlemci, bellek ve radyo vericisi içerir. Bu tür kapaklar herhangi bir bölgeye dağılabilir ve birbirleriyle iletişim kuracak, tek bir kablosuz ağ oluşturacak ve en yakın bilgisayara veri iletmeye başlayacaktır.

Kablosuz bir ağa bağlanan sensörler, çevresel parametreleri takip edebilir: hareket, ışık, sıcaklık, basınç, nem vb. İzleme çok geniş bir alan üzerinde gerçekleştirilebilir, çünkü sensörler komşudan komşuya bir zincir boyunca bilgi iletir. Teknoloji, pilleri değiştirmeden yıllarca (hatta onlarca yıl) çalışmalarına izin verir. Sensör ağları bir bilgisayar için evrensel duyulardır ve dünyadaki sensörlerle donatılmış tüm fiziksel nesneler bir bilgisayar tarafından tanınabilir. Gelecekte, milyarlarca sensörün her biri bir IP adresi alacak ve hatta Küresel Sensör Ağı gibi bir şey oluşturabilirler. Şimdiye kadar, sensör ağlarının yetenekleriyle yalnızca askeriye ve endüstri ilgileniyor. Sensör ağı pazarını araştırma konusunda uzmanlaşmış ON World'ün en son raporuna göre pazar bu yıl patlama yaşıyor. Bu yıl bir başka kayda değer olay, dünyanın ilk tek çipli ZigBee sisteminin (Ember tarafından üretilen) piyasaya sürülmesiydi. ON World tarafından araştırılan büyük ABD sanayi şirketleri arasında, yaklaşık %29'u halihazırda sensör ağları kullanıyor ve bir diğer %40'ı da bunları 18 ay içinde devreye almayı planlıyor. Sensör ağları oluşturmak ve sürdürmek için Amerika'da yüzden fazla ticari firma ortaya çıktı.

Bu yılın sonunda, gezegendeki sensör sayısı 1 milyonu aşacak.Artık sadece ağların sayısı değil, boyutları da artıyor. İlk kez, 25 bin düğüm için bir tane olmak üzere 1000'den fazla düğümden oluşan birkaç ağ oluşturuldu ve başarıyla çalıştırıldı.

Kaynak: Web PLANET

Uygulamalar

WSN uygulamaları çok ve çeşitlidir. Kablolu sensörler kullanılarak izlenmesi zor veya pahalı olan verileri izlemek için ticari ve endüstriyel sistemlerde kullanılırlar. WSN'ler, güç kaynaklarını değiştirmeye gerek kalmadan uzun yıllar kalabilecekleri (çevresel izleme) ulaşılması zor alanlarda kullanılabilir. Korunan nesneyi ihlal edenlerin eylemlerini kontrol edebilirler.

WSN ayrıca izleme, izleme ve kontrol için kullanılır. İşte bazı uygulamalar:

• Büyük ormanlardan ve turbalıklardan duman izleme ve yangın algılama
• Rusya Federasyonu'nun kurucu kuruluşlarının İdari Kriz Merkezleri için ek bilgi kaynağı
• Potansiyel gerilimin sismik tespiti
• Askeri gözlemler
• Güvenlik sistemlerinde nesne hareketinin akustik tespiti.
• Alan ve çevrenin çevresel olarak izlenmesi
• Endüstriyel süreçlerin izlenmesi, MES sistemlerinde kullanılması
• Tıbbi izleme

Bina otomasyonu:

	mikro iklimi korumak için sıcaklığın, hava tüketiminin, insanların varlığının ve ekipmanın kontrolünün izlenmesi;
	aydınlatma kontrolü;
	güç kaynağı yönetimi;
	gaz, su, elektrik vb. için apartman sayaçlarından okumaların toplanması;
	güvenlik ve yangın alarmı;
	binaların ve yapıların taşıyıcı yapılarının durumunun izlenmesi.

Endüstriyel Otomasyon:

	endüstriyel ekipmanın uzaktan kontrolü ve teşhisi;
	mevcut duruma göre ekipmanın bakımı (güvenlik marjının tahmin edilmesi);
	üretim süreçlerinin izlenmesi;

Yüz milyonlarca yarı iletken sensörün, anahtarlıktan bebek arabasına kadar mümkün olan her şeye entegre edileceği gün yakındır. Ve hepsi sadece akıllı sensörler olarak hareket etmekle kalmayacak, aynı zamanda birincil bilgi işlemeyi gerçekleştirebilecek ve birbirleriyle etkileşime girerek tek bir kablosuz sensör ağı oluşturabilecekler. Aynı zamanda, bu tür sensörler, yerleşik minyatür piller birkaç yıl, yani sensörlerin tüm ömrü boyunca dayanacağından pratik olarak elektrik tüketmeyecektir. Kablosuz bir sensör ağı kullanarak çalışan kavramsal olarak yeni bir bilgisayar sistemi türü olacaktır. Bu ağ genel olarak Ad-hoc Kablosuz Sensör Ağları olarak adlandırılır. Ad-hoc terimi, IEEE 802.11b standardı gibi modern kablosuz ağlardan ödünç alınmıştır. Bu kablosuz ağların iki iletişim modu vardır: Altyapı modu ve Ad-hoc modu. Altyapı modunda, ağın düğümleri birbirleriyle doğrudan değil, kablosuz ağda bir tür hub görevi gören Erişim Noktası aracılığıyla (geleneksel kablo ağlarında olduğu gibi) etkileşime girer. Eşler Arası olarak da adlandırılan Ad-hoc modunda, istasyonlar doğrudan birbirleriyle iletişim kurar. Buna göre, kablosuz sensör ağlarında, Ad-hoc modu, tüm sensörlerin birbirleriyle doğrudan etkileşime girerek bir tür hücresel ağ oluşturması anlamına gelir.

Kablosuz sensör ağları, bilgisayarların doğrudan fiziksel dünyaya bağlanacağı ve kullanıcıların isteklerini tahmin edebilecekleri ve onlar için kararlar alabilecekleri bir sonraki çağa geçişe doğru bir tür adımdır.
Bu tür sensör ağlarının gelecekte bize neler getireceğini biraz hayal edelim. Bebeklerin nefes alışını dinleyen beşikleri hayal edin; klinikte hastaların durumunu izleyen bilezikler; sadece gerektiğinde itfaiyecileri arayamayan duman dedektörleri, aynı zamanda onları yangının kaynağı ve yangının karmaşıklık derecesi hakkında önceden bilgilendirir. Elektronik cihazlar birbirini tanıyacak, güç kaynakları onlara "yenilenmesi" gerektiğini hatırlatacak.

Bir ormanda birbirine bağlanmış yüz binlerce sensör sensörünü hayal edin. Böyle bir ormanda, bir kişinin hareketi sensörler tarafından kaydedileceği ve analiz edileceği için kaybolmak imkansız olacaktır. Diğer bir örnek ise tarladaki, toprağın durumunu izlemek ve değişen koşullara bağlı olarak sulamayı ve uygulanan gübre miktarını düzenlemek üzere ayarlanmış sensörlerdir.
Yollardaki sensör ağları da bir o kadar faydalı olacaktır. Birbirleriyle iletişim kurarak arabaların akışını düzenleyebilecekler. Bu, herhangi bir sürücünün hayalidir - trafik sıkışıklığı olmayan yollar! Bu tür ağlar, bu görevle herhangi bir kurumdan çok daha verimli bir şekilde başa çıkabilecektir. Kontrol sorunu
Yollardaki suçlar kendiliğinden çözülecek.

Güç yönetimi için sensör ağlarının kullanılması, inanılmaz enerji tasarrufu sağlayacaktır. Dairenizde böyle bir kontrol ağı hayal edin. Sensörler, konumunuzu takip ederek arkanızdaki ışığı kapatabilecek ve gerektiğinde açabilecek. Peki, sokakların ve yolların aydınlatmasını kontrol etmek için bu tür ağları kullanırsanız, elektrik eksikliği sorunu kendiliğinden ortadan kalkacaktır. Algılayıcı ağların yarının bir gerçeği haline gelmesi için şimdiden bu yönde araştırmalar yapılıyor. Ve bu alandaki lider, geleceğin tüm gelişmiş bilgi işlem teknolojilerini destekleyen Intel Corporation'dır. Gerektiğinde kendi kendini otomatik olarak oluşturabilen ve yapılandırabilen kablosuz çok düğümlü sensör ağlarının geliştirilmesine özellikle dikkat edilir. Bu teknolojinin uygulanması, çevredeki belirli değişiklikleri rapor ederek birbirleriyle bağımsız olarak iletişim kurabilecek, ucuz, ancak aynı zamanda çok karmaşık yarı iletken sensör cihazlarının bir ağının kurulmasına izin verecektir. Örneğin, Mika sensörü 128 kilobayt flash bellek yazılımı, veri depolama için 256 kilobayt flash bellek ve 900 MHz radyo vericisi ile birlikte gelir.
Bu cihazlardan bazıları bir işletim sistemi çalıştırıyor
TinyOS, bu işletim sisteminin kodu açık kaynak kodludur ve her şeyden oluşur.
8.5 Kb.

Bu tür cihazlar, temel olarak yeni alanlarda uygulama bulacaktır, örneğin akıllı giysiler, yenidoğanın sağlığını izleyecek ve hayati işlevlerinin en önemli göstergelerini bildirecek bağlı battaniyeler, yarı iletken sensörlerin yüklü olduğu akıllı çiftlikler. toprak sulamayı yönetecek
sistem ve gübreleme. Intel Corporation'daki sensör ağları araştırması
Kaliforniya'da bulunan ünlü Intel Berkeley Araştırma laboratuvarı. Bugün mevcut olan deneysel sensör ağları, yukarıdaki gereksinimleri yalnızca kısmen karşılamaktadır. Bu nedenle, bugün ağlar sınırlı bir kapsama alanına sahip yalnızca yüzlerce sensörden oluşur ve yalnızca iyi tanımlanmış görevleri yerine getirir. Bir sensörden diğerine yalnızca belirli bir bilgi türünü ve yalnızca belirli bir bant genişliğinde iletebilirler. Enerji tüketimi de göz ardı edilemez.
- Pil yalnızca birkaç gün dayanır. Mevcut sensör sensörleri hala oldukça durağandır ve operasyonda (en azından boyut nedeniyle) yüksek güvenilirlik ve görünmezlik sorunu yoktur. Ve elbette, bu tür sensörler oldukça pahalıdır, bu nedenle yüzlerce sensörden oluşan bir ağ ucuz değildir. Ancak deneysel ağlardan ve geleceğin teknolojisinin geliştirilmesinden bahsettiğimizi unutmamalıyız. Aynı zamanda, deneysel sensör ağları şimdiden faydalar sağlıyor. Intel Berkeley Araştırma Laboratuvarı, Atlantik Enstitüsü ve California Üniversitesi tarafından ortaklaşa oluşturulan böyle bir sensör ağı, Maine'deki Great Duck Adası'nda faaliyet gösteriyor.

Bu ağın amacı, adada yaşayan çeşitli biyolojik organizmaların mikro çevresini incelemektir.
Herhangi bir insan müdahalesi (öğrenme amacıyla bile) bazen gereksizdir,
Bu, sensör ağlarının kurtarmaya geldiği ve doğrudan insan katılımı olmadan gerekli tüm bilgileri toplamasına izin verdiği yerdir.

Sensör ağı, düğüm elemanları olarak iki kart kullanır. İlk kart bir sıcaklık sensörü, nem ve barometrik basınç sensörleri ve bir kızılötesi sensör içerir. İkinci kart bir mikroişlemci (4 MHz), 1 KB RAM, programları ve verileri depolamak için flash bellek, bir güç kaynağı (iki AA pil) ve bir radyo vericisi içerir /
900 MHz frekansında çalışan bir alıcı. Sensörler, gerekli tüm bilgileri kaydetmenize ve ana bilgisayarın veritabanına aktarmanıza izin verir. Tüm sensörler önceden kapsamlı bir şekilde test edilir - sensörlü kart iki gün boyunca suya batırılır ve işlevselliğini izler. Tüm sensör düğümleri tek bir kablosuz ağ oluşturur ve bilgi alışverişi yapabilir. Bu durumda, uzak bir ağ düğümünden bir ağ geçidine (Ağ Geçidi Sensörü) bilgi aktarımı, bir zincir boyunca, yani bir ağ düğümünden diğerine geniş bir kapsama alanı oluşturmanıza izin verir.

Bilgi ağ geçidi aracılığıyla ana bilgisayara ulaşır. Ağ geçidi, iletim mesafesinin 300 m'ye kadar artırılmasına izin veren yönlü bir anten kullanır.Ana bilgisayardan, bilgiler uydu aracılığıyla İnternet üzerinden Kaliforniya'da bulunan bir araştırma merkezine iletilir.

Laboratuar personeli, hassas biyoloji ve biyoçiplerin oluşturulması üzerinde daha az aktif olarak çalışmaktadır. Katı şeylerin dünyasının duyusal algısına ek olarak, sıvı ortamları ve biyolojik, gelişen nesneleri "hissetme" olasılığı araştırılmaktadır. Bu tür araştırmalar, tıbbi ve farmasötik gelişim, kimyasal süreçlerin uygulanması ve biyolojik ürünlerin üretimi için muazzam umutlar açar. Sensör ağlarının temel amacı yararlı bilgileri algılamak ve iletmek olduğundan, Berkeley'deki Intel laboratuvarının uzmanları, sensörleri izlemekten sorumlu oldukları nesnelerle birleştirmek için bir yöntem geliştirmekle meşguller ve aynı zamanda "aktüatörler" yaratma olasılığını araştırıyorlar. " - sadece durumunu kaydetmekle kalmayıp durumu etkileyebilen sensörlere dayalı cihazlar. Algılayıcı ağlar, askeri uygulamalar için açıkça faydalıdır, ağların olası varyasyonlarından biri, ABD ordusunun düşman askeri teçhizatının hareketlerini izlemek için birkaç yüz sensör yerleştirdiği Afganistan'da test edildi. Ancak tanıtımda
Hayatımızda gerçek ağlar demek için çok erken, ağ hata toleransına karşı savunmasızdır. Bir sensör ağında Hizmet Reddi (DoS) saldırısı, ağın amaçlanan işlevini yerine getirme yeteneğini azaltan veya ortadan kaldıran herhangi bir olaydır. Yazarlar, sensör ağı protokollerini, ağın verimliliğine zarar verebilecek, ancak güvenilirliğini artırabilecek katmanlı bir mimariye dayandırmayı önermektedir. Her katman için tipik olan DoS saldırı türleri ve kabul edilebilir koruma yöntemleri tartışılmıştır. Bu nedenle, bugün bile, kusurlarına ve hala oldukça dar bir kullanım yelpazesine rağmen, sensör ağları bilimde ve daha sonra yaşamda kullanılmaktadır.

Sitelerden malzemeler kullanıldı:

21. yüzyılda hayatın neredeyse tüm alanları bilgi ve iletişim teknolojilerine (BİT) bağlıdır. Sadece insanlar değil, her türlü akıllı sistem, cep telefonu, giyilebilir cihazlar, ATM'ler, sensörler de veri alışverişinde bulunuyor. En az 5 milyar cihaz zaten Nesnelerin İnterneti'ne bağlı. Herhangi bir büyük kompleksin (sanayi işletmeleri, enerji, tarım, alışveriş merkezleri, müzeler, ofisler, konut binaları) işleyişi, bölgelerindeki durumun sürekli izlenmesi ile ilişkilidir. Gerçek zamanlı olarak hassas sensörler, ekipmanın sağlığını, cihazların birbirleriyle etkileşiminin organizasyonunu izler, bunları değiştirme ihtiyacı veya acil durumlar hakkında uyarır. Hızla artan veri hacimleriyle, cihazlar ve veri merkezleri arasında veri alışverişi yapmak için basit ve kullanışlı bir yola ihtiyacınız var.

Baskı versiyonu:

Kablosuz sensörler ve kontrol cihazlarından oluşan ve akıllı algoritmalar kullanarak kendi kendini organize edebilen kablosuz sensör ağları (BSS, Kablosuz Sensör Ağları), insan sağlığını, çevrenin durumunu, endüstriyel sistemlerin işleyişini izlemek için büyük ölçekli kullanım beklentilerini göstermektedir. ve ulaşım sistemleri, çeşitli kaynaklar için muhasebe vb. Bültenin bu sayısı, kablosuz sensörlerin sürekli çalışmasının sağlanması ve bunların modern ekonominin iki alanında - gelişmiş üretim ve akıllı enerji (akıllı şebeke) ile ilgili FSS alanındaki teknolojik trendleri sunar. ).

Kendinden yüklemeli sensör cihazları

Kablosuz sensör ağlarının geliştirilmesi için, güç kaynağı sorununu çözmek önemlidir. Gelecek vaat eden bir eğilim, minimum enerji tüketimi ile dış kaynaklardan dönüştürülen dayanıklı otonom cihazların oluşturulmasıdır.

Kablosuz sensör cihazları, örneğin, bir vericiden (radyo frekansı tanımlama (RFID) cihazları veya temassız akıllı kartlar gibi) kendilerine gönderilen radyo sinyalleriyle çalıştırılabilir. Bu enerji, cihaz tarafından hem sensörü şarj etmek hem de izlenen nesnenin mevcut durumu hakkında bilgi içeren bir yanıt sinyali üretmek için kullanılır.

Başka bir yöntem, enerjinin dış ortamdan pasif olarak dönüştürülmesidir (enerji hasadı): güneş enerjisi (oldukça açık havada odanın dışında), termal enerji, mekanik titreşim enerjisi (yakında çalışan cihazlardan - montaj makinelerinden, konveyörlerden vb.), sensörün titreşim enerjisi (giyilebilir cihazlarda), çevredeki elektrikli cihazlardan (Wi-Fi dahil) arka plan radyo emisyonları.

Etkileri Kullanılan güç kaynaklarının son derece zehirli atıklarını azaltarak, çevre üzerindeki olumsuz etki azaltılır. Kendi kendini şarj eden sensör cihazlarının kullanılması, "Nesnelerin İnterneti" kablosuz cihazlarının, kişiselleştirilmiş tıbbın (insan sağlığı göstergelerini izleyen giyilebilir ve implante edilebilir cihazlar) yanı sıra enerjide çevre dostu teknolojilerin (yeşil teknolojiler) geliştirilmesine katkıda bulunacaktır. , endüstri (özellikle tehlikeli endüstrilerde) ve diğer alanlarda. ...

Pazar tahminleri 30,1 milyar 2020 yılına kadar dünyada 30,1 milyar kablosuz cihaz olacak. Kendi kendini şarj eden cihazların potansiyel payı %30-65'e ulaşacak. Trendin maksimum tezahürü 2020-2030'da tahmin ediliyor.

Sürücüler ve engeller Kablosuz cihazların minyatürleştirilmesi ve maliyetlerinin düşürülmesi nedeniyle trendin alaka düzeyi sürekli artıyor. Bu yönün gelişimi, karmaşık ekipmanın durumunu izlemek ve periyodik olarak veri işleme merkezine bilgi göndermek için gerekli olan mevcut kablosuz sensör modellerinde dış ortamdan dönüştürülen yetersiz miktarda enerji nedeniyle engellenmektedir.

Kablosuz sensör ağlarına dayalı gelişmiş üretimin uygulanması

Kaynakların ve üretim tesislerinin uygunsuz kullanımı, büyük miktarda kirletici atık oluşumu, işletmelerdeki tesislerin durumunun sürekli olarak izlenmemesi - bu ve modern endüstrinin diğer sorunları, gelişmiş üretim modeline geçişi teşvik eder. Yeni malzemelerin ve çevre dostu teknolojilerin (yeşil teknolojiler) kullanımının yanı sıra ICT ve akıllı sistemlerin, özellikle robotik ve kablosuz sensör ağlarının yaygın kullanımı ile karakterizedir.

Endüstriyel Kablosuz Sensör Ağları (IBSS), gelişmiş üretimin uygulanmasında en önemli faktördür. İşletmedeki nesnelerin (ekipman, konveyörler, montaj makineleri, reaktörler) durumunu kontrol etmek ve izlemek için, sensörlerden gelen verileri işleyen ve kontrol cihazlarını kullanarak kontrollü nesnelerle etkileşime giren bir dizi birbirine bağlı kablosuz sensör ve bilgi sistemi kullanılır. Böyle bir otomatik sistem, işletmedeki göstergelerdeki herhangi bir değişikliğe tepki verir, personeli kazalar ve sorun durumları hakkında bilgilendirir, ekipman kullanımının verimliliğini analiz eder, çevre kirliliği seviyesini ve üretilen atık hacmini değerlendirir.

Etkileri Gelişmiş üretimin uygulanması, büyük işletmelerde süreç kontrolünün verimliliğini, doğruluğunu ve esnekliğini ve ürünlerin kalitesini artıracak, kaynak optimizasyonu sorunlarını çözecek ve darboğazları belirleyecektir. Üretimdeki riskleri en aza indirmek (daha fazla otomasyon nedeniyle) ve emisyonları azaltmak, çevre üzerindeki endüstriyel yükü önemli ölçüde azaltacaktır.

Pazar tahminleri 3,8 milyar dolar 2017 yılında endüstriyel kablosuz sensör ağlarının pazar büyüklüğüne ulaşacaktır. ISBS'nin devasa yayılımının 2017-2020 yılları arasında olacağı tahmin ediliyor.

Sürücüler ve engeller Kendi kendine yüklenen sensör cihazlarının geliştirilmesi, üretim ekipmanının dijital kontrolüne geçiş ve robotik sistemlerin büyük çapta tanıtılması, trendin gelişimini teşvik ediyor. Kablosuz sensör ağlarının yetersiz standardizasyonu, birçok sanayi kuruluşunda eski BİT altyapısı, gelişmiş üretim modeline geçişi yavaşlatıyor.

Akıllı Şebekeler

Küresel elektriğin irrasyonel kullanımı sorunu özellikle Rusya için acildir. Elektrik üretmenin yüksek maliyetleri, üretim maliyetini artırır ve bu da son kullanıcıya çifte yük getirir. Güç sistemlerinin verimliliğini ve güvenilirliğini artırmak için birçok ülke akıllı şebeke konseptine geçiyor.

Böyle bir ağ, kendisine bağlı tüm üretici kaynakları, iletim ve dağıtım ağlarını ve elektrik tüketen nesneleri gerçek zamanlı olarak kontrol eder. "Akıllı" elektrik şebekesini kontrol etmek için, farklı bölümlerinde enerji üretim hacmini ve enerji tüketimini kontrol eden kablosuz sensör ağları kullanılır. Bilgi sistemleri yardımıyla şebekedeki enerjinin optimal dağılımı hesaplanmakta, günün farklı mevsim ve periyotları için tahminler yapılmakta, enerji üretimi ve dağıtımı senkronize edilmekte ve enerji hatlarının güvenliği izlenmektedir. Elektrik şebekesinin verimliliğini artırmak için, kritik olmayan unsurları, azaltılmış faaliyet süresi boyunca kapatılır.

Etkileri Güç sistemindeki cihazların sürekli izlenmesi ve kontrolü, elektrik kesintilerinin sayısını azaltır. Üretimindeki önemli maliyet tasarrufları, sanayi, sosyal alan ve çevre için olumlu etkilere yol açmaktadır (şu anda Rusya'da enerjinin hava kirliliğindeki payı %26,8'dir - diğer alanlara kıyasla maksimum değer).

Pazar tahminleri 63 milyar dolar 2020 yılına kadar, akıllı elektrik şebekesi teknolojileri için dünya pazarının hacmi, yıllık ortalama %8'den fazla büyüme oranına ulaşacak. 2018–2025 - trendin maksimum tezahürü dönemi.

Sürücüler ve engeller Daha katı çevre düzenlemeleri ve standartlarının getirilmesi bu eğilimi hızlandırıyor. Rusya'da akıllı şebekeyi tanıtmak için doğru an, elektrik enerjisi endüstrisinin altyapı tesislerinin planlı olarak yenilenmesidir. Akıllı şebeke konseptine geçiş, endüstrinin büyük ölçeği, yüksek maliyeti ve teknolojik güncelleme için harcanan önemli zaman nedeniyle karmaşıktır. Elektrik şebekelerinin modernizasyonu sırasında periyodik santral kapatmaları, tüketici şirketleri için bir sorun teşkil etmektedir.

Küresel teknolojik eğilimlerin izlenmesi, HSE Temel Araştırma Programının bir parçası olarak İktisat Yüksek Okulu () İstatistiki Araştırmalar ve Bilgi Ekonomisi Enstitüsü tarafından gerçekleştirilir.

Trend mektubu hazırlanırken aşağıdaki kaynaklardan yararlanılmıştır: 2030 yılına kadar Rusya Federasyonu'nun bilimsel ve teknolojik gelişiminin tahmini(prognoz2030.hse.ru), bilimsel derginin materyalleri "Öngörü"(foresight-journal.hse.ru), veriler Bilim Ağı, yörünge, idc.com, marketsandmarkets.com, wintergreenresearch.com, greentechmedia.com, greenpatrol.ru, vb.