Аннотация
Введение 5
1. Постановка задачи на исследование 7
1.1. Mesh-сети и их место в современном мире 7
1.2. Описание задачи 9
1.3. Аналоги существующих программных решений
для моделирования mesh-сетей 13
1.4. Математическая модель задачи 15
2. Проектирование и разработка программного обеспечения 18
2.1. Выбор алгоритма решения задачи 18
2.2. Описание выбранного алгоритма 27
2.3. Формализация требований к программному обеспечению
и реализация алгоритма 34
2.4. Тестирование разработанного программного обеспечения 38
Заключение 43
Список используемой литературы 44
Приложение А Листинг исходного кода с алгоритмом HSSGA 47
Приложение Б Листинг исходного кода запускаемого файла 54
В настоящее время информационные технологии стремительно развиваются, что приводит к глобальному распространению вычислительных устройств, используемых в повседневной жизни. С распространением такой концепции, как интернет вещей (IoT), автоматизации промышленных производств, беспилотных автомобилей и других современных направлений развития информационных технологий значимость сетевых технологий для объединения всех устройств существенно возрастает. Одним из развивающихся направлений в этой области являются mesh-сети.
Топология mesh-сети позволяет построить отказоустойчивую и масштабируемую систему, где каждый узел может быть также точкой доступа для других. Из-за таких преимуществ mesh-сети активно используются для построения локальных, персональных и городских беспроводных сетей. В рамках данной работы в качестве устройств для моделирования конфигурации будут рассматриваться микроконтроллеры серии ESP32, так как они выпускаются с поддержкой протокола для создания WLAN mesh-сети, то есть не нуждаются в дополнительной настройке.
Актуальность бакалаврской работы обусловлена быстрым распространением вычислительных устройств, используемых в быту, производстве, военном деле, здравоохранении и других сферах деятельности человека, и необходимостью моделирования наиболее эффективных сетей для их взаимосвязи.
Предметом исследования данной работы является процесс моделирования конфигурации и оценка времени прохождения пакетов в mesh- сетях.
Объектом исследования являются подходы для организации и эффективного взаимодействия устройств в mesh-сети и принципы построения mesh-сетей.
Целью данной работы является разработка программы для моделирования эффективной конфигурации сети и оценки времени прохождения пакетов в ней.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: изучить литературу по теме работы; изучить известные технологии для создания mesh-сетей; выбрать способ для организации взаимодействия устройств mesh-сети; разработать программное обеспечение для моделирования mesh-сети в соответствии с выбранным способом; вычислить время прохождения пакетов внутри полученной модели сети; протестировать разработанную программу.
Пояснительная записка включает в себя введение, два раздела, заключение, список литературы и используемых источников.
Во введении описывается актуальность данной работы, определяются цель и необходимые для решения задачи, объект и предмет исследования.
В первом разделе работы описываются различные протоколы для создания mesh-сетей, выбирается платформа для моделирования сети, ставится задача на исследование и разрабатывается ее математическая модель.
Во втором разделе описываются различные алгоритмы для решения поставленной задачи, выбирается один из алгоритмов для реализации программного обеспечения, разрабатывается и тестируется программа для построения эффективной mesh-сети.
Выпускная квалификационная работа содержит пояснительную записку объемом 56 страниц, 18 рисунков, 2 таблицы, 2 формулы и список используемой литературы, состоящий из 20 источников.
В настоящее время информационные технологии быстро развиваются, что способствует распространению компьютерных устройств в повседневной жизни. Инновационные направления информационных технологий обеспечивают необходимость развития сетевых технологий, одной из которых и являются mesh-сети. Они обладают большим числом преимуществ (отказоустойчивость, масштабируемость, гибкость, безопасность и т.д.) перед другими топологиями сети. При этом сложность организации mesh-сети и отсутствие готовых решений для этого создают необходимость разработки собственного программного обеспечения для моделирования конфигурации сети, что и являлось целью данной работы.
На первом этапе бакалаврской работы были изучены различные протоколы для создания mesh-сетей, выбрана платформа для моделирования сети, поставлена задача на исследование и разработана ее математическая модель.
На втором этапе была рассмотрена поставленная задача, описаны различные алгоритмы для ее решения, был выбран и подробно изучен один из алгоритмов для реализации программного обеспечения, была реализована и протестирована программа для построения эффективной mesh-сети.
Таким образом, в ходе исследования были решены следующие задачи: изучена литература по теме работы; рассмотрены известные технологии для создания mesh-сетей; выбран способ для организации взаимодействия устройств mesh-сети; разработано программное обеспечение для моделирования mesh-сети в соответствии с выбранным способом; добавлена функция оценки времени прохождения пакетов внутри полученной модели сети; протестирована разработанная программа. То есть все поставленные задачи решены, цель достигнута. Уверен, что полученные знания и опыт пригодятся для успешного выполнения своих трудовых обязанностей в профессиональной деятельности.
