Введение 3
1 Теоретическая часть 4
1.1 Интернет вещей 4
1.2 Производительность сети 8
1.3 Надежность сети 11
1.4 Обзор существующих технологий 13
1.4.1 802.15.4 (ZigBee) 13
1.4.2 Bluetooth LE 14
1.4.3 ANT+ 14
1.4.4 IEEE 802.11 ah 15
1.5 Сравнительный анализ рассмотренных решений 15
1.6 Описание стандарта 802.15.4 18
1.7 Выводы по главе 26
2 Обзор средств моделирования беспроводных сенсорных сетей 27
2.1 NS-2 (Network Simulator Version 2) 27
2.2 Симулятор Cooja 28
2.3 Симулятор TOSSIM (TinyOS Simulator) 30
2.4 OMNeT++ (Objective Modular Network Testbed in C++) 31
2.5 Выводы по главе 34
3 Моделирование 34
3.1 Моделирование сети с использованием стандартного протокола 34
3.2 Моделирование сети с оптимизированным протоколом 38
3.3 Анализ результатов моделирования 42
3.4 Выводы по главе 45
Заключение 46
Список использованных источников 47
Приложение А 49
Приложение Б 51
В качестве основного направления для изучения проблемы производительности сети была выбрана концепция «Интернет вещей» (англ. Internet of Things - IoT).
В современном мире уже несколько лет набирают популярность такие понятия как «носимая электроника», «умный дом», которые можно объединить одним термином - «Интернет вещей». На сегодняшний день, количество подключенных к сети устройств составляет порядка 25 млрд, а, по прогнозам специалистов, к 2020 году количество подключенных к сети устройств увеличится минимум вдвое - до 50 млрд [20]. Следовательно, проблема увеличения производительности сети, автономности системы, надежности работы и безопасности передаваемых данных как нельзя актуальна на сегодняшний день.
Цель диссертации: разработка программного решения, направленного на увеличение производительности беспроводной сенсорной сети.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
- анализ предметной области концепции «Интернет вещей», стандартов беспроводных сенсорных сетей, требований, предъявляемых к беспроводным сенсорным сетям;
- анализ программных средств моделирования, позволяющих произвести моделирование беспроводной сенсорной сети;
- внесение изменений в протокол модели беспроводной сенсорной сети с целью повышения производительности.
Был произведен анализ предметной области концепции «Интернет вещей», стандартов беспроводных сенсорных сетей, требований, предъявляемых к беспроводным сенсорным сетям. Также был произведен анализ существующих решений организации беспроводных сенсорных сетей.
Беспроводные сенсорные сети являются наиболее оптимальным решением для мониторинга и контроля производственных помещений, в виду лёгкости монтажа, отсутствия проводов и недорогой аппаратной части. Миниатюрность узлов сети обеспечивают низкое энергопотребление, узлы могут работать вплоть до нескольких лет без замены источников питания.
Применительно к беспроводным сенсорным сетям используется стандарт 802.15.4 (ZigBee), который был избран на основе проведённого сравнения ключевых особенностей существующих решений организации беспроводных сенсорных сетей.
Помимо этого, была избрана среда имитационного моделирования беспроводной сенсорной сети - OMNeT++. С помощью программы имитационного моделирования OMNeT++ была создана сенсорная сеть до и после использования процесса оптимизации. Для датчиков была проведена сравнительная характеристика по такому параметру, как задержка. При анализе задержек было выявлено, что задержки в датчиках после оптимизации значительно меньше.
