ВВЕДЕНИЕ 3
1 Подходы к построению беспроводных сенсорных сетей 4
1.1 Описание протокола IEEE 802.15.4/ZigBee 4
1.2 Основные характеристики протокола IEEE 802.15.4/ZigBee 8
1.3 Алгоритмы работы IEEE 802.15.4/ZigBee 9
1.4 Выводы 10
2 Описание модели поведения протокола 12
2.1 Выводы 15
3 Моделирование протокола 16
3.1 Система имитационного моделирования OMNet++ 16
3.2 Библиотека моделирования беспроводных сенсорных сетей 19
3.3 Построение модели сенсорной сети IEEE 802.15.4/ZigBee 23
3.3.1 Описание моделей сети и компонентов 23
3.3.2 Используемая модель протокола 26
3.4 Реализация предложенных алгоритмов 27
3.4.1 Реализация класса взаимодействия устройств 27
3.4.2 Реализация класса маршрутизации 29
3.5 Выводы 31
4 Результаты моделирования 32
4.1 Описание процесса моделирования 32
4.1 Моделирование сети стандарта IEEE 802.15.4/ZigBee 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 41
Беспроводная сенсорная сеть (БСС) - это класс беспроводных сетей передачи данных, представляющих собой распределенную самоорганизующуюся и устойчивую к отказу отдельных элементов сеть миниатюрных электронных устройств с автономным источником питания. Область покрытия подобной сети может составлять от нескольких метров до нескольких километров за счет способности ретрансляции сообщений от одного устройства к другому [1].
Беспроводные сенсорные сети являются одним из самых перспективных направлений развития современных телекоммуникационных технологий. Перспективы их использования связаны как с заменой кабельных систем на радиоэфир, так и с новыми функциональными возможностями. Благодаря таким характеристикам БСС, как миниатюрность узлов, низкое энергопотребление, сравнительно невысокая стоимость, стало возможным их широкое использование во многих сферах человеческой деятельности, таких, как:
- мониторинг телекоммуникационной инфраструктуры;
- мониторинг на производстве (вредные выбросы и т.д.);
- экологический, биологический и медицинский мониторинг;
- система «Умный дом»;
- выявление чрезвычайных ситуаций (паводки, землетрясения, лесные пожары и т.д.);
- выявление и предупреждение чрезвычайных ситуаций техногенного характера;
- бортовые управляющие сети и другие.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы была изучена предметная область и существующие аналоги. Был произведен анализ документации беспроводный сенсорных сетей, построенных на базе стандарта IEEE 802.15.4/ZigBee. Целью анализа было выяснить основные механизмы передачи данных, построенные топологии сети, с использованием механизмов маршрутизации.
При анализе стандарта была реализована диаграмма автомата. Диаграмма соответствует механизму передачи данных, с уровня приложения на сетевой уровень, анализу полученного пакета, сопоставлению полученных данных с данными находящимися на узле, изменение заголовка пакета, инициализации поиска маршрута и отправка пакета на уровень MAC.
В среде моделирования OMNeT++ была реализована модель, в соответствии с разработанной диаграммой автомата. На разработанной модели был проведен ряд экспериментов, для оценки времени задержки пакетов при передаче.
Проведенные эксперименты с использованием разработанных моделей, подтвердили гарантированную доставку пакетов, но показали при этом увеличение времени доставки.
