Тема: СИНХРОНИЗАЦИЯ ВРЕМЕНИ В РАДИОСЕТЯХ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ МАЛОГО РАДИУСА ДЕЙСТВИЯ

Благодаря технологическим совершенствованиям, вычислительные устройства становятся более дешёвыми и энергоэффективными, что делает беспроводные сенсорные сети WSN (англ. wireless sensor networks) более привлекательными для практических задач, в том числе задач реального времени. Сейчас WSN широко применяются в задачах мониторинга, наблюдения, автоматизации производственных процессов. WSN имеют несколько отличительных особенностей, ограничивающих применение существующих протоколов синхронизации времени. Во-первых, реализация такой системы синхронизации времени должна быть энергоэффективной, т. к. узлы WSN имеют батарейное питание. Во-вторых, ширина канала беспроводных сетей ограничена, что делает невозможным частую передачу сообщений между узлами.
Синхронизация времени в сетях передачи данных основана на обмене сообщений, содержащих временную метку, между узлами. Однако в беспроводных сетях, такие обмены сообщений сопровождаются недетерминированными временными задержками.
Цель работы: разработка и реализация системы синхронизации времени в радиосетях малого радиуса действия.
Поставленная цель потребовала решения следующих задач:
1) изучить существующие методы и протоколы синхронизации времени в сетях передачи данных;
2) изучить наиболее распространённые стандарты радиосетей передачи данных малого радиуса действия;
3) разработать макеты устройств радиосети на основе микроконтроллера STM32 и выбранного радиомодуля;
4) разработать и реализовать однонаправленный протокол синхронизации времени.

Купить

1. Изучены протоколы синхронизации времени в беспроводных сетях
передачи данных — RBS, TPSN, FTSP, и проведен их сравнительный анализ. Был выбран энергоэффективный протокол FTSP,
обеспечивающий точность синхронизации 2 мкс.
2. Изучены радиосети стандарта 802.15.4, 802.11bg, Nordic nRF24L01+. Для макета был выбран трансивер Nordic nRF24L01+ так как обладает приемлемыми для беспроводных датчиковых сетей скоростными характеристиками и небольшой ценой.
3. Разработаны макеты устройств радиосети на основе микроконтроллера STM32 и трансивера nRF24L01+ (диапазон 2.4 ГГц). Разработанные устройства позволяют обмениваться пакетами данных друг с другом по радиосети, и с ПК. Максимальное расстояние передачи составило 40 м при скорости 250 Кбит/с.
4. Разработан и реализован на макетах однонаправленный протокол синхронизации времени. Проведены испытания точности синхронизации реализованного протокола с помощью логического анализатора. Средняя ошибка синхронизации составила 1 мкс, максимальная — 2.1 мкс.

Купить