Исследование характеристик трафика в беспроводных сенсорных сетях

• Автор: Выборнова, Анастасия Игоревна
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление
Введение

Глава 1. Анализ современных представлений о беспроводных сенсорных сетях

1.1 Архитектура беспроводных сенсорных сетей

1.1.1 Состав БСС

1.1.2 Топология БСС

1.1.3 Масштабирование БСС

1.1.4 Самоорганизация БСС

1.1.5 Архитектура сенсорных узлов

1.2 Протоколы и стандарты, используемые для организации беспроводных сенсорных сетей
1.2.1 Протоколы физического уровня
1.2.2 Протоколы уровня звена данных
1.2.3 Протоколы сетевого уровня и протоколы маршрутизации
1.2.4 Протоколы транспортного уровня
1.2.5 Протоколы верхних уровней
1.3 Приложения беспроводных сенсорных сетей
1.4 Выводы главы
Глава 2. Модели трафика сенсорных узлов
2.1 Модель трафика для приложений с периодической отправкой данных
2.2 Модели трафика для приложений с управляемой событием отправкой данных
2.3 Моделирование источника трафика беспроводной сенсорной сети слежения за линейно движущейся целью
2.3.1 Описание имитационной модели
2.3.2 Теоретическая модель
2.3.3 Результаты имитационного моделирования
2.3.3.1 Распределение длин ОИ-интервалов
2.3.3.2 Распределение длин ОГР-интервалов
2.4 Выводы главы
Глава 3. Методы анализа характеристик трафика в беспроводных сенсорных сетях

3.1 Определение средней интенсивности трафика и среднеквадратического отклонения данной величины
3.2 Определение характеристик функции распределения трафика
3.3 Определение степени самоподобия и долговременной зависимости трафика
3.3.1 Анализ нормированного размаха (ЮБ-анализ)
3.3.2 Метод Хигучи
3.3.3 Анализ дисперсии агрегированных рядов
3.3.4 Методы Виттла
3.3.5 Метод анализа периодограмм
3.3.6 Вейвлет-анализ
3.4 Модель анализа характеристик трафика на шлюзе БСС
3.5 Выводы Главы
Глава 4. Исследование характеристик агрегированного трафика сенсорной сети слежения за целью
4.1 Обзор исследований характеристик агрегированного трафика БСС
4.2 Описание беспроводной сенсорной сети слежения за целью
4.3 Описание имитационной модели
4.4 Зависимость трафика на шлюзе сети от параметров движения цели
4.4.1 Случайное движение цели
4.4.1.1 Влияние средней длины ОГТ-интервала
4.4.1.2 Влияние средней длины ОМ-интервала
4.4.1.3 Влияние формы распределения длин ОМ и ОГГ-интервалов
4.4.1.4 Влияние скорости передачи данных в течение ОМ-интервала
4.4.2 Линейное движение цели
4.4.2.1 Влияние скорости движения цели
4.4.2.1 Влияние скорости передачи данных в течение ОМ-интервала
4.5 Рекомендации по планированию, проектированию и расчету беспроводных сенсорных сетей слежения за целью
4.6 Метод генерации трафика с заданной степенью самоподобия и долговременной зависимости
4.7 Выводы главы
Заключение

Список сокращений и условных обозначений
Словарь терминов
Список литературы
Список иллюстративного материала
Приложение А. Листинг скритпа моделирования источника трафика
Приложение Б. Листинг скрипта моделирования сенсорной сети
Приложение В. Листинг скрипта формирования и запуска моделирования и дельнейшей обработки результатов моделирования
Приложение Г. Результаты имитационного моделирования трафика шлюза БСС
Приложение Д. Акты о внедрении

объема пересылаемой информации позволяет компенсировать издержки на дополнительную обработку данных в сенсорных узлах. Кроме того, в рамках данного подхода может реализовываться агрегация данных в промежуточных сенсорных узлах. Среди ориентированных на данные протоколов следует отметить Sensor Protocols for Information via Negotiation (SPIN), Directed Diffusion protocol, Energy-Aware Data-Centric Routing (EAD) [34].
п) Кластеризация. Как уже было упомянуто в разделе 1.1.3, в БСС, распределенных по большой территории часто оказывается эффективным построение иерархической структуры на основе кластеров. Среди протоколов, использующих кластеризацию, следует отметить Energy-Efficient Communication Protocol for Wireless Microsensor Networks (LEACH) [15], Group mobility adaptive clustering scheme (GMAC) [16] и другие.
p) Адаптация существующих протоколов сетевого уровня. Как уже было сказано в самом начале данной главы, концепция Интернета Вещей предполагает, что многочисленные вещи, в том числе и сенсорные узлы, в ближайшем будущем будут подключены к глобальной сети Интернет. При этом, так как множество специфичных протоколов для БСС не совсем укладываются в концепцию ИВ, особое значение приобретает направление развития БСС, в котором под специфичные особенности БСС дорабатываются протоколы, широко применяющиеся в сети Интернет. Так, протокол IPv6, постепенно приходящий на смену протоколу IPv4, модифицируется для работы поверх сетей стандарта ГЕЕЕ
802.15.4 (см. разделы 1.2.1, 1.2.2) в рамках концепции IPv6 overLow power Wireless Personal Area Networks (6L0WPAN). В рамках 6L0WPAN реализуется согласование 1Ру6-адресации с адресацией стандарта IEEE 802.15.4, механизмы адаптации размеров заголовков пакетов, поддержка многоинтервальной ad hoc маршрутизации и многое другое [36].
1.2.4 Протоколы транспортного уровня Так как протоколы транспортного уровня предназначены для доставки данных, в том числе между сетями, для БСС, представляющих собой отдельную