Метод повышения помехоустойчивости в сети ZigBee в условиях преднамеренных электромагнитных воздействий

• Автор: Данилин, Станислав Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Анализ технологий современных беспроводных сенсорных сетей

1.1. Стандарты беспроводных самоорганизующихся сетей

1.1.1. Стандарт ШЕЕ 802.15.

1.1.2. Семейство протоколов

1.1.3. Vibree и альтернативные технологии

1.1.4. Краткий анализ аппаратной части беспроводных самоорганизующихся сетей

1.2. Анализ проблем функционирования беспроводных самоорганизующихся сетей в условиях слабых помех
1.3. Анализ проблем сосуществования различных типов беспроводных самоорганизующихся сетей. Интерференция
1.4. Задача проектирования конфигурации беспроводных самоорганизующихся сетей в условиях преднамеренных электромагнитных воздействий
1.5. Выводы
Глава 2. Метод целенаправленного динамического пространственного размещения элементов сети ZigBee с целью снижения уровня воздействия помех
2.1. Математическая формализация задачи построения метода
2.2. Связь ошибок в данных на физическом и канальном уровнях
2.3. Определения вероятности искажения одного символа
2.4. Определение нагрузки на ретранслятор в условиях преднамеренного электромагнитного воздействия
2.5. Выбор целевой функции
2.5.1. Суммарное число ошибок как целевая функция
2.5.2. Максимальное число ошибок как целевая функция
2.5.3. Целевая функция для динамической задачи
2.6. Ограничения для задачи оптимизации
2.7. Выводы
Глава 3. Алгоритм изменения пространственной конфигурации элементов сети ZigBee в условиях ПД ЭМВ
3.1. Анализ метода градиентного спуска
3.2. Анализ методов нелинейной многопараметрической оптимизации
3.3. Анализ метода Монте-Карло
3.4. Анализ адаптивного метода Монте-Карло
3.5. Алгоритм построения пространственной конфигурации беспроводной самоорганизующейся сети для условий преднамеренных электромагнитных воздействий
3.5.1. Обоснование выбора алгоритма
3.5.2. Тестирование алгоритма
3.6. Выводы
Глава 4. Методика оценки эффективности работы алгоритма в сети ZigBee в условиях ПД ЭМВ
4.1. Предварительные оценки ошибок в системе «беспроводная самоорганизующаяся сеть + преднамеренные электромагнитные воздействия» для неоптимизи-рованной топологии
4.2. Зависимость различных целевых функций беспроводной самоорганизующейся сети от параметров источника преднамеренных электромагнитных воздействий
4.2.1. Зависимость от частоты излучения источника и ширины спектра
4.2.2. Зависимость от мощности источника ПД ЭМВ
4.3. Зависимость различных целевых функций от параметров беспроводной самоорганизующейся сети
4.3.1. Зависимость от длины пакета
4.3.2. Зависимость от числа ретрансляторов и конечных устройств
4.3.3. Зависимость от геометрических характеристик
4.4. Анализ эффективности алгоритма
4.5. Выводы
Заключение
Список условных обозначений
Список использованной литературы
Приложения

щений в сети за определенный, достаточно большой промежуток времени минимально среди всевозможных топологий и маршрутизаций.
2.2. Связь ошибок в данных на физическом и канальном уровнях
Рассмотрим /-й шлюз и j -е конечное устройство. Пусть за время ТКУ отсылает шлюзу п сообщений, шлюз же определяет корректность каждого сообщения и в случае некорректного сообщения шлет КУ сигнал о повторной передаче. При этом, говоря «конечное устройство», будем иметь в виду, что это может быть и шлюз-ретранслятор. Всего возможно т повторных передач. На канальном уровне используются два типа пакетов данных: ACL (Asynchronous ConnectionLess — «асинхронный без прямого соединения каналов») и SCO (synchronous connection-oriented -— «синхронный с прямым соединением»), ACL-пакеты используются совместно с проверкой контрольной суммы (CRC). Если контрольные суммы приемника и передатчика не совпадают, запрашивается повторная передача пакета. Используется шесть разных ACL-пакетов, охватывающих разное количество временных слотов. ACL-пакеты используются в том случае, когда целостность данных важнее скорости их доставки.
Пусть длина пакета N. Будем считать, что шлюз с вероятностью 1 определяет, корректно ли сообщение; это следует из алгоритма CRC. Тогда можно ввести
вероятность искажения одного информационного символар. Вероятность искажения пакета из N символов при первой передаче будет, очевидно, равна [35]:
/Г=1-(1-лЛ (3)
Это вероятность того, что хотя бы один символ в пакете будет искажен. Пусть время одного сеанса между шлюзом и КУ равно т. Если антенна может двигаться, то вероятность р зависит от времени. Если отсчет времени начинается с нуля, то вероятность искажения пакета при к-й повторной передаче равна:
P^=-(-Pl{kr))N. (4)