Моделирование времени жизни динамически реконфигурируемых сенсорных сетей с мобильным стоком

• Автор: Ефремов, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Проблема увеличения времени жизни беспроводных сенсорных сетей

1.1. Понятие беспроводной сенсорной сети

1.2. Понятие времени жизни сети

1.3. Методы увеличения времени жизни БСС

1.4. Реконфигурируемые БСС с мобильным стоком

1.5. Выводы к главе

Глава 2. Математическая модель реконфигурируемых БСС .

2.1. Введение

2.2. Модель реконфигурируемой сенсорной сети

2.3. Расчет потребляемой мощности и времени жизни узлов БСС .
2.4. Показатели времени жизни сети
2.5. Оценка времени жизни динамически реконфигурируемых сетей
2.6. Выводы к главе
Глава 3. Метод динамической реконфигурации сенсорной сети с мобильным стоком
3.1. Введение
3.2. Общая задача планирования движения стока
3.3. Метод решения задачи планирования движения стока
3.4. Эвристические алгоритмы динамического управления движением стока
3.5. Выводы к главе

Глава 4. Моделирование БСС с мобильным стоком
4.1. Введение
4.2. Исследование возможности проведения натурного эксперимента
4.3. Имитационное моделирование
4.4. Выводы к главе
Заключение
Литература
Приложение А. Акты внедрения результатов диссертационной работы
Приложение Б. Примеры расчета потребляемой мощности и времени жизни устройств БСС
Приложение В. Аппаратная платформа для беспроводных сенсорных сетей
В.1. Принципиальная схема
В.2. Внешний вид макета
В.З. Характеристики
В.4. Патент на полезную модель
Приложение Г. Комплекс программ для моделирования динамически реконфигурируемых БСС
Г.1. Решение задач линейной оптимизации с помощью 1р_во1уе . . .
Г.2. Интерфейс программы

Введение
Актуальность работы
Последние достижения технологического прогресса сделали возможным создание недорогих миниатюрных вычислителей с чрезвычайно малым энергопотреблением, способных объединяться в сеть и взаимодействовать друг с другом посредством беспроводных каналов связи. Сети таких устройств получили название беспроводных сенсорных сетей (БСС), что, в частности, подчеркивает их основное назначение - сбор данных с датчиков (сенсоров) для последующего накопления, анализа и выдачи управляющих команд.
Актуальными направлениями в области БСС являются создание новых аппаратных платформ, разработка стеков сетевых протоколов и специализированных операционных систем, разработка алгоритмов доступа к среде и маршрутизации для сложных сетевых топологий, имеющих целью повышение энергоэффективности БСС, что позволяет увеличить время жизни (автономной работы) БСС.
Проводимые в диссертационной работе исследования находятся на стыке двух приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации: “Информационно-телекоммуникационные системы” и “Энергоэффективпость, энергосбережение, ядерная энергетика”. Повышением эффективности сенсорных сетей активно занимаются ведущие российские организации, среди которых Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Институт точной механики и вычислительной техники им. С.А. Лебедева РАН, Нижегородский государственный университет, Московский авиационный институт, а также международные - Калифорнийский Университет в Беркли, Массачусетский Технологический Университет (США) и многие другие.
Одной из проблем, препятствующих повышению энергоэффективности

обусловлены картой местности, наличием физических препятствий, мешающих прямому переходу между позициями, и другими причинами. Как было сказано выше, одним из преимуществ использования управляемой мобильности стока является сохранение в допустимых пределах задержек передачи информации, так как сеть по-прежнему работает в режиме связного графа с многозвенной трансляцией данных. Вместе с тем для того, чтобы задержки оставались небольшими, и учитывая конечную и зачастую небольшую скорость перемещения стока, необходимо также вводить ограничения в его возможных движениях.
В настоящей диссертационной работе ставится задача построения общей модели реконфигурируемой сети с мобильным стоком, узлы которой работают от автономных источников питания, при этом основное внимание уделяется вопросу оценки фиксированных маршрутов стока и нахождения оптимальных маршрутов по критерию максимизации времени жизни сети.
1.5. Выводы к главе
Таким образом, проведенный анализ открытых источников показал, что беспроводные сенсорные сети являются перспективной технологией в области создания бытовых и промышленных систем сбора данных и управления.
Ключевым показателем БСС, определяющим их применимость на практике, является время их жизни, задача его увеличения по-прежнему является актуальной.
Использование мобильного стока является одним из наиболее перспективных методов увеличения времени жизни сети. Наличие подвижного узла дает возможность осуществлять динамическую реконфигурацию системы с целью выравнивания мощности, потребляемой различными ее элементами.
В литературе описан ряд моделей реконфигурируемых сетей, однако все