Метод функционирования систем мониторинга параметров объектов с изменяемой конфигурацией на базе дискретных беспроводных сенсорных сетей

• Автор: Терентьев, Максим Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА . АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА

ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗМЕНЯЕМОЙ КОНФИГУРАЦИИ НА

БАЗЕ ДИСКРЕТНЫХ БСС

1.1. ОСОБЕННОСТИ БСС КАК БАЗЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА ОБСЛУЖИВАНИЯ.

1.2. Проблемы создания систем мониторинга парамет ров объектов обслуживания с

ИЗМЕНЯЕМОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ НА БАЗЕ ДИСКРЕТНЫХ БСС.

1.3. анализ известных подходов к решению проблем организации взаимодействия и

синхронизации УЗЛОВ БСС.

1.4. Основные положения метода функционирования СМП объектов с изменяемой конфигурацией НА БАЗЕ БСС, СИНХРОНИЗИРУЕМЫХ С УЧЕТОМ ФАКТИЧЕСКИХ ЗАДЕРЖЕК

ПЕРЕДАЧИ ЭТАЛОННОГО ВРЕМЕНИ.

1.4.1. Организация взаимодействия узлов СМ объектов обслуживания с учетом
изменения их конфигурации.
1.4.2. Синхронизация часов узлов с учетом фактических задержек отправки сообщении
с эталонным временем
1.4.3. Учет нестабильности осциллятора во время фазы сна
1.4.4. Общая схема функционирования СМП изменяемой конфигурации на основе
метода синхронизации шкал времени узлов по абсолютным задержкам передачи сигналов эталонного времени
ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ СМИ ОБЪЕКТОВ ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗМЕНЯЕМОЙ
КОНФИГУРАЦИИ НА БАЗЕ ДИСКРЕТНЫХ БСС, СИНХРОНИЗИРУЕМЫХ С УЧЕТОМ ФАКТИЧЕСКИХ ЗАДЕРЖЕК.
2.1. IЮСГАНОНКА ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.2. Моделирование формирования дерева ретрансляции сообщений по радиоканалу
2.3. Моделирование автономной работы узла.
2.4. Модель учета попешности хода часов узлов
2.5. Обработка результатов имитационного моделирования
2.6. вычислительная модель расчета долговечности УЗЛОВ
ГЛАВА 3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ПРОЕКТИРОВАНИЯ И
РЕАЛИЗАЦИИ СМП НА БАЗЕ ДИСКРЕТНЫХ БСС
3.1. Состав и структура инструментального комплекса.
3.2. Симулятор
3.2.1. Блок задания исходных данных
3.2.2. Выполнение симуляции
3.2.3. Результаты симуляции
3.2.4. Профамма обработки результатов симуляции
3.2.5. Тестирование симулятора.
3.2.6. Имитационное моделирование БСС, использующих другие методы
функционирования.
3.3. Экспериментальное определение характеристик аппара туры узлов БСС.
3.3.1. Экспериментальное определение задержки оповещения приемника
3.3.2. Экспериментальное определение закона распределения погрешности частоты
кварцевых осцилляторов
3.4. Специализированная операционная система ОмеоаОБ.
3.4.1. Состав и основные положения ОтеаО
3.4.2. Подсистемы операционной системы ОпаОБ.
ГЛАВА 4. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ
МЕДИЦИНСКОГО СОСТОЯНИЯ КОСМОНАВТОВ НА МКС.
4.1. Постановка задачи и исходные данные.
4.2. Экспериментальное определение характеристик аппаратуры
4.3. Моделирование системы мониторинга и полученные результаты.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Введение


Функции шлюза и ЦОД могут быть реализованы как на раздельных устройствах, так и совмещены в рамках одного устройства. Далее предполагается общий случай раздельная реализация функций шлюза сети и ЦОД. Задача мониторинга в этом случае состоит в выполнении и передаче через шлюз в ЦОД результатов измерений физических параметров среды в модулях космических станций физиологических параметров свободно передвигающихся внутри отсеков космонавтов с установленными на них датчиками параметров состояния находящихся на борту функциональных систем с учетом возможности изменения их местоположения3. При более широком рассмотрении примерами обслуживаемых объектов могут служить производственные или складские помещения, промышленные установки с подвижными элементами, на которых установлены датчики и т. В настоящее время одной из ведущих тенденций развития СМП является использование в качестве базы их построения беспроводных сенсорных сетей БСС 2, 3, 4. Использование БСС как базы создания СМП обладает значительными потенциальными возможностями. Одновременно имеют место и существенные ограничения, непосредственно вытекающие из характерных особенностей БСС. Рассмотрим кратко эти особенности и связанные с ними проблемы, требующие решения при создании СМП на основе БСС. Место БСС в сложившейся классификации компьютерных сетей показано на рис. Характерные особенности БСС включают как наследуемые от сетей вышестоящих классов, так и свои собственные и состоят в следующем. Задача мониторинга на базе БСС состояния среды в модулях космических станций, физиологических параметров космонавтов, контроля состояния устройств, находящихся на борту МКС, подробно рассмотрена в 4й главе диссертационной работы. Данное обстоятельство является одним из важнейших при создании СМП на базе БСС для создания связной сети должна быть обеспечена радиовидимость соседних узлов с учетом зашумленности эфира в пределах объекта обслуживания. Кроме того, т. БСС используют один и тот же частотный канал, во избежание отрицательного влияния друг на друга соседние узлы не могут работать одновременно, т. БСС реализуется, так называемый, конкурентный доступ к радиоканалу со всеми вытекающими из этого последствиями 3. Низкоскоростные персональные беспроводные сети 1ЕЕЕ



Рис. Место класса БСС среди всех компьютерных сетей. Вовторых, важной особенностью БСС является низкая не более 1 мВт мощность применяемых передатчиков, что существенно ограничивает расстояние, на которое может быть передана информация. Сети, обладающие такой особенностью, называют персональными 5. Исходя из данной особенности, желательно располагать узлыдатчики в ограниченной области вокруг у злашлюза, что далеко не всегда возможно для реальных конфигураций объектов обслуживания, особенно, если узлыдатчики являются подвижными. Втретьих, особенностью БСС является относительно низкая скорость передачи данных до бит в секунду, что накладывает существенные ограничения на объемы передаваемой информации. БСС передача больших объемов данных за короткий срок невозможна. Три названные выше особенности определяют класс низкоскоростных персональных беспроводных сетей, к которому принадлежат БСС. Основные параметры данного класса компьютерных сетей зафиксированы в принятом в году стандарте ГЕЕВ i i i iii i Спецификация физического и канального уровней низкоскоростных беспроводных персональных сетей передачи информации
Следование этому стандарту делает создаваемую СМП совместимой с большим количеством оборудования, расширяя круг доступных электронных компонентов и программного обеспечения. По этой причине далее будут рассматриваться только решения, совместимые со стандартом I . Четвертой характерной особенностью БСС уже как самостоятельного подкласса компьютерных сетей является наличие в составе узлов датчиков4, измеряющих параметры объекта обслуживания. Эта особенность определяет основную, по сути, задачу СМП на основе БСС регистрация данных, полученных от этих датчиков, и передача их внешнему потребителю при помощи радиоканала. Наличие датчиков англ. БСС определило присутствие в их названии слова сенсорные.