5G-da ZigBee tarmoqlarining ishlashi tahlili muhit va yaxshilash uchun eng yaqin kirish marshruti

5G-da ZigBee tarmoqlarining ishlashi tahlili muhit va yaxshilash uchun
eng yaqin kirish marshruti
Xulosa: ZigBee tarmog'i arzonligi va soddaligi tufayli yaqinda keng o'rganilmoqda va qo'llanilmoqda. Biroq, quvvat iste'moli muammosini yanada yaxshilash kerak, chunki dastur talablari to'liq qondirilmaydi. Rivojlanayotgan 5G aloqa texnologiyasi aqlli qurilmalar va M2M aloqasini mahalliy qo'llab-quvvatlash bilan tavsiflanadi. Shu asosda, 5G terminallari mavjud ZigBee tarmoqlariga qo'shilish imkoniyatiga ega va potentsialga ega. ma'lumotlar uzatishni yaxshilash uchun. Ushbu maqolada biz turli stsenariylar uchun 5G muhitida ZigBee tarmoqlarining ishlashini tekshiramiz. Keyin har xil aloqa turlari uchun jismoniy chuqurlikka asoslangan eng yaqin kirish marshrutini (NAR) algoritmi taklif etiladi. Kamaytirish uchun ZigBee tarmoqlaridagi yuklar, 5G terminallari yaqinidagi ma'lumotlar oqimi IP tarmoqlari orqali yig'iladi va uzatiladi. Simulyatsiya natijalari shuni ko'rsatdiki, NAR ZigBee tarmoqlarida aloqani samarali taqsimlaydi. Bu yuqoriroq paketlarni yetkazib berish nisbati, ZigBee qurilmalaridan kamroq hop soni, past kechikish, ZigBee tugunlari tomonidan yuborilgan kamroq paketlar va nol marshrutlash xarajatlari bilan yaxshi ishlashga olib keladi.
5G muhitida ZigBee tarmoqlarining ishlashi.
Namuna joylashtirish 1-rasmda ko'rsatilgan. M2M aloqasi kiritilganligi tufayli 5G terminali marshrutni aniqlashni yaxshilashi mumkin bo'lsa-da, tegishli havolalar uzoq davom etmasligi mumkin, chunki uning joylashuvi o'zgarib turadi. Bundan tashqari, katta miqyosli tarmoqlar yoki harakatchanlik tugunlari uchun ZTR ancha yaxshi ko'rsatkichlarga ega [15, 16]. Shunday qilib, ushbu maqolada biz 5G qurilmalari orqali yo'llarni topish uchun ZTR-ga asoslangan usuldan foydalanamiz. Geterogen tarmoqda ma'lumotlarni uzatishni optimallashtirish uchun jismoniy chuqurlikka asoslangan eng yaqin kirish marshrutlash algoritmi taklif etiladi.


Bizning bilganimizdek, bu 5G muhitida ZigBee tarmoqlari ish faoliyatini yaxshilash bo'yicha birinchi ishdir. Ikkilik ZigBee marshrutlash algoritmlarini hisobga olgan holda,funktsiyasidan kelib chiqqan holda, ZigBee tarmoqlari qamrovi doirasida joylashgan 5G terminallari mavjud ZigBee tarmoqlariga qo'shila oladi. Mobil qurilmalarda etarli energiya, saqlash, qayta ishlash va tarmoqli kengligi resurslari tufayli ZigBee tugunlari bilan solishtiring; ular ZigBee tarmog'ida ma'lumotlar uzatishni yaxshilash salohiyatiga ega. Mavjud o'rni yoki tashqi tugundan farqli o'laroq, 5G terminallari IP tarmog'iga ham kirishi mumkinligini unutmang. Bu shuni anglatadiki, ular ZigBee tarmoqli kengligini iste'mol qilmasdan to'g'ridan-to'g'ri lavabo va boshqaruv qurilmasi bilan bog'lanish imkoniyatiga ega va ZigBee paketlari internet havolalarida to'planishi va uzatilishi mumkin. Bizning ishimiz ZigBee tarmog'idagi yukni samarali ravishda engillashtirish uchun ZigBee tarmog'idagi trafikni iloji boricha almashish uchun 5G qurilmalari uchun marshrutlash sxemasini ishlab chiqishdir.
Ushbu maqolaning qolgan qismi quyidagicha tashkil etilgan: 2-bo'lim tegishli ishlarni qisqacha sarhisob qiladi va 3-bo'lim ZigBee tarmoqlari bo'yicha ba'zi bir dastlabki bilimlarni taqdim etadi. 4-bo'limda heterojen tarmoqlarning ikkita stsenariysi tasvirlangan va tahlil qilingan. Shu asosda eng yaqin kirish marshrutlash protokoli 5-bo'limda taklif qilingan. 6-bo'limda simulyatsiya natijalari va bizning usulimizni baholash ko'rsatilgan. Xulosa 7-bo'limda keltirilgan.

2 Related work

ZTR ni takomillashtirish bo'yicha ba'zi tadqiqotlar uning soddaligi va arzonligi tufayli taklif qilingan [17]. STR [18] adabiyotdagi eng muhim asarlardan biridir. Tarmoq manzilini ZigBee tarmog'ining ierarxiyasi o'z-o'zidan shakllantiriladigan taqsimlangan manzillarni taqsimlash mexanizmi asosida tayinlash tavsiya etiladi. Bunday holda, ma'lum bir qurilmaning tarmoq manzili ma'lum bo'lgandan so'ng, topologiya chuqurligini aniqlash mumkin. Bundan tashqari, manba va maqsad tugunlarining manzillarini hisobga olgan holda, ZTR orqali hoplarni hisoblash mumkin. STRda, ZigBee tomonidan belgilangan qo'shni jadvalga texnik xizmat ko'rsatish asosida, har bir jo'natuvchi qurilma barcha qo'shni nomzodlar orasida ZTR orqali minimal qolgan hop hisobiga ega bo'lgan keyingi hop qabul qiluvchini tanlashi mumkin. Ish shuni ko'rsatadiki, STR har doim cheklangan xarajat bilan global eng qisqa yo'lni oladigan Z-AODV bilan mos ishlashga erishadi. Shu asosda STRda bir qancha yaxshilanishlar ham tekshirildi. Paket yetkazib berish nisbati (PDR) va kechikish vaqtini yaxshilash uchun kengaytirilgan STR marshrutlash usuli (ESTR) [19] da keltirilgan. ESTR mustahkamlikni oshiradi va kechikishni kamaytiradi, deb da'vo qilinadi, ammo bizning fikrimizcha, uning samaradorligi shubhali bo'lib qolmoqda. Havolani topish algoritmi tushuntirilmagan yoki tavsiflanmagan, faqat aniq izohlarsiz ba'zi kodlar berilgan. Bundan tashqari, berilgan raqamlarga asoslanib, haqiqiy dunyoda qondirish qiyin bo'lgan muntazam taqsimot talab qilinadi. [20] da mualliflar ZigBee tarmog'ining ishonchliligini oshirish uchun opportunistik STR (OSTR) ni loyihalashtirdilar. Kadrni yuborishdan oldin keyingi hop tugunini aniqlash o'rniga, paketni opportunistik yo'nalishda qolgan hopslarning ustuvorligiga asoslangan raqobatdosh qayta uzatish mexanizmi kiritiladi. O'tkazish qobiliyatidan foydalanishni oshirish uchun [21] ZigBee klaster daraxti topologiyasi uchun qabul qiluvchi-ota-ona asosidagi ramka ishini taklif qiladi. Agar tugun yuqori bit tezligida (hatto ZigBee-da ko'rsatilgan yuqori chegaradan oshib ketgan) ma'lumotlarni yuborishi kerak bo'lsa, paket uning asosiy ota-onasidan tashqari, ko'p yo'nalishli tarzda uzatish uchun qo'shni hududda joylashgan qabul qiluvchi ota-ona tugunlariga taqsimlanadi. Shunday qilib, tarmoq o'tkazuvchanligi yaxshilanadi va algoritm hech qanday qo'shimcha aloqa kiritmasdan mavjud ZigBee spetsifikatsiyasiga mos keladi. Shunga qaramay, o'zaro bog'liqlik muammosi, past zichlikdagi tarmoqdagi samaradorlik va uni yaxshilashni cheklashi mumkin bo'lgan yuqori zichlikdagi shovqinlar hali yaxshi o'rganilmagan. STR ga o'xshash marshrutlash usuli [22] da taklif qilingan. Mualliflar birinchi navbatda OPNET simulyatori yordamida turli marshrutlash usullarini baholaydilar va
o'zgartirilgan ZTR marshrutlash (ZBR-M) algoritmini taklif qiladilar. ZBR-M da keyingi hop tugun ko'rsatilmagan, lekin paket barcha qo'shnilarga uzatiladi. Qabul qilgich paketni faqat qisqaroq qolgan yo'lni ta'minlagandagina qayta uzatadi va boshqa qurilma tomonidan yuborilgan hech qanday dublikatsiya eshitilmaydi. Tashuvchining ko'p kirish to'qnashuvidan qochish (CSMA/CA) mexanizmi tufayli ZBR-M dagi havola tasodifiy va daraxt klasteri topologiyasi uchun maqbul bo'lmasligi mumkin. Tugun harakatchanligi masalasiga kelsak, ZigBee tugunini joylashtirish va daraxt konstruktsiyasi asosi [23] da muhokama qilinadi. Haqiqiy dasturga asoslanib, marshrutizatorni grafikdagi maksimal chekka raqamlari bilan mobil qurilmaning traektoriyasi bo'ylab joylashtirishi uchun tarmoqni qurishda tugunning harakatlanish sxemasi toifalarga bo'linadi va ko'rib chiqiladi. Eshitish mexanizmini qo'llash orqali tugun harakati yaxshi baholanadi va paketning yo'qolishi samarali tarzda bostiriladi.
Biroq, belgilangan tarmoq arxitekturasi tufayli u umumiy ZigBee tarmoqlari uchun universal echimga ega emas. Boshqa tomondan, turli xil simsiz texnologiyalarning jadal rivojlanishi bilan bir xil maydonda bir-biriga o'xshash bir nechta WSN qurish odatiy holga aylandi. Shunday qilib, so'nggi bir necha yil ichida paydo bo'lgan simsiz heterojen sensorli tarmoqlar (WHSN) uchun marshrutlashni takomillashtirish bo'yicha ko'plab tadqiqotlar olib borildi [24-26]. [27] da marshrutlash yukini minimallashtirish uchun heterojen ZigBee tugunlaridan foydalangan holda marshrutlash protokolini taklif qiladi. Turli xil uzatish diapazonlariga ega qurilmalarni birlashtirib, yo'riqnoma qurilmasi yuklarni kamaytirish uchun qamrovini kengaytiradi. E'tibor bering, bu ish faqat apparat uchun heterojendir, lekin umuman olganda, u hali ham bir hil ZigBee.Yuqorida qayd etilgan ishlar asosan ZTR uchun marshrutni optimallashtirishga qaratilgan, bizning ishimiz esa joylashtirish muhitini hisobga oladi. Ushbu maqolada 5G tarmoqlarida DAAM tarmoq manzili va qo'shni jadval ma'lumotlaridan foydalanish sxemasini o'rganishdan tashqari, 5G qurilmalarining xususiyatlari va marshrutni yaxshilash ham o'rganilgan.
Biroq, tugunlar ZigBee qurilmalariga qaraganda ko'proq resurslarni talab qiladi. Uy hududi tarmog'i (HAN) uchun integratsiyalangan shlyuz tugunini boshqarish protokoli [29] da muhokama qilinadi. Dastlabki suv toshqini, klasterlash, shlyuzni tanlash, shlyuz integratsiyasi va ulanishni o'z ichiga olgan bosqichlarni ishlab chiqish orqali tarmoqning ishlash muddati uzaytiriladi. Holbuki, faqat datchiklardan lavabogacha bo'lgan bir nechta aloqa algoritmga qaratilgan. Bundan tashqari, integratsiyalashgan shlyuz tugunini yaratish uchun yuqori tugun zichligi talab qilinadi. [30] da bir-birining ustiga chiqqan heterojen tarmoqlar uchun adolatli kooperativ marshrutlash usuli o'rganilgan. Umumiy energiya hovuzi energiyani adolatli taqsimlash uchun broker sifatida joriy qilinadi va foydalaniladi. Kooperativ ekspeditorlik barcha tashkil etuvchi tarmoqlar uchun maksimal energiya samaradorligiga olib keladi. ZigBee spetsifikatsiyasida uchta qurilma turi aniqlangan: ZigBee koordinatori (ZC), ZigBee routerlari (ZR) va ZigBee oxirgi qurilmalari (ZED). Odatda lavabo tuguni sifatida ishlaydigan va boshqaruv qurilmasiga ulangan ZC yangi tarmoqni ishga tushirish uchun javobgardir. ZR, shuningdek, ZC marshrutlash qobiliyatiga ega, ZED esa marshrutlashda qatnasha olmaydi va ma'lumotlarni uzatish uchun ularga mos keladigan ZigBee ota-ona tugunlariga tayanishi kerak. O'rnatilgan ZigBee qurilmalari tarmoqni o'z-o'zidan tashkil qiladi va keyin topologiya o'zgarishlari tarmoq konfiguratsiyasida avtomatik ravishda aks ettirilishi mumkin [1]. Tarmoq manzilini belgilash uchun ierarxiyani yaratish uchun taqsimlangan manzillarni taqsimlash mexanizmi (DAAM) tavsiya etiladi. Parametr Cm marshrutlash qobiliyatiga ega qurilma uchun maksimal tugunlar sonini bildiradi, Rm eng ko'p ZR bolalar sonini va tarmoq. [28] ZigBee-ga o'xshash ierarxik topologiyada tashkil etilgan mobil ad hoc tarmoqlarining (MANET) internetga ulanishi uchun daraxtga asoslangan yondashuvni taklif qiladi. sotib olish xarajatlari ortiqcha hisob-kitob va aloqani talab qilmaydi [1].Bizning ishimizdagi farq shundaki, biz faqat bitta komponent, ya'ni ZigBee tarmog'i uchun xarajatlarni minimallashtirishga harakat qilamiz. Heterojen ierarxik simsiz tarmoqlar uchun gibrid grid marshrutlash protokoli (HGRP) [31] da taklif qilingan. Joylashuvga ko'ra, tarmoqni joylashtirish maydoni to'g'ri ravishda to'rlarga bo'lingan, ularning har biri kamida bitta magistral marshrutlash tugunlarini va ba'zi oddiy tugunlarni qamrab oladi. Umumiy ZigBee marshrutlash protokollari bilan solishtirganda, HGRP marshrutlash narxini va energiya sarfini kamaytiradi. Biroq, yuqori zichlik va magistral tugunlarning bir xil taqsimlanishi ko'pchilik ilovalar uchun talab qilishi mumkin. Bizning ishimizda yordamchi qurilmalarni taqsimlash uchun maxsus talablar yo'q. [32] da RouT deb nomlangan HSN uchun topologiyalarga asoslangan marshrutlash protokoli muhokama qilinadi. Qurilmalarni mos ravishda past va yuqori apparat sig‘imiga ega bo‘lgan tugunlarni ifodalovchi L-sensorlar va H-sensorlarga tasniflash orqali algoritm H-sensorlari orasidagi turli bog‘lanish raqamlari asosida bir xil jismoniy topologiya bo‘yicha turli mantiqiy topologiyalarni o‘rnatadi. Simulyatsiya natijalari shuni ko'rsatadiki, RouT HSNlarda yuqori xilma-xillik va ishonchlilikka olib keladi, ammo u bizning ishimizga mos kelmaydi. Parallel ulanishlar nafaqat tugunlarni muntazam joylashtirishni talab qilgani uchun, balki mobil qurilmalarning tez-tez o'zgarib turadigan topologiyasi ham sabab bo'lishi mumkin.
3 ta ZigBee tarmoqlari
3.1 ZigBee haqida umumiy ma'lumot
ZigBee spetsifikatsiyasida uchta qurilma turi aniqlangan: ZigBee koordinatori (ZC), ZigBee routerlari (ZR) va ZigBee oxirgi qurilmalari (ZED). Odatda lavabo tuguni sifatida ishlaydigan va boshqaruv qurilmasiga ulangan ZC yangi tarmoqni ishga tushirish uchun javobgardir. ZR, shuningdek, ZC marshrutlash qobiliyatiga ega, ZED esa marshrutlashda qatnasha olmaydi va ma'lumotlarni uzatish uchun ularga mos keladigan ZigBee ota-ona tugunlariga tayanishi kerak. O'rnatilgan ZigBee qurilmalari tarmoqni o'z-o'zidan tashkil qiladi va keyin topologiya o'zgarishlari tarmoq konfiguratsiyasida avtomatik ravishda aks ettirilishi mumkin [1].
ZigBee qurilmalari har safar paketni qabul qilganda havola sifati ko'rsatkichini (LQI) o'lchashni qo'llab-quvvatlaydi. LQI o'lchovi - bu ramkaning mustahkamligi va / yoki sifatining tavsifi sotib olish xarajatlari ortiqcha hisob-kitob va aloqani talab qilmaydi [1].
3.2 Manzilni taqsimlash
Tarmoq manzilini belgilash uchun ierarxiyani yaratish uchun taqsimlangan manzillarni taqsimlash mexanizmi (DAAM) tavsiya etiladi. Parametr Cm marshrutlash qobiliyatiga ega qurilma uchun maksimal tugunlar sonini bildiradi, Rm eng ko'p ZR bolalar sonini va tarmoqdagi maksimal chuqurlik Lm bilan belgilanadi. Odatda Cm va Rm larda doimiydir bir xil ZigBee tarmog'i. Har bir potentsial ota-onaga o'z farzandlariga tarmoq manzillarini belgilash uchun foydalaniladigan manzil maydonining cheklangan kichik bloki beriladi. Cm, Lm va Rm larni hisobga olgan holda , d, Cskip(d) chuqurligida har bir ota-ona tomonidan taqsimlangan manzil pastki blokining tayinlangan o'lchami quyidagicha hisoblanadi:

Tarmoq manzillari Ad+1,rn va Ad+1,el n-chi marshrutizatorga va l-chi uchiga tayinlanishi kerak.

(2) da ko'rsatilganidek, mos ravishda ketma-ketlikda d+1 chuqurlikdagi qurilma bolasi:
Bu erda Aparent ota-ona manzilini ifodalaydi va 1ÿnÿRm ZigBee
tarmog'idagi ierarxik topologiya DAAMga asoslangan. Ushbu daraxt shakli strukturasida, agar maqsad
manzil tugun boshqarayotgan manzil maydonida bo'lsa, tugun paketni o'zining asosiy tugunlaridan biriga
yo'naltiradi. Aks holda, u paketni ota-onasiga yuboradi.
3.3 Qo'shnilar jadvali
ZigBee spetsifikatsiyasiga asoslanib, har bir ZigBee qurilmasi qo'shni jadvalga ega bo'lib, unda o'zining bir-hopli mahallasidagi barcha tugunlar haqidagi ma'lumotlar mavjud. Har bir qo'shni yozuv tarmoqning PAN (shaxsiy tarmoq) identifikatorini o'z ichiga olishi kerak; tugunning kengaytirilgan manzili, tarmoq manzili, qurilma turi, aloqasi, LQI va boshqalar. Chuqurlik kabi qoÿshimcha maÿlumotlar ham qoÿshilishi mumkin. Jadvaldagi yozuvlar tugun mavjud tarmoqqa qo'shilganda/chiqganda yaratiladi/o'chiriladi. Qo'shni jadvalidagi ma'lumotlar har safar qurilma ma'lum bir qo'shnidan istalgan kadrni olganida yangilanganligi sababli, qo'shni jadvalni hamma narsa yangilangan deb hisoblash mumkin. Vaqt
4 5G muhitida ZigBee tarmoqlari uchun ishlash tahlili
Ushbu bo'limda biz ZigBee va 5G qurilmalaridan tashkil topgan heterojen tarmoq uchun ishlash tahliliga o'tamiz. ZigBee tarmog'iga qo'shila oladigan 5G terminallari ko'proq resurslarga ega bo'lganligi sababli, ular ZigBee tugunlarining sarfini kamaytirish potentsialiga ega. 5G terminallaridan foydalanishning turli usullarini hisobga olgan holda, biz ikkita stsenariyni ishlab chiqamiz va ularni mos ravishda tekshiramiz.
4.1 Ikki stsenariy
Bitta ma'lum qurilma ZigBee spetsifikatsiyasi asosida uchta roldan biriga (ZC, ZR yoki ZED) ega bo'lishi mumkin. 5G terminalini so'nggi qurilma sifatida ko'rish samarali emas va dastur talablariga javob bermaydi. Shunday qilib, bizda qolgan ikkita variant bor: 5G terminallarini koordinator yoki marshrutizator sifatida ishlashini ta'minlash. Biz ikkala stsenariydagi spektakllarni qazib olamiz.
ÿ Stsenariy 1 (S1): 5G terminallari koordinator sifatida ishlaydi
Ushbu strategiyada har bir 5G terminali ZC sifatida noyob tarmoqni ishga tushirishi mumkin. dan beri mavjud ZigBee tugunlari boshqa kanalda ishlaydigan yangi tarmoqdan xabardor emas, biz ZigBee qurilmalari uchun 5G terminalini "ko'rinadigan" qilish uchun oddiy mexanizmni ishlab chiqing.
5G terminali kanalni aniqlashdan boshlab o'zining ZigBee rolini bajaradi, uning davomida mavjud ZigBee PAN va mavjud kanalni topishga harakat qiladi. Agar u kanal bandligini topsa, kanal ma'lumotlari tiklanadi. Tanlangan kanalda ZC vazifasini bajarishdan oldin, 5G qurilmasi barcha band bo'lgan joylarda ishchi bandi bilan birga mavjudligini e'lon qilishi kerak.
bildirishnomani translyatsiya qilish orqali kanallar. ZigBee tuguni ramkani qabul qilganda, u oldindan belgilangan kutish bilan tasodifiy vaqtdan keyin o'z bandini o'zgartiradi va keyin uning taqsimlangan manzilini so'raydi. Mavjud tugunlar, agar chuqurroq bo'lgan tarmoq manzili taqdim etilsa, yangi tarmoqlarga qo'shilishga qaror qiladi. Shundan so'ng, ishga qabul qilish qurilmalari bildirishnomani yangi PAN va kanal ma'lumotlari bilan o'zlarining asl diapazonlarida tarqatadilar. Agar kerak bo'lsa, qo'shilish qarorini qabul qilish va e'lon qilish jarayoni takrorlanadi, shunda yangi PAN uning qamrovi atrofidagi barcha ZigBee qurilmalariga ko'rinadi.
Ishlashni yaxshilash imkoniyatlarini to'liq o'rganish uchun ushbu stsenariyda biz ZigBee spetsifikatsiyasini buzadigan oldindan ma'lumotga ega bo'lgan kanallarni almashtirish orqali ma'lum bir ZigBee tuguniga turli PAN-larda muloqot qilishiga ruxsat beramiz. Ushbu sxemaning maqsadi dastlabki ZigBee tarmog'idagi mavjud havolalarni saqlab qolish va ba'zi tugunlar joriy PANni tark etganda uzilish natijasida tarmoq segmentatsiyasini oldini olishdir [33].
Yuqoridagi sozlamalarga ko'ra, stsenariy ba'zi ZigBee tugunlari uchun ZC ga kamroq topologiya masofasiga olib kelishi mumkin va ma'lumotlarni uzatish pastki ZTR hopslaridan foyda ko'radi.
ÿ 2-stsenariy (S2): 5G terminallari marshrutizator sifatida ishlaydi
Aksincha, 5G tugunlari ushbu bo'limda ZR sifatida tarmoqqa qo'shiladi. Mavjud ZigBee tarmoqlari muvaffaqiyatli aniqlanganda, ular olingan kanal va PAN ID ma'lumotlariga asoslangan marshrutizator sifatida ishlaydi. E'tibor bering, bu jarayon instinktiv ravishda ma'lumotlar uzatishni yaxshilamaydi, chunki boshqa ZigBee qurilmalari tarmoq topologiyasi o'zgarmaguncha yangi ishtirokchilar ishtirokidagi havolalardan foydalanmaydi.
Buni amalga oshirish uchun biz oddiy sxemani ham ishlab chiqamiz. 5G qurilmalaridan vaqti-vaqti bilan qo'shnilariga uning mavjudligi va identifikatorlari haqida xabar berish so'raladi. ZigBee birligi bildirishnomani olganida, u joriy chuqurligini 5G qurilmasiga ulangan yangisi bilan solishtiradi. U o'zining tarmoq manzilini yangilaydi, agar chuqurroq chuqurroq bo'lsa va uning manzilini o'zgartirishni e'lon qiladi. Mahalladagi tugunlar o'z manzillarini o'zgartirish yoki o'zgartirish yoki o'zgartirishni hal qilish uchun xuddi shu printsipga amal qiladilar [34]. Tushuntirilgan usulga ko'ra, 5G terminallari orqali ulanishlar paketlarni yo'naltirish uchun foydali bo'lsa, ishlatilishi mumkin.
4.2 Simulyatsiya natijalari va tahlili


Yuqorida aytib o'tilgan dizaynlarga asoslanib, ularning ishlashini baholash uchun 5G qurilmalari bilan ZigBee tarmoqlarining turli stsenariylari bo'yicha simulyatsiyalar o'tkaziladi. NS-3 uchun umumiy tarmoq sozlamalari 1-jadvalda ko'rsatilgan. Birlashtiruvchi 5G tugunlari sonining ta'sirini tahlil qilish uchun, ekzotik qurilmalar soni 0 dan 50 gacha (5-bosqich). 5G qurilmalari ZigBee tarmog'iga faqat aniqlangan qurilma turi sifatida qo'shiladigan standart ZigBee konfiguratsiyasi S1 va S2 bilan mos yozuvlar sifatida taqqoslanadi. Haqiqiy ZigBee ilovasiga taqlid qilish uchun maqsad manzili tasodifiy tanlanadi. Paket ZC ga 50% imkoniyatda uzatiladi va yana 50% da maqsad boshqa qurilmalardan teng ehtimollik bilan tanlanadi. Bundan tashqari, ZC uchun paketlar oralig'i soniyasiga 10 paket. Belgilangan 3 turdagi kadrlar mos ravishda sensorli ma'lumotlar, umumiy aloqa va buyruq va boshqaruv paketlari uchun mo'ljallangan.
5G tugunlarining harakatchanligini hisobga olgan holda quyidagi mexanizm qabul qilinadi. Har bir 5G qurilmasi simulyatsiya boshlanganidan keyin 50 dan 100 soniyagacha tasodifiy vaqtda simulyatsiyada qatnasha boshlaydi. U birinchi navbatda simulyatsiya kvadratining chegarasida tasodifiy holatda paydo bo'ladi. Dastlabki harakat yo'nalishi simulyatsiya maydoniga kiradi va traektoriya to'g'ri chiziqdir. Birinchi simulyatsiyalarimizda o'rtacha tezlik 1,5 m / s ni tashkil qiladi, bu taxminan kattalarning yurish tezligiga teng. Chegaraga yetganda, 5G tugunida traektoriyani bir xil kirish va chiqish burchaklari bilan aks ettirish yoki simulyatsiya maydonidan qochish uchun ellik ellik imkoniyat mavjud. Ikkinchi holda, chegarada tasodifiy holatda yangi 5G tugun paydo bo'ladi va aytib o'tilgan protsedura sifatida ishlaydi.
Biz birinchi navbatda tarmoq ish faoliyatini tekshiramiz, jumladan paketlarni yetkazib berish nisbati, o'rtacha hop soni va 2-rasmda ko'rsatilgan. Umuman olganda, standart ZigBee spetsifikatsiyasi bilan taqqoslaganda, ikkala stsenariy ham ma'lumotlar uzatishni yaxshilaydi, chunki 5G tugunlari soni ko'payadi va S1 S2 dan oshadi. Shakl 2(a) da ko'rsatilganidek, tarmoqda ko'proq tugunlar ishtirok etishi sababli paketlarni etkazib berish nisbati buziladi. Biroq, S1 va S2 ning PDR sekinroq pasayadi va shunga o'xshash ko'rsatkichlarga ega. 2(b)-rasmdagi hop soniga kelsak, chunki 5G tugunlari ZigBee spetsifikatsiyasi asosida uzatish havolasini optimallashtirmasligi mumkin.
Biz birinchi navbatda tarmoq ish faoliyatini tekshiramiz, jumladan paketlarni yetkazib berish nisbati, o'rtacha hop soni va 2-rasmda ko'rsatilgan. Umuman olganda, standart ZigBee spetsifikatsiyasi bilan taqqoslaganda, ikkala stsenariy ham ma'lumotlar uzatishni yaxshilaydi, chunki 5G tugunlari soni ko'payadi va S1 S2 dan oshadi. Shakl 2 (a) da ko'rsatilganidek, tarmoqda ko'proq tugunlar ishtirok etishi sababli paketlarni etkazib berish nisbati buziladi. Biroq, S1 va S2 ning PDR sekinroq pasayadi va shunga o'xshash ko'rsatkichlarga ega. 2(b)-rasmdagi hop soniga kelsak, chunki 5G tugunlari ZigBee spetsifikatsiyasi asosida uzatish havolasini optimallashtirmasligi mumkin.
standart ZigBee uchun hisoblar o'xshash darajada qolmoqda va S1 va S2 dagi yangilash mexanizmlari topologiyani yangilashni ta'minlaydi va natijada kamroq hopsga olib keladi. Biz ZigBee qurilmalarining ishlashiga e'tibor qaratganimiz sababli, faqat uzatish ZigBee tugunidan boshlanadi (ya'ni, 5G terminalidan yuborilgan ma'lumotlar hop hisoblashda istisno qilinadi). S2 hop sonini biroz kamaytiradi, S1 esa ko'proq ta'sir qiladi. ZigBee tugunlari tomonidan yuborilgan paketlar kamaygan bo'lsa-da, 5G tugunlarini qayta uzatishni o'z ichiga olgan umumiy hop soni unchalik o'zgarmaydi. Bu 2 rasm (c) dagi xuddi shunday oxirigacha kechikishiga olib keladi. S1 va S2 da yuqori kechikish, asosan, joriy qilingan topologiyaga texnik xizmat ko'rsatish tufayli tarmoqli kengligi bandligi sabab bo'ladi. 50 ta 5G tugunlari bo'lsa, PDR
S1 va S2 ning standart ZigBee tarmog'idan 9,04% va 7,92% yaxshiroq, hop soni 16,36% va 4,88% kamroq va oxirigacha kechikish 2,92% va 0,93% ga yuqori.
2-rasm. Turli stsenariylar uchun samaradorlikni baholash
(a) paketlarni yetkazib berish nisbati (b) hop soni (c) oxirigacha kechikish
Tarmoq ishlashi shuni ko'rsatadiki, bizning stsenariylarimiz 5G muhitida ZigBee ma'lumotlar uzatishni yaxshilashga qodir. Biroq, har tomonlama tahlil qilish uchun turli joylashtirish xarajatlari ham muhokama qilinadi. ZigBee tuguniga yuborilgan paketlar va normallashtirilgan marshrutlash xarajatlari 3-rasmda ko'rsatilganidek o'rganiladi. ZigBee tugunlari tomonidan muvaffaqiyatli yuborilgan ma'lumotlar va buyruq paketlari hisobga olinadi va raqam tarmoq trafigini va tarmoqli kengligi bandligini aks ettirishi mumkinligini unutmang. Standart ZigBee tarmoqlarida topologiya kam o'zgarishlarga ega bo'lgani uchun uning qiymati 3-rasmda (a) deyarli bir xil bo'lib qoladi. Boshqa tomondan, S1 va S2 ikkalasi ham yo'llarni optimallashtirishga qaratilgan sa'y-harakatlari tufayli ko'proq paketlarga ega va S1-da turli PAN-larning birgalikda mavjudligi ZigBee qurilmalari uchun ancha yuqori iste'molga olib keladi. Texnik jihatdan aytganda, ZTR marshrutlash xarajatlariga ega emas, chunki faqat DAAM asosidagi ota-ona aloqalari ishlatiladi. Topologiyani yangilash qo'shimcha aloqani keltirib chiqarishi mumkin bo'lsa-da, tegishli ramkalar yaxshilangan havolalar uchun qo'shimcha xarajatlar sifatida qabul qilinadi. Shakl 3(b) tarmoqlarda 5G terminallari qancha ko'p bo'lsa, S1 va S2 shunchalik qimmatga tushishi va S1ning qo'shimcha xarajatlari ancha yuqori ekanligini ko'rsatadi, chunki 5G qurilmalari S1da 0 chuqurlikdagi ZC va barcha tugunlardir. ma'lum bir PAN topologiyaga texnik xizmat ko'rsatishda ishtirok etadi. Aksincha, S2-dagi 5G tugunlarining yo'riqnoma roli faqat mahalliy aloqani keltirib chiqaradi. 50 ta 5G terminali bo'lgan tarmoqlarda har bir ZigBee tugunlari S1 va S2 da 27,11% va 7,93% ko'proq paketlarni jo'natadi va normallashtirilgan marshrutlash xarajatlari 37,02% va 10,30% ni tashkil qiladi.
3-rasm. Turli stsenariylar uchun qo'shimcha xarajatlar

1. 
   ZigBee tuguniga yuborilgan paketlar (b) normallashtirilgan marshrutlash yuki
   

Yaxshilanish cheklangan bo'lsa-da, chunki 5G qurilmalari faqat umumiy ZigBee qurilmalari sifatida ishlaydi va ularning mo'l-ko'l resurslaridan foydalanilmaydi. Ishlash tahlili shuni ko'rsatadi
Bizning stsenariylarimiz ZigBee tarmoqlarida ma'lumotlar uzatishni yaxshilaydi. S1 va S2 ikkalasi ham yaxshiroq PDR va kamroq hop soniga ega. Boshqa tomondan, ushbu ikki stsenariy ko'proq trafik va marshrutlash xarajatlarini ham joriy qiladi. S1 dagi bir nechta ZC S2 ga qaraganda ko'proq yaxshilanishga va ko'proq xarajatlarga olib keladi. ZigBee qurilmalari uchun qo'shimcha xarajatlar juda katta bo'lishi mumkinligidan tashqari, ba'zi boshqa muammolar ham S1ni amalga oshirishni qiyinlashtiradi. Birinchidan, aytib o'tilganidek, ZigBee qurilmasi turli diapazonlarda ishlay olmaydi Ayniqsa, ko'p miqdorda 5G terminallari bo'lsa, eng qonuniy kanallar band va
ICI o'sish tendentsiyasiga ega. Va nihoyat, eng muhimi, 5G qurilmasining o'ziga xos xususiyatlaridan biri bu uning harakatchanligi. Oldingi simulyatsiyalarimizda 5G qurilmasining harakatchanligi past; 4-rasmda 5G qurilmalarining mobilligi ortib borayotgan turli stsenariylarning ishlashi ko'rsatilgan (5G qurilmalari soni 50 ta belgilangan). Ko'rinib turibdiki, S1 ning ishlashi tezda pasayadi va qo'shimcha xarajatlar ham tez o'sib bormoqda. Va S2 harakat tezligining o'zgarishiga kamroq sezgir. O'rtacha tezlik 20 m/s bo'lsa (harakatlanuvchi transport vositalarining taxminiy tezligi), S2 standart ZigBee bilan o'xshash PDRga ega, S1 esa 12,93% ga yomonroq. 3 ta stsenariyning hop soni bir xil bo'ladi, ya'ni yuqori harakatchanlik yaxshi havolalar davomiyligini qisqartiradi. Harakatlanuvchi 5G terminali qisqa vaqt davomida ZigBee tarmoqlari qamrovida bo'lishi mumkin; Bunday vaqtinchalik tarmoq umri foydani juda kamaytirib yuborishi mumkin. ZC har doim ZigBee tarmog'ida o'rnatilgan deb hisoblanganligi sababli, mobil ZC o'z avlodlari uchun tarmoq manzilining tez-tez o'zgarishiga olib kelishi mumkin, kechikish vaqti, ZigBee tugunlari bo'yicha yuborilgan paketlar va marshrutlashning qo'shimcha xarajatlari mobillik qo'shilishi bilan ortib boradi va S1 uchun natijalar S2 dan ancha yomonroq. Ular cheklangan resurslarga ega ZigBee tugunlari uchun qo'shimcha xarajatlardir.
4-rasm. Har xil 5G tugunining harakatchanligi bilan turli stsenariylar uchun ishlashni baholash (a) paketlarni yetkazib berish nisbati (b) hop soni (c) oxirigacha kechikish (d) ZigBee tuguniga yuborilgan paketlar (e) normallashtirilgan marshrutlash yuki
Kamchiliklariga qaramay, S1 bizga yo'lni optimallashtirish uchun 5G qurilmalarini 0 chuqurlikdagi tugunlar sifatida ko'rib chiqish uchun ilhom beradi. Biroq, ZigBee spetsifikatsiyasiga asoslanib, ZC 0 chuqurlikdagi yagona qurilma va ZTR chuqurlikni belgilaydigan ierarxiyaga amal qiladi. 5G qurilmalaridagi resurslardan toÿliq foydalanish uchun keyingi boÿlimda S2 doirasidagi ZTRda ota-ona aloqalarining cheklanishini buzish uchun takomillashtirilgan marshrutlash algoritmi ishlab chiqilgan.
5G muhitida ZigBee tarmog'i uchun eng yaqin kirish yo'nalishi
5G muhitida ZigBee tarmoqlarida ma'lumotlar uzatishni yaxshilash uchun asosiy narsa uyali resurslardan imkon qadar ko'proq foydalanishdir. Ushbu harakatni 2 vazifaga bo'lish mumkin: 5G qurilmalarini va ular orqali marshrutlashni aniqlash.
5.1 Jismoniy chuqurlikni saqlash
Maqsadimizga erishish uchun jismoniy chuqurlik (PD) tushunchasini kiritamiz. Ko'p tarmoqli tarmoqlardagi chuqurlik odatda ma'lum bir marshrutlash usuliga asoslangan mahalliy qurilmadan lavabo tuguniga o'tishlar sifatida aniqlanadi. ZTR ZigBee tarmog'ida mavjud topologiya chuqurligini (TD) aniqlashda ma'lumotnoma hisoblanadi. Ko'rsatkich ota-bola havolalari orqali hoplar sonini ko'rsatadi. Aksincha, kiritilgan jismoniy chuqurlik IP tarmog'iga kirish imkoniyatiga ega bo'lgan tugunga minimal sakrash sifatida aniqlanadi.
Bizning algoritmimizda barcha ZigBee qurilmalarining jismoniy IP chuqurlik qiymatlari boshlang'ich uchun -1 o'rnatiladi. 5G terminali esa tanib olish uchun belgilangan. 5G terminali va ZC uchun PD 0 ga belgilangan. Topologiya chuqurligidan farqlash uchun PDni yangilash uchun quyidagi usul qabul qilinadi. Biz PDni qo'shni jadvaldagi kerakli yozuvlardan biriga aylantiramiz. Joriy qurilma uchun PD qo'shni jadvaldagi minimal salbiy bo'lmagan PD qiymatidan bir plyus. Qo'shnilar jadvalini yangilash dolzarb deb hisoblanishi mumkinligi sababli, ushbu strategiya real vaqtda PD texnik xizmat ko'rsatishni kafolatlaydi. Misol uchun, birlashtiruvchi 5G terminali yaqinidagi ZigBee tuguni o'zining PD 1 ni qo'shni jadvaldagi 5G tugunining PD 0 kiritishi tufayli o'rnatishi mumkin va qo'shni tugunlarning PDlari 2 dan ko'p bo'lmaydi. 5G terminali chiqib ketgan taqdirda, agar yorliqli 5G qurilmasi tufayli qurilmaning PD 1 ga o‘rnatilgan bo‘lsa, qo‘shni jadvalda tegishli yozuv mavjud bo‘lmaganda tugun o‘zining PD qiymatini -1 ga tiklaydi.
Ushbu tamoyilga ko'ra, tarmoqdagi qurilmalarning PDlari samarali boshqariladi. 5G terminallari yaqinidagi tugunlarning PDlari 1 sifatida aniqlanganligi sababli, PDni saqlash mexanizmi ZigBee qurilmalarining PD o'zgarishi bilan kashfiyot muammosini instinktiv ravishda hal qiladi.
5.2 Eng yaqin kirish marshrutlash algoritmi
Endi biz marshrutlash masalasi ustida ishlayapmiz. 5G uyali va mobil internet ZigBee tarmog'idagi yuklarni bo'lishish uchun foydalanilgan bo'lsa-da, biz IP tarmog'idagi ma'lumotlar har doim muvaffaqiyatli uzatilishi mumkin deb taxmin qilamiz va IP-marshrutlash usuli bizning ushbu maqoladagi ishimizdan tashqarida. Biz ZigBee tarmoqlarida marshrutlashni yaxshilashga e'tibor qarating. Har xil aloqa turlari uchun eng yaqin kirish marshrutlash (NAR) algoritmlari bir necha bor muhokama qilinadi.
ÿ Yuqoriga ulanish paketi (birga ko'p)
Texnik jihatdan, yuqoriga va pastga ulanish uyali tarmoqdagi tayanch stantsiyaga va undan uzatishni anglatadi. Ushbu maqolada biz ZigBee qurilmasi va lavabo tugunlari o'rtasidagi aloqani tavsiflash uchun atamalardan foydalanamiz. Lavabo tomonidan to'plangan sezish ma'lumotlari yuqoriga ulanishni kuzatib boradi, lavabodan olingan fikr-mulohazalar va buyruqlar esa pastga yo'nalishda uzatiladi.
Yuqoriga ulanish ma'lumotlari uchun marshrutlash juda oddiy. Tugun paketni jo'natayotganda, keyingi hop manzili minimal PD bilan qo'shnilari orasida tanlanadi. Agar bir xil minimal PDga ega bir nechta qurilmalar mavjud bo'lsa, eng yaxshi havola sifatiga ega bo'lgan qurilma tanlanadi. Shuni esda tutingki, ZigBee ierarxiyasini shakllantirishda havola sifati asosiy e'tibor bo'lganligi sababli, ota-bola aloqasi eng kam qolgan hopslarni ta'minlasa, birinchi o'rinda turadi.
ÿ Pastga ulanish paketi (birdan ko'pga)
NARda ZigBee tarmog'ida ishtirok etgan har bir 5G terminali o'zining qo'shni jadvali va marshrutlash jadvali yozuvlarini ZC ga yuklashi kerak. Xabar qilingan ma'lumotlarni to'plash va yangilash orqali umumiy qo'shni jadvali va marshrutlash jadvali saqlanadi va har bir 5G qurilmasi internet orqali jadvallarga kirishi mumkin. Axborot almashinuvi IP-tarmoqlarida amalga oshirilganligi sababli, ZigBee qurilmalari uchun protsedura hech qanday xarajatlarga ega emas deb hisoblaymiz.
Pastga ulanish paketi yuborilayotganda umumiy qo'shnilar jadvalidagi barcha tugunlar bitta hop bo'lgan manzilga nomzoddir. Agar ramka nomzodlardan biriga yuborilsa, u to'g'ridan-to'g'ri uzatiladi. Aks holda, ma'lumotni qabul qilish uchun ZTRda belgilangan manzilga minimal sakrashga ega nomzod tanlanadi va u ZTR orqali kadrni belgilangan joyga yo'naltiradi.
Ikki berilgan tarmoq manzillari orasidagi ZTR hopslarini aniqlash uchun DAAMga asoslangan quyidagi algoritm qo'llaniladi. X tugunining Addrx tarmoq manzilini hisobga olgan holda, 1-algoritm uning topologiyasi chuqurligi TDx ni aniqlaydi.
Algoritmda topologiya chuqurligi bilan bir qatorda SN= [SN1, SN2, …] vektorini ham olamiz . SN dagi oldingi TDx topologiyasi chuqurligidagi tugun uchun. TDx elementlari nolga teng emas. Va SNi qiymat tugunning ketma-ket raqamini yoki i chuqurlikdagi tugunning ajdodini ko'rsatadi . SN ni hisobga olgan holda, i chuqurligidagi tugunning ajdodining tarmoq manzilini quyidagicha hisoblash mumkin: Ikki tugun X va Y uchun eng past umumiy ajdod (LCA) eng katta chuqurlikka ega X va Y uchun umumiy ajdod sifatida aniqlanadi . 1-algoritm asosida X va Y manzillarini hisobga olgan holda TDx , TDy , SNx va SNy ni olish mumkin. Birinchi SNx1 va SNy1 juftligidan boshlab SNx va SNy da mos keladigan elementlarni solishtiring . Agar ular teng bo'lmasa, X va Y uchun LCA topologiya chuqurligi 0 bo'lgan ZC degan xulosaga kelish mumkin . Aks holda, keyingi juftlik solishtiriladi.
Ikki tugun X va Y uchun eng past umumiy ajdod (LCA) eng katta chuqurlikka ega X va Y uchun umumiy ajdod sifatida aniqlanadi . 1-algoritm asosida X va Y manzillarini hisobga olgan holda TDx , TDy , SNx va SNy ni olish mumkin. Birinchi SNx1 va SNy1 juftligidan boshlab SNx va SNy da mos keladigan elementlarni solishtiring . Agar ular teng bo'lmasa, X va Y uchun LCA topologiya chuqurligi 0 bo'lgan ZC degan xulosaga kelish mumkin . Aks holda, keyingi juftlik solishtiriladi.
Bir xil SNxk va SNyk juftligi topilmaguncha, k ketma-ketlik soni ortishi bilan taqqoslash davom etadi . Shu munosabat bilan, LCA, TDLCA (X, Y) chuqurligi k-1 ga teng va uning manzili SNx va SNy da birinchi k-1 bir xil ketma-ket raqamlar bilan (1) tenglama bilan hisoblanishi mumkin.
Nihoyat, ZTR HZTR(X, Y) da X tugunidan Ygacha bo'lgan sakrashlarni quyidagicha hisoblash mumkin: ZC pastga ulanish orqali qurilmaga paketni yuborganda, yig'ilgan qo'shni jadval yozuvidagi har bir nomzod uchun X va nomzod Y ni belgilash uchun HZTR(X, Y) ni hisoblab chiqadi.
IP tarmoqlari tomonidan ramka 5G qurilmasiga (yoki ZC ning o'ziga) yuboriladi, uning qo'shni jadvali minimal HZTR (X, Y) qiymatiga ega nomzodni o'z ichiga oladi. Agar bir nechta qurilmalar bir xil minimal hop soniga ega bo'lsa, eng yaxshi havola sifatiga ega bo'lgan qurilma tanlanadi. Va keyin ma'lumotlar uzatiladi ZigBee tarmog'idagi manzilga.
ÿ Umumiy aloqa (har qanday)
Umumiy aloqa umumiy qurilmadan boshqasiga uzatishni tavsiflaydi, bunda ZC manba ham, maqsad ham emas. Bu sodir bo'lganda, jo'natuvchi qurilma birinchi navbatda paketni ZTRda yoki 5G terminallari yordamida uzatishga qaror qilishi kerak. Agar jo'natuvchi tugun X bo'lsa va qabul qiluvchisi Y bo'lsa, hop 5G terminallari orqali hisoblangan HNAR(X, Y), (3) orqali olinishi mumkin.

Umumiy qurilma yig'ilgan qo'shni jadval yoki Y ning PD dan xabardor bo'lmagani uchun. 5G terminallari orqali aniq uzatish hoplarini aniq prognoz qilib bo'lmaydi. Biroq, uzatish eng yomon holatda ZC orqali o'tishi aniq. Shunday qilib, HNAR (X, Y) uchun yuqori chegara quyidagicha ko'rsatilgan: Shunday qilib, (2) va (3) ga asoslanib, HNAR(X, Y) va HZTR(X, Y) o'rtasidagi farqlarni solishtirish uchun : Agar (5) formuladagi natija 0 dan oshmasa, bu NAR marshrutni taqdim etishi mumkinligini anglatadi yo'l ZTR dan uzoq bo'lmagan. ÿPD TD qiymatidan boshlab kirish mumkin emas, biz kirishimiz kerak

ushbu atamaning qiymatini baholang. Usullardan biri tarmoqdagi simmetriyani qabul qilishdir, chunki tasodifiy taqsimlangan 5G tugunlari har bir tugun uchun topologiyaga bir xil ta'sir ko'rsatishi mumkin. ÿPD TD ni taxmin qiling ÿ ÿPD TD ga teng ÿ ÿ. Bunday holda (5) tenglama bo'lishi mumkin quyidagicha yozilgan: Shunday qilib, NAR algoritmida jo'natuvchi qurilma parametr qiymatlari tengsizlikni (6) qanoatlantirishini tekshirishi mumkin. Agar yo'q bo'lsa, manba tugun to'g'ridan-to'g'ri paketni ZTR havolalarida belgilangan joyga yo'naltira Aks holda, ma'lumotlar yuqoriga havolada tasvirlangan mexanizm orqali eng yaqin 5G tuguniga yuborilishi kerak yuqish. Yig'ilgan qo'shni jadvallardagi nomzodlar orasida paket (2) tenglama asosida ZTRda minimal hop soniga ega bo'lgan tugunga uzatiladi. Va keyin ramka ZTR tomonidan belgilangan joyga yuboriladi.
Oldingi muhokamaga asoslanib, NAR ZigBee tarmoqlarida uzatish yo'lini optimallashtirish uchun 5G qurilmalaridan yuqori qo'shimcha xarajatlarsiz foydalanishi mumkin. Misol 6-rasmda ko'rsatilgan. Agar ZigBee G tuguni ZC bilan aloqa o'rnatsa, uning qo'shnisi F o'zining uzatish diapazonida eng past PD qiymati 1 ga ega bo'lganligi sababli, yuqoriga ulanish GF-1-ZC dan keyin. Hop soni 4 bo'lgan standart ZigBee havolasi GDBA-ZC bilan taqqoslaganda, NAR uchun umumiy hisoblar 3 ga teng. Biroq, ZigBee tugunlarining hop soni 2 ni tashkil qiladi, chunki ular faqat 2 ta paketni (G va F) jo'natadi. Pastga ulanish uchun, chunki biz ZigBee qurilmalari uchun qo'shimcha aloqani minimallashtiramiz, chunki 1-tugun F dan G ga optimal yo'lni bilmaydi. Umumiy qo'shnilar jadvalidagi barcha nomzodlar orasida E, F, A, H va J, E eng kam qolgan ZTR hop soniga ega bo'lgani uchun u keyingi hop tugun sifatida tanlanadi va butun yo'l ZC-IEDG. ZigBee qurilmalari jami 2 kadrni oldinga siljitadi, standart ZTR esa 4 ta sakrashga ega. G dan I ga uzatish umumiy aloqa uchun holat bo'lib, butun yo'l GF-1-2-MJI va IJ-2-1-EDG, ZigBee tugunlaridagi hoplar 3 va 4, ZTR uchun hop soni 6. E'tibor bering, 1 F dan paketlarni qabul qilganda va tanlaganda nomzodlar orasida navbatdagi hop ZC va 2-tugun, garchi ularda bir xil qolgan ZTR hopslari 2 bo'lsa-da, NARda 2- tugun afzalroq, chunki u past chuqurlikdagi tirbandlikni engillashtirishi mumkin. tugun H.
6 Simulyatsiya
Ushbu bo'limda biz NAR ko'rsatkichlarini turli xil PDR ko'rsatkichlari, sakrashlar soni (ZigBee qurilmalaridan), oxirigacha kechikish, ZigBee tuguniga yuborilgan paketlar va 4-bo'limdagi kabi normallashtirilgan marshrutlash xarajatlarini baholaymiz. 1-jadvaldagi bir xil umumiy sozlamalar va NAR, S1, S2 va standart ZigBee tarmoqlari solishtiriladi. Turli raqamlardagi 5G qurilmalari bilan NAR ning ishlashi 7-rasmda ko'rsatilgan. 7 (a)-rasmdagi PDR NAR ning PDR 5G tugunlarining zichligi qo'shilishi bilan unchalik o'zgarmasligini ko'rsatadi. Bir tomondan, optimallashtirilgan yo'l PDRga kamroq hop soni va ko'proq turli yo'nalishlar orqali
foyda keltirishi mumkin; boshqa tomondan, uzilish tugun harakati sabab bo'ladi .Va bu ikki jihat bizning simulyatsiyamizda bir-birini bekor qilishga moyildir. Fig.7 (b) NAR tomonidan eng sezilarli yaxshilanishni ko'rsatadi, ZigBee qurilmalaridagi hop soni. Eng yaxshi holat uchun bu qiymat 43,89% ga kamayadi. Shakl 7(c) dagi kabi oxirigacha kechikish ham yaxshilanadi. Pastroq kechikish, asosan, jami qisqaroq hop sonidan kelib chiqadi. Biroq, 5G qurilmasidan uzatishni qoplash kerak, yaxshilanish hop soni kabi emas, taxminan 19,65%. NAR ning yana bir afzalligi uning arzonligidir, 7-rasm (d) va shakl 7(e) da tasvirlangan. S1 va S2 dan farqli o'laroq, NAR har bir ZigBee tuguniga yuborilgan paketlarni standart ZigBee bilan solishtirishga qodir, chunki IP havolalari turli 5G qurilmalari (va ZC) o'rtasidagi aloqa uchun ishlatiladi. 50 ta 5G qurilmasi bo'lgan tarmoqda har bir ZigBee tuguni 17,88% kamroq kadrlar yuboradi. Bundan tashqari, NAR faqat 5G qurilmalari oÿz koÿrinishlarini translyatsiya qiladigan PD taÿminotiga asoslan ganligi va PD diffuziyasi qoÿshni jadvalni yangilashga asoslanganligi sababli, ZigBee tugunlari uchun NARning qoÿshimcha xarajatlari 0 ga teng. Xulosa qilib aytganda, NAR arzonroq xarajat bilan yaxshi ishlashga erishadi. ZigBee tarmog'ida qanchalik ko'p 5G tugunlari ishtirok etsa, u shunchalik yaxshilanadi.
5G tugunlarining harakatchanligi ta'siri ham ko'rib chiqiladi va sinovdan o'tkaziladi. 4-bo'limdagi kabi o'rtacha tezlikni o'zgartirib, natijalar 8-rasmda ko'rsatilgan. Umuman olganda, NAR harakatchanlikka nisbatan sezgirroq, asosiy sabab shundaki, 5G qurilmalari o‘z mahallalarida paketlarni faol ravishda to‘playdi, shuning uchun yuqori harakatchanlik optimallashtirilgan yo‘llarning tez-tez o‘zgarishiga olib keladi. PDR tez tushadi, chunki tugunning o'rtacha tezligi shakl 8 (a) da ko'tariladi. Eng yomon holatda, PDR S2 va standart ZigBee dan yomonroq yomonlashadi. Shu bilan birga, hop sonining yaxshilanishi ham yomonlashadi, 8-rasmdagi (b) eng yuqori harakatchanlik uchun bu qiymat standart ZigBee- dan atigi 9,79% ga yaxshiroq. PDR uchun ham xuddi shunday, 8 (c)-rasmda ko'rsatilgan kechikish 20 m/s tugun tezligida S2 va standart ZigBee ga qaraganda yomonroq ishlashi mumkin. Normallashtirilgan marshrutlash xarajatlari nolga teng bo'lganligi sababli, biz faqat marshrutlash xarajatlari uchun har bir ZigBee tuguniga yuborilgan paketlarni ko'rsatamiz. 8 (d)-rasmda ko'rinib turibdiki, tugunlarning harakatchanligi oshgani sayin paketlar soni standart ZigBee darajasiga yaqin bo'ladi.
Berilgan natijalarga asoslanib, 5G qurilmalarining harakatchanligi unchalik yuqori bo'lmaganda, NAR ZigBee tarmoqlari uchun ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilashga qodir. Yuqori PDR aloqa samaradorligini kafolatlaydi. ZigBee tugunlari uchun kamroq hop soni, kamroq paketlar va nol qo'shimcha xarajatlar kam energiya sarfiga olib kelishi mumkin, bu ZigBee tarmoqlari uchun eng muhim maqsadlardan biri hisoblanadi. Qisqa kechikish NAR uchun yana bir afzallikdir, ammo kechikish yuqorida aytib o'tilgan omillar kabi muhim emas. Ishlash va qo'shimcha xarajatlarning yaxshilanishi 5G qurilmalari taklif qilingan sxema bo'yicha ZigBee tarmoqlari uchun aloqani muvaffaqiyatli baham ko'rishini anglatadi. 5G tugunining harakatchanligi oshgani sayin yaxshilanish pasaysa-da, NAR hali ham kamroq yuborilgan paketlar tufayli ZigBee qurilmalari uchun sarfni tejaydi, boshqa koÿrsatkichlar esa hech boÿlmaganda standart ZigBee tarmoqlari darajasida qoladi.
Ushbu maqolada biz 5G muhitida ZTR-da marshrutni yaxshilashga e'tibor qaratamiz. Fizibilitet 5G aloqasining
o‘ziga xos xususiyati bo‘lgan M2M aloqasini aqlli qurilmalar va mahalliy qo‘llab-quvvatlashga asoslanadi. Biz birinchi
navbatda ikkita stsenariyni ishlab chiqamiz, ularda topologiyani yangilash mexanizmi 5G qurilmalari birlashgandan
keyin uzatish yo'llarini optimallashtirishga qodir bo'lishi uchun ko'rib chiqiladi. Ishlash tahlili asosida 5G tugunlarining
qurilma turi marshrutizatorlar aniqlanadi va ularning mahallalarida paketlarni mobil terminallar orqali yig'ish g'oyasi
ishlab chiqiladi. Keyin eng yaqin kirish marshrutlash algoritmi taklif etiladi. Jismoniy chuqurlikni joriy qilish va unga texnik
xizmat ko'rsatish mexanizmini loyihalash orqali 5G qurilmalari tan olinadi va ular orqali optimallashtirilgan aloqalar ham topiladi. Keyinchalik, turli xil aloqa turlari uchun takomillashtirilgan marshrutlash usullari muhokama qilinadi va NAR algoritmi umumlashtiriladi. Simulyatsiyalar shuni ko'rsatadiki, NAR yuqori paketlarni etkazib berish nisbati, ZigBee qurilmalaridan kamroq hop soni va pastroq kechikish bilan yaxshi ko'rsatkichlarga erishadi, shu bilan birga uning qo'shimcha xarajatlari ham kamayadi, ZigBee tuguniga yuboriladigan paketlar soni kamayadi va u ZigBee qurilmalari uchun nol marshrutlash xarajatlari. Bundan tashqari, 5G tugunlarining harakatchanligi yaxshilanishga ta'siri ham o'rganiladi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, NAR 5G qurilmalari tomonidan to'plangan paketlar tufayli mobillikka ko'proq sezgir. Garchi ko'rsatkichlar tezroq yomonlashsa ham, hatto bizning simulyatsiyalarimizdagi eng yomon holatda ham, NAR hali ham ZigBee tuguniga yuborilgan hop soni va paketlardan foyda ko'radi, boshqa ko'rsatkichlar esa boshqa stsenariylar darajasidan yomon emas. Tarmoq unumdorligi va qo'shimcha xarajatlar bo'yicha yaxshilanishlar shuni anglatadiki, 5G qurilmalari NARdagi ZigBee tarmoqlarida aloqani samarali taqsimlaydi.
Bizning keyingi ishlarimiz uchun, 5G qurilmasining harakatchanligi unumdorlikka katta ta'sir ko'rsatadi va qurilmalar real dunyoda turli darajadagi harakatchanlikka ega bo'lishi mumkinligi sababli, biz moslashtirilgan marshrutlash usullarini loyihalashimiz kerak, bunda past harakatchanlikdagi 5G tugunlari paketlarni to'playdi va qayta uzatadi. qurilmalar yuqori tezlikda yo'l tanlashni optimallashtirish uchun faqat ZigBee tugunlarini joylashtirish ma'lumotlarini to'plang.