В данной диссертации рассматриваются современные топологии и методы маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях

Аннотация

В данной диссертации рассматриваются современные топологии и методы маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях. Изучаются пути увеличения срока службы сети, возможности использования беспроводных сенсорных сетей в системах охранной сигнализации.

Аннотация

В работе рассматриваются современные топологии и методы маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях. Исследуются способы увеличения времени жизни сети, а также исследуется использование беспроводных сенсорных сетей в системах охранной сигнализации.

Abstract

In this dissertation we are considering the current topology and routing algorithms in wireless sensor networks. Here investigates ways of increasing the lifetime of the network and the using of wireless sensor networks in alarm systems.

Содержание

Введение 7

1. 
   Система охранной сигнализации 9
   
   1. 
      Структура и принцип работы охранной системы 9
      
   2. 
      Устройство системы охранной сигнализации 10
      
      1. 
         Контрольная панель охранной сигнализации 10
         
      2. 
         Устройства управления сигнализацией 11
         
      3. 
         Сигнальные устройства 11
         
      4. 
         Датчики охранные 12
         
   3. 
      Дополнительные возможности охранных систем 14
      
   4. 
      Установка охранной сигнализации в комплексе с другими 14
      

системами безопасности

5. 
   Системы охранной сигнализации 15
   
6. 
   Способы передачи тревожного сигнала 17
   
7. 
   Периметр видеонаблюдения 17
   
8. 
   Варианты охраны периметра 19
   
9. 
   Проектирование охранной сигнализации 20
   
1. 
   Проблема увеличения времени жизни беспроводных сенсорных сетей 22
   
   1. 
      Понятие беспроводной сенсорной сети 22
      
      1. 
         Практическое применение БСС 23
         
      2. 
         Основные стандарты в области БСС 24
         
      3. 
         Модели передачи данных в БСС 27
         
   2. 
      Понятие времени жизни сети 27
      
   3. 
      Методы увеличения времени жизни БСС 29
      
      1. 
         Группа методов энергетической балансировки 30
         
   4. 
      Реконфигурируемые БСС с мобильным стоком 32
      
      1. 
         Традиционный взгляд на мобильность в беспроводных сетях 32
         
      2. 
         Мобильность как ресурс 33
         
2. 
   Математическая модель реконфигурируемых БСС 39
   
   1. 
      Введение 39
      
   2. 
      Модель реконфигурируемой сенсорной сети 39
      
   3. 
      Расчет потребляемой мощности и времени жизни узлов БСС 41
      
      1. 
         Время жизни оконечного устройства 43
         

- 3.3.2 Время жизни маршрутизатора 45
3.3.3 Пример расчета потребляемой мощности устройств 47
3.4 Показатели времени жизни сети 51
3.4.1 Показатель, основанный на количестве работающих узлов 51
3.4.2 Показатели, основанные на размере зоны покрытия сети 52
3.4.3 Показатели, основанные на связности графа сети 52
3.4.4 Показатель, основанный на задержках передачи данных 52
3.4.5 Время жизни самовосстанавливающихся сетей 53
3.5 Оценка времени жизни динамически реконфигурируемых сетей 54

4. 
   Экспериментальные исследования 59
   
   1. 
      Построение модели беспроводной сенсорной сети 59
      
   2. 
      Разработка алгоритма маршрутизации 61
      
   3. 
      Расчет времени жизни узлов сенсорной сети 65
      
5. 
   Позиционирование охранной системы на складском комплексе 68
   

«Терминал-27»

1. 
   Датчики 68
   
2. 
   Блок управления охранной сигнализацией 69
   
3. 
   Клавиатура управления 70
   
4. 
   Компьютер и исполняющие устройства 70
   
5. 
   План расположения узлов охранной системы. 71
   

Заключение 74
Список литературы 76 Введение
В настоящее время большое внимание уделяется вопросам организации автоматизированного мониторинга территорий с целью получения оперативной информации о наличии нарушителя, его перемещении и несанкционированных действиях на территориях, прилегающих к особо важным (ядерным, правительственным, военным) объектам, к государственной границе, или находящихся в зоне ответственности разведподразделений (мониторинг участков фронта, тыловых коммуникаций противника).
Для рационального решения данных задач необходимо использовать новое поколение технических средств и алгоритмов, принципиально отличающихся от применяемых в настоящее время. Наиболее перспективным направлением в этой области следует признать создание беспроводных сенсорных сетей (БСС). Именно они дают возможность обеспечить тотальный целенаправленный мониторинг больших территорий [1].
Устоявшийся термин «беспроводная сенсорная сеть» обозначает новый класс беспроводных систем, которые представляют собой распределенную, самоорганизующуюся и устойчивую к отказам отдельных элементов сеть миниатюрных электронных устройств с автономными источниками питания.
Интеллектуальные узлы такой сети способны ретранслировать сообщения по цепи, обеспечивая значительную площадь покрытия системы при малой мощности передатчиков и, следовательно, высокой энергетической эффективности системы.
Узлы БСС, обеспечивающие обнаружение нарушителей, оснащены сенсорными элементами, содержат микропроцессорный блок сбора, обработки и хранения информации, приемо-передающее устройство и миниатюрный источник питания.
Применительно к системам охраны объектов БСС должны обнаруживать и классифицировать нарушителя, определять координаты, прогнозировать траектории его движения. Обладая распределенным интеллектом, система самостоятельно обеспечивает изменение направления потоков информации, например, в обход вышедших из строя или временно не функционирующих узлов, организует надежную передачу информации по всей контролируемой территории и на центральный пункт.
Целью магистерской диссертации является исследовать возможность применения беспроводных сенсорных сетей в системах охранной сигнализации.
Основные задачи исследования:

• 
  определить виды систем охранной сигнализации, в которых возможно использование БСС;
  
• 
  определить оптимальные топологию и алгоритм маршрутизации БСС для систем охранной сигнализации;
  
• 
  составить проект охранной сигнализации периметра на основе БСС;
  
• 
  определить эффективность использования БСС, а также возможные недостатки таких систем.
  

Полученные результаты магистерской диссертации позволят на основе БСС объединить возможность уменьшения затрат на аппаратную часть беспроводной сети и на монтажные работы по установке сигнализации, увеличить экономическую эффективность при реализации беспроводных систем охранной сигнализации.
Планируется, в рамках магистерской работы, получить актуальные научные результаты по следующим направлениям:

• 
  будет разработан алгоритм маршрутизации БСС, ориентированный на увеличение «времени жизни» сети;
  
• 
  будет построена модель БСС, использующая гибридный алгоритм маршрутизации;
  
• 
  будет разработан проект охранной сигнализации на основе усовершенствованной БСС.