Моделювання бездротових сенсорних мереж

Моделювання бездротових сенсорних мереж

Наведені результати моделювання бездротової сенсорної мережі для прецизійного землеробства та екологічного моніторингу.

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2015
Автор: Галелюка, І.Б.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2015
Назва видання:Комп’ютерні засоби, мережі та системи
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122854
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Моделювання бездротових сенсорних мереж / І.Б. Галелюка // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2015. — № 14. — С. 141-150. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-122854
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1228542025-02-23T18:19:39Z Моделювання бездротових сенсорних мереж Modelling of wireless sensor networks Галелюка, І.Б. Наведені результати моделювання бездротової сенсорної мережі для прецизійного землеробства та екологічного моніторингу. Приведены результаты моделирования беспроводной сенсорной сети для прецизионного земледелия и экологического мониторинга. In the article the results of modelling of the wireless sensor networks for precision agriculture and ecological monitoring are considered. 2015 Article Моделювання бездротових сенсорних мереж / І.Б. Галелюка // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2015. — № 14. — С. 141-150. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122854 681.5, 621.398 uk Комп’ютерні засоби, мережі та системи application/pdf Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
description Наведені результати моделювання бездротової сенсорної мережі для прецизійного землеробства та екологічного моніторингу.
format Article
author Галелюка, І.Б.
spellingShingle Галелюка, І.Б.
Моделювання бездротових сенсорних мереж
Комп’ютерні засоби, мережі та системи
author_facet Галелюка, І.Б.
author_sort Галелюка, І.Б.
title Моделювання бездротових сенсорних мереж
title_short Моделювання бездротових сенсорних мереж
title_full Моделювання бездротових сенсорних мереж
title_fullStr Моделювання бездротових сенсорних мереж
title_full_unstemmed Моделювання бездротових сенсорних мереж
title_sort моделювання бездротових сенсорних мереж
publisher Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
publishDate 2015
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122854
citation_txt Моделювання бездротових сенсорних мереж / І.Б. Галелюка // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2015. — № 14. — С. 141-150. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series Комп’ютерні засоби, мережі та системи
work_keys_str_mv AT galelûkaíb modelûvannâbezdrotovihsensornihmerež
AT galelûkaíb modellingofwirelesssensornetworks
first_indexed 2025-11-24T06:17:46Z
last_indexed 2025-11-24T06:17:46Z
_version_ 1849651433405677568
fulltext Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 141 I. Galelyuka MODELLING OF WIRELESS SENSOR NETWORKS In the article the results of modelling of the wireless sensor networks for precision agriculture and ecological monitoring are considered. Key words: wireless sensor network, modelling. Приведены результаты модели- рования беспроводной сенсорной сети для прецизионного земледе- лия и экологического мониторинга. Ключевые слова: беспроводная сенсорная сеть, моделирование. Наведені результати моделюван- ня бездротової сенсорної мережі для прецизійного землеробства та екологічного моніторингу. Ключові слова: бездротова сенсо- рна мережа, моделювання.  І.Б. Галелюка, 2015 УДК 681.5, 621.398 І.Б. ГАЛЕЛЮКА МОДЕЛЮВАННЯ БЕЗДРОТОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ Вступ. Бездротові сенсорні мережі щороку все активніше проникають у всі галузі про- мисловості та сфери діяльності людини. На даний час вони широко використовуються не тільки для збору і обробки даних та керуван- ня промисловими об'єктами, але і у звичай- ному побуті у вигляді Інтернету речей (Internet of Things) [1]. Бездротова сенсорна мережа (БСМ) вже перестала бути тільки об'єктом наукових досліджень і перетворю- ється на масовий продукт, який випускають багато виробників. Саме це зумовило появу багатьох промислових стандартів, які роз- робляються різними міжнародними органі- заціями, наприклад, Міжнародною організа- цією по стандартизації (ISO), Інститутом інженерів електротехніки та електроніки (IEEE), Інженерною радою Інтернету (IETF) та Міжнародним союзом електрозв'язку (ITU). Результатом роботи провідних у галузі стандартизації організацій стало сімейство стандартів IEEE 802.15.4, які визначають особливості побудови мереж з невисокою пропускною здатністю. Загальна частина. Існуючі та проектовані бездротові сенсорні мережі розрізняються як областями застосування, так використаними технічними рішеннями [2]. Тим не менш, можна виділити основні характеристики, які характерні більшості бездротових систем. Типова БСМ складається із великої кількості простих пристроїв або, іншими словами, вуз- лів для збору інформації та декількох більш складніших пристроїв, які ще називають ко- ординаторами, для обробки інформації та певного керування мережею. Кожний вузол здійснює періодичні вимірювання, первинну І.Б. ГАЛЕЛЮКА Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 142 обробку інформації та передачу цих даних до координатора. В координаторі да- ні обробляються та зберігаються, а при необхідності передаються на вищий рі- вень або до іншої системи. Вузли можуть передавати виміряну інформацію не тільки напряму координатору, але при необхідності через інші проміжні вузли. Типові сценарії використання БСМ накладають певні обмеження на структуру та функціонування вузлів. Зокрема, вузли мають бути малогабаритними, достат- ньо дешевими та мати досить довгий час автономної роботи. Відповідно, вузли мають енергетичні та обчислювальні обмеження, що слід враховувати при роз- робці БСМ. Координатори виконують відмінні від вузлів функції і, саме тому, часто володіють потужнішими процесорами, більшими обсягами пам'яті та кра- щими джерелами автономного живлення. Слід зауважити, що специфіка БСМ передбачає можливість передачі даних від вузла до координатора через один або більше проміжних вузлів. При цьому надійність у передачі даних досягається не за рахунок встановлення надійного радіоканалу, а за рахунок підтвердження приймання кожного переданого пакету. Саме тому, для бездротових сенсорних мереж важлива розробка необхідних протоколів мережевої маршрутизації. Не дивлячись на певну історію розвитку бездротових сенсорних мереж, концепції побудови таких мереж все ще не оформились і не втілилися у типових апаратно-програмних рішеннях. В більшості випадків реалізація сенсорних ме- реж залежить від вимог конкретної прикладної задачі, а також досвіду та нави- чок колективу розробників [3]. Велика кількість областей застосування бездротових сенсорних мереж по- роджує певні проблеми, які полягають у тому, що дослідникам та розробникам мереж приходиться працювати з великою кількістю обмежень та характеристик мереж у залежності від прикладної задачі. В такому випадку моделювання є єдиним підходом, коли можна завчасно розрахувати та оцінити характеристики мережі в залежності від топології мережі, оточуючого середовища, інфраструк- тури без розробки реально діючих вузлів мережі. В теперішній час моделювання та проектування бездротових сенсорних ме- реж є досить актуальною темою для досліджень у всьому світі. Слід відмітити, що, не дивлячись на наявність сімейства стандартів, багато аспектів роботи та побудови БСМ є не стандартизованими. Проведення натурних випробувань на- віть невеликої частини БСМ є порівняно складним і в більшості випадків доро- гим процесом. Крім того, не можливо передбачити і забезпечити стабільність роботи лише ділянки мережі при натурному експерименті, оскільки не можливо врахувати усі фактори та ізолювати їх один від одного. При моделюванні протоколи, схеми, топології та навіть ідеї можуть бути оцінені у великих масштабах досить швидко і дешево. Із-за складності та трива- лості налаштування БСМ широке застосування отримали різноманітні системи імітаційного моделювання мереж, які дозволяють користувачам ізолювати різні фактори лише за допомогою налаштування параметрів. Моделювання БСМ – це є заміна оригінала деяким об'єктом, який дозволяє вивчати характеристики оригінала з певним наближенням до реальності. Основ- МОДЕЛЮВАННЯ БЕЗДРОТОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 143 ною складністю при моделюванні БСМ є необхідність врахування різноманітних факторів. Наприклад, на кожному вузлі мережі встановлено свої оригінальні програмні засоби, варіантів яких може бути багато. Зокрема, багато вузлів існу- ючих бездротових сенсорних мереж працюють під керівництвом операційних систем, яких на сьогоднішній день є декілька. Це слід враховувати при моделю- ванні. Крім того, різні вузли в тій же самій мережі можуть виконувати різні фу- нкції. Не слід забувати, що мережі є безпровідними, і тому на їхню роботу мо- жуть впливати різного типу перешкоди і завади, які ускладнюють передачу да- них від одного вузла до іншого. Також мережі можуть розгортатися як на відк- ритих територіях, так і у закритих приміщеннях, наприклад, лабораторіях або теплицях. Не найменш важливою особливістю є те, що вузли мають обмежені енергетичні та обчислювальні ресурси. Отримання точних результатів та висновків при моделюванні не є простою задачею. Основними ключовими аспектами при моделюванні БСМ є правиль- ність імітаційної моделі та придатність конкретних інструментів для реалізації даної моделі [4]. До фундаментальних проблем відноситься вибір між точністю, продуктивністю та масштабованістю моделі. При виборі системи моделювання БСМ слід звернути увагу на те, що систе- ма має дозволяти: – підвищувати ефективність розробки БСМ; – проводити експерименти без реального розгортання сенсорної мережі; – проводити дослідження різних режимів роботи мереж; – зменшувати затрати на розробку та розгортання мережі в майбутньому. Будемо вважати, що всі кінцеві вузли нашої БСМ є апаратно та програмно ідентичні. Тому для створення моделі досить описати типовий вузол мережі, алгоритми його функціонування та взаємодії. Якщо використовувати імітаційне моделювання, то слід звернути увагу на два основних підходи до моделювання БСМ: агентно-орієнтований та об'єктно-орієнтований. Об'єктно-орієнтований підхід. Кожний вузол представляється окремим класом зі своїм набором властивостей, які визначають набір методів та його по- ведінку. Середовище взаємодії визначається класом з параметрами, які не мо- жуть бути описані в кожному вузлі. Ці параметри визначають цілу мережу на верхньому рівні, наприклад, кількість вузлів у мережі, протоколи передачі да- них, протоколи маршрутизації тощо. Для моделювання середовища передачі да- них розробляється відповідна модель радіоканалу. Крім того, для моделювання конкретної мережі слід розробити та використати додаткові моделі, наприклад, модель енергоспоживання вузла, модель явища, параметри якого зчитуються сенсором вузла тощо. Функціонування моделі вузла визначається поведінкою решти моделей, а модель бездротової сенсорної мережі визначається поведінкою моделей окремих вузлів. Агентно-орієнтований підхід – метод моделювання, який вивчає функціо- нування децентралізованих агентів і як їхня робота впливає на роботу цілої си- стеми. На відміну від системної динаміки, в цьому підході правила для агентів визначаються індивідуально і правила функціонування цілої системи є результа- І.Б. ГАЛЕЛЮКА Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 144 том спільної діяльності багатьох агентів. При такому моделюванні використову- ється підхід "знизу-вверх". Агентно-орієнтований підхід включає у себе елемен- ти теорії ігор, складних систем, багатоагентних систем та еволюційного програ- мування. Також застосовується метод Монте-Карло, теорія ймовірності та мате- матична статистика. Агентно-орієнтоване моделювання бездротових мереж у деякій мірі являє собою підвид імітаційного моделювання, в якому основну увагу приділено дос- лідженню стану глобальної системи в залежності від поведінки агентів, які є компонентами системи. У випадку бездротових сенсорних мереж цей підхід є доцільним, так як вузли мережі розподілені на великій території, активно взає- модіють з навколишнім середовищем та сусідніми вузлами, а поведінка та тех- нічні характеристики окремого вузла безпосередньо впливають на функціону- вання та продуктивність цілої мережі. Враховуючи вище вказане, можна зробити висновок, що вибір інструменту для моделювання БСМ, який би максимально точно враховував всі фактори та обмеження, є складною задачею. На даний час існує кілька програмних засобів, які дозволяють моделювати бездротові сенсорні мережі з урахуванням багатьох факторів. Найбільш відомими є Anylogic, TOSSIM, OPNET Modeler, Network Simulator (NS, NS-2, NS-3), GloMoSim, Worldsens, NetSim, OMNeT++, Castalia. Серед вказаних програмних інструментів є як платні, так і безплатні варіанти. Крім інструментів для моделювання мережі слід відмітити також засоби для мо- делювання розповсюдження радіосигналів, наприклад, EDX Signal pro, Winprop (AWE) і CINDOOR. Після аналізу описаних вище програмних середовищ обрано комплекс з OMNeT++ [5] і Castalia [6] для моделювання розроблюваної БСМ для сільського господарства та екологічного моніторингу. Одним з критеріїв вибору вказаних програм було те, що в сукупності вони досить реально моделюють мережі з ма- лопотужних бездротових вузлів та імітують певні проблеми в енергоспоживанні таких вузлів і перешкоди та завади при проходженні радіосигналів. Крім того, вони є безкоштовними для некомерційного використання. Castalia – це система моделювання бездротових сенсорних мереж і, що не менш важливо, взагалі мереж з малопотужними вузлами. Castalia побудована на платформі OMNeT++ і може використовуватися дослідниками та розробниками, які планують дослідити свої алгоритми і протоколи в реалістичному середовищі бездротового каналу з розширеною моделлю радіоканалу та приближеною до реальності поведінкою вузла. Вказана система може використовуватися для оці- нки різноманітних характеристик мереж для конкретних застосувань. Слід відмітити, що система Castalia не є орієнтованою на конкретну апа- ратну платформу, але при цьому вона гарантує загальний спосіб перевірки алгоритму перед його реалізацією на конкретній апаратно-програмній платфо- рмі. Звичайний окремий вузол є простим елементом моделювання. Він прий- має повідомлення від інших моделей вузлів і у відповідності з повідомленням або за самостійною програмою виконує частину коду. Цей код може зберігати МОДЕЛЮВАННЯ БЕЗДРОТОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 145 стан вузла, який змінюється при прийманні повідомлення, та відправляє нові повідомлення. Розробка моделі кластеру проектованої нами БСМ для сільського господар- ства та екологічного моніторингу, як вказано вище, починається з розробки вуз- ла мережі. Модель вузла складається з кількох дрібніших елементів, а саме: мо- делі вимірювального вузла, моделі вузла енергоспоживання, моделі вузла безд- ротового модуля, моделі програмного забезпечення та моделі мобільності вуз- ла. Крім того, розробляється модель бездротового каналу або береться вже з існуючих моделей каналів передачі даних. Також слід враховувати фізичне се- редовище, в якому працює як вузол, так і ціла мережа, шляхом розробки відпо- відної моделі. Моделювання БСМ в OMNeT++ і Castalia відбувається в автоматичному режимі згідно заданих алгоритмів функціонування мережі, кількості та розташу- вання вузлів, правил мобільності, коефіцієнтів послаблення сигналу та можли- вих перешкод на шляху сигналу, часу моделювання тощо. Після завершення моделювання на екран виводяться зведені результати по кожному вузлу та цілій мережі, зокрема, кількість переданих пакетів даних та кількість пакетів, які було втрачено внаслідок перешкод і завад, енергоспожи- вання вузла протягом заданого часу. При необхідності можна змоделювати та отримати результати за іншими параметрами, наприклад, час формування мере- жі, швидкість передачі певного обсягу даних, енергоспоживання вузлів у різних умовах функціонування тощо. Результати моделювання. Для моделювання розроблено бездротову сенсо- рну мережу, яка працює на базі стандарту 802.15.4 (2,4 ГГц) і містить у своєму складі малопотужні бездротові вузли зі змінною потужністю передачі від 0 до –5 dBm та чутливістю приймання – 95 dBm. Швидкість передавання даних скла- дала 250 кбіт/с. При цьому енергоспоживання вузла не перевищує 60 мВт. Перш за все здійснено розрахунок залежності потужності радіосигналу від відстані, яку він подолав у вільному середовищі без завад і перешкод, з викорис- танням формули [7]: ( )       ⋅ ⋅ ⋅⋅⋅ ⋅= 3 22 2 10 4 lg10 d GGPP trt r π λ , (1) де Pr – потужність радіосигналу на певній відстані від передавача, dBm; Pt – по- тужність передавача радіосигналу, dBm; Gr – коефіцієнта підсилення приймача; Gt – коефіцієнт підсилення передавача; d – відстань між передавачем і точкою приймання сигналу, м; λ – коефіцієнт, який враховує частоту сигналу, визнача- ється за формулою f c =λ , де с – швидкість світла, м/с; f – частота сигналу, Гц. Коефіцієнти підсилення передавача і приймача за умов нашої прикладної задачі рівні 1. Звичайно за умов реального оточення, наприклад, на сільськогосподарських угіддях, радіосигнал буде послаблюватися значно сильніше ніж при повній від- І.Б. ГАЛЕЛЮКА Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 146 сутності перешкод і завад. Тобто відстань між передавачем і приймачем має бу- ти значно менша для встановлення зв'язку відповідної якості. Для такого випад- ку використовують коефіцієнт послаблення радіохвиль для різних умов розпо- всюдження, який часто позначають символом n. Як правило, для середовища без перешкод і завад цей коефіцієнт рівний 2 [8, 9]. Максимальне значення цього коефіцієнту може сягати 6, наприклад для щільних міських забудов [8]. Також у літературі зустрічається залежність між потужністю сигналу та відстанню, яку він пройшов, з урахуванням коефіцієнту послаблення n. В роботі [9] вказується, що послаблення сигналу прямо пропорційне dn. З урахуванням вище зазначеного і того, що коефіцієнт n для нашої прикладної задачі, а саме сільськогосподарсь- ких угідь, буде рівним 3, формулу (1) можна привести в наступний вигляд для приблизного врахування впливу реального середовища на розповсюдження хвиль: ( )       ⋅ ⋅ ⋅⋅⋅ ⋅= 3 32 2 10 4 lg10 d GGPP trt r π λ . (2) Отримані за формулами (1) і (2) залежності в графічній формі показані на рис. 1. Як видно з рисунку, сигнал у вільному середовищі послаблюється до рів- ня чутливості приймача (-95 dBm) на відстані 300 метрів. Звичайно, ослаблення сигналу до такого рівня у реальних умовах, особливо в умовах сільськогоспо- дарських угідь, відбудеться значно ближче, а саме на відстані близько 35 метрів. РИС. 1. Залежність потужності радіосигналу від подоланої відстані Надалі для порівняння з вище наведеними розрахунками та визначення відс- тані, на якій встановлюється стабільний зв'язок, у системах OMNeT++ і Castalia МОДЕЛЮВАННЯ БЕЗДРОТОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 147 проведено моделювання якості зв'язку між вузлами, які рівномірно покривають територію певної площі. Оскільки вузли є малопотужними, то досліджувані ді- лянки являли собою квадрати зі сторонами від 30 до 175 метрів, тобто площею від 9 арів до 3 гектарів. На вказаних площах проведено моделювання роботи трьох мереж з 9, 16 і 25 вузлів. Вузли розташовувалися приблизно на рівній від- стані квадратами 3×3, 4×4 і 5×5 вузлів відповідно. Час моделювання складав 100 секунд, протягом яких кожний вузол передавав 100 повідомлень. Потужності передачі вузлів складали 0, –1, –3 і –5 dBm. Спочатку розраховувалася якість зв'язку між окремими вузлами як відно- шення отриманих повідомлень до переданих. Потім на основі окремих значень якості зв'язку розраховувалося інтегральне значення якості зв'язку мережі. Слід розуміти, що інтегральне значення якості зв'язку мережі є узагальненим показ- ником і розраховується на основі показників якості зв'язку встановлених бездро- тових каналів між вузлами. Результати моделювання мережі з 9 вузлів можна побачити на рис. 2. РИС. 2. Залежність якості зв'язку мережі з 9 елементів від розмірів охопленої території При цьому за отриманими результатами можна побудувати діаграму види- мості або, іншими словами, діаграму якості зв'язку при розмірах ділянки 30×30 метрів та потужності передачі –5 dBm (рис. 3, а). Під якістю зв'язку між вузлами мається на увазі відношення успішно прийнятих повідомлень від конк- ретного вузла до загальної кількості повідомлень, відісланих цим вузлом. Різни- ця у цих двох значеннях зумовлені випадковими перешкодами та завадами на шляху радіосигналу і конфліктами при передачі повідомлень. При цьому збіль- шення потужності передачі до 0 dBm призводить до того, що для кожного окре- мого вузла стійкий (якісний) зв'язок встановлюється з безпосередньо усіма вуз- лами без проміжних вузлів, тобто вузол "0" без жодних проблем отримує пові- І.Б. ГАЛЕЛЮКА Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 148 домлення від вузлів "8", "7" і т. д. При подальшому збільшенні розмірів ділянки можна спостерігати, як кількість прямих зв'язків між вузлами зменшується. В результаті при потужності передачі в 0 dBm і розмірах ділянки 75×75 м ми отримуємо оптимальні параметри роботи мережі (рис. 3, б), які забезпечують стабільну передачу повідомлень між сусідніми вузлами. Слід зауважити, що при значеннях якості зв'язку, рівних 20–40 %, між вузлам все ще встановлюється до- сить стабільний зв'язок, про що свідчать отримані діаграми видимості. а б РИС. 3. Діаграма видимості мережі з 9 елементів: а – площа 30×30 м, потужність передачі -5 dBm; б – площа 75×75 м, потужність передачі 0 dBm (число біля стрілки вказує на якість зв'язку від вузла з меншим номером до вузла з більшим номером, а число в дужках – якість зв'язку в зворотному напрямку) Результати моделювання мереж з більшою кількістю вузлів мають подібну поведінку, як і мережа з 9 вузлів, різниця лише полягає у максимальних розмі- рах ділянки, на якій при моделюванні мережі між вузлами все ще існує стабіль- ний зв'язок. На рис. 4 можна побачити результати моделювання мережі з 16 вуз- лів. Зведене графічне зображення результатів моделювання з різною кількістю вузлів при потужності передачі –5 dBm показано на рис. 5. Як можна побачити з рис. 5, для усіх трьох мереж стабільний зв'язок існує ще на мінімальних відстанях трохи більше 22 метрів між вузлами. Певну розбі- жність у результатах, отриманих теоретичними розрахунками та моделюванням, можна пояснити тим, що при моделюванні враховуються не тільки перешкоди та завади зовнішнього середовища, але і проблеми в самому вузлі та протоколах передачі повідомлень, моделюються колізії при прийманні вузлом одночасно кількох повідомлень або пошкодженого повідомлення, перевищення граничного часу на отримання джерелом сигналу підтвердження про приймання сигналу. Тобто, при розрахунку за формулами (1) і (2) ми отримуємо потужність сигналу, МОДЕЛЮВАННЯ БЕЗДРОТОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 149 яка буде на певній відстані від джерела сигналу, при цьому не враховуються особливості взаємодії джерела і приймача сигналу та природа самого переданого повідомлення. РИС. 4. Залежність якості зв'язку мережі з 16 вузлів від розмірів охопленої території РИС. 5. Залежність якості зв'язку мереж від розмірів охопленої території при потужності передачі –5 dBm І.Б. ГАЛЕЛЮКА Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2015, № 14 150 За таких обставин можна вважати, що результати моделювання мереж у пе- вній мірі збігаються з теоретичними розрахунками. Наступним кроком буде пе- ревірка отриманих результатів в умовах польового експерименту з використан- ням реальних апаратно-програмних засобів та умов навколишнього середовища. Висновки. Перед створенням та впровадженням такої складної системи, як бездротова сенсорна мережа, доцільно провести її моделювання в різних режи- мах роботи та оцінити основні параметри, наприклад, втрати пакетів даних при передачі внаслідок перешкод та завад, енергоспоживання вимірювальних вузлів та координатора, час самоорганізації мережі, діаграми видимості та ін. В статті наведений перелік як комерційних, так і безкоштовних систем моделювання бездротових мереж, які дають можливість у короткі терміни та з мінімальними часовими затратами провести моделювання бездротової сенсорної мережі будь- якої складності. На прикладі кластеру бездротової сенсорної мережі для сільсь- кого господарства та екологічного моніторингу описано процес моделювання в системах OMNeT++ і Castalia та відображено узагальнені результати, отримані в процесі моделювання. Показано, що результати моделювання мереж з різною кількістю вузлів, здійсненого в програмних засобах OMNeT++ і Castalia, збігаються з теоретич- ними розрахунками, отриманих з використанням класичних формул розповсю- дження сигналу. Наступним кроком верифікації моделей буде натурний експеримент у польових умовах з використанням реальних апаратно-програмних засобів та умов навколишнього середовища. 1. Recommendation Y.2060 "Overview of the Internet of things" // International Telecommunica- tion Union Telecommunication Standardization Sector, 2012. 2. Shorey R., Ananda A., Mun Choon Chan, Wei Tsang Ooi. Mobile, wireless, and sensor net- works: technology, applications, and future directions // USA: A John Wiley & Sons, Inc. – 2011. – 430 p. 3. Kryvonos Yu., Romanov V., Wojcik W., Galelyuka I., Voronenko A. Application of wireless technologies in agriculture, ecological monitoring and defense // Proceeding of the 8th IEEE In- ternational conference on "Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications", IDAACS'2011. – Warsaw, Poland. – 2015, September 24–26. 4. Борисенко А.С., Галкин П.В. Адекватность моделей беспроводных сенсорных сетей в сре- дах имитационного моделирования // Восточно-Европейский журнал передовых техноло- гий. – 2013. – № 4/ 9 (64). – С. 52–55. 5. https://omnetpp.org. 6. http://castalia.forge.nicta.com.au/index.php/en/index.html. 7. Грудинская Г.П. Распространение радиоволн. – М.: Высшая школа, 1975. – 280 с. 8. Шабунин С.Н., Лесная Л.Л. Распространение радиоволн в мобильной связи: Методиче- ское пособие. – Екатеринбург: УГТУ, 2000. – 38 с. 9. Pottie G.J., Kaiser W.J. Wireless integrated network sensors // Commun. ACM, 43(5):51– 58. – 2000. Одержано 29.09.2015

Схожі ресурси