Разработка и исследование алгоритмов маршрутизации в беспроводных кластерных сенсорных сетях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Голубничая Екатерина Юрьевна

• Голубничая Екатерина Юрьевна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Голубничая Екатерина Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ

1.1 Беспроводные сенсорные сети и Интернет вещей

1.2 Состав и структура беспроводных сенсорных сетей

1.3 Технологии беспроводной связи

1.4 Выводы

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ СОВМЕСТНОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ДОСТУПА К КАНАЛЬНОМУ РЕСУРСУ И ЗАДАЧИ МАРШРУТИЗАЦИИ

2.1 Введение

2.2 Анализ методов и протоколов доступа к канальным ресурсам в

беспроводных сенсорных сетях

2.2.1 Методы конкурентного доступа

2.2.2 Методы детерминированного доступа

2.2.3 Гибридные методы

2.3 Анализ алгоритмов маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях

2.3.1 Проактивная стратегия маршрутизации

2.3.2 Реактивная стратегия построения маршрутов

2.3.3 Гибридная стратегия построения маршрутов

2.4 Исследование алгоритмов маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях79

2.5 Выводы

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБА СОВМЕСТНОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ДОСТУПА К КАНАЛЬНОМУ РЕСУРСУ И МАРШРУТИЗАЦИИ ДВУХАДРЕСНЫХ ПАКЕТОВ В КЛАСТЕРНЫХ БЕСПРОВОДЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЯХ

3.1 Введение

3.2 Разработка алгоритма построения связующего дерева

3.3 Разработка алгоритма планирования структуры цикла ТЭМА

3.4 Разработка алгоритма микрослотовой маршрутизации

3.5 Выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ НОВОГО ПРОТОКОЛА МАРШРУТИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ ВРЕМЕННОГО РАСПИСАНИЯ

4.1 Введение

4.2 Определение выигрыша алгоритма микрослотового ТЭМА по сравнению с

классическим слотовым ТЭМА

4.3 Разработка имитационной модели

4.4 Оценка эффективности протокола ТМЯР

4.4.1 Анализ задержек доставки данных

4.4.2 Анализ энергоэффективности

4.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПАТЕНТЫ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ДОКУМЕНТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВНЕДРЕНИЕ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование алгоритмов маршрутизации в беспроводных кластерных сенсорных сетях»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Тенденции развития современного информационного общества в направлении реализации концепции Интернета вещей, обуславливает стремительное развитие ее технологической основы - беспроводных сенсорных сетей (БСС). Действительно, анализируя основные этапы истории развития сенсорных сетей, которая по официальным данным начинается в 1950-х годах с реализации США гидроакустической системы слежения за подводными лодками (Sound Surveillance System, SOSUS), можно заметить, что за прошедшее десятилетие произошел большой скачок вперед в эволюции развития БСС [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. Безусловно, такой успех в развитии информационно-измерительных распределенных сетей (в том числе БСС), обусловлен и прогрессивным развитием технологии микроэлектромеханических систем. Указанная технология позволяет на одной микросхеме объединять несколько «крошечных» датчиков (температуры, влажности, движения и др.), тем самым обеспечивая малогабаритным сенсорным узлам (СУ) многофункциональность и экономическую оправданность их использования. Функциональные возможности таких СУ позволяют реализовать различные системы для управления процессами и контроля окружающей среды. Что, представляет несомненный интерес в наш век высоких технологий, когда человек стремится максимально автоматизировать процессы в своей деятельности

[5].

Однако, несмотря на такие важные свойства БСС, как возможность самоорганизации и низкое энергопотребление СУ, сегодня в БСС по-прежнему актуальны проблемы, вызванные ограниченностью энергии аккумуляторных батарей (АБ) СУ и ограничениями на время доставки данных для приложений реального времени. Поэтому одной из насущных задач является определение основных источников энергетических затрат и их последующее рациональное использование. При этом как показывает практика, львиная доля энергетических затрат приходится вовсе не на выполнение основной функции СУ

- детектирование (измерение, обработка) данных, а на прослушивание эфира и осуществление классических функций маршрутизаторов [4].

Обозначенные выше проблемы, прежде всего, обусловлены использованием беспроводных каналов передачи, и во многом определяются эффективностью применяемых алгоритмов множественного доступа (Medium Access Control, MAC) и алгоритмов доставки двухадресных пакетов данных от начального отправителя (НО) до конечного получателя (КП) посредством ретрансляций промежуточными отправителями (ПО). Таким образом, комплексное решение указанных проблем состоит в обеспечении эффективности доставки потоковых данных СУ, что во многом определяется применяемым алгоритмом многошаговой маршрутизации двухадресных пакетов данных, в том числе методом MAC. В этой связи исследования, направленные на разработку эффективных подходов совместного решения задач связанных с доступом к канальным ресурсам и маршрутизацией данных в БСС, несомненно, являются актуальными.

Степень разработанности темы исследования. До недавнего времени вопросами исследования характеристик и разработкой различных методов и алгоритмов оптимизации функционирования БСС занимались преимущественно зарубежные ученые, но в настоящее время исследованиями БСС активно занимаются и многие отечественные ученые. Так, значительных успехов достигли представители научной школы Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, которые на протяжении уже практически двух десятилетий очень активно занимаются исследованием и разработкой различных алгоритмов повышающих эффективность функционирования БСС. Здесь можно выделить имеющие значительные теоретические и практические результаты научные исследования Кучерявого А.Е., Киричка Р.В., Прокопьева А.В., Мутханны А.С., Парамонова А.И., Окуневой Д.В. и др.

Вопросы маршрутизации данных как в проводных, так и в беспроводных сетях всегда являлись одной из важнейших тем исследовательских работ. В БСС

данная тематика приобретает еще большую актуальность и интерес со стороны ученых, поскольку от эффективности многошаговой маршрутизации в целом и зависит эффективность работы всей БСС. Существенный вклад в решение задач связанных с эффективной маршрутизацией данных в БСС внесли такие ученые как Аль-Кадами Н.А., Аурениус Ю.К., Баскаков С.С., Воронин И.В., Дугаев Д.А., Линский Е.М., Махров С.С., Мутханна А.С., Тимофеева С.В., Хундонугбо Э.Ф., Heinzelman W. и др. В указанных работах был произведен сравнительный анализ известных алгоритмов маршрутизации, исследована эффективность работы известных протоколов в зависимости плотности СУ, а также предложены методы оптимизации алгоритмов и метрик маршрутизации с целью выбора оптимальных маршрутов передачи данных, увеличения вероятности надежной доставки данных, продления времени жизни сети. В основу предлагаемых данными авторами идей были заложены принципы выбора оптимального маршрута путем определения расстояния между узлами на основе числа переходов, остаточной энергии узлов в текущий момент времени, коэффициента потерь пакетов и уровня беспроводного сигнала (Received Signal Strength Indicator, RSSI), маршрутизации по виртуальным координатам СУ, многопутевой маршрутизации, адаптивной маршрутизации с применением теории обучения с подкреплением.

Результаты научных исследований, касающиеся проблемы множественного доступа к среде передачи, в частности предотвращения коллизий при приемопередаче данных, приведены в довольно большом числе работ ученых, среди которых можно отметить Бакина Е.А., Евсеева Г.С., Жевак А.В., Ergen S.C., Varaiya P., Koubaa A. и др. Однако ни одно из предлагаемых в этих работах решений не предполагает использование детерминированной структуры цикла TDMA (Time Division Multiple Access) и гарантированных временных слотов (Guaranteed Time Slot, GTS) суперкадра стандарта IEEE 802.15.4/ZigBee для реализации процесса маршрутизации, а предполагают лишь использование выделенных временных интервалов (слотов) для предотвращения коллизий при приемопередаче данных. В разработанном алгоритме детерминированная структура цикла TDMA, позволяет GTS (микрослотам суперслота в цикле TDMA)

выполнять функции «портов», которые по аналогии с проводными сетями, используются в процессе маршрутизации данных согласно построенному связующему дереву сети (Spanning Tree Network, STN) в рамках работы протокола STP (Spanning Tree Protocol).

Таким образом, до настоящего времени не было уделено должного внимания вопросам, посвященным совместному решению задач по разработке и исследованию алгоритмов многошаговой маршрутизации двухадресных пакетов данных и методов множественного доступа к среде передачи.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются беспроводные сенсорные сети. Предметом исследования являются процессы взаимодействия головных узлов кластеров (ГУК) в рамках многошаговой маршрутизации двухадресных пакетов данных в кластерных БСС со стационарными СУ.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка и исследование эффективного алгоритма обмена данными в кластерных БСС на основе подхода совместного решения задач доступа к канальному ресурсу и маршрутизации двухадресных пакетов.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе были поставлены следующие задачи:

- провести анализ современного состояния научных исследований и практических результатов в области БСС, определить актуальные проблемы, характерные особенности функционирования БСС;

- провести анализ достоинств и недостатков известных методов маршрутизации в БСС, в том числе методов доступа к среде передачи данных, применяемых в процессе маршрутизации;

- разработать специализированную метрическую функцию для поиска оптимального маршрута межкластерного взаимодействия в БСС со стационарными СУ и управляемой событиями моделью генерации данных, позволяющую более точно оценивать качество маршрута в БСС;

- разработать метод распределения ресурсов детерминированного цикла TDMA, который позволит предотвратить коллизии суперкадров IEEE 802.15.4, а также увеличить оперативность доставки данных и период стабильности сети;

- разработать новый алгоритм маршрутизации двухадресных пакетов в рамках межкластерного взаимодействия на основе детерминированного расписания доступа к среде передачи данных, позволяющего удерживать на гарантированном уровне величину временной задержки доставки данных;

- провести оценку эффективности разработанных алгоритмов посредством имитационного моделирования.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы теории вероятностей, теории массового обслуживания, теории графов и матриц, математического и имитационного моделирования.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Разработан алгоритм поиска оптимального маршрута межкластерного взаимодействия в кластерных БСС на основе построения STN, отличающийся от известных тем, что для оценки степени оптимальности маршрута используется специфическая для данных сетей метрическая функция, согласно которой оптимальный маршрут выбирается на основе комбинации параметров уровня сигнала (RSSI), количества переходов до координатора и остаточной энергии предыдущего промежуточного отправителя (ПО) в маршруте.

2. Разработан метод эффективного сбора данных при осуществлении межкластерного взаимодействия в БСС, позволяющий за счет детерминированной структуры цикла TDMA избежать коллизий при приемопередачах данных, отличающийся от известных тем, что за каждым ГУК закрепляются временные суперслоты цикла TDMA в конкретных микрослотах которого он может принимать предназначенные ему пакеты в рамках входящего суперкадра, а каждый передающий ГУК отправляет пакеты, предназначенные принимающему ГУК только в течение микрослота, закрепленного за указанным принимающим ГУК.

3. Впервые для реализации целей маршрутизации в БСС предложено использование детерминированного расписания цикла TDMA и суперкадровой структуры сообщений IEEE 802.15.4, что позволяет осуществить маршрутизацию по аналогии с проводными сетями протокола STP.

4. Разработан и исследован оригинальный способ микрослотовой маршрутизации двухадресных пакетов данных, который в сочетании с детерминированным методом TDMA позволяет существенно повысить вероятность выполнения требований к качеству обслуживания для трафика реального времени, отличающийся от известных тем, что передача пакетов по маршруту доставки данных осуществляется в конкретных микрослотах суперслотов цикла TDMA.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы состоит, прежде всего, в разработке нового алгоритма маршрутизации. При оценке нижней границы длины расписания цикла TDMA, доказано, что предложенный алгоритм микрослотовой маршрутизации позволяет получить почти двукратное уменьшение длительности цикла TDMA по сравнению со слотовой передачей при классической схеме планирования цикла TDMA.

Практическая ценность работы заключается в возможности использования полученных результатов при планировании, проектировании и эксплуатации БСС. Разработанные алгоритмы, позволяют реализовать эффективную многошаговую маршрутизацию двухадресных пакетов, одновременно с этим повышая надежность и отказоустойчивость БСС.

Результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в ООО «ИнтерСвязьСервис» (г. Самара), в ПАО МегаФон (г. Самара), в Поволжском государственном университете телекоммуникаций и информатики (в учебный процесс кафедры сетей и систем связи), в ООО ИК «СИБИНТЕК» (г. Москва).

Положения работы, выносимые на защиту.

1. Показано, что разработанный алгоритм поиска оптимального маршрута межкластерного взаимодействия на основе построения неориентированного STN

согласно предложенной специализированной комбинированной метрике позволяет предотвратить не только закольцовывание трафика, но и примерно в два раза сократить задержку доставки данных к КП и увеличить период стабильности сети.

2. Показано, что применение предложенного метода распределения ресурсов детерминированного цикла TDMA позволяет предотвратить коллизии суперкадров IEEE 802.15.4, а также увеличить оперативность доставки данных.

3. Доказано, что разработанный алгоритм микрослотовой маршрутизации позволяет получить почти двукратное уменьшение длительности цикла TDMA по сравнению со слотовой передачей пакетов при использовании классической схемы детерминированного доступа.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается корректным применением математического аппарата, имитационным моделированием, а также и широким спектром публикаций и выступлений, как на российских, так и на международных конференциях. Основное содержание диссертационной работы докладывалось и обсуждалось на Международной научно-практической конференции «Информационные технологи и информационная безопасность в науке, технике и образовании» (Севастополь, 2015 г.), научно-технической конференции «Актуальные вопросы телекоммуникаций Росинфоком-2017» (Самара, 2017 г.), International Scientific-Practical Conference «Problems of Infocommunications. Science and Technology» (Харьков, 2017 г.), International Scientific-Technical Conference «Systems of signal synchronization, generating and processing in telecommunications» (Минск, 2018 г.), VI-VIII Всероссийских научно-технических конференциях «Информатика и вычислительная техника» (Ульяновск, 2014-2016 гг.), VII-VIII Всероссийских научно-практических

конференциях «Проблемы передачи информации в инфокоммуникационных системах» (Волгоград, 2016-2017 гг.), V Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Модернизация информационной инфраструктуры для сетей 5G/IMT 2020 и для других перспективных технологий

в интересах цифровой трансформации регионов. РОСИНФОКОМ-2019» (Санкт-Петербург, 2019 г.), XIV-XVIII, XX-XXIII Международных научно-технических конференциях «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций» (Самара -2013 г., 2016 г., 2020 г., 2021 г.; Казань - 2014 г., 2017 г., 2019 г.; Уфа - 2015 г., 2018 г.), XXI-XXVII Российских научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ (Самара, 2014-2020 гг.), XXVIII-XXIX Российских научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов университета с приглашением ведущих ученых и специалистов родственных вузов и организаций (Самара, 2021-2022 гг.).

Результаты диссертационной работы также были представлены на конкурсе инноваций и инновационных проектов «Новое поколение 2015/2016», организованном Международной академией связи, по результатам которого представленная на конкурс работа была признана лучшей в номинации «Конкурс исследований», а ее автор лауреатом I степени.

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 46 опубликованных работах, в том числе в 3 работах, опубликованных в журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации; в 2 работах, опубликованных в трудах индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus; в 2 патентах РФ на изобретение; в 3 работах, опубликованных в журналах индексируемых в базе данных РИНЦ; в 36 тезисах докладов международных и всероссийских конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 181 страницу, включая 36 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 130 наименований. В приложении А к диссертационной работе приведены патенты на изобретения. В приложении Б к диссертационной работе приведены документы, подтверждающие внедрение основных результатов диссертационной работы.

Личный вклад. Все основные результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором лично. В опубликованных работах, выполненных вместе с соавторами, вклад автора являлся определяющим.

Соответствие паспорту специальности. Диссертационное исследование выполнено по специальности 2.2.15. «Системы, сети и устройства телекоммуникаций» и соответствует пунктам 1, 3, 18 паспорта специальности 2.2.15.

Краткое содержание работы. Во введении обоснована актуальность темы исследования, указаны предмет и объект исследования, сформулирована цель и задачи исследования, определена научная новизна, теоретическая и практическая ценность результатов исследования, а также положения, выносимые на защиту. Приведены сведения об апробации работы, публикациях по теме работы, описана структура диссертации.

В первой главе освещаются основные проблемы, связанные с построением и функционированием БСС. Рассмотрена взаимосвязь Интернета вещей и БСС. Обоснована актуальность применения БСС в различных сферах, в том числе в приложениях мониторинга параметров окружающей среды, которые подразумевают контроль обширных территорий. Установлено, что, несмотря на многочисленные преимущества БСС, эффективность их применения во многом определяется временем жизни, которое зависит от применяемых алгоритмов в процессе функционирования, в том числе методов доступа к среде передачи данных и алгоритмов маршрутизации.

Во второй главе приведен краткий обзор и сравнительный анализ известных методов множественного доступа к среде передачи данных при организации межкластерного взаимодействия, рассмотрены известные алгоритмы планирования расписания приемопередач данных. Сформулированы условия бесконфликтной приемопередачи данных. Рассмотрены принципы основных алгоритмов маршрутизации, которые применяются в БСС. Представлены результаты проведенного автором текущей диссертационной работы имитационного моделирования по исследованию влияния структуры сети (числа

узлов) на показатели функционирования БСС при применении трех наиболее распространенных в беспроводных сетях протоколов маршрутизации DSDV (Destination-Sequenced Distance Vector), AODV (Ad Hoc On-demand Distance Vector), ZRP (Zone Routing Protocol). Показано, что топология сети оказывает существенное влияние на величину сквозной задержки. При этом при использовании данных протоколов период стабильности сети оказался незначительным. Что говорит о необходимости применения в БСС специализированных протоколов маршрутизации, которые при выборе маршрута будут учитывать не только число переходов, но также остаточную энергию СУ и характеристики радиоканала.

В третьей главе обоснована взаимосвязь задачи доступа к канальным ресурсам с задачей маршрутизации данных от НО до КП в БСС на примере многофазных СМО. Рассматриваются составляющие предлагаемого автором диссертационной работы гибридного протокола микрослотовой маршрутизации TMRP (Time-microslot Routing Protocol), а именно алгоритм построения STN, алгоритм централизованного планирования суперслотов в связующем дереве сети (Superslots Scheduling on the Spanning Tree Network, SSSTN), алгоритм микрослотовой маршрутизации.

В четвертой главе описан процесс реализации алгоритма построения STN с распределением весов вершин по биномиальному закону в пакете MATLAB R2015a для исследования влияния параметров распределения на структуру STN. Проводится оценка выигрыша разработанного алгоритма микрослотовой маршрутизации по сравнению со слотовой передачей пакетов данных. Приведено обоснование выбора вида и среды моделирования для реализации и исследования разработанного протокола. Описаны основные этапы разработки многоагентной модели БСС в среде AnyLogic с реализацией алгоритмов лежащих в основе протокола TMRP. Представлены полученные результаты исследования TMRP на базе разработанной многоагентной модели БСС, которые подтверждают правильность аналитических исследований.

Заключение содержит формулировки основных научных результатов диссертационной работы.

Список литературы содержит ссылки на используемые источники, приведенные последовательно по ходу ссылок на них в тексте диссертации.

В приложении приведены патенты на изобретения и акты внедрения результатов диссертационной работы.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ

1.1 Беспроводные сенсорные сети и Интернет вещей

Современные тенденции развития мировой промышленности многие эксперты сегодня связывают с началом новой промышленной революции, которая преследует за собой объединение промышленности и цифровых технологий. Последнее в конечном итоге приводит к созданию цифровых производств (умных заводов и фабрик), где все устройства, машины, продукция и люди «общаются» между собой посредством цифровых технологий и сети Интернет [1]. В перечне основных «драйверов» этой революции, ведущую позицию занимает концепция Интернета вещей (Internet of Things, IoT), повсеместное распространение которой, по оценкам многих экспертов, в ближайшее время достигнет такого же колоссальнейшего эффекта, как в свое время информационные технологии и Интернет [2, 3].

Термин IoT впервые был введен еще в 1999 г. Кевином Эштоном в контексте оптимизации логистических цепей путем использования идентифицирующих каждый товар радиочастотных меток (Radio Frequency Identification, RFID). Однако впоследствии область применения IoT значительно расширилась, причем это касается не только сферы промышленности, но и многих других областей [4, 5, 6, 7].

За время своего существования термин IoT получал довольно большое количество разночтивых определений, но основная цель в машинном восприятии информации с минимальным вмешательством или без вмешательства человека всегда оставалась неизменной [8]. Сегодня известно довольно много разноречивых прогнозов о существенном увеличении количества подключенных устройств в ближайшем обозримом будущем [3, 9, 10, 11]. Последнее практически ни у кого уже не вызывает сомнений, поскольку число подключенных в мире устройств еще в конце прошедшего десятилетия превысило численность

населения Земли и продолжает с каждым годом лавинообразно возрастать. Так, согласно данным представленным в аналитическом отчете консалтингового агентства J'son & Partners Consulting [9], в России суммарное количество устройств M2M/IoT, подключенных к глобальной сети (Wide Area Network, WAN) с использованием проводных и беспроводных технологий, вырастет до 56 млн в 2025 г. Такое «взрывное» развитие IoT и увеличение количества подключенных устройств, прежде всего, обусловлено достигнутым уровнем экономической целесообразности, практически повсеместным беспроводным покрытием, развитием облачных технологий и больших данных.

В настоящее время на различных технических форумах довольно часто можно столкнуться с обсуждением таких вопросов как: «В чем состоит разница между IoT и БСС?», «БСС и IoT это взаимозаменяемые термины?». Ответы на эти вопросы, прежде всего, кроются в понимании того, что IoT это не одна технология, а набор различных инфокоммуникационных технологий, обеспечивающих функционирование IoT, в том числе и технология БСС, которую с учетом всепроникающего характера и степени развития, как правило, называют технологической основой IoT [4, 5, 6].

БСС, принадлежащие к классу беспроводных многоузловых сетей передачи данных, являются одним из основных источников больших данных (Big Data) в IoT [4, 12]. Эти самоорганизующиеся информационно-измерительные распределенные сети предназначены для решения широкого круга мониторинговых и управленческих задач в различных сферах человеческой деятельности [11, 13]. Как правило, БСС в своей структуре включают множество различных СУ, размещаемых на объектах наблюдения и/или управления. Эти СУ измеряют характеристики окружающей среды (детектируют событие), а затем посредством беспроводных технологий осуществляют совместную передачу (многошаговую маршрутизацию) данных к координатору. Однако из-за технологических особенностей как самих сетей (архитектура, подверженность радиоканала различным мешающим воздействиям и др.), так и СУ (ограниченная

емкость АБ, объем памяти и др.), в БСС существуют проблемы связанные с доставкой данных до КП [4, 14, 15, 16, 17, 18].

Начало исследования сенсорных сетей связывают с 1980 г., но в то время датчики были громоздкими и дорогостоящими, что привело к снижению их повсеместного использования [15]. Тем не менее, в скором времени, представители промышленных и академических кругов, осознав весь потенциал возможностей сенсорной сети, объединили свои усилия для решения инженерных задач связанных с датчиками и смогли реализовать производство недорогих миниатюрных СУ.

Безусловно, системы мониторинга существовали задолго до появления IoT (БСС), но они, как правило, предполагали «ручной» сбор данных контролируемых параметров. С течением времени данные системы были признаны неэффективными из-за больших трудовых затрат и отсутствия возможности раннего предупреждения о возникших критических ситуациях. Применение проводных решений для организации сенсорных сетей в приложениях мониторинга окружающей среды также не принесло ожидаемых результатов ввиду большого количества датчиков в структуре сети и сложности прокладки кабельных коммуникаций на отдельных территориях. Повсеместное развитие БСС началось в начале 2000-х годов вместе с развитием микроэлектроники [19, 20].

Сегодня БСС находят широкое применение не только в масштабах территорий предприятий, но и в «глобальных» масштабах. К последнему относятся различные приложения мониторинга параметров окружающей среды, к примеру, мониторинг лесных пожаров, мониторинг газового состава окружающей атмосферы, контроль качества воды, обнаружение землетрясений/сейсмических явлений, обнаружение оползней и лавин и т.д. [4, 13, 21, 22, 23]. Причем, как правило, в этом случае БСС разворачиваются в отдаленных районах, что препятствует использованию сетевого питания и исключает регулярные визиты персонала для замены АБ. Кроме того с учетом большого числа СУ на подконтрольной территории БСС, процесс замены АБ весьма времязатратный, а в

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Голубничая Екатерина Юрьевна, 2023 год

использовании ТМЯР

Согласно полученным результатам (Рисунок 4.11) при увеличении числа ГУК средняя задержка возрастает ввиду увеличения объема ретрансляционной нагрузки. При этом сокращение доли трафика модели «многие к одному» в большинстве случаев приводит к снижению средней задержки. Так, в

исследуемом сценарии сокращение доли трафика модели «многие к одному» на 40% в общем объеме сетевого трафика привело к снижению средней сетевой задержки от 13.6% до 21.9%. Последнее объясняется тем, что в этом случае часть ретрансляционного трафика направляется не родительскому ГУК, а дочерним, что, безусловно, снижает нагрузку на родительский ГУК. К тому же, если при трафике модели «многие к одному» пакет всегда проходит весь маршрут пока не достигнет координатора, то в случае трафика «точка - точка» КП может находиться в нескольких переходах от НО. Последнее, несомненно, отражается на величине сетевой задержки.

В исследуемых сценариях БСС (от 14 до 112 кластеров), при применении протокола TMRP не происходит значительного увеличения средней сетевой задержки с увеличением числа ГУК за счет разработанного алгоритма SSSTN, который назначает одинаковые активные суперслоты для передачи суперкадров нескольким неконфликтным ГУК.

4.4.2 Анализ энергоэффективности Одной из ключевых задач, которую необходимо было решить при разработке нового протокола маршрутизации для кластерных БСС, наряду со снижением задержки доставки данных к КП, являлось обеспечение энергоэффективности. Показатель энергоэффективности, как правило, в рассматриваемых сетях оценивается числом раундов до выхода из строя первого ГУК (период стабильности), половины ГУК и всех ГУК. В разработанном алгоритме в качестве меры оценки используется число циклов TDMA, в каждом из которых ГУК опрашивает своих ЧК (в течение CAP суперкадра) и принимает участие в межкластерной маршрутизации (в течение CFP своего суперкадра и CFP суперкадров соседних ГУК в STN).

На Рисунке 4.12 представлены результаты моделирования по критерию энергоэфективность для исследуемых сценариев (TMRP со слотовым TDMA (сценарий 1), TMRP с построением STN согласно классической метрике числа переходов (сценарий 2), TMRP с микрослотовым TDMA и комбинированной

метрикой (сценарий 3)). Анализируя результаты полученных зависимостей числа циклов ТЭМЛ от количества кластеров (ГУК), необходимо обратить внимание на что, с увеличением числа кластеров время жизни БСС увеличивается для всех рассмотренных сценариев ввиду снижения ретрансляционной нагрузки.

а)

б)

в)

Рисунок 4.12 - Оценка энергоэффективности разработанного протокола ТМЯР: (а) число циклов ТЭМЛ до отключения первого ГУК; (б) число циклов ТЭМЛ до отключения 50% ГУК; (в) число циклов ТБМЛ до отключения 100% ГУК

Разработанный протокол ТМЯР с микрослотовым ТЭМЛ превосходит слотовый ТЭМЛ во всех случаях, в частности позволяет увеличить период стабильности от 29.2% до 54.8% циклов ТБМЛ, от 18.7% до 51.8 циклов ТБМЛ

до отключения половины ГУК и от 35.9% до 58.2% циклов TDMA до отключения всех ГУК. На основе полученных результатов можно также сделать вывод, что алгоритм построения STN на основе предложенной комбинированной метрики обеспечивает большую энергоэффективность, за счет выбора родительского ГУК с наибольшим запасом остаточной энергии. В частности выигрыш составил от 11% до 15% циклов TDMA до нарушения периода стабильности, от 9.4% до 15.3 циклов TDMA до отключения половины ГУК и от 8.7% до 15.1% циклов TDMA до отключения всех ГУК.

4.5 Выводы

1. Установлено, что среднее число дочерних вершин в STN (g) при общем числе вершин в STN V > 10 практически не зависит от абсолютного числа вершин V в STN, а зависит от отношения числа концевых вершин к общему числу вершин (У^^). Даже без учета числа Vk в STN, применение предусмотренной разработанным алгоритмом микрослотовой маршрутизации схемы распределения ресурсов цикла TDMA позволяет сократить длительность цикла почти в два раза, что говорит о ее выигрыше по сравнению с классическим слотовым TDMA. В случае параллельного использования одного временного суперслота в цикле TDMA несколькими неконфликтными ГУК относительный выигрыш практически не меняется, однако абсолютное значение требуемого числа суперслотов в цикле TDMA уменьшается.

2. В текущей главе приведено обоснование выбора вида и среды моделирования для реализации и исследования разработанного протокола. Впервые для исследования БСС применено агентное моделирование в AnyLogic. Приведено описание основных составляющих мультиагентной модели БСС с реализацией алгоритмов лежащих в основе протокола ТМКР в среде AnyLogic.

3. Теоретически предполагалось, что предложенный в диссертационной работе подход по совместному решению задачи доступа к канальному ресурсу и

маршрутизации двухадресных пакетов данных до КП на основе построения STN будет превосходить по производительности широко применяемый в БСС метод детерминированного доступа на основе слотового TDMA и алгоритм определения оптимального пути на основе метрики числа переходов до КП. Как и ожидалось, при исследовании разработанного протокола TMRP методом агентного имитационного моделирования в симуляторе AnyLogic, TMRP продемонстрировал лучшую производительность по двум основным анализируемым критериям, а именно средней задержке и энергоэффективности.

4. Результаты моделирования показывают, что разработанный алгоритм микрослотовой маршрутизации на основе детерминированного расписания цикла TDMA и суперкадровой структуры сообщений IEEE 802.15.4 позволяет существенно сократить задержку доставки данных к КП и увеличить период стабильности сети. В частности по результатам проводимых экспериментов было установлено, что по сравнению то слотовым TDMA средняя задержка при использовании микрослотового TDMA сокращается примерно на 55%, а период стабильности увеличивается примерно на 40%. Выигрыш в задержке в большей степени обеспечивается в БСС с низкий объемом трафика, за счет того что большая часть суперслота в классическом TDMA задействована впустую, тогда как в предлагаемом подходе в рамках одного суперслота организуется несколько гарантированных TDMA соединений.

5. По результатам проводимых экспериментов было установлено, что разработанный новый алгоритм построения STN на основе комбинированной метрики по сравнению с широко применяемой в беспроводных сетях (в том числе и БСС) метрикой числа переходов до КП позволяет сократить среднюю задержку примерно на 51 % и увеличить период стабильности примерно на 15%.

Разработанный для кластерных БСС с управляемой событиями моделью генерации данных протокол TMRP позволяет повысить эффективность функционирования сети в условиях ограниченных энергетических ресурсов, а также предъявляемых требований к величине задержки для трафика реального времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках диссертационного исследования была поставлена цель по разработке и исследованию эффективного алгоритма обмена данными в кластерных БСС на основе подхода совместного решения задачи доступа к канальному ресурсу и задачи маршрутизации двухадресных пакетов. Ниже указаны основные результаты.

1. Выполнен анализ методов и технологий построения БСС, который показал, что, несмотря на многочисленные преимущества и широкий спектр областей применения БСС, сегодня в данных сетях по-прежнему актуальны проблемы, вызванные ограниченными энергетическими ресурсами автономных батарей СУ и ограничениями на время доставки данных для приложений реального времени. Причем наиболее энергозатратными операциями являются прослушивание канала (в т.ч. получение доступа к среде передачи данных) и приемопередача данных (в т.ч. процесс маршрутизации). Поэтому актуальна разработка алгоритмов направленных на повышение эффективности сбора информации в БСС учитывающие специфические особенности БСС.

2. Проведен анализ процессов обмена информацией в БСС на примере многофазных СМО, в частности рассмотрены методы доступа к канальным ресурсам и алгоритмы маршрутизации. Методом имитационного моделирования в симуляторе №2 произведена оценка эффективности широко применяемых в беспроводных сетях протоколов маршрутизации DSDV, AODV, ZRP и их применимости в БСС. В исследуемых сценариях реактивный протокол AODV показал наилучшие результаты по энергоэффективности, но при этом обеспечивается наибольшая средняя задержка. Выявлено, топология сети оказывает существенное влияние на показатели функционирования сети, в том числе на величину задержки и период стабильности сети. При этом при использовании данных протоколов период стабильности сети оказался незначительным. Что говорит о необходимости применения в БСС специализированных протоколов маршрутизации, которые при выборе маршрута

будут учитывать не только число переходов, но также остаточную энергию СУ и характеристики радиоканала.

3. Для достижения цели исследования разработан протокол TMRR, в основе которого заложены базовые идеи сетевого взаимодействия в коммутируемых проводных сетях, работающих по протоколу STP. Составляющими протокола TMRP являются разработанные автором текущей диссертационной работы алгоритм построения STN, алгоритм SSSTN и алгоритм микрослотовой маршрутизации.

4. Предложенная метрическая функция для построения STN позволяет учитывать не только число переходов до координатора, но также уровень сигнала (RSSI) и остаточную энергию предыдущего ПО в маршруте, что позволяет сократить величину средней задержки примерно на 51% и увеличить период стабильности примерно на 15% (по сравнению с метрикой «число переходов до КП»).

5. Для предотвращения коллизий суперкадров IEEE 802.15.4 и обеспечения оперативного информационного обмена между ГУК, в том числе при маршрутизации данных к координатору, было предложено использование детерминированной структуры цикла TDMA, которая включает суперслоты для передачи суперкадров IEEE 802.15.4. В конкретных микрослотах CFP суперкадра осуществляются гарантированные приемопередачи между источником суперкадра и синхронизируемыми с ним ГУК в STN. Тогда как известные решения предполагают использование слотового TDMA, согласно которому в одном таком суперслоте осуществляется приемопередача данных только между источником и конкретным получателем. Последнее эффективно лишь в БСС с высокой интенсивностью трафика, в противном случае часть выделенного временного ресурса и затрачивается впустую, что, несомненно, сказывается на величине возникающей сквозной задержки, а также на энергетических ресурсах. Так, по результатам проводимых экспериментов было установлено, что по сравнению со слотовым TDMA средняя задержка при использовании

микрослотового ТЭМЛ сокращается примерно на 55%, а период стабильности увеличивается примерно на 40%.

6. Разработан и исследован оригинальный алгоритм микрослотовой маршрутизации двухадресных пакетов данных, который в сочетании с детерминированным методом TDMA позволяет существенно повысить вероятность выполнения требований к качеству обслуживания трафика реального времени, отличающийся от известных тем, что передача пакетов по маршруту доставки данных осуществляется в конкретных микрослотах суперслотов цикла ТБМЛ.

В качестве основного вывода можно отметить, что в рамках диссертационного исследования разработаны алгоритмы позволяющие оптимизировать сбор данных БСС, за счет совместного решения таких важных для БСС задач, как доступ к канальному ресурсу и маршрутизация двухадресных пакетов содержащих адрес НО и КП.

Оборудование с разработанным протоколом внедрено в сеть ПАО «МегаФон» (в рамках процесса проверки технической возможности предоставления ИКТ-услуг различным категориям потребителей на территории Поволжского филиала ПАО «МегаФон»), а также в деятельности компаний ООО «ИнтерСвязьСервис» (в рамках проектирования систем «Умный дом»), ООО ИК «СИБИНТЕК» (при автоматизации систем управления технологическими процессами и метрологии) (Приложение Б).

Дальнейшие исследования будут посвящены разработке на основе протокола ТМЯР протокола маршрутизации для БСС с мобильными СУ, в том числе для летающих сенсорных сетей.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Русскоязычные сокращения

БСС - беспроводная сенсорная сеть

АБ - аккумуляторная батарея

ГУК - головной узел кластера

КП - конечный получатель

НО - начальный отправитель

ПО - промежуточный отправитель

СИМ - система имитационного моделирования

СМО - система массового обслуживания

ССОП - сеть связи общего пользования

СУ - сенсорный узел

ЧК - член кластера

Англоязычные сокращения

SOSUS - Sound Surveillance System - Акустическая система наблюдения ACK - Acknowledgment - подтверждение

AODV - Ad Hoc On-demand Distance Vector - Дистанционно-векторный протокол маршрутизации по требованию для одноранговых сетей

BEB - Binary Exponential Backoff - Двоичная экспоненциальная отсрочка BFS - Breadth-first search - Поиск в ширину BI - Beacon Interval - Интервал между маячками

BLE - Bluetooth Low Energy - Беспроводная технология Bluetooth с низким энергопотреблением

BO - Beacon Order - Порядок маячка

BOP - Beacon only period - Период передачи маячков

BRP - Bordercast Resolution Protocol - Протокол разрешения

пограничного вещания

CCA - Clear Channel Assessment - Оценка незанятости канала CA - Collision Avoidance - Механизм предотвращения коллизий CAP - Contention access period - Конкурентный период доступа CBR - Constant Bit Rate - Трафик с постоянной скоростью CDMA - Code Division Multiple Access - Множественный доступ с кодовым разделением

CFP - Contention free period - Свободный от конкуренции период CM - Connectivity matrix - Матрица связности

CSMA/CA - Carrier sensing multiple access with collision avoidance -Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий CTA - Clear To Allot - Разрешение на выделение слотов CTS - Clear To Send - Разрешение на передачу CW - Contention Window - Конкурентное окно

DIFS - Distributed InterFrame Space - Межкадровый интервал функции распределенной координации

DS - Data-Send - сигнальный пакет последующей отправки данных DSDV - Destination-Sequenced Distance Vector - Дистанционно-векторный протокол маршрутизации с последовательным вектором расстояния DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum - Расширение спектра радиосигнала по принципу прямой последовательности

DTNs - Delay/Disruption Tolerant Networks - Сети толерантные к задержке/отказам

EA-TDMA - Energy-efficient Adaptive Time-division Multiple Access -Энергоэффективный множественный доступ с разделением по времени

ETX - Expected Transmission Count - Ожидаемое количество передач FDMA - Frequency Division Multiple Access - Множественный доступ с разделением каналов по частоте

FFD - Full Function Device - Устройство с полным набором функций

FIFO - First In First Out - Первым пришел первым ушел FRTS - Future Request To Send - Будущий запрос на передачу GTS - Guaranteed Time Slot - Гарантированный временной слот HRT - Hard Real-Time - Жесткое реальное время

HWMP - Hybrid Wireless Mesh Protocol - Гибридный протокол для беспроводных ячеистых сетей

IARP - Intrazone Routing Protocol - Протокол маршрутизации в зоне IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers - Институт инженеров электротехники и электроники

IERP - Interzone Routing Protocol - Протокол межзональной маршрутизации

IM - Interference matrix - Интерференционная матрица IoT - Internet of Things - Интернет вещей

LEACH - Low Energy Adaptive Cluster Hierarchy - Иерархический протокол адаптивной кластеризации с низким потреблением энергии

LoRaWAN - Long Range Wide Area Networks - Технология беспроводной связи с большим радиусом действия

LPL - Low Power Listening - Прослушивание с низким энергопотреблением

LPWAN - Low-power Wide-area Network - Энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия

LQE - Link Quality Estimation - Оценка качества соединений M2M - Machine-To-Machine - Межмашинное взаимодействие MAC - Medium Access Control - управление доступом к среде NAV - Network Allocation Vector - Вектор распределения сети NDP - Neighbor Discovery Protocol - Протокол обнаружения соседей NS2 - Network Simulator 2 - Симулятор сетей 2

OSI - Open Systems Interconnection model - Модель взаимосвязи открытых систем

PDU - Protocol Data Unit - Протокольный блок данных

PREQ - Route request - Запрос маршрута

PRR - Packet Reception Ratio - Коэффициент приема пакетов

QoS - Quality of Service - Качество обслуживания

RERR - Route error - Ошибка маршрутизации

RFD - Reduced Function Device - Устройствo с ограниченным набором функций

RFID - Radio Frequency Identification - Радиочастотная идентификация RPL - Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks - Протокол маршрутизации для сетей с низким энергопотреблением и потерями RREP - Route reply - Ответ на запрос маршрута

RSSI - Received Signal Strength Indicator - Показатель уровня мощности принимаемого сигнала

RTA - Request To Allot - Запрос на выделение слотов RTS - Request To Send - Запрос на передачу SD - Superframe duration - Длительность суперкадра SDS - Superframe duration scheduling - Планирование длительности суперкадра

SL - Schedule List - Список планирования

S-MAC - Sensor-Medium Access Control - Управление доступом сенсоров к среде

SNR - Signal-Noise Ratio - Соотношение сигнал-шум SO - Superframe Order - Порядок суперкадра SRT - Soft Real-Time- Мягкое реальное время

SSM - Superslots scheduling matrix - Матрица планирования суперслотов SSSTN - Superslots Scheduling on the Spanning Tree Network - Алгоритм планирования суперслотов в связующем дереве сети

SIFS - Short InterFrame Space - Короткий межкадровый интервал STN - Spanning Tree Network - Связующее дерево сети

STP - Spanning Tree Protocol - Протокол связующего дерева TA - Activation Timeout - Активизация таймаута

TDBS - Time Division Beacon Scheduling - Планирование маячков с временным разделением

TDMA - Time Division Multiple Access - Множественный доступ с разделением по времени

T-MAC - Timeout-Medium Access Control - управление доступом к среде на основе таймаута

TMCTP - Television white space multichannel cluster tree - Многоканальная сеть кластерного дерева в диапазоне белого пространства ТВ-спектра

TMRP - Time-microslot Routing Protocol - Протокол микрослотовой маршрутизации

TTL - Time to live - Время жизни

WAN - Wide Area Network - Глобальная сеть

WOR - Wake on Radio - Пробуждение при наличии радиосигнала

ZRP - Zone Routing Protocol - Протокол зональной маршрутизации

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шалагинов, А. IoT. Новый драйвер инфокоммуникаций [Электронный ресурс] / А. Шалагинов // ИнформКурьер-Связь. - 2017. - № 9-10. - С. 54-56. -Режим доступа: http://www.iksmedia.ru/articles/5448797-IoT-Novyj-drajver-infokommunikacij. html.

2. Боронин, П. Н. Интернет вещей как новая концепция развития сетей связи / П. Н. Боронин, А. Е. Кучерявый // Информационные технологии и телекоммуникации. - 2014. - Т. 2. - № 3. - С. 7-30.

3. Интернет вещей [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: //www.tadviser.m/mdex.php/Интернет_вещей_Intemet_of_TЫngs_(IoT).

4. Голубничая, Е. Ю. Беспроводные сенсорные сети: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки 11.03.02 и 11.04.02 -«Инфокоммуникационные технологии и системы связи» квалификации (степени) бакалавр, магистр / Б. Я. Лихтциндер, Р. В. Киричек, Е. Д. Федотов, Е. Ю. Голубничая, А. А. Кочуров; под общ. ред. Б. Я. Лихтциндера. - М.: Горячая линия - Телеком, 2021. - 235 с.

5. Росляков, А. В. Будущие сети / А. В. Росляков, С. В. Ваняшин. - Самара: ПГУТИ, 2015. - 274 с.

6. Росляков, А. В. Интернет вещей: учебное пособие по направлению подготовки «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» 11.03.02 - бакалавриат и 11.04.02 - магистратура / А. В. Росляков, С. В. Ваняшин, А. Ю. Гребешков. - Самара: ПГУТИ, 2015. - 200 с.

7. Кучерявый, А. Е. Интернет вещей / А. Е. Кучерявый // Электросвязь. -2013. - № 1. - С. 21-24.

8. Recommendation Y.2060. Overview of Internet of Things. ITU-T, June 2012, Geneva. - 22 p.

9. Российский рынок межмашинных коммуникаций и Интернета Вещей по итогам 2019 г., прогноз до 2025 г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

https://ict.moscow/researc^rossiiskii-rynok-mezhmashinnykh-kommunikatsii-i-interneta-veshchei-po-itogam-2019-g-prognoz-do-2025-g/.

10. Cisco представила результаты исследования Visual Networking Index [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.it-world.ru/it-news/market/143025. html.

11. Кучерявый, А. Е. Самоорганизующиеся сети: монография / А. Е. Кучерявый, А. В. Прокопьев, Е. А. Кучерявый. - СПб.: Любавич, 2011. - 312 с.

12. Harb, H. Wireless Sensor Networks: A Big Data Source in Internet of Things / H. Harb, A. Idrees, A. Jaber, A. Makhoul, O. Zahwe, M. Taam // International Journal of Sensors Wireless Communications and Control. - 2017. - Vol. 7. - Iss. 2. -P. 93-109.

13. Pule, M. Wireless sensor networks: A survey on monitoring water quality / M. Pule, A. Yahya, J. Chuma // Journal of Applied Research and Technology. - 2017. -Vol. 15. - P. 562-570.

14. Бузюков, Л. Б. Проблемы построения беспроводных сенсорных сетей / Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева, А. И. Парамонов // Труды учебных заведений связи. - 2017. - Т. 3. - № 1. - С. 5-12.

15. Prauzek, M. Energy Harvesting Sources, Storage Devices and System Topologies for Environmental Wireless Sensor Networks: A Review / M. Prauzek, J. Konecny, M. Borova, K. Janosova // Sensors. - 2018. - Vol. 18. - P. 1-22.

16. Голубничая, Е. Ю. Концепция организации беспроводных сенсорных сетей / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер, Д. А. Сайкин // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XVI международной научно-технической конференции. - Уфа: Издательство УГАТУ, 2015. - Т. 1. -С. 205-206.

17. Голубничая, Е. Ю. Сбор и анализ информации на основе беспроводных сенсорных сетей / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // XXI Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов: материалы конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2014. -С. 74.

18. Гольдштейн, Б. С. Сети связи пост-NGN / Б. С. Гольдштейн, А. Е. Кучерявый. - СПб.: БХВ-Петербург, 2013. - 160 с.

19. Катц, А. А. История появления и развития беспроводных сенсорных сетей / А. А. Катц, М. А. Кот, А. П. Рапп // Новое слово в науке и практике: гипотезы и апробация результатов исследований. - 2016. - №27-1. - С. 128-132.

20. Киричек, Р. В. Эволюция исследований в области беспроводных сенсорных сетей / Р. В. Киричек, А. И. Парамонов, А. В. Прокопьев, А. Е. Кучерявый // Информационные технологии и телекоммуникации. - 2014. - Т. 2. -№4. - С. 29-41.

21. Голубничая, Е. Ю. Сенсорные сети мониторинга распределённых объектов / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер, М. П. Чеботарёва // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XIV международной научно-технической конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2013. -С. 118.

22. Голубничая, Е. Ю. Контроль уровня воды на прилегающих территориях водоемов на основе сети GSM / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер, А. С. Чернышов // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XIV международной научно-технической конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2013. - С. 152-153.

23. Сергушев, А. Г. Отказоустойчивая сенсорная сеть для систем безопасности потенциально опасных промышленных объектов / А. Г. Сергушев // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2015. - 12 (173). - С. 149-161.

24. Дорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии «Технологии беспроводной связи» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http s: //digital .gov.ru/ru/documents/6674/.

25. Shkurti, L. Development of ambient environmental monitoring system through wireless sensor network (WSN) using NodeMCU and "WSN monitoring" / L. Shkurti, X. Bajrami, E. Canhasi, B. Limani, S. Krrabaj, A. Hulaj // Proceedings of the 6th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO). - 11-15 june 2017, BAR, Montenegro. - P. 1-5.

26. Yang, S.-H. Wireless Sensor Networks. Principles, Desing and Applications / S.-H. Yang. - Springer-Verlag London, 2014. - 293 p.

27. Иванов, В. Э. Проблемно-ориентированные сенсорные сети: практический подход / В. Э. Иванов, А. В. Левенец, Чье Ен Ун; под ред. Чье Ен Уна. - Хабаровск: Издательство Тихоокеан. гос. ун-та, 2015. - 219 с.

28. Абрамов, С. М. Сенсорная сеть с модульной архитектурой / С. М. Абрамов, Ю. В. Шевчук, А. Ю. Пономарев, С. М. Пономарева, Е. В. Шевчук // Программные системы: теория и приложения. - 2015. - №4(27). - С. 197-208.

29. Восков, Л.С. Беспроводные сенсорные сети и прикладные проекты / Л.С. Восков // Автоматизация и IT в энергетике. - 2009. - № 2-3. - С. 44-49.

30. Голубничая, Е. Ю. Механизмы агрегирования данных в беспроводных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая, В. В. Герасимов // Сборник материалов III международной научно-практической очно-заочной конференции «Проблемы и перспективы внедрения инновационных телекоммуникационных технологий». -М.: «Дом педагогики», 2017. - С. 31-34.

31. Голубничая, Е. Ю. Агрегирование данных в беспроводных сенсорных сетях мониторинга / Е. Ю. Голубничая // Проблемы передачи информации в инфокоммуникационных системах: сборник докладов и тезисов VIII Всероссийской научно-практической конференции. - Волгоград: Издательство ВолГУ, 2017. - С. 37-42.

32. Zhang, Y. An Adaptive MAC Layer Energy-Saving Algorithm for ZigBee-Enabled IoT Networks / Y. Zhang, K. Yang, H. Chen // Smart City and Informatization. iSCI 2019. Communications in Computer and Information Science. -2019. - Vol. 1122. - P. 365-378.

33. Галкин, П. В. Анализ энергопотребления узлов беспроводных сенсорных сетей / П. В. Галкин // ScienceRise. - 2014. - №2. - С. 55-61.

34. Голубничая, Е. Ю. Выбор корневого узла в кластерных беспроводных сенсорных сетях мониторинга / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // XXII Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава,

научных сотрудников и аспирантов: материалы конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2015. - С. 60-61.

35. Бузюков, Л. Б. Анализ влияния алгоритмов выбора головного узла на параметры функционирования БСС при различном распределении узлов по территории / Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева // Информационные технологии и телекоммуникации. - 2016. - Т. 4. - № 3. - С. 40-48.

36. Аль-Кадами, Н. А. Исследование алгоритмов кластеризации в беспроводных сенсорных сетях : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Аль-Кадами Нассер Ахмед Салех. - Владимир, 2016. - 23 с.

37. Махров, С. С. Использование нейронных механизмов искусственного интеллекта для кластеризации узлов и маршрутизации данных в беспроводных сенсорных сетях : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Махров Станислав Станиславович. - Москва, 2015. - 24 с.

38. Футахи, А. А. Исследование влияния временных мобильных головных узлов на характеристики беспроводных сенсорных сетей : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Футахи Абдо Ахмед Хасан. - Москва, 2017. - 19 с.

39. Wixted, A. J. Evaluation of LoRa and LoRaWAN for wireless sensor networks / A. J. Wixted, P. Kinnaird, H. Larijani, A. Tait, A. Ahmadinia, N. Strachan // IEEE SENSORS. - 2016. - P. 1-3.

40. Алексеев, В. Сравнительные характеристики широкополосных и узкополосных сетей LPWAN нелицензируемого диапазона для приложений М2М и IoT / В. Алексеев // Беспроводные технологии. - 2019. - №3 (56). - С. 10-20.

41. Jawad, H. M. Energy-Efficient Wireless Sensor Networks for Precision Agriculture: A Review / H. M. Jawad, R. Nordin, S.K. Gharghan, A. M. Jawad, M. Ismail // Sensors. - 2017. - Vol. 17 (8). - P. 1-45.

42. Labib, M. Networking solutions for connecting bluetooth low energy devices - a comparison / M. Labib, A. Ghalwash, S. Abdulkader, M. Elgazzar // MATEC Web of Conferences. - 2019. - Vol. 292. - P. 1-10.

43. Mote Processor Radio & Mote Interface Boards User Manual [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://cs.wmich.edu/gupta/teaching/cs5950/fall2011

/mica%20pinouts%20from%20memsic%20mpr-mib_series_users_manual%207430-0021-09_a-t.pdf.

44. Pottie, G. J. Wireless integrated network sensors / G. J. Pottie, W. J. Kaiser // Communications of the ACM. - 2020. - Vol. 43. - No. 5. - P. 51-58.

45. Голубничая, Е. Ю. Особенности MAC-протоколов для чувствительных к задержкам беспроводных сенсорных сетей / Е. Ю. Голубничая // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XXII международной научно-технической конференции. - Самара, 2020. - С. 150-151.

46. Кучерявый, А. Е. Сети связи с малыми задержками / А. Е. Кучерявый, А. И. Парамонов, Я. М. Аль-Наггар // Электросвязь. - 2013. - №12. - С. 15-19.

47. Мулярчик, К. С. Качество обслуживания в беспроводных сенсорных сетях / К. С. Мулярчик, А. С. Полочанский // Журн. Белорус. гос. ун-та. Математика. Информатика. - 2017. - № 2. - С. 65-70.

48. Парамонов, А. И. Исследование влияния параметров беспроводных самоорганизующихся сетей связи на качество обслуживания / А. И. Парамонов, Б. Х. Чинь // Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании: сборник научных статей VI международной научно-технической и научно-методической конференции. - 2017. - С. 514-519.

49. Silva, A. P. Delay and Disruption Tolerant Networks. Interplanetary and Earth-Bound - Architecture, Protocols, and Applications / A. P. Silva, S. Burleigh, K. Obraczka. - Taylor & Francis Group, 2019. - 468 p.

50. Recommendation ITU-T Y.1541 (12/2011). Internet protocol aspects -Quality of service and network performance. - Geneva, December 2011.

51. Прокопьев, А. В. Разработка и исследование моделей нагрузки в беспроводных сенсорных сетях : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Прокопьев Андрей Владимирович. - СПб., 2012. - 17 с.

52. Li, Y. Real-time QoS support in wireless sensor networks: a survey / Yanjun Li, Chung Shue Chen, Ye-Qiong Song, and Zhi Wang // In 7th IFAC International Conference on Fieldbuses and Networks in Industrial and Embedded Systems. -Toulouse, France. - November 2007. - P. 1-9.

53. Окунева, Д. В. Разработка и исследование моделей беспроводных сенсорных сетей при неравномерном распределении узлов : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Окунева Дарина Владимировна. - Санкт-Петербург, 2017. - 16 с.

54. Нуриллоев, И. Н. Метод оценки и обеспечения связности беспроводной сенсорной сети / И. Н. Нуриллоев, А. И. Парамонов, А. Е. Кучерявый // Электросвязь. - 2017. - № 7. - С. 39-44.

55. Голубничая, Е. Ю. Интеграция функций маршрутизации и множественного доступа к среде передачи данных в беспроводных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая // Материалы XXVIII Российской научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов университета с приглашением ведущих ученых и специалистов родственных вузов и организаций. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2021. - С. 28-29.

56. Смирнова, Е. В. Технология современных беспроводных сетей Wi-Fi: учебное пособие / Е. В. Смирнова, А. В. Пролетарский и др.; под общ. ред. А. В. Пролетарского. - Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. - 446 с.

57. Sadeq, A. S. Conceptual Framework for Future WSN-MAC Protocol to Achieve Energy Consumption Enhancement / A. S. Sadeq, R. Hassan, H. Sallehudin, A.H. M. Aman, A. H. Ibrahim // Sensors. - 2022. - No. 22: 2129. - P. 1-18.

58. Van Dam, T. An Adaptive Energy Efficient MAC Protocol for Wireless Networks / T. van Dam, K. Langendoen // In Proceedings of the First ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems. - 2003. - P. 1-10.

59. Ye, W. An Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks / W. Ye, J. Heidemann, D. Estrin // IEEE INFOCOM. - 2002. - Vol. 2. - P. 1567-1576.

60. Singh, P. An improved TMAC protocol for Wireless Sensor Networks / P. Singh, S. Varma // International Conference on Signal Propagation and Computer Technology (ICSPCT 2014). - 2014. - P. 91-95.

61. Polastre, J. Versatile Low Power Media Access for Wireless Sensor Networks / J. Polastre, J. Hill, D. Culler // In Proceedings of the 2nd ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems. - 2004. - P. 95-107.

62. Buettner, M. X-MAC: A short preamble MAC protocol for duty-cycled wireless sensor networks / M. Buettner, G. V. Yee, E. Anderson, R. Han // Proceedings of the 4th International Conference on Embedded Networked Sensor Systems. - 2006. -P. 307-320.

63. Heinzelman, W. Application-specific protocol architectures for wireless networks: PhD thesis / Wendi Beth Heinzelman. - 2000. - 154 p.

64. Heinzelman, W. B. An application-specific protocol architecture for wireless microsensor networks / W. B. Heinzelman, A. P. Chandrakasan, H. Balakrishnan // IEEE Transactions on Wireless Communications. - 2002. - Vol. 1. - No. 4. -P. 660-670.

65. Incel, O. D. Fast Data Collection in Tree-Based Wireless Sensor Networks / O. D. Incel, A. Ghosh, B. Krishnamachari, K. Chintalapudi // IEEE Transactions on Mobile . - 2012. - Vol. 11. - No. 1. - P. 86-99.

66. Shafiullah, G. M. Energy-efficient TDMA MAC protocol for wireless sensor networks applications / G. M. Shafiullah, A. Thompson, P. J. Wolfs, S. Ali. // 11th International Conference on Computer and Information Technology. - 2008. - P. 85-90.

67. Sahoo, P. K. TDMA Based Slotted Medium Access Control Protocol for Wireless Sensor Networks / P. K. Sahoo // Sensors & Transducers Journal. - 2012. -Vol. 142. - No. 7. - P. 33-43.

68. Ding, J. A multi-layered architecture and protocols for large-scale wireless sensor networks / J. Ding, K. Sivalingam, R. Kashyapa, L. J. Chuan // IEEE 58th Vehicular Technology Conference. - 2003. - Vol.3. - P. 1443-1447.

69. Bai, R. Cross-Layer Protocol Combining Tree Routing and TDMA Slotting in Wireless Sensor Networks / R. Bai, Y. Ji, Z.T. Lin, Q.H. Wang, X.F. Zhou, Y.G. Qu, B. Zhao // IEICE Trans. - 2009. - Vol. E92-D. - No. 10. - P. 1905-1914.

70. Ergen, S. C. TDMA scheduling algorithms for wireless sensor networks / S.C. Ergen, P. Varaiya // Wireless Networks. - 2010. - Vol. 16. - P. 985-997.

71. Голубничая, Е. Ю. Алгоритмы TDMA планирования кластерных беспроводных сенсорных сетей / Е. Ю. Голубничая // XXIV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов: материалы конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2017. - С. 81.

72. Бакин, Е. А. Повышение эффективности сбора информации в беспроводных сенсорных сетях на основе оптимизации расписания : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.13.01 / Бакин Евгений Александрович. - Санкт-Петербург, 2012. - 19 с.

73. Шепета, А. П. Нижняя граница длительности периода сбора информации в сенсорной сети / А. П. Шепета, Г. С. Евсеев, Е. А. Бакин // Информационные каналы и среды. - 2011. - №6. - С. 64-67.

74. Жевак, А. В. Моделирование и оптимизация сбора данных в беспроводной сенсорной сети на основе фиксированного расписания : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.13.18 / Жевак Алексей Владимирович. - Уфа, 2008. -16 с.

75. IEEE Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems - LAN/MAN Specific Requirements - Part 15: Wireless Medium Access Control and Physical Layer Specifications for Low Rate Wireless Personal Area Networks, in IEEE Std 802.15.4-2003. - 1 Oct. 2003. - 680 p.

76. IEEE Standard for Low-Rate Wireless Networks, in IEEE Std 802.15.4-2020 (Revision of IEEE Std 802.15.4-2015). - 23 July 2020. - 800 p.

77. Alkama, L. IEEE 802.15.4 historical revolution versions: A survey / L. Alkama, L. Bouallouche-Medjkoune // Computing. - 2021. - No. 103. - P. 99-131.

78. Koubaa, A. TDBS: A time division beacon scheduling mechanism for ZigBee cluster-tree wireless sensor networks / A. Koubaa, E. Tovar, A. Cunha, M. Alves // Real-Time Systems Journal. - 2008. - Vol. 40. - No. 3. - P. 321-354.

79. Голубничая, Е. Ю. Проблема коллизии маячков в кластерных древовидных сетях ZigBee / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Информатика и вычислительная техника: сборник научных трудов VII Всероссийской

научно-технической конференции аспирантов, студентов и молодых ученых. -Ульяновск: Издательство УлГТУ, 2015.- С. 354-357.

80. Голубничая, Е. Ю. Метод временного разделения для предотвращения коллизий маячков в кластерных древовидных сетях ZigBee / Е. Ю. Голубничая // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XVI международной научно-технической конференции. - Уфа: Издательство УГАТУ, 2015. - Т. 1. - С. 159-161.

81. Голубничая, Е. Ю. Синхронизация в кластерных древовидных сетях ZigBee / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Информационные технологии и информационная безопасность в науке, технике и образовании "ИНФОТЕХ-2015": материалы международной научно-практической конференции. -Севастополь: Издательство СевГУ, 2015. - С. 62-63.

82. Villaverde, B. C. Guaranteeing Reliable Communications in Mesh Beacon-Enabled IEEE 802.15.4 WSN for Industrial Monitoring Applications / B. C. Villaverde, S. Rea, D. Pesch // ADHOCNETS. - 2010. - P. 1-14.

83. Голубничая, Е. Ю. Особенности маршрутизации в сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XVII международной научно-технической конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2016. - С. 410-411.

84. Голубничая, Е. Ю. Выбор оптимальных маршрутов передачи данных в беспроводных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая // II научный форум телекоммуникации: теория и технологии. Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XVIII международной научно-технической конференции. - Казань: Издательство КНИТУ-КАИ, 2017. - Т. 1. - С. 239-240.

85. Тимофеева, С. В. Исследование иерархической маршрутизации и адресации для самоорганизующихся беспроводных сенсорных сетей : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Тимофеева София Владимировна. -Симферополь, 2022. - 24 с.

86. Голубничая, Е. Ю. Исследование влияния DoS атак маршрутизации на эффективность функционирования беспроводных сенсорных сетей / Е. Ю.

Голубничая, Д. А. Репечко // Современные проблемы и задачи обеспечения информационной безопасности: сборник статей научно-практической конференции. - Москва: Издательство МФЮА, 2017. - С. 134-141.

87. Басан, Е. С. Разработка системы управления защитой беспроводной сенсорной сети на основе доверия : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.13.19 / Басан Елена Сергеевна. - Таганрог, 2016. - 19 с.

88. Линский, Е. М. Управление передачей пакетов в сенсорных сетях : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.13.01 / Линский Евгений Михайлович. -Санкт-Петербург, 2007. - 18 с.

89. Голубничая, Е. Ю. Маршрутизация данных с учетом требований QoS для беспроводных сенсорных сетей / Е. Ю. Голубничая, А. А. Серов // V научный форум телекоммуникации: теория и технологии. Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XXIII международной научно-технической конференции. - Самара, 2021. - С. 95-96.

90. Srinivasan, K. RSSI is Under Appreciated / K. Srinivasan, P. A. Levis // Proceedings of the third workshop on embedded networked sensors (EmNets). - 2006. - P. 1-5.

91. Дугаев, Д. А. Разработка адаптивного алгоритма маршрутизации для беспроводных многоузловых сетей передачи данных : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Дугаев Дмитрий Александрович. - Новосибирск, 2018. - 23 с.

92. Баскаков, С. С. Маршрутизация по виртуальным координатам в беспроводных сенсорных сетях : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Баскаков Сергей Сергеевич. - М., 2011. - 16 с.

93. Хундонугбо, Э. Ф. Исследование и разработка методов позиционирования узлов для построения и функционирования беспроводных сенсорных сетей : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Хундонугбо Элизе Франк. - Санкт-Петербург, 2018. - 20 с.

94. Фам, В. Д. Разработка моделей и методов маршрутизации в энергоэффективных ячеистых сетях дальнего радиуса действия : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 2.2.15 / Фам Ван Дай. - Санкт-Петербург, 2021. - 22 с.

95. Мутханна, А. С. Исследование трафика и протоколов маршрутизации в беспроводных сетях : авторефер. дис. ... канд. тех. наук : 05.12.13 / Мутханна Аммар Салех Али. - Самара, 2016. - 16 с.

96. Perkins, Charles E. Ad Hoc Networking / Charles E. Perkins. -Addison-Wesley, 2001. - 370 p.

97. RFC 3561 Ad hoc On-Demand Distance Vector AODV Routing [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt.pdf.

98. Golubnichaya, E. Analysis of wireless sensor networks characteristics / E. Golubnichaya // Proceedings of the 4th International Scientific-Practical Conference «Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T)». - Kharkov, 2017. - P. 261-264.

99. Голубничая, Е. Ю. Разработка и анализ модели беспроводной сенсорной сети / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Информатика и вычислительная техника: сборник научных трудов VIII Всероссийской научно-технической конференции аспирантов, студентов и молодых ученых. - Ульяновск: Издательство УлГТУ, 2016. - С. 179-181.

100. Голубничая, Е. Ю. Анализ характеристик беспроводной сенсорной сети на базе стандарта IEEE 802.15.4/ZigBee / Е. Ю. Голубничая, Д. В. Ключников // Проблемы передачи информации в инфокоммуникационных системах: сборник докладов и тезисов VII Всероссийской научно-практической конференции. -Волгоград: Издательство ВолГУ, 2016. - С. 34-38.

101. Голубничая, Е. Ю. Исследование влияния типа трафика на показатели качества функционирования беспроводных сенсорных сетей / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Информационные технологии. Радиоэлектроника. Телекоммуникации. - 2017. - № 7. - С. 316-321.

102. Aadri, A. An AODV-Based Routing Scheme with Layered Clustering to Enhance Energy Efficiency and QoS in WSNs / A. Aadri, N. Idrissi // Advanced Intelligent Systems for Sustainable Development (AI2SD'2019). Part of the «Lecture Notes in Networks and Systems». - 2019. - Vol. 92. - P. 26-37.

103. Голубничая, Е. Ю. Упрощенный алгоритм маршрутизации в Wi-Fi mesh-сетях мониторинга / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Инфокоммуникационные технологии. - 2014. - Т. 12. - №2. - С. 53-57.

104. Голубничая, Е. Ю. Алгоритм маршрутизации Wi-Fi mesh-сети / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Информатика и вычислительная техника: сборник научных трудов VI Всероссийской научно-технической конференции аспирантов, студентов и молодых ученых. - Ульяновск: Издательство УлГТУ, 2014. - С. 335-338.

105. Голубничая, Е. Ю. Режимы работы протокола маршрутизации HWMP в Wi-Fi Mesh-сетях мониторинга / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XV международной научно-технической конференции. - Казань: Издательство КНИТУ-КАИ, 2014. - Т. 1. - С. 407-409.

106. Патент на изобретение РФ № 2618378, МПК H04W 40/02 (2009.01). Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях ZigBee / Лихтциндер Б. Я., Голубничая Е. Ю., Иванова Л. Б.; заявитель и патентообладатель ФГОБУ ВПО ПГУТИ. - № 2015138170; заявл. 07.09.2015; опубл. 03.05.2017, Бюл. №13. - 8 с.

107. Патент на изобретение РФ № 2640349, МПК H04W 40/02 (2009.01). Способ маршрутизации в беспроводных сетях ZigBee / Лихтциндер Б. Я., Голубничая Е. Ю.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО ПГУТИ. -№ 2016130621; заявл. 25.07.2016; опубл. 28.12.2017, Бюл. №1. - 9 с.

108. Голубничая, Е. Ю. Использование детерминированного расписания цикла TDMA для решения задач маршрутизации в беспроводных кластерных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая // V Всероссийская научно-технической конференции с международным участием «Модернизация информационной инфраструктуры для сетей 5G/IMT 2020 и для других перспективных технологий в интересах цифровой трансформации регионов. Р0СИНФ0К0М-2019»: сборник научных статей, 2019. - С. 46-50.

109. Yousif, Z. A Novel Energy-Efficient Clustering Algorithm for More Sustainable Wireless Sensor Networks Enabled Smart Cities Applications / Z. Yousif, I.

Hussain, S. Djahel, Y. Hadjadj-Aoul // Journal of Sensor and Actuator Networks. -2021. - No. 3: 50. - P. 1-21.

110. Голубничая, Е. Ю. Быстрый сбор данных для приложений беспроводных сенсорных сетей с управляемой событиями моделью отправки данных / Е. Ю. Голубничая // III Научный форум телекоммуникации: теория и технологии ТТТ-2019. Проблемы техники и технологий телекоммуникаций ПТиТТ-2019: материалы XXI международной научно-технической конференции. - Казань: КНИТУ-КАИ, 2019. - Т. 1. - С. 371-372.

111. Голубничая, Е. Ю. Особенности применения протокола STP в сетях организованных на базе технологии ZigBee / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. -2015. - Т. 3. - №7-1 (18-1). - С. 282-286.

112. Голубничая, Е. Ю. Применение протокола STP при реализации сетей ZigBee / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер, Д. Р. Ибатуллин // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XVI международной научно-технической конференции. - Уфа: Издательство УГАТУ, 2015. - Т. 1. - С. 203-205.

113. Голубничая, Е. Ю. Определение метрики между узлами кластерной древовидной сети ZigBee / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // XXIII Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов: материалы конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2016. - С. 40.

114. Голубничая, Е. Ю. Временное планирование в кластерных беспроводных сенсорных сетях ZigBee / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2016. - Т. 10. - № 1. - С. 5-10.

115. Голубничая, Е. Ю. Энергоэффективный синхронизированный доступ к каналам передачи данных в кластерных беспроводных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2018. - Т. 12. - №8. -С. 9-18.

116. Голубничая, Е. Ю. Применение алгоритмов TDMA планирования в кластерных гетерогенных беспроводных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Актуальные вопросы телекоммуникаций Росинфоком-2017: материалы научно-технической конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2017. - С. 27-28.

117. Голубничая, Е. Ю. Применение детерминированного расписания TDMA в беспроводных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XX международной научно-технической конференции. - Уфа: Издательство УГАТУ, 2018. - Т. 1. -С. 135-137.

118. Голубничая, Е. Ю. Оптимизация сбора данных в синхронизированных беспроводных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая // Материалы XXVII Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2020. -С. 20-21.

119. Golubnichaya, E. Yu. Slot data routing in cluster wireless sensor networks based on time synchronization of cluster heads / E. Yu. Golubnichaya, B. Ya. Likhttsinder // Proceedings of the International Scientific-Technical Conference «Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications» (SYNCHROINFO). - Minsk, 2018. - P. 1-5.

120. Голубничая, Е. Ю. Слотовая маршрутизация данных в беспроводных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // XXV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов: материалы конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2018. - С. 29.

121. Голубничая, Е. Ю. Способ слотовой маршрутизации в кластерных древовидных сетях ZigBee / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Информационные технологии и управление. - 2015. - Т.1. - №1. - С. 101-106.

122. Голубничая, Е. Ю. Слотовая маршрутизация данных в кластерных беспроводных сенсорных сетях на основе временной синхронизации головных

узлов кластеров / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. - 2018. - Т. 9. - №3. - С. 68-74.

123. Голубничая, Е. Ю. Энергоэффективный протокол маршрутизации для кластерных древовидных беспроводных сенсорных сетей на основе планирования сеансов связи между головными узлами кластеров / Е. Ю. Голубничая // V научный форум телекоммуникации: теория и технологии. Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XXIII международной научно-технической конференции. - Самара, 2021. - С. 93-94.

124. Голубничая, Е. Ю. Использование микрослотовой маршрутизации для обеспечения качества обслуживания в стационарных беспроводных сенсорных сетях / Е. Ю. Голубничая // Материалы XXIX Российской научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов университета с приглашением ведущих ученых и специалистов родственных вузов и организаций. - Самара: ПГУТИ, 2022. - С. 30-31.

125. Голубничая, Е. Ю. Алгоритм слотовой маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях на основе стандарта IEEE 802.15.4/ZigBee / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XVII международной научно-технической конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2016. - С. 588-589.

126. Голубничая, Е. Ю. Маршрутизация данных в кластерных беспроводных сенсорных сетях на основе метода TDMA / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер // XXVI Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов: материалы конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2019. - С. 40-41.

127. Голубничая, Е. Ю. Классы типовых объектов сетей связи в системе моделирования AnyLogic / Е. Ю. Голубничая, Б. Я. Лихтциндер, Д. Р. Ибатуллин // XXIII Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов: материалы конференции. - Самара: Издательство ПГУТИ, 2016. - С. 41.

128. Голубничая, Е. Ю. Разработка агентной имитационной модели беспроводной сенсорной сети в среде AnyLogic / Е. Ю. Голубничая, Д.С. Иванов // III Научный форум телекоммуникации: теория и технологии. Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: материалы XXI международной научно-технической конференции. - Казань: КНИТУ-КАИ, 2019. - Т. 1. -С. 373-375.

129. Алексеев, В. Е. Графы. Модели вычислений. Структуры данных / В. Е. Алексеев, В. А. Таланов. - Нижний Новгород: Издательство Нижегородского госуниверситета, 2004. - 291 с.

130. Блатов, И. А. Теория вероятностей и математическая статистика: конспект лекций / И. А. Блатов, О. В. Старожилова. - Самара: ГОУ ВПО ПГУТИ, 2010. - 286 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПАТЕНТЫ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ДОКУМЕНТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВНЕДРЕНИЕ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

«УТВЕРЖДАЮ»

АКТ

нтерСвязьСервис» Гавлиевский A.C.

2022 г.

о внедрении результатов диссертационной работы Голубничей Екатерины Юрьевны

Комиссия в составе: председатель директор ООО «ИнтерСвязьСервис» Гавлиевский A.C., члены комиссии: технический специалист Галюченко М.А., рассмотрев результаты практического использования диссертационной работы Голубничей Е.Ю. «Разработка и исследование алгоритмов маршрутизации в беспроводных кластерных сенсорных сетях» совместно установила следующее: 1. положения, разработки и научно-практические рекомендации диссертационной работы использованы в проектной и эксплуатационной деятельности ООО «ИнтерСвязьСервис».

показателей функционирования устройств в рамках проектируемой системы «Умный дом» принято решение рекомендовать в частичной модернизации подсистемы мониторинга, с применением предложенных в диссертационной работе решений по совместному решению задачи доступа к канальному ресурсу и задачи маршрутизации данных к конечному получателю.

Использование представленных в диссертационной работе решений позволяет: повысить эффективность функционирования подсистем мониторинга в рамках системы «Умный дом», в частности повысить эффективность использования энергетических ресурсов оборудования с автономными источниками питания и сократить задержки при передаче данных к конечному получателю.

на основе полученных экспериментальных данных по исследованию

Технический специалист ООО «ИнтерСвязьСервис»

Мегафон

Начинается с тебя

Поволжский филиал ПАО «Мегафон»

443080, Самара, Московское шоссе, 15

т: [phone] ф: [phone] www.megafon.ru,[e-mail]

ОКПО 85925586, ОГРН 1027809169585 ИНН/КПП 7812014560 / 6316430 0 2

«Разработка и исследование алгоритмов маршрутизации в беспроводных

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Голубничей Е.Ю. «Разработка и исследование алгоритмов маршрутизации в беспроводных кластерных сенсорных сетях», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.2.15 «Системы, сети и устройства телекоммуникаций» были внедрены в рамках процесса проверки технической возможности предоставления ИКТ-услуг различным категориям потребителей на территории Поволжского филиала ПАО «МегаФон».

Разработанный в диссертационной работе алгоритм микрослотовой маршрутизации данных совместно с методом планирования цикла опроса сенсорных узлов позволяет обеспечить эффективное использование канальных ресурсов и гарантировать требуемые показатели качества обслуживания при осуществлении мониторинга экологической обстановки в автоматическом режиме.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Голубничей Екатерины Юрьевны

кластерных сенсорных сетях»

.-О

Директор департамента по разви транспортной сети ПАО «МегаФон»

•••

УТВЕРЖДАЮ Первый проректор

«РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ МАРШРУТИЗАЦИИ В БЕСПРОВОДНЫХ КЛАСТЕРНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЯХ»

Комиссия ФГБОУ ВО «Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики» (ПГУТИ) в составе: председателя комиссии к.т.н., доц. Бурановой М.А. - начальника управления организации учебного процесса (УОУП), и членов комиссии: к.т.н., доц. Киреевой Н.В. - декана факультета телекоммуникаций и радиотехники (ФТР), д.т.н., проф. Рослякова A.B. - заведующего кафедрой сетей и систем связи (ССС), составили настоящий акт о том, что в университете внедрены в учебный процесс на кафедре ССС следующие результаты диссертационной работы Голубничей Е.Ю.:

1. алгоритм поиска оптимального маршрута межкластерного взаимодействия в кластерных беспроводных сенсорных сетях (БСС);

2. алгоритм микрослотовой маршрутизации двухадресных пакетов данных;

3. программная модель для анализа качества обслуживания и жизненного цикла БСС при различных параметрах.

Указанные выше результаты диссертационной работы Голубничей Е.Ю. используются на кафедре ССС ПГУТИ в лекционных и практических занятиях:

- по дисциплине «Технологии пакетной коммутации и маршрутизации» в образовательной программе по направлению подготовки 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (профиль «Оптические и проводные сети и системы связи»);

- по дисциплине «Сети связи и системы коммутации» в образовательной программе по направлению подготовки 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (профиль «Системы радиосвязи, мобильной связи и радиодоступа»).

Председатель комиссии: Начальник УОУП, к.т.н., доцент

Члены комиссии: Декан ФТР, к.т.н., доцент

Зав. кафедрой ССС д.т.н., профессор

III

сибинтек

Общество с ограниченной ответственностью «Сибирская Интернет Кампания» Бизнес-единица Москва

117152, г. Москва, Загородное шоссе, д.1, стр. 1

Теп.: [phone], факс: [phone], e-mail: moskva@sibintek ru, www.sibinlek.nj ОГРН 1027700251314, ОКПО 51185455, ИНН/КПП 7703119944 / 772601001

о внедрении результатов диссертационной работы Голубничей Е.Ю.

«РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ МАРШРУТИЗАЦИИ В БЕСПРОВОДНЫХ КЛАСТЕРНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЯХ»

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Голубничей Е.Ю. «Разработка и исследование алгоритмов маршрутизации в беспроводных кластерных сенсорных сетях», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.2.15 «Системы, сети и устройства телекоммуникаций» используются в деятельности ООО ИК «СИБИНТЕК». В частности, при автоматизации систем управления технологическими процессами и метрологии используется разработанный в диссертационной работе способ микрослотовой маршрутизации двухадресных пакетов данных в сочетании с детерминированным методом доступа к среде передачи данных на основе временного расписания.

Использование указанных результатов позволяет улучшить показатели качества функционирования систем управления технологическими процессами и метрологии, в частности позволяют удерживать на гарантированном уровне величину временной задержки и вероятность потерь передаваемых данных.

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора главный инженер БЕ Москва

В.А. Светличный

2022г.

АКТ

Начальник отдела эксплуатации обор; телефонной связи и СКС, к.т.н, доцен

В.Г. Шаталов