Разработка и исследование моделей беспроводных сенсорных сетей при неравномерном распределении узлов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Окунева, Дарина Владимировна

• Окунева, Дарина Владимировна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Окунева, Дарина Владимировна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление

Введение

Глава 1. Методы построения и параметры функционирования

беспроводных сенсорных сетей

1.1. Базовые принципы построения БСС

1.2. Методы и алгоритмы выбора структуры БСС

1.3. Требования к качеству обслуживания БСС

1.4. Влияние топологии сети на параметры функционирования

Выводы по главе 1

Глава 2. Разработка моделей и исследование связности беспроводной сенсорной сети

2.1. Выбор модели сети для оценки связности БСС

2.2. Определение вероятности связности сети

2.3. Разработка модели и исследование вероятности связности сети

при равномерном распределении узлов

2.4. Разработка модели и исследование вероятности связности БСС

при неравномерном распределении

Выводы по главе 2

Глава 3. Разработка моделей и исследование временных параметров обслуживания

трафика беспроводной сенсорной сети

3.1 Влияние трафика на параметры качества обслуживания

3.2. Модель БСС как системы массового обслуживания

3.3. Разработка модели и исследование длины маршрута для топологии «точка-точка»

3.4. Разработка модели и исследование длины маршрута

для топологии «мультиточка-точка»

3.5. Разработка модели и исследование задержки доставки данных

Выводы по главе 3

Глава 4. Разработка и исследование модели беспроводной сенсорной сети

при мультимодальном распределении узлов

4.1. Постановка задачи

4.2. Разработка математической модели сети

с мультимодальным распределением узлов

4.3. Исследование зависимости длины маршрутов

от мультимодального распределения узлов

Выводы по главе 4

Заключение

Список сокращений

Список терминов

Список литературы

Приложение 1. Программные скрипты, реализующие модели узлов сети

Приложение 2. Программные скрипты имитационных моделей сетей

с неравномерным распределением

Приложение 3. Документы, подтверждающие внедрение основных

результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование моделей беспроводных сенсорных сетей при неравномерном распределении узлов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Современный этап развития общества характеризуется появлением «трендов». Понятие тренда используется во всех областях жизни: политике, экономике, моде, питании и, конечно же, в сетях связи.

Тренд сетей связи - это концепция Интернета Вещей (в данном случае под термином «тренд» понимается «актуальное направление, развитие»).

Основная задача Интернета Вещей - это создание единой сети, которая включает в себя объекты информационного (виртуального) и физического (реального) миров и будет обеспечивать взаимодействие объектов между собой.

Технологическая база первого этапа развития Интернета Вещей - это всепроникающие (беспроводные) сенсорные сети, которые широко применяются в современном мире практически во всех сферах жизнедеятельности, что объясняется их низкой стоимостью, быстротой развертывания и эффективностью [33].

Реализация концепции Интернета Вещей выражается в проникновении телекоммуникационных технологий во все сферы деятельности человека [68, 102]. В настоящее время это выражается в расширении области применения беспроводных сенсорных сетей.

По прогнозам, число беспроводных устройств достигнет к 2020 году семи триллионов [15].

Беспроводные сенсорные сети (БСС) представляют собой самоорганизующиеся сети, состоящие из множества беспроводных сенсорных узлов, распределенных в пространстве и предназначенных для мониторинга характеристик окружающей среды или управления объектами, расположенными в ней [60].

Существуют различные технологии, применяемые на физическом, канальном и сетевом уровнях, которые позволяют реализовываться сетям различного масштаба и управлять их конфигурацией [8, 9, 16].

Структура таких сетей в значительной степени зависит от их целевого назначения и окружающей инфраструктуры. Техническая реализация элементов сети, как правило, такова, что узел сети совмещен с некоторым сенсорным или исполнительным устройством и должен устанавливаться в точке, где требуется съем информации или реализация команд управления. Таким образом, структура сети будет привязана к структуре объекта мониторинга или управления [9].

Широкое разнообразие реализаций и областей применения БСС приводит к необходимости анализа их свойств и определения методов оценки основных параметров [32, 34-36].

В настоящее время повсеместное и масштабное применение БСС ставит задачи обеспечения доступности сети (в данном случае под доступностью понимается возможность сети предоставлять услугу) и качества обслуживания в БСС, как наиболее важные.

Комплексное решение перечисленных задач представляет сложную научную проблему и определяет необходимость проведения исследований, связанных с анализом возможности БСС оказывать ту или иную услугу и анализом вероятно-временных характеристик этой сети с целью обеспечения требуемого качества обслуживания в зависимости от целевого назначения и структуры сети.

Обзор работ по тематике диссертации

Сегодня телекоммуникационный ландшафт меняется с очень высокой скоростью. Каждые несколько месяцев разрабатываются новые сетевые технологии, внедряются новые продукты и создаются новые услуги, и эти изменения в реальном времени можно отразить только в журнальных статьях и докладах на конференциях [24].

В настоящее время исследования в области сенсорных сетей активно ведутся как зарубежом, так и в Российской Федерации.

Среди отечественных исследователей особо известны работы А. Е. Кучерявого [31, 32, 86, 87], А. В. Рослякова [59, 60], А. И. Парамонова [5055], Е. А. Кучерявого [37-39, 88], В. Г. Карташевского [19], Р. В. Киричка [21, 8384], А. В. Прокопьева [21, 56], Д. А. Молчанова [41, 42], В. А. Мочалова [19, 43], С. С. Махрова [40] и многих других.

Среди зарубежных коллег можно выделить работы Neha Rathi [94], G. Bianchi [70, 76], W. Heinzelman [78], A. Dunkels [73, 74, 95, 103] A. Muthanna [44, 93].

В 2010 году Е. М. Акимовым в рамках диссертационной работы было разработано программное обеспечение, решающее задачу оптимизации топологии БСС, с позиции выбора рационального расположения ретрансляторов сети и маршрутизации потоков данных между ними. В качестве критериев оценки работоспособности программного обеспечения были выбраны такие параметры функционирования БСС, как надежность сети и стоимость обслуживания.

В работе были проанализированы основные топологии БСС. Разработаны математические модели топологии, узлов, механизма их конкурентного доступа к каналу передачи данных, коммуникаций БСС, адаптированные к использованию в алгоритме оптимизации топологии. Выполнен анализ соответствия рациональной топологии и топологии, построенной с использованием критерия оптимальности ZigBee [106]. Предложена модификация критерия ZigBee - оптимальности маршрутизации, доставляющего минимальные отклонения топологии от рациональной на наборе анализируемых критериев [1].

В. А. Мочалов в 2011 году разработал интеллектуальную систему поддержки проектирования отказоустойчивых БСС, которая позволила не только учесть критерии надежности и стоимости обслуживания при проектировании, но и проектировать сеть при заданном параметре связности и энергоэффективности.

Энергоэффективность обеспечивается за счет резервирования транзитных узлов БСС в зависимости от интенсивности их энергопотребления. При

увеличении энергоэффективности достигается увеличение времени работы БСС до момента ее отказа [43].

В 2012 году А. В. Прокопьевым в [56] разработаны предложения в рекомендацию МСЭ-Т Y.1541 [80], которые включают в себя требования к классам и параметрам качества обслуживания для БСС. Кроме того, разработан раздел по характеристикам нагрузки для сенсорных сетей для рекомендации МСЭ-Т Q.3925. В рамках выполнениях диссертационной работы А. В. Прокопьев проанализировал разные модели нагрузки в БСС, выявил, что разные типы трафика имеют разные значения самоподобности, что позволяет точно описать модель нагрузки БСС и использовать ее для расчета параметров шлюзов между сенсорными сетями и сетями общего пользования. Так же было получено, что широко используемые модели на основе Пуассоновского или связанных с ним процессов дают слишком оптимистичную оценку производительности инфокоммуникационных сетей, недостаточности выделения ресурсов для передачи и обработки данных и трудностям в обеспечении качества обслуживания.

В 2015 году С. С. Махров [40] предложил новый подход к повышению эффективности функционирования БСС (таких параметров как самоорганизация и маршрутизация данных) за счет использования механизмов искусственного интеллекта нейронной сети. Выполненные С. С. Махровым исследования и предложенные способы реализации могут быть использованы для эффективной самоорганизации БСС и маршрутизации в них данных, что позволяет включить в сеть максимальное количество узлов и увеличить время ее жизни.

Нейросетевой и матричный способы кластеризации позволяют сформировать кластеры из узлов БСС на основании матрицы радиосвязи, являющейся аналитическим представлением графа, описывающего связи между всеми узлами сети. Наличие матрицы радиосвязи в качестве входных данных позволяет при формировании кластеров учитывать знания о всех узлах, чтобы рационально выделить кластеры. Ориентированность кластеризации на использование иерархических протоколов дает возможность оптимизировать

использование энергии, поскольку, как показано в работе, такие протоколы являются наиболее эффективными за счет агрегации и сжатия данных только в главных кластерных узлах. Разработанный протокол маршрутизации может использовать нейросетевой или матричный способы кластеризации, благодаря чему позволяет оптимизировать передачу данных, повысить время жизни и живучесть сети. Иерархическая направленность протокола обеспечивает высокую масштабируемость сети (до 10 000 узлов и более) и позволяет использовать мобильную базовую станцию.

Стоит отметить, что анализ рассматриваемых работ показал, что такие параметры БСС, как связность и вероятностно-временные характеристики для неравномерного распределения узлов не рассматривались.

Разработанные исследователями модели сетей с равномерным распределением могут быть использованы для анализа результатов исследований в данной диссертационной работе и оценки возможных девиаций основных параметров функционирования БСС.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является расширение модельного ряда беспроводных сенсорных сетей для оценки параметров их функционирования при неравномерном распределении узлов в сети.

Для достижения заданной цели в работе решаются следующие задачи:

1) Анализируются современные модели сетей в области исследований БСС.

2) Исследуются связность БСС для нормального и мультимодального распределений узлов и установлены показатели, влияющие на связность сети для рассматриваемых распределений.

3) Исследуются параметры функционирования БСС, такие как длина маршрута, количество транзитных узлов и задержки доставки данных, для нормального и мультимодального распределений узлов.

4) Выявляются факторы, влияющие на временные показатели БСС для различных распределений узлов.

5) Исследуются зависимости связности и длин маршрутов для БСС с мультимодальным распределением узлов на плоскости при изменении значений параметров функционирования.

Научная новизна

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложены новые модели БСС, отличающиеся от известных тем, что для исследования связности, длин маршрутов и задержки помимо равномерного распределения используются нормальное и мультимодальное распределения.

2. Доказано, в отличие от известных результатов, что связность БСС не зависит от вида распределения узлов для равномерного, нормального и мультимодального распределений, в то время как дисперсия оказывает существенное влияние на характеристики связности.

3. Выявлена ранее неизвестная зависимость связности БСС при нормальном распределении узлов сети от удаленности от центра рассеяния и найдены оценки связности в кольцах равной плотности.

4. Доказано, в отличие от известных результатов, что распределение длин кратчайших маршрутов для нормального и равномерного распределений имеет распределение Вейбулла, и найдена эмпирическая зависимость числа транзитных участков от дисперсий распределений, а так же получены оценки задержки доставки пакета от оконечного узла до шлюза.

5. Доказано, в отличие от известных результатов, что при достаточно больших значениях интенсивности нагрузки, начиная с 8-10 пакетов в секунду, время доставки пакета для нормального распределения значимо больше, чем для равномерного распределения.

6. Установлено в развитие известных ранее результатов для равномерного распределения, что для мультимодальных распределений при больших значениях дисперсии распределение длин маршрутов может быть представлено биномиальным распределением, а при средних и относительно малых значениях

дисперсии распределение длин маршрутов также является мультимодальным, при этом число мод равно или меньше числа мод распределения узлов по полю БСС.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы заключается в определении неизвестных ранее характеристик БСС при нормальном и мультимодальном распределении узлов на плоскости. С этой целью разрабатываются модели БСС с указанными распределениями узлов. Разработанные модели БСС позволяют оценить параметры маршрутов передачи данных при планировании и проектировании БСС с заданными параметрами функционирования. Доказано, что распределение длин маршрутов при нормальном и равномерном распределении узлов имеет распределение Вейбулла. Выявлено, что время доставки пакетов для нормального распределения узлов больше, чем для равномерного, при интенсивности нагрузки равной или превышающей 8-10 пакетов в секунду. Установлено, что при изменениях значений дисперсии распределения узлов от относительно больших до относительно малых распределение длин маршрутов меняется от биномиального распределения к мультимодальному распределению, при этом число мод распределения зависит от числа мод распределения узлов.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов при планировании, проектировании и эксплуатации БСС, а так же в применении разработанных моделей для оценки возможности БСС предоставлять услуги в заданными параметрами функционирования при решении задач автоматизации контроля непрерывной работы транспортной сетевой инфраструктуры любого типа и оценки параметров качества обслуживания БСС при неравномерном распределении абонентов в зоне обслуживания.

Результаты работы используются в ПАО «Ростелеком», ООО «Севентест» и в учебном процессе СПбГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, что подтверждается соответствующими актами о внедрении (см. прил. 3).

Методология и методы исследования

Объектом исследования являются беспроводные сенсорные сети.

Предметом исследования являются модели беспроводных сенсорных сетей при неравномерном распределении узлов на плоскости.

Методы исследования.

Проводимые исследования базируются на теории массового обслуживания, теории случайных графов, теории вероятностей и математической статистики, методах аналитического и имитационного моделирования.

Для построения аналитических моделей численного анализа использовался программный математический пакет Mathcad 15.

Имитационное моделирование выполнялось с помощью симулятора Cooja операционной системы ^ШИ 3.0.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модели БСС с нормальным и мультимодальным распределением узлов для исследования связности, длин маршрутов, задержек.

2. Связность БСС не зависит от вида распределения для нормального и равномерного распределений, в то время как дисперсия оказывает существенное влияние на характеристики связности.

3. Распределение Вейбулла длин кратчайших маршрутов для нормального и равномерного распределений узлов в БСС и оценки задержки доставки пакета от оконечного сенсорного узла до шлюза.

4. Биномиальное распределение длин маршрутов при больших значениях дисперсии и мультимодальное распределение длин маршрутов с числом мод равным или меньшим числа мод распределения узлов по полю БСС при средних и относительно малых значениях дисперсии для мультимодального поля БСС.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность результатов работы подтверждается корректным применением математического аппарата, результатами имитационного

моделирования и широким спектром публикаций и выступлений, как на российских, так и на международных конференциях: НТК «Российское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. А. С. Попова» (Санкт-Петербург, 2013-2016), МНТНМК «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, 2014-2017), International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT, Корея, 2016), Finnish-Russian University Cooperation in Telecommunication (FRUCT, Финляндия, 2016).

Кроме того, основные результаты докладывались и были одобрены на научно-технических семинарах СПбГУТ (2013-2016).

Публикации.

Основные положения диссертации изложены в 12 статьях, 3 из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации, 1 опубликована в сборнике, рецензируемом в Scopus. Тематика диссертации представлена в тезисах 4 докладов на научно-технических конференциях. Всего по теме диссертации опубликованы 16 работ.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа включает в себя содержание, список используемых сокращений, глоссарий, введение, четыре главы, заключение, список литературы, 3 приложения, 1 таблица. Объем пояснительной записки - 159 страниц, 43 иллюстрации, список использованной литературы насчитывает 110 наименований.

Личный вклад автора.

Основные результаты теоретических и прикладных исследований получены автором самостоятельно. В печатных работах, которые написаны в соавторстве, соискателю принадлежит основная роль при постановке и решении задач, обобщении и анализе полученных результатов.

Содержание диссертационной работы.

Во введении обосновывается выбор темы диссертации, актуальность выбранной темы, формулируются цель и задачи исследования, определяются научная новизна и практическая ценность результатов, полученных в ходе выполнения диссертационной работы. Кроме того, представлен обзор исследовательских работ по анализу параметров функционирования БСС.

Выявлено, что в работах зарубежных и отечественных исследователей по данной тематике рассматривались только такие параметры функционирования БСС как энергоэффективность, надежность и стоимость обслуживания.

Параметры связности и маршрутизации БСС рассматривались для статических топологий и равномерного распределения узлов.

В результате проведенного анализа было выявлено, что ранее параметры связности и время доставки сообщений с точки зрения неравномерного распределения узлов не рассматривались, что подтверждает необходимость разработки аналитических моделей исследования связности и времени доставки сообщений для неравномерного распределения узлов.

В первой главе проводится обзор методов построения и параметров функционирования БСС. Даются основные понятия: беспроводных сенсорных сетей, сенсорного поля, сенсорных узлов. Рассмотрены алгоритмы выбора головного узла как средства для обеспечения кластерной организации БСС. Проводится анализ влияния топологии сети на основные параметры функционирования БСС. Выделяются такие параметры функционирования БСС, как связность сети и время доставки сообщений. Рассматриваются вопросы влияния распределения узлов на территории на основные параметры функционирования БСС.

Глава два посвящена разработке моделей БСС с равномерным и неравномерным (нормальным) распределением узлов и исследованию параметра связности сети для этих моделей. Модели сетей с разными видами распределений строятся на основе модели случайного графа, обобщенной модели Эрдеша-Реньи, которая позволяет описать вероятность связности БСС как вероятность связности

случайного графа, т. е. определить вероятность нахождения ребра между двумя вершинами графа.

Для исследования вероятности связности сети реализованы имитационные модели с равномерным (пуассоновским) и нормальным (гауссовым) распределением узлов. Выбор этих видов распределения объясняется возможными реальными распределениями узлов по территории.

В ходе имитационного моделирования получены результаты, которые показывают, что связность не зависит от распределения узлов, а зависит от дисперсии распределения узлов.

В рамках исследований получена модель БСС, которая позволяет оценить связность сети, исходя из числа узлов, дисперсии распределения узлов и радиуса узла.

В третьей главе разрабатываются аналитические модели БСС с равномерным и неравномерным распределением узлов для исследования вероятностно-временных показателей функционирования БСС.

Модели сетей рассматриваются как системы массового обслуживания. Для оценки ВВХ рассматриваются зависимости длины маршрутов и задержки при доставке данных от видов распределения узлов.

При исследовании длин маршрутов рассматриваются топологии «точка-точка» и «точка-мультиточка».

Время доставки сообщения определяется длиной маршрута и временем доставки пакета на каждом участке маршрута.

Анализ результатов исследований показал, что длины маршрутов при передаче данных не зависят от распределения узлов БСС, а зависят от дисперсии распределения этих узлов.

Кроме того, при анализе наиболее загруженных участков маршрута выявлено, что начальные участки маршрута менее загружены, а максимальная нагрузка возникает на последнем участке маршрута перед шлюзом.

В результате проведенных исследований показано, что при организации транзитных участков для одночастотных и разночастотных каналов необходимо

учитывать трафик влияющих узлов сети и пропускную способность транзитных узлов.

Четвертая глава посвящена разработке модели сети с мультимодальным распределением узлов. При построении модели рассмотрена сеть городской застройки, в которой плотность узлов внутри здания больше, чем за его пределами. Для разработанной аналитической модели проводятся исследования связности и вероятностно-временных характеристик БСС.

Доказано, что рассматриваемые параметры функционирования БСС при мультимодальном распределении узлов зависят от дисперсии распределения узлов. Разработана имитационная модель сети с мультимодальным распределением узлов, которая позволяет оценить параметры качества обслуживания для реальной сети.

В заключении приведены основные выводы, полученные в ходе выполнения диссертационной работы.

Список литературы содержит ссылки на используемые источники, приведенные в алфавитном порядке, сначала русскоязычные источники, затем источники на иностранных языках.

В приложениях приводятся программные коды на языке С++ и акты внедрения основных результатов диссертационной работы.

Глава 1.

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ И ПАРАМЕТРЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ

1.1. Базовые принципы построения БСС

Беспроводные всепроникающие сенсорные сети (WSN) представляют собой самоорганизующиеся сети, состоящие из множества беспроводных сенсорных узлов, распределенных в пространстве и предназначенных для мониторинга характеристик окружающей среды и управления объектами, расположенными в ней [33].

Пространство, которое покрывается сенсорной сетью, называют сенсорным полем.

Беспроводные сенсорные узлы представляют собой миниатюрные устройства с ограниченными ресурсами: зарядом батареи, объемом памяти, вычислительными возможностями и т. д. [96].

Параметры узлов сети, в зависимости от назначения сети, могут варьироваться. При проектировании того или иного вида сети необходимо учитывать возможности узлов: энергоэффективность, вычислительные способности, возможность автономной работы и т. п. [62].

Самоорганизующаяся беспроводная сеть, в частности БСС, может быть образована некоторым множеством узлов, каждый из которых находится в зоне доступности хотя бы одного узла из этого множества, и каждый из узлов имеет возможность отправки данных узлу назначения, которым может быть шлюз или любой другой узел сети [33].

Сети могут быть гомогенными или гетерогенными в зависимости от типа узлов, из которых они строятся.

В общем случае, в гетерогенной сети все или часть узлов сети могут быть подвижными, иметь различные скоростные характеристики, стандарты связи физического и канального уровней [37].

Для организации связи между узлами в беспроводных сенсорных сетях был разработан стандарт IEEE 802.15.4. К этому стандарту относится технология ZigBee, позволяющая создавать самоорганизующиеся и

самовосстанавливающиеся беспроводные сети с автоматической ретрансляцией сообщений, с поддержкой батарейных и мобильных узлов.

Сети ZigBee при относительно небольших скоростях передачи данных обеспечивают гарантированную доставку пакетов и защиту передаваемой информации.

Стандарт ZigBee предусматривает частотные каналы в диапазонах 868 МГц, 915 МГц и 2,4 ГГц. Наибольшие скорости передачи данных и наивысшая помехоустойчивость достигаются в диапазоне 2,4 ГГц. Скорость передачи данных вместе со служебной информацией в эфире составляет 250 кбит/c . При этом средняя пропускная способность узла для полезных данных в зависимости от загруженности сети и количества ретрансляций может лежать в пределах 5 ... 40 кбит/с.

Расстояния между узлами сети составляют десятки метров при работе внутри помещения и сотни метров на открытом пространстве. За счет ретрансляций зона покрытия сети может значительно увеличиваться.

В основе сети ZigBee лежит ячеистая топология (mesh-топология). В такой сети, каждое устройство может связываться с любым другим устройством как напрямую, так и через промежуточные узлы сети. Ячеистая топология предлагает альтернативные варианты выбора маршрута между узлами. Сообщения поступают от узла к узлу, пока не достигнут конечного получателя. Возможны различные пути прохождения сообщений, что повышает доступность сети в случае выхода из строя того или иного звена [108].

Исключением из стандарта можно считать технологию Bluetooth, описываемую стандартом IEEE 802.15.1.

Беспроводная сеть Bluetooth в классическом понимании - это беспроводная одноранговая динамическая сеть с переменным количеством мобильных узлов с децентрализованным управлением, которая может быть развернута в ограниченном пространстве (с количеством узлов до 80). Радиосвязь Bluetooth осуществляется в безлицензионном ISM-диапазоне (2,4...2,4835 ГГц) со скоростями 1 Мбит/с (версия 1.2); 3 Мбит/с (версия 2.0); 24 Мбит/с (версия 3.0).

Для Bluetooth характерно стихийное создание мобильной сети массового пользователя, когда практически любой человек, владея таким радиоинтерфейсом, может к ней без труда подключиться, если, конечно, не решена политика безопасности от несанкционированного доступа. Это становится первостепенной задачей при использовании технологии Bluetooth для беспроводной сенсорной сети.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Окунева, Дарина Владимировна, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акимов, Е. В. Проектирование рациональной топологии беспроводных сенсорных сетей : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.12.13 / Акимов Евгений Вячеславович. - М., 2010. - 23 с.

2. Аль-Кадами, Н. А. Оценка и сравнительный анализ алгоритмов маршрутизации для гомогенных и гетерогенных беспроводных сенсорных сетей / Н. А. Аль-Кадами // Информационные технологии и телекоммуникации. - 2014. -№ 4 (8). - С. 40-48.

3. Асанов, М. О. Дискретная математика: графы, матроиды, алгоритмы / М. О. Асанов, В. А. Баранский, В. В. Расин. - М. : PXD, 2001. - 288 с.

4. 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.

5. Бузюков, Л. Б. Анализ временных параметров обслуживания трафика беспроводной самоорганизующейся сети / Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева, А. И. Парамонов // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2016. - Т. 10. № 10. - С. 66-75.

6. Бузюков, Л. Б. Анализ модели сенсорной сети при неравномерном распределении устройств / Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева // III Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» : сб. науч. ст. - СПб., 2014. -С. 200-203.

7. Бузюков, Л. Б. Анализ связности БСС при различных распределениях узлов / А. И. Парамонов, Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева // 71-я Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная Дню радио: труды конференции. - СПб., 2016. - С. 179-180.

8. Бузюков, Л. Б. Анализ связности самоорганизующейся беспроводной сети при различном распределении узлов по территории / Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева, А. И. Парамонов // Электросвязь. - 2016. - № 9. - С. 58-62.

9. Бузюков, Л. Б. Исследование характеристик самоорганизующейся беспроводной сети при различных способах размещения узлов / Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева, А. И. Парамонов // Труды учебных заведений связи. - 2016. - Т. 2. № 1. - С. 28-32.

10. Бузюков, Л. Б. Проблемы разработки оптимального алгоритма выбора головного узла сенсорной сети / Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева // Труды СевероКавказского филиала Московского технического университета связи и информатики. - 2014. - № 1. - С. 118-120.

11. Бузюков, Л. Б. Сравнительный анализ симуляторов Соо^а и N8-3 / Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева // IV Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» : сб. науч. ст. в 2 т. Т. 1. - СПб., 2015. - С. 260-264.

12. Вадзинский, Р. Н. Справочник по вероятностным распределениям / Р. Н. Вадзинский. - СПб. : Наука, 2001. - 293 с.

13. Вентцель, Е. С. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения / Е. С. Вентцель, Л. А. Овчаров. - М. : Высшая школа, 2000. - 388 с.

14. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. - М. : Наука,

1959.

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

16. Гольдштейн, Б. С. Сети связи : учебник для вузов / Б. С. Гольдштейн, Н. А. Соколов, Г. Г. Яновский. - СПб. : БХВ-Петербург, 2010. - 400 с.

17. Имитационная модель инсталляции сенсоров с квадрокоптера на заданной территории / Ч. З. Динь, Р. В. Киричек, А. И. Парамонов, А. Е. Кучерявый // Информационные технологии и телекоммуникации. - 2015. -№ 2 (10). - С. 93-100.

18. Дистель, Р. Теория графов / Р. Дистель. - Новосибирск : «Издательство института математики», 2002. - 336 с.

19. Карташевский, В. Г. Сети подвижной связи / В. Г. Карташевский, С. Н. Семенов, Т. В. Фирстова. - М. : Эко-Трендз, 2001. - 299 с.

20. Кендалл, М. Многомерный статистический анализ и временные ряды / М. Кендалл, А. Стьюарт. - М. : Наука, 1976. - 736 с.

21. Эволюция исследований в области беспроводных сенсорных сетей / Р. В. Киричек, А. И. Парамонов, А. В. Прокопьев, А. Е. Кучерявый // Информационные технологии и телекоммуникации. - 2014. - № 4 (8). - С. 29-41.

22. Клейнрок, Л. Теория массового обслуживания / Л. Клейнрок. - М. : Машиностроение, 1979. - 432 С.

23. Колчин, В. Ф. Случайные графы / В. Ф. Колчин. - 2-е изд. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 256 с.

24. Кох, Р. Эволюция и конвергенция в электросвязи / Р. Кох, Г. Г. Яновский. - М. : Радио и связь, 2001. - 280 с.

25. Кристофидес, Н. Теория графов. Алгоритмический подход / Н. Кристофидес. - М. : Мир. 1978. - 430 с.

26. Кучерявый, А. Е. Анализ алгоритмов выбора головного узла во всепроникающих сенсорных сетях / А. Е. Кучерявый, Д. В. Окунева // 68 научно-техническая конференция, посвященная Дню радио: тр. конф. - СПб., 2013. -С. 10.

27. Кучерявый, А. Е. Выбор головного узла кластера в однородной беспроводной сенсорной сети / А. Е. Кучерявый, А. Салим // Электросвязь. -2009. - № 8. - С. 32-36.

28. Кучерявый, А. Е. Выбор головных узлов в однородной беспроводной сенсорной сети для обеспечения полного покрытия / А. Е. Кучерявый, А. Салим // 64-я научно-техническая конференция, посвященная Дню радио: тр. конф. - СПб., 2009. - С. 106.

29. Кучерявый, А. Е. Диаграммы Вороного для Беспроводных Сетей / А. Е. Кучерявый, А. Салим // 64-я научно-техническая конференция, посвященная Дню радио: тр. конф. - СПб., 2009. - С. 108.

30. Кучерявый, А. Е. Интернет Вещей / А. Е. Кучерявый // Электросвязь. -2013. - № 1. - С. 21-24.

31. Кучерявый, А. Е. Интернет Вещей и самоорганизующиеся сети / А. Е. Кучерявый // Научно-техническая школа-семинар «Инфокоммуникационные технологии в цифровом мире»: сборник докладов. - СПб. : СПб ГЭУ «ЛЭТИ», 2012. - С. 3-5.

32. Летающие сенсорные сети / А. Е. Кучерявый, А. Г. Владыко, Р. В. Киричек, А. И. Парамонов, А. В. Прокопьев, И. А. Богданов, А. А. Дорт-Гольц // Электросвязь. - 2014. - № 9. - С. 2-5.

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

34. Кучерявый, А. Е. Самоорганизующиеся сети и новые услуги / А. Е. Кучерявый // Электросвязь. - 2009. - № 1. - С. 19-23.

35. Кучерявый, А. Е. Сенсорные сети как перспективное направление развития телекоммуникаций / А. Е. Кучерявый // 59-я Научно-техническая конференция профессорского профессорско-преподавательского состава СПбГУТ им. Бонч-Бруевича: материалы. - СПб., 2007. - С. 5-7.

36. Кучерявый, А. Е. Триллионные сети / А. Е. Кучерявый // Телекоммуникации : спецвыпуск. - 2013. - С. 19 - 22.

37. Кучерявый, Е. А. Принципы построения сенсоров и сенсорных сетей / Е. А. Кучерявый, С. А. Молчан, В. В. Кондратьев // Электросвязь. - 2006. - № 6. -С. 10-15.

38. Кучерявый, Е. А. Управление трафиком и качество обслуживания в сети Интернет / Е. А. Кучерявый. - СПб. : Наука и техника, 2004. - 336 с.

39. Лившиц, Б. С. Системы массового обслуживания с конечным числом источников / Б. С. Лившиц, Я. В. Фидлин. - М. : Связь, 1968. - 166 с.

40. Махров С.С. Исследование связности узлов в иерархических протоколах беспроводных сенсорных сетей / С. С. Махров // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения : мат. межд. науч.-техн. конф. «ШТЕКМАТ1С-2013», 2-6 декабря 2013 г., Москва / под ред. акад. РАН А. С. Сигова. - М. : Энергоатомиздат, 2013. - Ч. 4. - а 186-189.

41. Молчанов, Д. А. Приложения беспроводных сенсорных сетей / Д. А. Молчанов, Е. А. Кучерявый // Электросвязь. - 2006. - № 6. - С. 20-23.

42. Молчанов, Д. А. Самоорганизующиеся сети и проблемы их построения / Д. А. Молчанов // Электросвязь. - 2006. - № 6. - С. 24-28.

43. Мочалов, В. А. Разработка и исследование алгоритмов построения отказоустойчивых сенсорных сетей: автореферат дис. ... канд. техн. наук: 05.12.13 / Мочалов Владимир Анатольевич. - М. : МТУСИ, 2011. - 21 с.

44. Мутханна, А. С. Исследование трафика и протоколов маршрутизации в беспроводных сетях : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.12.13 / Мутханна Аммар Салех Али. - Самара, 2016. - 16 с.

45. Окунева, Д. В. Анализ влияния технологий D2D на функционирование беспроводных сетей связи / Д. В. Окунева, О. А. Хуссейн // Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети: управление, вычисление, связь фСС№2016): сб. тр. конф. - М., 2016. - С. 191-197.

46. Окунева, Д. В. Анализ развития современных услуг связи и их влияние на перераспределение трафика / Д. В. Окунева, А. И. Парамонов, Н. С. Сенькина // Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети: управление, вычисление, связь рСС№2016): сб. тр. конф. - М., 2016. - С. 149-155.

47. Окунева, Д. В. Исследование беспроводной сенсорной сети с мультимодальным распределением узлов на плоскости / Д. В. Окунева // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. - 2017. - № 1. - С. 9-13.

48. Окунева, Д. В. Повышение эффективности балансировки трафика в сети на основе оценки концентрации внимания пользователя / Д. В. Окунева, К. В. Прошутинский // Распределенные компьютерные и телекоммуникационные

сети: управление, вычисление, связь (DCCN-2016): сб. тр. конф. - М., 2016. -С. 363-370.

49. Окунева, Д. В. Проблемы проектирования беспроводных сенсорных сетей / Л. Б. Бузюков, Д. В. Окунева, А. И. Парамонов // Труды учебных заведений связи. - 2017. - Т. 3. № 1. - С. 5-13.

50. Парамонов, А. И. Модели потоков трафика для сетей М2М / А. И. Парамонов // Электросвязь. - 2014. - № 4. - С. 9-14.

51. Парамонов, А. И. Особенности вторжений во всепроникающие сенсорные сети. Новые виды вторжений / И. А. Богданов, А. И. Парамонов, А. Е. Кучерявый // II-я Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании»: сб. науч. ст. - СПб., 2013. - С. 49-52.

52. Парамонов, А. И. Разработка и исследование комплекса моделей трафика для сетей связи общего пользования : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.12.13 / Парамонов Александр Иванович. - СПб., 2014. - 32 с.

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

54. Парамонов, А. И. Характеристики жизненного цикла мобильной сенсорной сети при различных потоках ложных событий / А. Е. Кучерявый, И. А. Богданов, А. И. Парамонов // Электросвязь. - 2013. - № 1. - С. 32-33.

55. Парамонов, А. И. Модели потоков трафика для сетей М2М / А. И. Парамонов // Электросвязь. - 2014. - № 4. - С. 9-14.

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

57. Прохоров, Ю. В. Блуждание Бернулли / Ю. В. Прохоров // Вероятность и математическая статистика. - М. : Большая Российская Энциклопедия, 1999. -С. 42-43.

58. Райгородский, А. М. Модели случайных графов и их применения // Труды МФТИ. - 2010. - Т. 2. № 4. - С. 130-140.

59. Росляков, А. В. Будущие сети (Future networks) / А. В. Росляков, С. В. Ваняшин. - Самара: ПГУТИ, 2015. - 274 с.

60. Интернет Вещей : монография / А. В. Росляков, С. В. Ваняшин, А. Ю. Гребешков, М. Ю. Самсонов; под ред. А. В. Рослякова. - Самара : ПГУТИ, ООО «Издательство Ас Гард», 2014. - 342 с.

61. Салим, А. Разработка алгоритмов выбора головного узла в кластерных беспроводных сетях: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.12.13 / Ахмед Абд Эльфтах Ахмед Салим. - СПб., 2010. - 25 с.

62. Семенов, Ю. В. Умные всепроникающие сети / Ю. В. Семенов, А. Е. Кучерявый, В. О. Пяттаев // 14 Всероссийский Форум «Развитие телекоммуникаций в России», Сочи, 26-27 апреля 2011 г. : мат. форума. - М. : ЗАО «Экспо - Телеком», 2011. - С. 44-47.

63. Хальд, А. Математическая статистика с техническими приложениями / А. Хальд. - М. : «Издательство иностранной литературы», 1956. - 664 с.

64. Хоанг, Л. Ч. Модель периметрической защиты беспроводной сенсорной сети от потоков ложных событий / А. И. Парамонов, А. Е. Кучерявый, Л. Ч. Хоанг // Информационные технологии и телекоммуникации. - 2015. -№ 1 (9). - С. 145-156.

65. Цыбаков, Б. С. Модель телетрафика на основе самоподобного случайного процесса / Б. С. Цыбаков // Радиотехника. - 1999. - № 5. - C. 24-31.

66. Четыркин, Е. М. Статистические методы прогнозирования / Е. М. Четыркин. - М. : Статистика, 1975. - 198 с.

67. Шелухин, О. И. Самоподобие и фракталы. Телекоммуникационные приложения / О. И. Шелухин, А. В. Осин, С. М. Смольский. - М. : Физматлит, 2008. - 368 с.

68. Akyildiz, I. F. The Internet of Nano-Things / I. F. Akyildiz, J. M. Jornet // IEEE Wireless Communications. December 2010, V. 17, № 6. - PP. 58-63.

69. Arati Manjeshwar, Dharma P. Agrawal. TEEN: A Routing Protocol for Enhanced Efficiency in Wireless Sensor Networks // Conference: Proceedings of the

15th International Parallel & Distributed Processing Symposium (IPDPS-01), San Francisco, CA, April 23-27, 2001.

70. Bianchi, G. Performance Analysis of the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function // IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2000, vol. 18, № 3.

71. Buziukov, L. Impact of node placement on the connectivity of wireless Ad Hoc networks / L. Buziukov, D. Okuneva // Proceedings of the Finnish-Russian University Cooperation in Telecommunication (FRUCT'19). 2016. - PP. 365-369.

72. Dao, N. Analysis Of Routes In The Network Based On A Swarm Of UAVS / N. Dao, A. Koucheryavy, A. Paramonov // Lecture Notes in Electrical Engineering. 2016. T. 376. - PP. 1261-1271.

73. Dunkels, A. Contiki - a lightweight and flexible operating system for tiny networked sensors / A. Dunkels, B. Gronvall, T. Voigt // 29th Annual IEEE International Conference onLocal Computer Networks, 2004.

74. Dunkels, Adam The Contiki MAC Radio Duty Cycling Protocol / Adam Dunkels // SICS Technical Report T2011:13. December 2011.

75. Gaidamaka, Yu. Mathematical Modeling and Performance Analysis of P2P Streaming Networks / Yu. Gaidamaka, A. Samuylov, K. Samuylov // INTHITEN (Internet of Things and its Enablers): Proceedings, St. Petersburg, 3-4 June. 2013. -PP. 69-81.

76. Bianchi, Giuseppe IEEE 802.11 - Saturation Throughput Analysis / Giuseppe Bianchi // IEEE Communications Letters. Vol. 2, No. 12, December 1998.

77. Development of a node-positioning algorithm for wireless sensor networks in 3D Space / I. Grishin, R. Kirichek, D. Okuneva, M. Falin // 18th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT). 2016. - PP. 279-282.

78. Heinzelman, W. Energy-efficient communication protocol for wireless microsensor networks / W. Heinzelman, A. Chandrakasan, H. Balakrishnan // Proceedings 33rd Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS), Wailea Maui, Hawaii, USA, Jan. 2000. - PP 3005-3014.

79. IEEE 802.15.4 Specification (2006) [SS95552].

80. Recommendation Y.1541 (12/11). ITU-T Network performance objectives for IP-based services.

81. Recommendation Y.2221 (01/10). ITU-T Requirements for support of ubiquitous sensor network (USN) applications and services in the NGN environment.

82. Recommendation Y.2222 (04/13). ITU-T Sensor control networks and related applications in a next generation network environment.

83. Kirichek, R. Flying Ubiquitous Sensor Networks as a Queueing System / R. Kirichek, A. Paramonov, A. V. Koucheryavy // 17th International Conference on Advanced Communications Technology (ICACT). 2015. - PP. 127-132.

84. Kirichek, R. Internet of Things laboratory test bed / R. Kirichek, A. Koucheryavy // Lecture Notes in Electrical Engineering. - 2016. - T. 348. -PP. 485-494.

85. Koucheryavy, A. Quality of Service (QoS) classes for Ubiquitous Sensor Networks / A. Koucheryavy, A. Prokopiev // ICACT'2009: Proceedings, 1518 February, Phoenix Park, Korea, 2009. - PP. 107-109.

86. Koucheryavy, A. Connectivity Estimation in Wireless Sensor Networks / A. Paramonov, A. Koucheryavy, I. Nurilloev // NEW2AN. 2016. - PP. 269-277.

87. Koucheryavy, A. Ubiquitous Sensor Networks Traffic Models for Image Applications / A. Koucheryavy, A. Muthanna, A. Prokopiev // Internet of Things and its Enablers (INTHITEN): Proceedings. Conference, State University of Telecommunication, St. Petersburg, Russia, June 3-4, 2013. - PP. 124-132.

88. Koucheryavy, Y. Wireless Technologies for IoT: M2M, 3GPP, EE and Cooperative / Y. Koucheryavy. - SPb. : SUT, October 2012. - 141 p.

89. Kwak, K. S. An Overview of IEEE 802.15.6 Standard / K. S. Kwak, S. Ullah,

rc\

N. Ullah // 3 International Symposium, Applied Science in Biomedical and Communication Technologies (ISABEL): Proceedings, 7-10 November, Rome, Italy, 2010. - PP. 1-6.

90. Kwak, K. S. Current Status of the Proposed IEEE 802.15.6 WBAN MAC Standardization / K. S. Kwak, M. A. Ameen // UWB, Wireless Communication Research Center, Inha University. 2011.

91. Lindsey, S. PEGASIS: Power-efficient gathering in sensor information systems / S. Lindsey and C. S. Raghavendra // Proceedings IEEE Aerospace Conference, vol. 3, Big Sky, Montana, USA, 2002.

92. Petrova, Marina Study of IEEE 802.15.4 Using Measurements and Simulations / Marina Petrova // Wireless Communications and Networking Conference, 2006. WCNC 2006. IEEE (Volume 1).

93. Muthanna, A. Comparison of Protocols for Ubiquitous Wireless Sensor Network / A. Muthanna, A. Paramonov, A. Koucheryavy, A. Prokopiev // International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops 6. Ser. "2014 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops, ICUMT 2014". 2015. PP. 334-337.

94. Rathi, Neha A Review on Routing Protocol for Wireless Sensor Networks / Neha Rathi, Jyoti Saraswat, Partha Pratim Bhattacharya // International Journal of Distributed and Parallel Systems (IJDPS) Vol. 3, No. 5, September 2012.

95. Österlind, Fredrik Approaching the maximum 802.15.4 multi-hop throughput / Fredrik Österlind, Adam Dunkels // In Proceedings of the Fifth ACM Workshop on Embedded Networked Sensors (HotEmNets 2008), June 2008.

96. Recommendation Y.2060. Overview of Internet of Things. ITU-T, Geneva. -February 2012.

97. Recommendation Y.2221. Requirements for Support of USN Applications and Services in the NGN Environment. ITU-T, Geneva. - January 2010.

98. RFC 4838 Delay-Tolerant Networking Architecture. April 2007.

99. RFC 6550. IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks. Internet Engineering Task Force (IETF), March 2012.

100. Vanhatupa, Timo. Wi-Fi Capacity Analysis for 802.11ac and 802.11n: Theory & Practice. Ekahau Wi-Fi Design White Paper, 2013.

101. Vasseur, Jean-Philippe Interconnecting Smart Objects with IP: The Next Internet / Jean-Philippe Vasseur, Adam Dunkels. California, USA: Morgan Kaufmann is an imprint of Elsevier, 2010. - 432 p.

102. Vision and Challenges for realizing the Internet of Things. European Commission. 2010. - 230 p.

103. Dogan, Yazar Efficient Application Integration in IP-Based Sensor Networks / Dogan Yazar, Adam Dunkels // The First ACM Workshop on Embedded Sensing Systems for Energy-Efficiency in Buildings. 2009. - PP. 43-48.

104. Zhou, G. Mmsn: Multi-frequency media access control for wireless sensor networks / G. Zhou, C. Huang, T. Yan, T. He, J. Stankovic, and T. Abdelzaher // In INFOCOM, 2006.

105. Учебник по программе STATISTICA [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://hr-portal.ru/statistica (дата обращения 05.12.2016).

106. ZigBee Health Care [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.zigbee.org (дата обращения 12.12.2016).

107. Jena, A. K. Modelling and Evaluation of Network Applications and Services [Электронный ресурс] / A. K. Jena, P. Pruthi, and A. Popesku, - Blekinge Institute of Technology, Karlskrona, Sweden, 2011. - 5 p. - Режим доступа: http://www.bth.se/fou/forskinfo.nsf/alfs/8c063ed87b8a3bf 9c1256c 7600373 edb/$file/RVK51.pdf (дата обращения 20.11.2016).

108. Беспроводные сети ZigBee и Thread [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.wless.ru/technology/?tech=1 (дата обращения 01.02.2017).

109. Каталог мобильных телефонов и смартфонов [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://www.mobi-city.ru (дата обращения 25.12.2016).

110. Гайкович, Галина Беспроводные технологии и их применение в промышленности. Передача речевой информации через WPAN [Электронный ресурс] / Галина Гайкович. - Режим доступа: http://www.russianelectronics.ru/ leader-r/review/2187/doc/54063/ (дата обращения 26.12.2016).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программные скрипты, реализующие модели узлов сети

#include "contiki.h" #include "net/uip.h" #include "net/uip-ds6.h" #include "net/uip-udp-packet.h" #include "net/rpl/rpl.h" #include "dev/serial-line.h" #if CONTIKI_TARGET_Z 1 #include "dev/uartO.h" #else

#include "dev/uartl.h" #endif

#include "collect-common.h" #include "collect-view.h"

#include <stdio.h> #include <string.h>

#define UDP_CLIENT_PORT 8775 #define UDP_SERVER_PORT 5688

#define DEBUG DEBUG_PRINT #include "net/uip-debug.h"

static struct uip_udp_conn *client_conn; static uip_ipaddr_t server_ipaddr;

/*...........................................................................*/

PROCESS(udp_client_process, "UDP client process");

AUTOSTART_PROCESSES(&udp_client_process, &collect_common_process);

/*...........................................................................*/

void

collect_common_set_sink(void) {

/* A udp client can never become sink */

}

/*...........................................................................*/

void

collect_common_net_print(void) {

rpl_dag_t *dag; uip_ds6_route_t *r;

/* Let's suppose we have only one instance */ dag = rpl_get_any_dag(); if(dag->preferred_parent != NULL) { PRINTF("Preferred parent: ");

PRINT6ADDR(rpl_get_parent_ipaddr(dag->preferred_parent)); PRINTF("\n");

}

for(r = uip_ds6_route_head(); r != NULL;

r = uip_ds6_route_next(r)) { PRINT6ADDR(&r->ipaddr);

}

PRINTF("—\n");

}

/*..........................................

static void

tcpip_handler(void)

{

if(uip_newdata()) { /* Ignore incoming data */

}

}

/*..........................................

void

collect_common_send(void)

{

static uint8_t seqno; struct { uint8_t seqno; uint8_t for_alignment; struct collect_view_data_msg msg } msg;

/* struct collect_neighbor *n; */ uint16_t parent_etx; uint16_t rtmetric; uint16_t num_neighbors; uint16_t beacon_interval; rpl_parent_t *preferred_parent; rimeaddr_t parent; rpl_dag_t *dag;

if(client_conn == NULL) { /* Not setup yet */ return;

}

memset(&msg, 0, sizeof(msg)); seqno++; if(seqno == 0) { /* Wrap to 128 to identify restarts */ seqno = 128;

}

msg.seqno = seqno;

rimeaddr_copy(&parent, &rimeaddr_null); parent_etx = 0;

/* Let's suppose we have only one instance */ dag = rpl_get_any_dag(); if(dag != NULL) {

preferred_parent = dag->preferred_parent; if(preferred_parent != NULL) { uip_ds6_nbr_t *nbr;

nbr = uip_ds6_nbr_lookup(rpl_get_parent_ipaddr(preferred_parent)); if(nbr != NULL) {

/* Use parts of the IPv6 address as the parent address, in reversed byte order. */ parent.u8[RIMEADDR_SIZE - 1] = nbr->ipaddr.u8[sizeof(uip_ipaddr_t) - 2]; parent.u8[RIMEADDR_SIZE - 2] = nbr->ipaddr.u8[sizeof(uip_ipaddr_t) - 1]; parent_etx = rpl_get_parent_rank((rimeaddr_t *) uip_ds6_nbr_get_ll(nbr)) / 2;

}

}

rtmetric = dag->rank;

beacon_interval = (uint16_t) ((2L << dag->instance->dio_intcurrent) / 1000); num_neighbors = RPL_PARENT_COUNT(dag);

*/

*/

} else { rtmetric = 0; beacon_interval = 0; num_neighbors = 0;

}

/* num_neighbors = collect_neighbor_list_num(&tc.neighbor_list); */ collect_view_construct_message(&msg.msg, &parent, parent_etx, rtmetric, num_neighbors, beacon_interval);

uip_udp_packet_sendto(client_conn, &msg, sizeof(msg),

&server_ipaddr, UIP_HTONS(UDP_SERVER_PORT));

}

/*...........................................................................*/

void

collect_common_net_init(void)

{

#if CONTIKI_TARGET_Z 1 uart0_set_input(serial_line_input_byte); #else

uart1_set_input(serial_line_input_byte); #endif serial_line_init();

}

/*...........................................................................*/

static void

print_local_addresses(void)

{

int i;

uint8_t state;

PRINTF("Client IPv6 addresses: "); for(i = 0; i < UIP_DS6_ADDR_NB; i++) { state = uip_ds6_if.addr_list[i].state; if(uip_ds6_if.addr_list[i] .isused && (state == ADDR_TENTATIVE || state == ADDR_PREFERRED)) { PRINT6ADDR(&uip_ds6_if.addr_list[i].ipaddr); PRINTF("\n");

/* hack to make address "final" */ if (state == ADDR_TENTATIVE) { uip_ds6_if.addr_list[i] .state = ADDR_PREFERRED;

}

}

}

}

/*...........................................................................*/

static void

set_global_address(void) {

uip_ipaddr_t ipaddr;

uip_ip6addr(&ipaddr, Oxaaaa, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0); uip_ds6_set_addr_iid(&ipaddr, &uip_lladdr); uip_ds6_addr_add(&ipaddr, 0, ADDR_AUTOCONF);

/* set server address */

uip_ip6addr(&server_ipaddr, 0xaaaa, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1);

}

/*...........................................................................*/

PROCESS_THREAD(udp_client_process, ev, data)

{

PROCESS_BEGIN();

PROCESS_PAUSE();

set_global_address();

PRINTF("UDP client process started\n");

print_local_addresses();

/* new connection with remote host */

client_conn = udp_new(NULL, UIP_HTONS(UDP_SERVER_PORT), NULL); udp_bind(client_conn, UIP_HTONS(UDP_CLIENT_PORT));

PRINTF("Created a connection with the server "); PRINT6ADDR(&client_conn->ripaddr); PRINTF(" local/remote port %u/%u\n",

UIP_HTONS(client_conn->lport), UIP_HTONS(client_conn->rport));

while(1) { PROCESS_YIELD(); if(ev == tcpip_event) { tcpip_handler();

}

}

PROCESS_END();

}

/*...........................................................................*/

#include "contiki.h" #include "contiki-lib.h" #include "contiki-net.h" #include "net/uip.h" #include "net/rpl/rpl.h" #include "net/rime/rimeaddr.h"

#include "net/netstack.h" #include "dev/button-sensor.h" #include "dev/serial-line.h" #if CONTIKI_TARGET_Z 1 #include "dev/uart0.h" #else

#include "dev/uart1.h" #endif

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <ctype.h> #include "collect-common.h" #include "collect-view.h"

#define DEBUG DEBUG_PRINT #include "net/uip-debug.h"

#define UIP_IP_BUF ((struct uip_ip_hdr *)&uip_buf[UIP_LLH_LEN])

#define UDP_CLIENT_PORT 8775 #define UDP_SERVER_PORT 5688

static struct uip_udp_conn *server_conn;

PROCESS(udp_server_process, "UDP server process");

AUTOSTART_PROCESSES(&udp_server_process,&collect_common_process);

/*...........................................................................*/

void

collect_common_set_sink(void) {

}

/*...........................................................................*/

void

collect_common_net_print(void)

{

printf("I am sink!\n");

}

/*...........................................................................*/

void

collect_common_send(void)

{

/* Server never sends */

}

/*...........................................................................*/

void

collect_common_net_init(void)

{

#if CONTIKI_TARGET_Z 1 uart0_set_input(serial_line_input_byte); #else

uart1_set_input(serial_line_input_byte); #endif serial_line_init();

PRINTF("I am sink!\n");

}

/*...........................................................................*/

static void

tcpip_handler(void)

{

uint8_t *appdata; rimeaddr_t sender; uint8_t seqno; uint8_t hops;

if(uip_newdata()) { appdata = (uint8_t *)uip_appdata; sender.u8[0] = UIP_IP_BUF->srcipaddr.u8[15]; sender.u8[1] = UIP_IP_BUF->srcipaddr.u8[14]; seqno = *appdata;

hops = uip_ds6_if. cur_hop_limit - UIP_IP_BUF->ttl + 1; collect_common_recv(&sender, seqno, hops, appdata + 2, uip_datalen() - 2);

}

}

/*...........................................................................*/

static void

print_local_addresses(void)

{

int i;

uint8_t state;

PRINTF("Server IPv6 addresses: "); for(i = 0; i < UIP_DS6_ADDR_NB; i++) { state = uip_ds6_if.addr_list[i].state;

if(state == ADDR_TENTATIVE || state == ADDR_PREFERRED) { PRINT6ADDR(&uip_ds6_if.addr_list[i].ipaddr); PRINTF("\n");

/* hack to make address "final" */ if (state == ADDR_TENTATIVE) { uip_ds6_if.addr_list[i] .state = ADDR_PREFERRED;

}

}

}

}

/*...........................................................................*/

PROCESS_THREAD(udp_server_process, ev, data) {

uip_ipaddr_t ipaddr; struct uip_ds6_addr *root_if;

PROCESS_BEGIN(); PROCESS_PAUSE();

SENSORS_ACTIVATE(button_sensor); PRINTF("UDP server started\n");

#if UIP_CONF_ROUTER uip_ip6addr(&ipaddr, Oxaaaa, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1); /* uip_ds6_set_addr_iid(&ipaddr, &uip_lladdr); */ uip_ds6_addr_add(&ipaddr, 0, ADDR_MANUAL); root_if = uip_ds6_addr_lookup(&ipaddr); if(root_if != NULL) { rpl_dag_t *dag;

dag = rpl_set_root(RPL_DEFAULT_INSTANCE,(uip_ip6addr_t *)&ipaddr); uip_ip6addr(&ipaddr, 0xaaaa, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0); rpl_set_prefix(dag, &ipaddr, 64); PRINTF("created a new RPL dag\n"); } else {

PRINTF("failed to create a new RPL DAG\n");

}

#endif /* UIP_CONF_ROUTER */ print_local_addresses();

/* The data sink runs with a 100% duty cycle in order to ensure high

packet reception rates. */ NETSTACK_RDC.off(1);

server_conn = udp_new(NULL, UIP_HTONS(UDP_CLIENT_PORT), NULL); udp_bind(server_conn, UIP_HTONS(UDP_SERVER_PORT)); PRINTF("Created a server connection with remote address "); PRINT6ADDR(&server_conn->ripaddr);

PRINTF(" local/remote port %u/%u\n", UIP_HTONS(server_conn->lport),

UIP_HTONS(server_conn->rport)); while(1) { PROCESS_YIELD(); if(ev == tcpip_event) { tcpip_handler();

} else if (ev == sensors_event && data == &button_sensor) { PRINTF("Initiaing global repair\n"); rpl_repair_root(RPL_DEFAULT_INSTANCE);

}

}

PROCESS_END();

}

/*...........................................................................*/

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Программные скрипты имитационных моделей сетей с неравномерным распределением

^шсоП^

<рго|ес: ЕХРОКТ="Ш5сага">[АРР8_Б1К]/тгт</рго]ес1> <рго|ес: ЕХРОКТ="а18сага">[АРР8_В1я]/ш8р81ш</рго]ес1> <рго|ес: ЕХРОКТ="а18сага">[АРР8_В1я]/аугога</рго]ес1> <рго|ес: ЕХРОКТ="а18сага">[АРР8_В1я]/8ег1а1_8оске1</рго]ес1> <рго|ес1 EXPORT="discard">[APPS_DIR]/co11ect-view</project> <рго|ес: EXPORT="discard">[APPS_DIR]/powertracker</project> <siшu1ation>

<Й1е>Ыу siшu1ation</tit1e> <randoшseed>123456</randoшseed> <шotede1ay_us>1000000</шotede1ay_us> <radioшediuш>

org.contikios.cooja.radioшediuшs.UDGM

<transшitting_range>50.0</transшitting_range>

<interference_range>50.0</interference_range>

<success_ratio_tx>1.0</success_ratio_tx>

<success_ratio_rx>1.0</success_ratio_rx>

</radioшediuш>

<events>

<1ogoutput>40000</1ogoutput>

</^еШз>

<шotetype>

org.contikios.cooja.шspшote.SkyMoteType <identifier>sky 1 </identifier> <description>Sky Mote Type #sky1</description> ^ошсе EXPORT="discard">

[CONTIKI_DIR]-2.7/exaшp1es/ipv6/rp1-co11ect/udp-sender.c </source>

<coшшands EXPORT="discard">make udp-sender.sky TARGET=sky</coшшands> <firшware EXPORT="copy">

[CONTIKI_DIR]-2.7/examp1es/ipv6/rp1-co11ect/udp-sender.sky </firшware>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.Position</шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.RiшeAddress</шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.IPAddress</шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.Mote2MoteRe1ations</шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.MoteAttributes</шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.шspшote.interfaces.MspC1ock</шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.шspшote.interfaces.MspMoteID</шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.шspшote.interfaces.SkyButton</шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.шspшote.interfaces.SkyF1ash</шoteinterface>

<шoteinterface>

org.contikios.cooja.шspшote.interfaces.SkyCoffeeFi1esysteш

</шoteinterface>

<шoteinterface>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.Msp802154Radio </шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.шspшote.interfaces.MspSeria1</шoteinterface>

<шoteinterface>org.contikios.cooja.шspшote.interfaces.SkyLED</шoteinterface>

<шoteinterface>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspDebugOutput </шoteinterface>

<moteinterface>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.SkyTemperature

</moteinterface>

</motetype>

<motetype>

org.contikios.cooja.mspmote.SkyMoteType <identifier>sky2</identifier> <description>Sky Mote Type #sky2</description> <source EXPORT="discard">

[CONTIKI_DIR]-2.7/examples/ipvб/rpl-collect/udp-sink.c

</source>

<commands EXPORT="discard">make udp-sink.sky TARGET=sky</commands> <firmware EXPORT="copy">

[CONTIKI_DIR]-2.7/examples/ipvб/rpl-collect/udp-sink.sky </firmware>

<moteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.Position</moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.RimeAddress</moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.IPAddress</moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.Mote2MoteRelations</moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.interfaces.MoteAttributes</moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspClock</moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspMoteID</moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.SkyButton</moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.SkyFlash</moteinterface>

<moteinterface>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.SkyCoffeeFilesystem

</moteinterface>

<moteinterface>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspS02l54Radio </moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspSerial</moteinterface>

<moteinterface>org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.SkyLED</moteinterface>

<moteinterface>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspDebugOutput

</moteinterface>

<moteinterface>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.SkyTemperature

</moteinterface>

</motetype>

<mote>

<breakpoints/>

<interface_config>

org.contikios.cooja.interfaces.Position

<X>35.641659143411S9</X>

<У>29.133314690498793</У>

<z>0.0</z>

</interface_config>

<interface_config>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspClock

<deviation>1.0</deviation>

</interface_config>

<interface_config>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspMoteID

<id>l</id>

</interface_config>

<motetype_identifier>sky 1 </motetype_identifier>

</mote>

<mote>

<breakpoints/>

<interface_config>

org.contikios.cooja.interfaces.Position <x>259.4S720S9S569456</x>

<y>43.66825l6823l07</y> <z>0.0</z> </interface_config> <interface_config>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspClock

<deviation>1.0</deviation>

</interface_config>

<interface_config>

org.contikios.cooja.mspmote.interfaces.MspMoteID

<id>2</id> </interface_config>

<motetype_identifier>sky 1 </motetype_identifier>