Помехоустойчивый сетевой уровень стека протоколов для беспроводной сенсорной сети древовидной топологии

Представлен сетевой уровень стека протоколов беспроводных сенсорных сетей. Стек позволяет реализовать беспроводные сенсорные сети древовидной топологии, которые могут функционировать в условиях помех. Сформулированы требования, предъявляемые к сетевому уровню, предложено развитие механизма keep-alive, на основе которого строится подсистема восстановления сети. Представлены функциональная схема предлагаемого сетевого уровня и его имитационная модель, созданная на основе симулятора ns-3. Описана модель помех. С использованием имитационного моделирования оценено влияние помех на работу сети, продемонстрирована эффективность предложенного сетевого уровня стека протоколов беспроводных сенсорных сетей с механизмом восстановления сети в условиях воздействия помех

Исследование выполнено в рамках научного проекта при финансовой поддержке РФФИ (проект РФФИ № 17-08-01641а)

Литература

[1] Jayavardhana G., Rajkumar B., Marusic S., et al. Internet of Things (IoT): a vision, architectural elements, and future directions. Fut. Gener. Comput. Syst., 2013, vol. 29, iss. 7, pp. 1645--1660. DOI: https://doi.org/10.1016/j.future.2013.01.010

[2] Malche T., Maheshwary P., Kumar R. Environmental monitoring system for smart city based on secure Internet of Things (IoT) architecture. Wirel. Pers. Commun., 2019, vol. 107, no. 4, pp. 2143--2172. DOI: https://doi.org/10.1007/s11277-019-06376-0

[3] Karl H., Willig A. Protocols and architectures for wireless sensor networks. Wiley, 2005.

[4] IEEE 802.15.4--2006. IEEE Standard for information technology. Local and metropolitan area networks. Specific requirements. Part 15.4: Wireless medium access control (MAC) and physical layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs). IEEE Computer Society, 2006.

[5] Tannenbaum A.S., van Steen M. Distributed systems: principles and paradigms. Prentice-Hall, 2002.

[6] Dressler F. Self-organization in sensor and actor networks. Wiley, 2007.

[7] Mounika P. Performance analysis of wireless sensor network topologies for ZigBee using riverbed modeler. 2018 2nd International Conference on Inventive Systems and Control (ICISC), Coimbatore, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/ICISC.2018.8399010

[8] Braden R. Requirements for Internet hosts --- communication layers. Internet Engineering Task Force, 1989.

[9] Wijekoon J., Tennekoon R., Harahap E., et al. Introducing a distance vector routing protocol for NS-3 simulator. EAI Endors. Trans. Mobile Comm. Appl., 2015, vol. 16, no. 8. DOI: http://dx.doi.org/10.4108/eai.24-8-2015.2260345

[10] Alam M., Mamun-Or-Rashid M., Hong C.S. WSNMP: a network management protocol for wireless sensor networks. 2008 10th International Conference on Advanced Communication Technology, Gangwon-Do, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/ICACT.2008.4493864

[11] Tedblad R. Reliable wireless sensor networks in smart homes. Chalmers University of Technology, University of Gothenburg, 2015.

[12] Падалко С.Н., Терентьев М.Н. Самоорганизация в древовидных персональных беспроводных сетях при наличии нескольких шлюзов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2017, № 1 (112), с. 75--85. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3933-2017-1-75-85

[13] Макашов А.А. Дополнение модуля LR-WPAN симулятора NS-3 для проведения имитационного моделирования беспроводных сенсорных сетей, решающих прикладные задачи в аэрокосмической области. Гагаринские чтения--2018. 44 Междунар. молодеж. науч. конф. М., МАИ, 2018.

[14] Макашов А.А., Терентьев М.Н. Моделирование помех передаче сообщений в беспроводных сенсорных сетях при помощи симулятора NS-3. 17-я Междунар. конф. "Авиация и космонавтика". М., Люксор, 2018, с. 318--319.

[15] Терентьев М.Н. Показатели работы дискретных беспроводных сетей интернета вещей. Научно-технический вестник Поволжья, 2018, № 11, с. 258--260.