Студент: Балагин Александр Андреевич Дипломный руководитель: профессор, к.т.н., доцент кафедры ВСиС Восков Леонид Сергеевич

Постановка задачи
Цель: Разработать программу для моделирования беспроводной сенсорной сети
Задачи:
изучить стандарты беспроводных сенсорных сетей;
провести анализ известных средств моделирования БСС;
разработать программу для моделирования БСС;
определить количество потребляемой энергии каждым устройством в сети;
определить максимальное время работы каждого устройства в сети.

Входные и выходные данные
Входные данные:
топология сети «звезда»;
20 устройств;
питание каждого устройства от двух батареек типа AA;
стандарт IEEE 802.15.4.
Выходные данные:
статистика сети, хранящаяся в текстовом файле;
количество энергии потребляемое станцией (в мАч);
время работы станции (в часах);
графические изображения.

Стандарт IEEE 802.15.4
Стандарт определяет взаимосвязь устройств в трех радиодиапазонах:
868,0 – 868,6 МГц (Европа. 1 канал);
902 – 928 МГц (Северная Америка. 10 каналов, шаг – 2 МГц, нижняя 906 МГц);
2450 МГц (остальной мир. 16 каналов, шаг – 5 МГц, нижняя 2405 МГц).
Скорости передачи данных варьируются от 20 Кбит/сек (в диапазоне 868 МГц) до 250 Кбит/сек (2450 МГц).
В радиоканале используется метод широкополосной передачи данных с прямым расширением спектра (DSSS) и применяется квадратурная модуляция сигнала со смещением (OQPSK).

Типы устройств ZigBee
PAN-координатор ZigBee (ZC) — наиболее ответственное устройство, формирует пути древа сети и может связываться с другими сетями. В каждой сети есть один координатор ZigBee.
Маршрутизатор ZigBee (ZR) — может выступать в качестве промежуточного маршрутизатора, передавая данные с других устройств.
Конечное устройство ZigBee (ZED) — его функциональная нагруженность позволяет ему обмениваться информацией с материнским узлом (или координатором, или с маршрутизатором), он не может передавать данные с других устройств.

Обзор средств моделирования БСС

Схема работы системы
Работа скрипта Castalia Работа скриптов CastaliaResults и CastaliaPlot

Топология сети

Результаты моделирования
(1 из 2)
Количество энергии потраченное каждой станцией в час (в мАч)

Результаты моделирования
(2 из 2)
Количество часов работы каждой станции

Сравнение энергопотребления
С использованием Без использования
протокола ZigBee

Экономическая часть