Побудова енергоефективних сенсорних мереж реального часу на основі радіоканалу та ОС Contikі

Автор(и)

  • Є. М. СНІЖКО
  • Н. П. БОЦЬВА
  • Д. В. ЧЕРНЕТЧЕНКО
  • М. П. МОЦНИЙ

DOI:

https://doi.org/10.15802/ecsrt2019/245728

Ключові слова:

бездротова сенсорна мережа, мікроконтролер MSP430, модуль радіоканалу CC2500, операційна система реального часу

Анотація

У статті розглянуто стенд для вивчення енергоефективності окремих вузлів та бездротової сенсорної мережі в цілому. Для створення окремого вузла мережі обрана плата MSP-EXP430G2553 LaunchPad та модуль радіозв'язку СС2500 з використанням протоколу, вбудованого в операційну систему реального часу Contiki. Така комбінація елементів дозволяє значно знизити вартість кінцевої системи та підвищити час автономної роботи за рахунок використання простих та дешевих мікроконтролерів та нескладних протоколів обміну інформацією. Застосування ОС Contiki забезпечує роботу мережі у реальному часі, а здійснені у розробленому програмному забезпеченні скорочення та спрощення низки функцій та модулів Contiki суттєво заощаджують оперативну пам’ять. Попереднє моделювання сенсорної мережі та перевірка працездатності розробленої програми з метою недопущення помилок в реальному пристрої здійснені із застосуванням симулятора Cooja та показали ефективність застосованої методики розробки та дослідження сенсорної мережі. Енергоспоживання мережі досліджено на розробленому макеті у складі трьох вузлів. Виміряні значення струмів споживання окремими складовими як в одноадресному, так і у широкомовному режимах відправки повідомлень кожним модулем показали можливість автономної роботи мережі протягом року при обмеженому потоці даних, зокрема у системах моніторингу, що не потребують передачі даних частіше, ніж декілька разів в секунду. Перевагою запропонованого рішення є забезпечення працездатності бездротової сенсорної мережі на мікроконтролерах з дуже обмеженими ресурсами та дуже низьким енергоспоживанням. Розроблена система має високу стабільність, ефективність, дозволяє подальше масштабування, тому може бути застосована в якості автономних вузлів бездротових сенсорних мереж для моніторингу на промислових підприємствах та транспорті.

Посилання

Verdone R. Wireless Sensor and Actuator Networks [Text] / R. Verdone, D. Dardari, G. Mazzini, A. Conti. – Academic Press, 2008. – 392 p.

Sarangapani О. Wireless Ad Hoc and Sensor Networks [Text] / О.Sarangapani. – CRC Press, 2007. – 486 p.

Yick J. Wireless Sensor Network Survey [J] / J. Yick, В. Mukherjee & D. Ghosal // Computer Networks. – 2008.– V.52, N.12. – Р. 2292-2330.

Буров Є. М. Комп'ютерні мережі [Текст] / Є.М. Буров. – Львів: Магнолія, 2010. – 262 с.

Росляков А. В. Интернет вещей [Текст] / А. В. Росляков, С. В. Ваняшин, А. Ю. Гребешков. – Самара: ПГУТИ, 2015. – С. 107–109.

Buschmann F. Pattern Oriented Software Architecture, Volume 1: A System of Patterns [Text] / F. Buschmann, R. Meunier, Н. Rohnert, Р. Sommerlad & М. Stal. – John Wiley & Sons, 1996. – Р. 339–343.

Birman K. Exploiting virtual synchrony in distributed systems / К. Birman & Т. Joseph // ACM Symposium on Operating systems principles (SOSP '87). – 1987. – Р. 123–138.

Qing L. Design of a distributed energy-efficient clustering algorithm for heterogeneous wireless sensor network [Text] / L. Qing, Q. Zhu & M. Wang // Computer Communications. – 2006. – Vol. 29. – P. 2230-2237.

Energy-balanced density control to avoid energy hole for wireless sensor networks [Text] / J.Jia et al. // International Journal of Distributed Sensor Networks. – 2012. – Vol. 20. – P. 112.

MSP430FG4618/F2013 Experimenter’s Board User Guide [Online]. Available: http://focus.ti.com/lit/ug/slau213a/slau213a.pdf

Texas Instruments, MSP430G2553, SLAS735J [Online]. Available: http://www. ti.com/lit/ds/symlin/msp430g2453.pdf.

Texas Instruments, CC2500 datasheet, 2005. [Online]. Available: http: //focus.ti.com/lit/ds/symlink/cc2500.pdf

Якушев И.Ю. Применение симулятора Cooja для исследования сенсорных сетей / И. Ю. Якушев, В. В. Марамзин // Молодежный научный форум: Технические и математические науки. – М.: МЦНО. – 2014. – № 4(11). – С.42-45. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.nauchforum.ru/archive/MNF_tech/4(11).pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-22

Як цитувати

Є. М. СНІЖКО, Н. П. БОЦЬВА, Д. В. ЧЕРНЕТЧЕНКО, & М. П. МОЦНИЙ. (2021). Побудова енергоефективних сенсорних мереж реального часу на основі радіоканалу та ОС Contikі. Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті, (17). https://doi.org/10.15802/ecsrt2019/245728

Номер

Розділ

БЕЗПЕКА НА ЗАЛІЗНИЧНОМУ ТРАНСПОРТІ