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

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.