Разработка метода стохастического группового поллинга в беспроводных сетях мониторинга и телеметрии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Маликова, Елена Егоровна

  • Маликова, Елена Егоровна
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2011, МоскваМосква
  • Специальность ВАК РФ05.12.13
  • Количество страниц 141
Маликова, Елена Егоровна. Разработка метода стохастического группового поллинга в беспроводных сетях мониторинга и телеметрии: дис. кандидат технических наук: 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций. Москва. 2011. 141 с.

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Маликова, Елена Егоровна

4.7. Выводы

1. При выборе алгоритма обнаружения чрезвычайных ситуаций важно учитывать структуру ее объектов сети. При этом игнорирование возможности срабатывания сразу нескольких датчиков на объекте может существенно ухудшить качество принимаемых решений.

2. Предложена модификация разработанного в разделе 3 алгоритма, заключающаяся в разбиении сети на В объектов; на объекте установлено^ датчиков, j = 1,. В. При этом на одном объекте может срабатывать одновременно Zj датчиков.

3. Показано, что алгоритм обнаружения объектов с чрезвычайными ситуациями чувствителен к распределению величины Zj. Следовательно, необходимо проводить дополнительное исследование влияния распределения этой величины на решающее правило.

4. Для разбиения множества всех датчиков на объекты целесообразно использовать пофакторный способ обработки результатов наблюдений, или более сложные методы, учитывающие корреляцию срабатывания всех датчиков, расположенных на соответствующем объекте, при влиянии различных критических ситуаций.

5. Показано, что применение метода группового опроса при организации доступа датчиков пожарной безопасности позволяет существенным образом сэкономить расходы, связанные с арендой каналов связи контроллеров с диспетчерским пунктом, и расходы, связанные с развертыванием сети мониторинга на базе GSM/GPRS сетей связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая диссертация посвящена разработке метода стохастического группового поллинга в беспроводных сетях мониторинга и телеметрии различных технических объектов с целью выявления аварийных ситуаций на локальном участке сети.

Основным результатом проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований является разработка нового метода группового опроса датчиков! телеметрической сети, позволяющего на несколько порядков сократить время выявления чрезвычайных ситуаций. При этом разработана и исследована математическая модель стохастического группового поллинга для случая, вероятность возникновения внештатной ситуации мала и одинакова для всех датчиков. Затем разработана модификация этой модели, учитывающая зависимость между срабатыванием датчиков при возникновении' внештатных ситуаций; Проведено имитационное моделирование, которое позволило исследовать временные характеристики разработанного метода, которое показало, что оно значительно сократить время обнаружения критической ситуации.

Для достижения этих результатов в работе было сделано следующее:

1. Установлено, что для создаваемых на базе общедоступных и специализированных БСПД общественных и корпоративных систем мониторинга и телеметрии характерно большое количество датчиков информации, причем во многих случаях вероятность передачи полезной информации конкретным датчиком очень мала. В этом случае предоставлять каждому датчику постоянный канал связи с центральным диспетчерским пунктом экономически нецелесообразно.

2. Разработана математическая модель функционирования системы мониторинга и телеметрии, учитывающая такие особенности современных систем, как распределенность в пространстве, задержки во времени, рассинхронизацию.

3. Исследован трафик различных систем мониторинга и телеметрии, показано, что он может быть мультисервисным т.к. наряду с данными телеметрии, передающимися, как правило, с низкими скоростями, при возникновении чрезвычайных ситуаций могут передаваться сигналы видеонаблюдений, использующие максимальные скорости, и для его передачи могут использоваться ресурсы различных БСПД.

4. Разработан метод стохастического поллинга для систем мониторинга и телеметрии с низкой активностью датчиков. При этом каждый датчик сети получает свой индивидуальный профиль (ключ), по которому его можно идентифицировать.

5. Показано, что если число датчиков сети превосходит несколько сотен, то применение циклических опросов или других способов индивидуального опроса датчиков требует излишних ресурсов* и может быть весьма продолжительным по времени. В' этом случае целесообразно использовать групповой опрос датчиков. Чем больше размер сети, тем больше эффективность метода группового поллинга.

6. Показано, что этот метод устойчив к вероятностям искажения сигнала в сетях передачи данных, включая потерю единичных пакетов:

7. Обосновано, что метод группового опроса датчиков не устойчив к числу активных датчиков: в случае, когда число активных датчиков больше числа предполагаемых, может происходить значительное увеличение ложных сообщений об активности датчиков. Вместе с тем, вероятность пропуска активного датчика сохраняет свойство устойчивости.

8. Установлено, что при реализации разработанного метода группового опроса датчиков необходимо обеспечить переключение нескольких режимов опроса.

9. Показано, что в случае, когда число активных датчиков меньше числа предполагаемых, метод группового опроса датчиков обеспечивает заданные параметры качества обнаружения активных датчиков, однако использует излишнее число опросов.

10. Разработан метод группового опроса датчиков, учитывающий структуру сети мониторинга и обеспечивающий эффективную работу системы опроса при одновременном срабатывании нескольких датчиков, установленных на одном объекте.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Маликова, Елена Егоровна, 2011 год

1. Акимов В.Н., Шорин А.О. Особенности построения систем мониторинга объектов ЖКХ на основе пакетных радиосетей//Спецтехника и связь. 2008, № 2. С. 49-59.

2. Алгулиев P.M., Фаталиев Т.Х., Агаев Б.С.,Алиев Т.С. Сенсорные сети: состояние, решения и перспективы // Телекоммуникации; Наука и технологии. 2007, №4. С.27-33.

3. Алексеев В., Торстен Т. Новые модули и модемы GSM/GPRS/EDGE фирмы Enfora // Беспроводные технологии. 2008, №1. С. 9-16. Бакланов И.Г. NGN: принципы построения и организации/ под ред. Ю.Н. Чернышова. М.: Эко-Трендз, 2008. - 400 с.

4. Вишневский В., Гайкович Г. Беспроводные сенсорные сети в системах промышленной автоматики // Электроника: Наука, технология и бизнес. 2008, №1, С. 106-110.

5. Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С. Л., Шахнович И.В. Широкополосные беспроводные сети, передачи информации. М.: «Техносфера», 2005. 592 с.

6. Вишневский В.М., Портной C.JL, Шахнович И.В. энциклопедия WiMAX. Путь к 4G. М.: Техносфера. 2009. 472 с.

7. Гольдштейн Б.С., Пинчук A.B., Суховицкий A.JI. IP Телефония. М.: Радио и связь, 2001. 336 с.

8. Григорьева Н. Высоконадежные мобильные сети 3G для систем видеонаблюдения//Беспроводные технологии . 2006, № 6. С. 51-53.

9. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. — М.: Эко-Трендз, 1997. 240 с.

10. Дианов И., Серганов В., Упоров А., Пуксов А. Повышение надежности передачи технологической информации1 в сотовых сетях. Решение на базе специализированных терминалов GSM/GPRS // Беспроводные технологии.2008, №1. С. 30-33.

11. Евсеев О.В. Перспективы развития интеллектуальных транспортных систем. «Интеллектуальные системы»: Труды Девятого'международного симпозиума/под. ред. К.А. Пупкова-М.: РУСАКИ; 2010. С. 57-65.

12. Ерохина И. МТС внедрилась в счетчики // газета Коммерсантъ, № 204 /П (4259) от 02.11.2009 г.

13. Закиров З.Г., Надеев А.Ф., Файзулин P.P. Сотовая связь стандарта» GSM. -М.: Эко-Трендз, 2004. 264с.

14. Кааранен X., ААхтиайнен А. и др. Сети UMTS. Архитектура, мобильность, сервисы. М.: Техносфера, 2007. 464 с.

15. Капустин P.A. Особенности радиоинтерфейса системы IMT-MC-450 1XEV-DO //Мобильные системы. 2004, №5. С. 96-100.

16. Клейнрок JI. Вычислительные системы с очередями. Пер. с англ. — М.: Мир, 1979. 600 с.

17. Клейнрок JI. Теория массового обслуживания. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1979. 432 с.

18. Климов F.n., Мишкой Г.К. Приоритетные системы обслуживания с ориентацией. М.: Изд-во МГУ. 1979. 220 с.

19. Кучерявый А.Е., Кучерявый Е.А. От е- России к и- России. Тенденции развития электросвязи // Электросвязь. 2005; № 5. С. 10-11.

20. Кшиштоф В. Системы подвижной радиосвязи / Пер. с польского И.Д. Рудинского; под ред. А.И. Дедовского. — М.: Горячая линия-Телеком, 2006. 536 с.

21. Маликова Е.Е. Задача оценки параметров* качества сетей сбора и обработки телеметрической информации // Труды 64 научной сессии, посвященной Дню радио, РНТОРЭС им. A.C. Попова. М.: Инсвязьиздат.2009. С. 363-365.

22. Маликова Е.Е. Исследование трафика систем мониторинга на основе сенсорных сетей // Интеллектуальные системы: 'Труды Девятого международного симпозиума / под ред. К.А. Пупкова. М.: РУСАКИ.2010.С. 339-343.

23. Маликова Е.Е. Метод группового поллинга для сети мониторинга большой емкости // Труды Международной научно-технической конференции «INTERMATIC-2010» 23-27 ноября 2010. М.: Энергоатомиздат. 2010.4. 3. С. 194-196.

24. Маликова Е.Е. Метод повышения пропускной способности сети пакетной передачи речи // Интеллектуальные системы: Труды Восьмого международного симпозиума / под ред. К.А. Пупкова. М.: РУСАКИ;. 2008. С. 268-271.

25. Маликова Е.Е. Метод повышения пропускной способности» систем . телеметрии? и мониторинга на базе беспроводных сетей. // Т-Сотт -Телекоммуникации и транспорт. 2010. №7. С.37-39;;

26. Маликова Е.Е. Стратегия^ динамического опроса! (поллинга) в широкополосных беспроводных сетях // Труды; 65 научной сессии, посвященной Дню радио, РНТОРЭС им. А.С. Попова. М-:; Инсвязьиздат. 2010. С. 116-118.

27. Маликова Е.Е., Цитович И.И. Стратегия группового поллинга в широкополосных беспроводных! сетях мониторинга // Обозрение прикладной и промышленной математики. 2010. Т. 17, № 2. С. 284-285.

28. Маликова Е.Е., Цитович И.И. Метод группового поллинга при независимой активности, датчиков в сетях мониторинга // Информационные процессы. 2011. Т. 11, № 2. С. 291-303.

29. Маликова Е.Е., Цитович И.И. Исследование эффективности группового поллинга при зависимой активности датчиков в сетях мониторинга // Информационные процессы. 201Т. Т. 11, № 2. С. 304-310.

30. Малютов М.Б. Математические модели и результаты в теории отсеивающих экспериментов // Теоретические проблемы планированияэкспериментов. М.: Сов. радио 1977. С. 5 69.

31. Малютов М.Б. Нижние границы для средней длины последовательного планирования экспериментов // Известия вузов. Математика. 1983. Т.27, №11. С. 19-41.

32. Малютов- М.Б. О предельной скорости отсеивающих экспериментов // Теория вероятности и ее применение. 1979. Т.24. N 3. С. 196-198.

33. Малютов М.Б. Теоретико-информационные методы планирования и анализа экспериментов // Дисс. на сойск. уч: ст. док. физ.- мат. наук. 1983. 204 с.

34. Малютов М.Б., Дьячков А.Г. О слабо разделяющих- планах // Методы передачи и обработки информации. М.: Наука. 1980: С. 87-104.

35. Малютов М.Б., Матеев П.С. Планирование отсеивающих экспериментов для несимметричной функции отклика // Матем. заметки. 1980. Т.27. N 1. С. 109-128.

36. Малютов М.Б., Цитович И.И. Последовательный поиск существенных переменных неизвестной функции // Проблемы передачи информации. Т. 31.4. 1997. С. 88-107.

37. Мятлев В.Д. Теоремы и алгоритмы об одной схеме последовательного поиска дефектных элементов // Теоретические проблемы планирования экспериментов. М.: Сов. радио 1977. С. 70 1091

38. Невдяев Л.М. Мобильная связь 3-го поколения // Серия изданий « Связь и бизнес». -М.: ООО «Мобильные коммуникации», 2000. 208 с.

39. Невдяев JI.M., Смирнов A.A. Персональная спутниковая связь. М.: Эко-Трендз, 1998. 216 с.

40. Нейман В.И. Решающий этап информационной революции // Электросвязь. 2010. № 1. С. 27-32.

41. Нейман В.И. Системы и сети передачи данных на железнодорожном транспорте ¡Учебник для вузов ж.-д. транспорта. М.: Маршрут. 2005. 470 с.

42. Немровский М.С., Шорин O.A., Бабин А.И., Сартаков A.JI. Беспроводные66