Влияние агрегирования квазистационарных измерительных данных сенсорных узлов на пропускную способность и энергопотребление беспроводной сенсорной сети

Цель исследования. Беспроводные сенсорные сети представляют собой перспективное направление в сфере телеметрического мониторинга промышленных объектов. Важнейшими ограничением при их проектировании и развертывании остается объем передаваемой через беспроводные каналы связи информации. Для его уменьшения применяются различные методы. Одним из них является метод агрегирования квазистационарных измерительных данных сенсорных узлов. Данная статья посвящена актуальному на сегодняшний день вопросу влияния агрегирования квазистационарных измерительных данных сенсорных узлов на объем передаваемой информации и общее энергопотребление беспроводной сенсорной сети. Целью работы является оценка полученных от агрегирования квазистационарных измерительных данных сенсорных узлов изменений объема информации, передаваемой через беспроводные каналы связи и энергетического выигрыша.

Методы. Для теоретической и экспериментальной оценки влияния агрегирования квазистационарных измерительных данных сенсорных узлов на объем информации, передаваемой через беспроводные каналы связи и общее энергопотребление беспроводной сенсорной сети, в работе использовались методы экспертного анализа, положения теорий: статистических оценок, принятия решений, информации, а также онлайн-сервис быстрого прототипирования Circuito.io и интегрированная среда разработки Arduino IDE.

Результаты. Оценено влияние агрегирования квазистационарных измерительных данных сенсорных узлов на объем информации, передаваемой через беспроводные каналы связи и энергопотребление беспроводной сенсорной сети, выявлен характер взаимосвязи между основными показателями агрегирования.

Заключение. В рамках исследования проведена оценка влияния агрегирования квазистационарных измерительных данных сенсорных узлов на изменение объема информации, передаваемой через беспроводные каналы связи и энергетический выигрыш. Достигнутое в ходе эксперимента уменьшение объема исходных измерительных данных находилось в пределах 9,8 -18, 7 %, снижение энергопотребления составило диапазон 7 - 15 %. Таким образом, отмечается прямая функциональная зависимость между оцениваемыми параметрами агрегирования, что объясняется изменениями коммуникационной активности сенсорных узлов в процессе осуществления беспроводной связи.

1. Тарханова О. Ю. Применение беспроводных сенсорных сетей в прецизионном сельском хозяйстве // Проблемы информатики. 2017. Т. 37, № 4. С. 16-46.

2. Зенин А. Н., Власова В. А. Беспроводные сенсорные сети как часть

3. инфокоммуникационной структуры. URL: https://docplayer.ru/53368014-Ris-1-arhitektura-besprovodnoy-sensornoy-seti.html (дата обращения: 20.12.2021).

4. Москвитин С. П., Комраков Д. В. Построение систем телеметрии промышленного назначения с использованием беспроводных сенсорных сетей // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. 2014. № 52. С. 87-91.

5. Ефименко М. С. Беспроводные сенсорные сети / М. С. Ефименко, С. И. Клымив, Р. Б. Саткенов // Молодой учёный. 2018. Т. 51, № 237. С. 40-42.

6. Tomioka Katsumi, Kenji Kondo. Ubiquitous Sensor Network System // Nec Technical Journal. 2006. Vol. 1, N 1. P. 78-82.

7. Смурыгин И. М. Концепция организации беспроводных сенсорных сетей и их применение // Молодежный научно-технический вестник. 2012. № 9. С. 31.

8. Павлов А. М., Пожидаева И. А. Оценка энергоэффективности агрегирования разнородных данных в беспроводных сенсорных сетях // Известия БелГу. 2021. Т. 48, № 1. С. 156-167.

9. Муромцев Д. Ю., Шамкин В. Н. Методы оптимизации и принятие проектных решений. Тамбов: Издательство Тамбовского государственного технического университета, 2015. 80 с.

10. Павлов А. М. Метод интеллектуального квазииндифферентного агрегирования данных гетерогенных беспроводных сенсорных сетей // Известия вузов. Приборостроение. 2021. Т. 64, № 9. С. 709-719.

11. Смольников М. А., Скудняков Ю. А. Использование агрегации данных в мобильных сенсорных сетях // Информатика. 2016. № 4. С. 111-116.

12. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2021610705 РФ. Программа оценки энергоэффективности агрегирования данных в беспроводных сенсорных сетях / А. М. Павлов. № 2021610112; заявл. 11.01.21; опубл. 19.01.21.