Современные информационные технологии /1. Компьютерная инженерия

К.т.н., доц. Аждер Т.Б., к.т.н., доц. Зеленко Г.В., к.т.н., проф. Рощин А.В.

Московский технологический университет, Россия

О реализации алгоритма идентификации структуры сенсорной локальной сети

Определение структуры (топологии) реальной или проектируемой сенсорной локальной сети, основанной на технологии ZigBee (или подобных), требует проведения анализа всех пакетов (как информационных, передаваемых от обычных узлов – датчиков к выделенному управляющему узлу, так и управляющих пакетов, передаваемых в обратном направлении), проходящих по сети в течение определенного интервала времени. Временной интервал должен быть достаточен для «проявления» в сенсорной сети по возможности всех возможных маршрутов прохождения пакетов. Для проведения такой идентификации пакеты, передаваемые в сети, снабжаться информационным кадром, включающим в себя номер узла-источника и номера всех узлов, через который пакет прошел. Длина информационного кадра фиксирована – одно значение для узла-источника и значений для элементов маршрута. В принципе, при передаче пакетов возможно образование циклов. Для исключения их, в каждом узле должен анализироваться зафиксированный маршрут и, если в маршруте обнаруживается собственный номер, что говорит о возникновении цикла, пакет ликвидируется. В этом случае значений позволяют описать любой возможный маршрут в сети без циклов.

Алгоритм идентификации сенсорной локальной сети выглядит примерно так [1].

- для каждого сообщения из выборки стоятся цепочки прохождения узлов сети,

- на основании этих цепочек строится граф сенсорной сети по следующему правилу:

o к элементу оценки ассоциированной матрицы графа сети добавляется единица, если в исследуемом маршруте имеется переход из -того узла сети в -тый,

o предыдущий пункт выполняется для всех переходов всех тестовых маршрутов,

o после анализа всех переходов всех маршрутов, все элементы полученной ассоциированной матрицы делятся на количество проанализированных маршрутов,

- в результате получается оценка ассоциированной матрицы графа исследуемой сенсорной локальной сети.

Для реализации предложенного алгоритма была разработана программа на языке С++. Выполнения идентификции необходим набор тестовых или реальных маршрутов сообщений, прошедших через моделируемую сеть. В случае идентификации реальной сенсорной локальной сети используются реальные наборы маршрутов. Для тестового прогона программы использовался выход модели сенсорной локальной сети, также реализованной в виде программы [2].

На рисунке 1 показано окно для ввода матрицы модели сенсорной локальной сети. На рисунке 2 показан результат работы программы идентификации.

Рисунок 1 – Ввод матрицы в программу моделирования сети

Рисунок 2 – Результат идентификации ассоциированной матрицы графа сенсорной сети

Как видно из рисунков, в идентифицированной матрице присутствуют не все элементы исходной матрицы, а некоторые присутствующие имеют меньшие значения, чем в исходной.

Как уже было сказано, причины этого заключаются в том, что не все узлы и не всегда участвовали в передаче тестовых сообщений.

Использование поочередного отключения отдельных узлов сети и их комбинаций позволит оценить критические места сенсорной сети. Эти оценки могут использоваться для выработки стратегии коррекции конфигурации сети.

Литература

1. Зеленко Г.В., Иванников А.Д., Коган Д.Ю., Рощин А.В. Проблемы функциональной устойчивости сенсорной локальной сети / Журнал Информационные технологии, Том 22, №7, 2016. – С.489-493.

2. Зеленко Г.В., Кадиев А.Р., Рощин А.В. Об оценке функциональной устойчивости динамической сенсорной локальной сети / Труды МЭС-2016. ИППМ РАН. Россия, Москва, октябрь 2016.