кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры информационные системы и технологии Нижегородского государственного инженерно-экономического университета
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры информационные системы Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ»
кандидат экономических наук, доцент, доцент кафедры информационные системы и технологии Нижегородского государственного инженерно-экономического университета
старший преподаватель кафедры информационные системы и технологии Нижегородского государственного инженерно-экономического университета
старший преподаватель кафедры информационные системы и технологии Нижегородского государственного инженерно-экономического университета
Актуальность. Повышение числа сенсорных устройств на единицу площади, как следствие, сокращает физическое расстояние между устройствами сенсорной сети. Такие сети, как правило, разворачиваются на большой площади и сенсорное устройство, которое хочет передать пакет данных, располагается далеко от базовой станции. В таком случае перед устройством-источником ставится задача выбрать такой путь передачи, при котором затрачивается наименьшее количество энергетических ресурсов и удовлетворяет требованиям времени доставки.
Целью настоящего исследования является разработка и обоснование эффективности применения эмпирического алгоритма выбора маршрута передачи данных, снижающего энергопотребление беспроводных сенсорных сетей высокой плотности. Используются методы системного анализа, аналитического моделирования, геометрии и теорий вероятностей.
Решение. Предполагается, что сенсорная сеть развернута на ограниченной территории и представляет собой совокупность устройств, которые связаны друг с другом информационно и энергетически. При построении маршрутов передачи данных допускается использование любых сенсорных устройств в качестве ретрансляторов.
Новизна. Разработана новая математическая модель, основанная на теореме косинусов и формуле Фрииса, которая позволяет выбрать рациональный маршрут передачи данных от оконечного устройства на системный координатор по критерию совокупного энергопотребления всеми устройствами, составляющими маршрут.
Значимость (теоретическая). Получены зависимости уровня энергопотребления от различных системных параметров, влияющих на процессы функционирования беспроводных сенсорных сетей высокой плотности.
Значимость (практическая). Предложенный эмпирический алгоритм выбора рационального маршрута передачи данных в беспроводной сенсорной сети позволяет определить среди всех альтернативных тот маршрут к координатору, который требует наименьшей мощности. Эффективность предложенного эмпирического энергосберегающего алгоритма подтверждена имитационным моделированием.
Relevance. Increasing the number of sensor devices per unit area consequently reduces the physical distance between the devices in the sensor network. Such networks are usually deployed over a large area and the sensor device that wants to transmit a data packet is located far away from the base station. In such a case, the source device is challenged to choose a transmission path that consumes the least amount of energy resources and satisfies the delivery time requirements.
The objective of this study is to develop and validate the effectiveness of an empirical algorithm for selecting a transmission path that reduces the energy consumption of high-density wireless sensor networks. Methods of system analysis, analytical modeling, geometry and probability theories are used.
Solution. It is assumed that the sensor network is deployed in a limited area and is a set of devices that are connected to each other informationally and energetically. When building data transmission routes, any sensor devices can be used as repeaters. At the same time, the increase in the number of repeaters leads to an increase in the time of data delivery.
Novelty. It is assumed that the sensor network is deployed in a limited area and is a set of devices that are connected to each other informationally and energetically. Any sensor devices may be used as repeaters when constructing data transmission routes.
Significance (theoretical). Dependences of power consumption level on various system parameters affecting the processes of functioning of high-density wireless sensor networks have been obtained.
Significance (practical). The proposed empirical algorithm for selecting a rational data transmission route in a wireless sensor network allows us to determine, among all alternatives, the route to the coordinator that requires the least power. The effectiveness of the proposed empirical power-saving algorithm is confirmed by simulation modeling.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.