ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

12
Содержание
том 63 / Декабрь, 2020
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2020-63-12-1081-1093

УДК 519.7

ПРОТОКОЛ ОРГАНИЗАЦИИ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ СВЯЗИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГРУППЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ

Хохлов Н. И.
канд. техн. наук; Конструкторское бюро приборостроения им. акад. А. Г. Шипунова; заместитель управляющего директора по направлению бронетанковой техники, противотанковым ракетным комплексам и артвооружению;


Ивутин А. Н.
канд. техн. наук, доцент; Тульский государственный университет, кафедра вычислительной техники; заведующий кафедрой;


Новиков А. С.
канд. техн. наук, доцент; Тульский государственный университет, кафедра вычислительной техники;


Подчуфаров Ю. Б.
д-р техн. наук, профессор; Конструкторское бюро приборостроения им. акад. А. Г. Шипунова, отделение № 20;


Ларин Д. В.
канд. техн. наук; Конструкторское бюро приборостроения им. акад. А. Г. Шипунова, отделение № 20;


Пестин М. С.
Тульский государственный университет, кафедра вычислительной техники;


Аннотация. Предложен протокол функционирования беспроводной децентрализованной самоорганизующейся сети связи для обеспечения взаимодействия группы интеллектуальных мобильных роботов в процессе решения поставленных перед ними кооперативных задач. Сформулирован набор требований, которым должны удовлетворять протоколы построения сетей указанного типа, и описана реализация гибридного протокола связи. Разработанные протокол и алгоритмы позволяют осуществлять самоадаптацию децентрализованной сети и динамическую маршрутизацию в ней при изменении структуры сети в случае смены взаимного расположения узлов при их движении в пространстве или сильного ухудшения параметров каналов связи между отдельными узлами вследствие различных внешних воздействий. Корректность работы предложенного протокола подтверждена экспериментальными исследованиями модели сети, функционирующей на его основе. Моделирование позволило провести оценку параметров трафика в сети и коэффициентов загруженности каналов связи передачей прикладных и служебных данных. По результатам экспериментов предложено рациональное обоснование выбора значения временного параметра протокола HELLO_TIME, который задает временной интервал опроса узлами сети соседних узлов для динамического отслеживания изменений в ее структуре. Предложены рекомендации, позволяющие за счет особенностей организации движения мобильных роботов снизить нагрузку на сеть для передачи служебного трафика.
Ключевые слова: протокол организации сети, децентрализованная самоорганизующаяся сеть, беспроводные сети передачи данных, алгоритмы маршрутизации трафика, модель сети, коэффициент загрузки сети, организация связи между мобильными роботами

Список литературы:
  1. Dugaev D., Zinov S., Siemens E. and Shuvalov V. A survey and performance evaluation of ad-hoc multi-hop routing protocols for static outdoor networks // 2015 Intern. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON). 2015. P. 1—11.
  2. Gnawali O., Fonseca R., Jamieson K., Kazandjieva M., Moss D., Levis P. CTP: An Efficient, Robust, and Reliable Collection Tree Protocol for Wireless Sensor Networks // ACM Transactions on Sensor Networks. 2013. Vol. 10, N 1. P. 1—49.
  3. Вишневский В., Лаконцев Д., Сафонов А., Шпилев С. Mesh-сети стандарта IEEE 802.11s: протоколы маршрутизации // Первая миля. 2009. Т. 10, № 1. С. 16—21.
  4. Гусс С. В. Самоорганизующиеся mesh-сети для частного использования // Математические структуры и моделирование. 2016. № 4(40). С. 102—115.
  5. Bai F., Helmy A. A Survey of Mobility Models in Wireless Adhoc Networks // Wireless Ad Hoc and Sensor Networks. Kluwer Academic Publishers, 2004. P. 1—29.
  6. Aravind M. C., Sangeetha C. P., Suriyakala C. D. Enhanced Dynamic MANET On-demand (En-DYMO) Routing Protocol for Mobile Adhoc Networks // IEEE 2015 Global Conf. on Communication Technologies (GCCT). Thuckalay, India, 2015. P. 544—549.
  7. Perkins C. E., Bhagwat P. Highly Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector (DSDV) for Mobile Computers // Proc.ACM Conf. Communications Architectures and Protocol. London, UK, August 1994. Р. 234—244.
  8. Кирьянов А., Сафонов А., Хоров Е. Методы исследования переходных характеристик протокола OLSR при включении/выключении узла связи // Тр. 33-й конф. „Информационные технологии и системы (ИТиС)“. Геленджик, 2010. C. 20—29.
  9. Perkins C. E., Royer E. M. Ad-hoc On-Demand Distance Vector Routing // Proceedings the 2nd IEEE Workshop on Mobile Computing System and Applications. New Orleans, LA, February 1999. P. 90—100.
  10. Rom R., Sidi M. Multiple Access Protocols: Performance and Analysis. NY: Springer-Verlag, 1990. 172 p.
  11. Marinescu D. C. Complex Systems and Clouds. A Self-Organization and Self-Management Perspective. Elsevier, 2017. 238 p.
  12. Marinescu D. C., Yu C., Marinescu G. M. Scale-free, self-organizing very large sensor networks // J. of Parallel and Distributed Computing. 2010. Vol. 70, N 5. P. 612—622.
  13. Sohrabi K., Gao J., Ailawadhi V., Pottie G. J. Protocols for self-organization of a wireless sensor network // IEEE Personal Communications. 2000. Vol. 7, N 5. P. 16—27.
  14. OMNeT++ Discrete Event Simulator. https://www.omnetpp.org/.
  15. Фарашиани М. А., Муравьева-Витковская Л. А. Анализ соответствия генерируемого при моделировании потока заявок реальному трафику в компьютерных сетях // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 1. С. 10—13.
  16. Кутузов О. И., Татарникова Т. М. Метод ускоренного имитационного моделирования сетевых узлов коммутации // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 1. С. 23—31.
  17. Хохлов Н. И., Ларин Д. В., Ларин А. В., Ивутин А. Н., Новиков А. С., Пестин М. С. Исследование протокола маршрутизации беспроводной децентрализованной самоорганизующейся сети // Изв. Тульского гос. ун-та. Технические науки. 2019. Вып. 6. С. 131—144.
  18. Борзов Д. Б., Титов В. С., Басов Р. Г. Аппаратные средства составления планов загрузки процессоров в мультипроцессорных системах критического назначения // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 6. С. 517—523.