ANALIZA WPŁYWU POZIOMU MOCY SYGNAŁÓW RADIOWYCH NA SKUTECZNOŚĆ AKWIZYCJI DANYCH W SIECIACH WYKORZYSTUJĄCYCH TECHNOLOGIĘ WSN Instytut Telekomunikacji WTiE Uniwersytetu Technologiczno - Przyrodniczego im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy Łukasz Zabłudowski, Bożydar Dubalski, Zdzisław Drzycimski Nałęczów,

Plan prezentacji Nałęczów, Wstęp 2.Cel badań 3.Przedmiot analizy 4.Otrzymane wyniki 5.Wnioski

Nałęczów, Bezprzewodowe sieci sensorowe (ang. Wireless Sensor Networks) to sieci składające się z rozproszonych, autonomicznych urządzeń, integrujących w sobie nadajnik/odbiornik radiowy oraz w zależności od funkcji w czujnik. Bezprzewodowe sieci sensorowe znajdują szerokie zastosowanie w energetyce, szczególnie w systemach komunikacyjnych dedykowanych dla inteligentnych systemów Smart Grid, zwłaszcza w takich obszarach sieci, jak NAN (Neighbour Area Network) i HAN (Home Area Network). 1. Wstęp WSN AMR lub ADAM WPSN Armia (intelligent dust) Służba zdrowiaWBS Network

Nałęczów, Głównym założeniem przeprowadzonych badań było przebadanie ilości retransmisji jakie trzeba wykonać dla danej liczby skoków aby z założonym prawdopodobieństwem otrzymać sukces (poprawnie odebrać przesyłaną informację). 2. Cel badań

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 1) Analizowana sieć sensorowa.

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 1) Analizowana sieć sensorowa. Prawdopodobieństwo =, gdzie d(V) oznacza stopień węzła

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 1) Przyjęto że analizowana sieć ma następujące parametry: 1.Packet Error Rate = 0,90 2.Każdy węzeł emituje z jednakową mocą radiową 3.Poziom czułości odbiorników wynosi -95dBm

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 1) Uwzględniając współczynnik PER (Packet Error Rate) oraz RSSI (Received Signal Strength Indicator), macierz prawdopodobieństw [P] została pomnożona przez współczynnik 0,90.

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 1) Prawdopodobieństwo dotarcia informacji od węzła nr 1 do wybranych węzłów tworzących analizowaną sieć w funkcji liczby skoków:

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 2) W celu zwiększenia skuteczności transmisji, wydaje się, że naturalnym rozwiązaniem jest zwiększenie mocy nadajnika emitującego sygnały radiowe, co spowoduje zwiększenie zasięgu transmisji, a zatem powinno spowodować również zmniejszenieliczby węzłów pośredniczących w przekazywaniu informacji (zmniejszeniu liczby skoków). Założono, że zwiększeniu ulegnie poziom mocy nadajników o 3 [dBm].

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 2) Analizowana sieć sensorowa.

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 2) Przyjęto że analizowana sieć ma następujące parametry: 1.Packet Error Rate = 0,05 2.Każdy węzeł emituje z jednakową mocą radiową 3.Poziom czułości odbiorników wynosi – 92dBm

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 2) Uwzględniając współczynnik PER (Packet Error Rate) oraz RSSI (Received Signal Strength Indicator), macież prawdopodobieństw [P] została pomnożona przez współczynnik 0,05.

Nałęczów, Przedmiot analizy (przypadek 2) Prawdopodobieństwo dotarcia informacji od węzła nr 1 do wybranych węzłów tworzących analizowaną sieć w funkcji liczby skoków:

Nałęczów, Otrzymane wyniki badań W obu rozpatrywanych przypadkach stwierdzono występowanie różnych wartości prawdopodobieństwa dotarcia pakietu w zależności od kierunku ich przesyłania, co pokazano na rysunku obrazującym sumaryczne prawdopodobieństwa odebrania informacji w funkcji liczby skoków. gdzie p ij (h) – prawdopodobieństwo wynikowe odebrania odpowiedzi od j- tego węzła na zapytanie wysłane przez i-ty węzeł po wykonaniu h skoków, p ij – prawdopodobieństwo odebrania informacji przez węzeł j-ty, p ji – prawdopodobieństwo odebrania informacji przez węzeł i-ty, k – liczba skoków.

Nałęczów, Otrzymane wyniki badań cd. Prawdopodobieństwa wykonania poprawnej transmisji po 20 skokach, lp – mniejsza moc nadajnika, hp – większa moc nadajnika.

Nałęczów, Otrzymane wyniki badań cd. Porównanie sumarycznego prawdopodobieństwa odebrania danych w funkcji liczby skoków dla różnych poziomów mocy.

Nałęczów, Otrzymane wyniki badań cd. Porównanie wynikowego prawdopodobieństwa poprawnej transmisji pomiędzy wybranymi węzłami.

Nałęczów, Otrzymane wyniki badań cd. W celu upewnienia się, czy otrzymane wyniki nie są uzależnione od liczby przeprowadzonych prób, użyto schematu Bernouliego. Schemat ten polega na wykonaniu n niezależnych i identycznych badań, w których są tylko dwa możliwe wyniki, z których jeden nazywany jest sukcesem, a drugi – porażką. W rozważanym przypadku poprzez sukces rozumiane jest dotarcie informacji do węzła docelowego.

Nałęczów, Otrzymane wyniki badań cd. Uzyskanie co najmniej 1 prawidłowej transmisji w funkcji liczby wykonanych prób (dla wybranych węzłów).

Nałęczów, Otrzymane wyniki badań cd. Uzyskanie co najmniej 1 prawidłowej transmisji w funkcji liczby wykonanych prób (dla wybranych węzłów).

Nałęczów, Wnioski Analizy dokonano wykorzystując protokół komunikacyjny „Hot potato” Zwiększenie mocy nadajników powiększa zasięg emitowanych sygnałów. Zwiększenie mocy nie musi polepszać sprawności sieci. Pojawienie się dróg alternatywnych zwiększa niezawodność sieci ale pogarsza wynikową sprawność sieci. Przy projektowaniu sieci WSN należy zawsze przeprowadzać wstępną analizę topologii sieci, by zapewnić jej optymalną sprawność

Nałęczów, Dziękuję za uwagę.