Д.т.н. Мусиенко М.П., Томенко В.И., Дидук В.А.

Черкасский государственный технологический университет

топологическая модель построения

беспроводной сети

В последнее время широкое распространение получили беспроводные технологии. Они находят свое применение для решения задач мониторинга, автоматизации и диспетчеризации коммунальной энергетики, логистики, охранных систем и т.д.

Среди важных проблем использования таких технологий являются проблемы выбора типа беспроводной технологии и топологии сети. Вопросы выбора типа технологии рассмотрены в работах [1, 2].

Целью данной работы является рассмотрения проблем выбор и построение топологической модели сети.

Для связи нескольких приемо-передающих узлов между собой и с информационным центром наибольшее распространение получили следующие типы топологий: «цепь», «звезда», «сота», «кластерное дерево». Существуют и другие, неполучившие широкое распространение, топологии сетей («BackBone» [3] и др.). В таблице 1 приведены получившие наибольшее распространение типы беспроводных технологий и их характеристики, включая типы топологий.

В таблице 1 приведены следующие сокращения: Р2Р (point to point) – «точка-точка», P2MP (point-to-many point) – «точка – множество точек», З – «звезда», КД – «кластерное дерево», Mesh – многоячейковая сеть. Аббревиатура «BS» (Base Station) обозначает, что для данной технологии требуется наличие базового терминала (станции) [2].

В графе «пропускная способность» приведены максимальные, теоретически возможные значения скорости передачи данных. На практике эти значения примерно в 2-3 раза ниже. Это обусловлено рядом факторов: интерференцией отраженных волн, препятствиями на пути, загруженностью каналов и др. Это же самое касается и дальности распространения сигнала – к примеру, в помещениях дальность распространение уменьшается в несколько раз. Так, если на открытой местности в зоне прямого видения максимальное расстояние может достигать 300 м, то в офисных зданиях – примерно 50 м, в заводских корпусах – меньше 50 м [2].

Таблица 1

Сравнительная характеристика и основные параметры технологий

Технология	Пропускная способность	Дальность, м	Типы топологий	Макс. кол-тво узлов в сети
Wi-Fi	6-54 Мбит/с	10-50	Р2Р, P2MP, «BS»	10
BlueTooth	до 1 Мбит/с	10-100	P2P, З	7
ZigBee	до 250 кбит/с	10-100	Р2Р, З, КД, Mesh	65536
Диапазон до 1ГГц (434, 868, 915 МГц)	20-100 кбит/с	100-800	Р2Р, P2MP	1000

Благодаря использованию дополнительных встроенных усилителей мощности удается увеличить дальность действия в 2-3 раза. Использованием же направленных и/или интеллектуальных антенн, удается увеличить дальность действия с нескольких сотен метров до 2-3 км. Для радиодиапазонов до 1ГГц это значение достигает 5-6 км.

Для практической реализации построения топологии сети в работе была разработана программа (с использованием языка программирования Delphi), позволяющая, при введении исходных данных (радиуса действия станции, процента перекрытия зон и др.) моделировать сеть.

Алгоритм построения сети осуществляется следующим образом. В одной из программ (например, в программе OziExplorer) указывается периметр или площадь, которую следует охватить сетью. Программа формирует файл с координатами узловых точек, которые загружаются в разработанную программу.

Программа позволяет рассчитывать координаты станций для перекрытия периметра (пример показан на рис.1 и 2) или площади (пример на рис.3), процент зоны пересечений, необходимые радиусы для требуемых условий перекрытия зон и др.

Рис. 1. Оболочка программы (изображение топологии) расчета по периметру

Рис. 2. Оболочка программы (координаты) расчета по периметру

Рис. 3. Оболочка программы (изображение топологии) расчета построения сети для перекрытия по площади

Кроме того, программа позволяет вручную вводить коррективы, которые учитывают тип местности распространения радиосвязи.

Таким образом, разработанная программа позволяет моделировать модели беспроводных сетей с учетом топологии и типа выбранной технологий беспроводной передачи данных.

Литература:

1. Байчаров С. Выбор технологии беспроводного обмена данными // Беспроводные технологии. 2007. – №2. – С. 59-61.

2. Мусиенко М.П. Томенко В.И. Выбор беспроводной технологии в автоматизированных системах передачи данных // «Вісник Черкаського державного технологічного університету». – 2007. – №3-4.

3. Кривченко Т. Радиомодули и радиомодемы компании OneRF // Беспроводные технологии. 2007. – №2. – С. 38-40.