Instytut Telekomunikacji WTiE Uniwersytetu Technologiczno - Przyrodniczego

1. Instytut Telekomunikacji WTiE Uniwersytetu Technologiczno - Przyrodniczego im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy ANALIZA WPŁYWU POZIOMU MOCY SYGNAŁÓW RADIOWYCH NA SKUTECZNOŚĆ AKWIZYCJI DANYCH W SIECIACH WYKORZYSTUJĄCYCH TECHNOLOGIĘ WSN Łukasz Zabłudowski,Bożydar Dubalski, Zdzisław Drzycimski Nałęczów, 20.02.2013

2. Plan prezentacji Wstęp Cel badań Przedmiot analizy Otrzymane wyniki Wnioski Nałęczów, 20.02.2013

3. 1. Wstęp 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 (NeighbourArea Network) i HAN (Home Area Network). Nałęczów, 20.02.2013

4. 2. Cel badań 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). Nałęczów, 20.02.2013

5. 3. Przedmiot analizy (przypadek 1) Analizowana sieć sensorowa. Nałęczów, 20.02.2013

6. 2. Przedmiot analizy (przypadek 1) Analizowana sieć sensorowa. Prawdopodobieństwo = , gdzie d(V) oznacza stopień węzła Nałęczów, 20.02.2013

7. 3. Przedmiot analizy (przypadek 1) • Przyjęto że analizowana sieć ma następujące parametry: • PacketErrorRate = 0,90 • Każdy węzeł emituje z jednakową mocą radiową • Poziom czułości odbiorników wynosi -95dBm Nałęczów, 20.02.2013

8. 3. Przedmiot analizy (przypadek 1) • Uwzględniając współczynnik PER (PacketErrorRate) oraz RSSI (ReceivedSignalStrengthIndicator), macierz prawdopodobieństw [P] została pomnożona przez współczynnik 0,90. Nałęczów, 20.02.2013

9. 3. Przedmiot analizy (przypadek 1) Prawdopodobieństwo dotarcia informacji od węzła nr 1 do wybranych węzłów tworzących analizowaną sieć w funkcji liczby skoków: Nałęczów, 20.02.2013

10. 2. 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 zmniejszenieliczbywęzłów pośredniczących w przekazywaniu informacji (zmniejszeniu liczby skoków). Założono, że zwiększeniu ulegnie poziom mocy nadajników o 3 [dBm]. Nałęczów, 20.02.2013

11. 3. Przedmiot analizy (przypadek 2) Analizowana sieć sensorowa. Nałęczów, 20.02.2013

12. 3. Przedmiot analizy (przypadek 2) • Przyjęto że analizowana sieć ma następujące parametry: • PacketErrorRate = 0,05 • Każdy węzeł emituje z jednakową mocą radiową • Poziom czułości odbiorników wynosi – 92dBm Nałęczów, 20.02.2013

13. 3. Przedmiot analizy (przypadek 2) • Uwzględniając współczynnik PER (PacketErrorRate) oraz RSSI (ReceivedSignalStrengthIndicator), macież prawdopodobieństw [P] została pomnożona przez współczynnik 0,05. Nałęczów, 20.02.2013

14. 3. Przedmiot analizy (przypadek 2) Prawdopodobieństwo dotarcia informacji od węzła nr 1 do wybranych węzłów tworzących analizowaną sieć w funkcji liczby skoków: Nałęczów, 20.02.2013

15. 4. 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 pij(h) – prawdopodobieństwo wynikowe odebrania odpowiedzi od j-tego węzła na zapytanie wysłane przez i-ty węzeł po wykonaniu h skoków, pij – prawdopodobieństwo odebrania informacji przez węzeł j-ty, pji– prawdopodobieństwo odebrania informacji przez węzeł i-ty, k – liczba skoków. Nałęczów, 20.02.2013

16. 4. Otrzymane wyniki badań cd. Prawdopodobieństwa wykonania poprawnej transmisji po 20 skokach, lp – mniejsza moc nadajnika, hp – większa moc nadajnika. Nałęczów, 20.02.2013

17. 4. Otrzymane wyniki badań cd. Porównanie sumarycznego prawdopodobieństwa odebrania danych w funkcji liczby skoków dla różnych poziomów mocy. Nałęczów, 20.02.2013

18. 4. Otrzymane wyniki badań cd. Porównanie wynikowego prawdopodobieństwa poprawnej transmisji pomiędzy wybranymi węzłami. Nałęczów, 20.02.2013

19. 4. 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, 20.02.2013

20. 4. Otrzymane wyniki badań cd. Uzyskanie co najmniej 1 prawidłowej transmisji w funkcji liczby wykonanych prób (dla wybranych węzłów). Nałęczów, 20.02.2013

21. 4. Otrzymane wyniki badań cd. Uzyskanie co najmniej 1 prawidłowej transmisji w funkcji liczby wykonanych prób (dla wybranych węzłów). Nałęczów, 20.02.2013

22. 5. 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, 20.02.2013

23. Dziękuję za uwagę. Nałęczów, 20.02.2013