Дисертації з теми "Сенсоні мережі"

The development of information and communication technologies (ICT) is underway at an increasing rate. This is due to the demand for services for the exchange and processing of various types information. A set of interrelated and interdependent processes of identification, selection, formation of a set of infor-mation, its input into the technical system, analysis, processing, storage and transmission are an integral part of networks built on the basis of integrated use of computer and communication equipment.

Кваліфікаційна робота присвячена проектуванню бездротової сенсорної мережі, яка є найбільш оптимальним рішенням для моніторингу і контролю виробничих приміщень, завдяки легкості монтажу, відсутності проводів і недорогій апаратній частині. Розглянуто поняття інтернету речей, продуктивності та надійності мережі. Здійснено огляд існуючих технологій, обґрунтовано її вибір, описано стандарт 802.15.4 та середовища моделювання бездротових сенсорних мереж. Форматом для здійснення зв'язку в бездротових сенсорних мережах є стандарт 802.15.4 (ZigBee). За допомогою програми імітаційного моделювання ОМNеТ++ було виконано моделювання сенсорної мережі, яка базується на протоколі 802.15.4, до і після використання процесу оптимізації. Для давачів була проведена порівняльна характеристика за таким параметром, як затримка. Виконано аналіз затримок мережі, зроблено висновок про ефективність використаного методу оптимізації протоколу 802.15.4.
The qualification work deals with the design of a wireless sensor network, which is the most optimal solution for monitoring and control of production facilities, due to the ease of installation, lack of wires and inexpensive hardware. The concepts of the Internet of Things, productivity and reliability of the network are considered. The review of existing technologies is carried out, its choice is substantiated, the standard 802.15.4 and modeling environments of wireless sensor networks are described. The format for communication in wireless sensor networks is the standard 802.15.4 (ZigBee). Using the simulation program OMNeT ++, simulation of the sensor network based on the 802.15.4 protocol was performed before and after using the optimization process. For sensors, a comparative characteristic was performed on such a parameter as delay. The analysis of network delays is performed, the conclusion about efficiency of the used method of optimization of the protocol 802.15.4 is made.
ВСТУП РОЗДІЛ 1 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА 1.1 ІоТ. 1.2 Продуктивність мережі 1.3 Надійність мережі РОЗДІЛ 2 ПРОЕКТНА ЧАСТИНА 2.1 Огляд існуючих технологій 2.1.1 ZigBee (802.15.4) 2.1.2 Bluetooth LE 2.1.3 АNТ + 2.1.4 IЕЕЕ 802.11ah 2.2 Обгрунтування вибору технології 2.3 Опис стандарту 802.15.4 2.4 Середовища моделювання БСМ 2.4.1 NS-2 , 2.4.2 Симулятор Cooja 2.4.3 Симулятор TOSSIM 2.4.4 OMNet++ РОЗДІЛ 3 ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА 3.1 Процес моделювання мережі з використанням стандартного протоколу 3.2 Процес моделювання мережі з використанням оптимізованого протоколу 3.3 Аналіз результатів моделювання ВИСНОВКИ БІБЛІОГРАФІЯ

Останні досягнення в галузі технологій мікроелектромеханічних систем (МЕМС) бездротового зв'язку і цифрової електроніки дали змогу створювати недорогі, малопотужні, багатофункціональні вузли. Вони малогабаритні і «спілкуються» безпосередньо один з одним. Сенсорні мережі засновані на спільній роботі великої кількості крихітних вузлів, які складаються з модулів збору та обробки даних і передавача або трансивера. Такі мережі мають значні переваги перед набором традиційних сенсорів. Ось дві ключові особливості традиційних інформаційних вузлів (ІВ): - ІВ можуть бути розташовані далеко від спостережуваного явища. При такому підході потрібно багато сенсорів, в яких застосовано деякі складні методи для виділення корисного сигналу з шуму. - Можна встановити кілька ІВ, які виконують тільки збір даних, потрібно ретельно продумувати розміщення сенсорів і топологію мережі, згідно з якою вони будуть працювати. Вони передаватимуть дані спостереження до центральних вузлів, де і буде виконуватися збір, нагромадження та обробка даних.
Recent advances in the micro electromechanical systems technology (MEMS), wireless communications and digital electronics allowed to create inexpensive, low-powered, multi-functional nodes. They are small and "talk" directly with each other. Sensor networks are based on the joint work of a large number of tiny nodes that consist of data collection and processing modules and a transmitter or a transceiver. Such networks have significant advantages over the set of traditional sensors. The main two features of traditional information node are as follows:  Nodes can be located far from the observed phenomena. Such approach causes the great need in sensors that use some complex methods to identify the useful signal from the noise.  Some nodes can be set that only collect data, carefully design the position of sensors and network topology according to which they will work. They will transmit the observation data to the central nodes where data collection, storing, and processing will be performed.

Актуальність теми. Акустичні сенсорні мережі все частіше використовуються в багатьох прикладних областях людської діяльності. Також продуктивнішою стає апаратна складова обчислювального ресурсу таких мереж. Разом з цим збільшуються вимоги щодо швидкодії та граничної кількості об’єктів, які мають бути одночасно локалізовані у таких мережах, тому питання застосування нових алгоритмів для забезпечення розподілених обчислень на вузлах мережі є актуальним. Об’єктом дослідження є методи проектування системи розподілених обчислень у сенсорних мережах при локалізації джерел акустичного сигналу. Предметом дослідження є реалізація системи розподілених обчислень у сенсорних мережах при локалізації джерел акустичного сигналу. Мета роботи: розробка моделі, що імітує локалізацію джерел акустичних сигналів в сенсорній мережі та складається з мережі сенсорів та серверів, що утворюють кластер, а також розробка алгоритму, що дозволить реалізувати метод TDOA (Time Difference of Arrival) для локалізації сигналів та розподілити обчислення між серверами кластера використовуючи платформу Apache Spark.
Topicality. Acoustic sensory networks are increasingly used in many applications of human activity. Also, the hardware component of the computing resource of such networks becomes more productive. At the same time, requirements for the speed and the maximum number of objects that must be simultaneously localized in such networks increase, therefore the question of applying new algorithms for providing distributed computing on the network nodes is relevant. The object of study are methods of designing distributed computing systems in sensory networks when locating sources of acoustic signal. The study examines the implementation of the distributed computing system in sensory networks in the localization of sources of acoustic signal. Objective: to develop a model simulating the localization of acoustic signal sources in the sensor network and consists of a network of sensors and servers forming a cluster, as well as the development of an algorithm that will allow the time difference of the Arrival (TDOA) to implement the signal localization and distribute computations between cluster servers using Apache Spark platform.
Актуальность темы. Акустические сенсорные сети все чаще используются во многих прикладных областях человеческой деятельности. Также более продуктивной становится аппаратная составляющая вычислительного ресурса таких сетей. Вместе с этим увеличиваются требования по быстродействию и предельному количеству объектов, которые должны быть одновременно локализованы в таких сетях, поэтому вопрос применения новых алгоритмов для обеспечения распределенных вычислений на узлах сети является актуальным. Объектом работы являются методы проектирования системы распределенных вычислений в сенсорных сетях при локализации источников акустического сигнала. Предметом работы является реализация системы распределенных вычислений в сенсорных сетях при локализации источников акустического сигнала. Цель работы: разработка модели, имитирующей локализацию источников акустических сигналов в сенсорной сети и состоит из сети сенсоров и серверов, образующих кластер, а также разработка алгоритма, который позволит реализовать метод TDOA (Time Difference of Arrival) для локализации сигналов и распределить вычисления между серверами кластера используя платформу Apache Spark.

Визначили головні поняття дослідження: «бездротова сенсорна мережа» «датчики» «топологія сенсорних мереж» «синхронізація». Проаналізували особливості бездротових сенсорних мереж. Зробили огляд радіоінтерфейсів у бездротових сенсорних мережах. Провели загальну характеристику поширення радіосигналу. Розробили програму.

Проведено аналіз протоколів маршрутизації, що використовуються у бездротових сенсорно-актуаторних мережах (БСАМ). Розглянуто процес вибору ефективного протоколу маршрутизації для застосування в польових сенсорних мережах з локалізацією елементів методом аналізу ієрархій. Виявлено енергоефективний протокол маршрутизації на основі місця розташування вузлів БСАМ.

Безумовно моніторинг об’єкту, це незамінна частина забезпечення інформаційної безпеки на об’єкті інформаційної діляльності. На сьогодні вимоги до систем моніторингу часто змінюються, необхідно використовувати адаптивні системи, тобто ті, що підтримують часту зміну параметрів та можуть перепрограмовуватися. Тому важливо використовувати технології, які дозволяють легко «навчати» систему.

Список літератури: 1. Кучерявый А. Е., ВЛАДЫКО А. Г., КИРИЧЕК Р. В. Теоретические и практические направления исследований в области летающих сенсорных сетей //Электросвязь. – 2015. – №. 7. – С. 9-11. 2. Ou C. H., Ssu K. F. Sensor position determination with flying anchors in three-dimensional wireless sensor networks //IEEE Transactions on Mobile Computing. – 2008. – Т. 7. – №. 9. – С. 1084-1097. 3. Леонов А. В., Чаплышкин В. А. Сети FANET // ОНВ. 2015. №3 (143). URL: http://cyberleninka.ru/article/n/seti-fanet (дата обращения: 13.10.2016).
В роботах Кучерявого був запропонований новий тип мереж - літаючі сенсорні мережі (ЛСМ), які є комбінацією бездротових сенсорних мереж (WSN або БСС) та нової мережі FANET [1]. ЛСМ мають перспективу використання для процедури огляду зовнішнього стану літака, але залишається питання взаємодії такої мережі з системами авіоніки. Саме моделі взаємодії ЛСМ з системами авіоніки і присвячене дане дослідження

Актуальність роботи. Зі стрімким розвитком Інтернету речей та популяризацією концепції «розумного міста» кількість підключених до мережі пристроїв з кожним днем невпинно зростає. За прогнозами Ericsson до 2021 р. кількість підключень сягатиме 28 мільярдів. При цьому близько півтора мільярда пристроїв, підключених до глобальної мережі, будуть представляти категорію споживчої електроніки і смарт-автомобілів. Стає очевидним, що звичайних технологій мобільного зв’язку недостатньо для подальшого розвитку IoT мережі через невелику ємність та зону покриття, а також досить високу вартість терміналів. До того ж пристрої можуть знаходитись у важкодоступних місцях, що вимагає їх високої автономності та достатнього рівня сигналу в точці приймання. Це створює потребу впровадження нових технологій безпроводового зв’язку [1]. Для вирішення цієї проблеми була розроблена технологія IoT, яка отримала назву LoRa. Ця технологія, перш за все, відрізняється низьким рівнем енергоспоживання. Її основним призначенням є застосування у М2М додатках. LoRa надає компанії, що працює в сфері телекомунікацій, величезний вибір можливостей. Так, застосування цього стандарту дає змогу значно збільшити дохідності операторів від одного користувача. У цьому випадку, LoRa займе свою нішу в галузі, в якій вимагається мінімальне енергоспоживання та забезпечення безперебійного передавання даних [2]. Мета і завдання дослідження. Метою роботи є дослідження реалізації сенсорної мережі з використанням технологої LoRa. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати такі завдання:  розглянути концепцію сенсорних мереж і технології, що використовуються в системах Інтернету речей;  дослідити технічні характеристики технології LoRa;  проаналізувати можливості технології для її використання;  змоделювати мережу покриття частини міста для використання технології LoRa; Об’єкт дослідження - безпроводова телекомунікаційна технологія LoRa. Предмет дослідження – створення сенсорних мереж в рамках ІоТ за технологією LoRa. Методи дослідження – критичний аналіз технології LoRa та інших безпроводових технологій ІоТ, використання програмного забезпечення Atoll для моделювання мережі за технологією LoRa. Наукова новизна одержаних результатів. Удосконалено застосування технології LoRa для створення сенсорних мереж ІоТ, що дає можливість реалізувати такі складові як транспортна, медична, адміністративна, що вимагають мінімальних затримок та невисокої швидкості передачі даних (близько 10 кбіт/с). Практичне значення одержаних результатів. Запропоновано сценарії застосування технології LoRa у великих містах та мегаполісах в Україні на основі вже існуючих стільникових мереж LTE та встановленого обладнання на частоті 900 МГц, що вже використовується операторами. Розраховано параметри мережі та проведено її моделювання в програмному середовищі Atoll на території 4,5 км2 [2]. Практичним результатом роботи є те, що отримано модель покриття сенсорної мережі та здобуто знання про її впровадження в системах Інтернету речей. Результати проведеної роботи можуть бути використані для вибору для проектування сенсорних мереж для Інтернету речей на певній території.
With the rapid development of the Internet of Things and the popularization of the concept of "smart city", the number of devices connected to the network is constantly growing. Ericsson estimates that by 2021 the number of connections will reach 28 billion. At the same time about one and a half billion devices connected to the global network will represent the category of consumer electronics and smart cars. It is becoming clear that conventional mobile technologies are not enough for the further development of the IoT network due to the small capacity and coverage area, as well as the relatively high cost of terminals. In addition, devices may be located in hard-to-reach places, which requires their high autonomy and a sufficient level of signal at the point of reception. This creates the need for new wireless technologies. To solve this problem, IoT technology was developed, which was called LoRa. This technology, above all, has a low level of energy consumption. Its main purpose is to be used in M2M applications. LoRa provides telecommunications companies with a huge range of opportunities. Yes, the application of this standard allows to significantly increase the profitability of operators from one user. In this case, LoRa will occupy its niche in the industry, which requires minimal energy consumption and uninterrupted data transmission.

1. Artemchuk, V.O. and al. (2017). Theoretical and applied bases of economic, ecological and technological functioning of energy objects. Kyiv, Ukraine: TOV «Nash format». 2. Апаратно-програмне забезпечення моніторингу об’єктів генерування, транспортування та споживання теплової енергії: Монографія / В.П. Бабак, В.С. Берегун та ін.; за ред. чл.-кор. НАН України В.П. Бабака / - К., Ін-т технічної теплофізики НАН України, 2016. – 352 с.
В загальному, моніторинг атмосферного повітря це спостереження за його станом та попередження про критичні ситуації, що є чи можуть бути шкідливими/небезпечними для здоров’я людей та інших живих організмів. В багатьох промислово розвинених країнах та крупних індустріальних районах діють автоматизовані системи контролю забруднення повітря (АСКЗП), що представляють собою мережу контрольно-вимірювальних станцій (КВС), обладнаних сенсорами, апаратурою та каналами зв’язку. Дані з КВС надходять до інформаційного центру, де здійснюється збір та обробка даних про рівень забруднення повітря в контрольованих районах

Дипломна робота присвячена детальному вивченню розробки моделей та засобів для оцінки протоколів маршрутизації в бездротових сенсорних мережах. Висвітлення взаємозв'язку між параметрами оцінки для визначення впливу кожного з них на певний протокол маршрутизації на основі інструменту моделювання J-Sim.

Минуло не більше десятиліття з тих пір, коли почалися інтенсивні наукові та технологічні дослідження можливостей використання сенсорних датчиків спільно з бездротовою мережею. Їх результатом стало створення нового виду телекомунікаційних мереж, бездротові сенсорні мережі (БСМ) – це нова перспективна технологія, на основі якої ведуться прикладні розробки і виконуються масштабні проекти для різних галузей промисловості і систем військового призначення.

Робота містить 70 сторінок, 15 рисунків, та 10 таблиць. Було використано 35 джерел. Мета роботи: підвищити енергоефективність сенсорної мережі IoT за рахунок модифікації методу передачі інформації, що дозволить збільшити час роботи вузлів збору та передачі інформації сенсорної мережі IoT. Проведено детальний аналіз проблем Інтернету речей, особливу увагу було звернено на питання модернізації архітектури мережі задля підвищення енергоефективності та збільшення терміну служби мережі. Детально розібрано метод випадкового циклу Sleep/Wake. Поставлено та виконано завдання модифікації архітектури бездротової сенсорної мережі Інтернету речей. Запропоновано координований метод циклу Sleep/Wake для передачі пакетів інформації в межах сенсорної мережі Інтернету речей. Після проведення оцінки нового методу та його імітаційного моделювання, було зроблено висновок, що такий модифікований метод може бути корисним для впровадження, оскільки: 1. Життєвий цикл мережі за допомогою запропонованого координованого методу обчислення робочого циклу та визначення черг збільшився від 3,8% до 11,25%. 2. Збільшився термін служби сенсорної мережі в порівнянні з асинхронним циклом черг в сенсорних мережах Інтернету речей від 8,4% до 14,8%.
The thesis contains 70 pages, 15 figures, and 10 tables. 35 sources have been used. The purpose of the work is to increase the energy efficiency of the IoT sensor network by modifying the method of information transmission, which will increase the operating time of the nodes of collection and transmission of information of the IoT sensor network. The detailed analysis of the problems of the Internet of Things has been made. Special attention has been paid to modernizing the architecture of the network for improving its energy efficiency and extending its lifetime. The method of random Sleep/Wake cycle has been analyzed in detail. The task to modify the architecture of the wireless sensorу network of the Internet of Things has been fulfilled. The co-ordinated Sleep/Wake cycle method is proposed for transmitting information packets within the sensory network of the Internet of Things. After evaluating the new method and its simulation model, it was concluded that this modified method might be useful for implementation, since: 1. The life cycle of the network with the proposed coordinated method for calculating the duty cycle and queue determination increased from 3.8% to 11.25%. 2. The lifetime of the sensory network increased from 8.4% to 14.8%, compared to the asynchronous cycle of queues in the sensory networks of the Internet of Things.

It has been over a decade since then, when we started intensive scientific and technological research of possibilities of using sensors together with the wireless network. The result was the creation of new types of telecommunications networks, wireless sensor networks (WSN) is a new promising technology, which are applied and executed large-scale projects for different industries and military systems.

Робота містить 67 сторінку, 4 ілюстрацій, 1 таблиць. Було використано 23 джерела інформації. Актуальність. В наш час проблема захисту інформації є дуже важливою і для її вирішення витрачається дуже багато ресурсів. Оскільки, безпроводові сенсорні мережі в наш час стають все популярнішими і знаходять своє застосування в багатьох галузях нашого життя, збільшуються і вимоги до такого типу мереж. Безпроводовий зв'язок і особливості експлуатації таких мереж вимагають особливого підходу до питання захисту безпеки в БСМ. Тому дана тема є актуальною. Метою даної роботи є дослідити особливості експлуатації безпроводових сенсорних мереж, атаки на мережу та існуючі методи захисту інформації. А також запропонувати новий метод захисту інформації в БСМ. Для досягнення поставленої мети в роботі вирішуються наступні задачі:  дослідження особливостей експлуатації БСМ;  дослідження показників надійності системи безпеки в БСМ;  визначення найрозповсюдженіших атак на мережі такого типу;  дослідження існуючих методів захисту інформації в БСМ;  розробка математичної моделі запропонованого методу покращення захисту інформації в БСМ. Об’єкт дослідження – безпроводові сенсорні мережі. Предмет дослідження – атаки на мережу та методи захисту інформації. Наукова новизна роботи полягає у створенні покращеного методі захисту інформації в безпроводових сенсорних мережах. Апробація. Результати, що включені у дану роботу, були оприлюднені на двох міжнародних наукових конференціях: 1. ХI Міжнародна Науково-технічна Конференція "ПРОБЛЕМИ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ 2017" 18.04-21.04.2017р. на базі Інституту телекомунікаційних систем та НДІ телекомунікацій НТУУ "КПІ"; 2. ХІI Міжнародна Науково-технічна Конференція "ПРОБЛЕМИ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ 2018" 16.04-20.04.2018р. на базі Інституту телекомунікаційних систем та НДІ телекомунікацій КПІ ім. Ігоря Сікорського. Публікації: 1. Туранська О.С., Лисенко О.І. Захист інформації у безпроводових сенсорних мережах // Туранська О.С., Лисенко О.І. - «Проблеми телекомунікації»: одинадцята міжнародна науково-технічна конференція, присвячена Дню науки та Всесвітньому Дню телекомунікацій (ПТ-17) 18-21 квітня 2017 р., К.: с. 420…422; 2. Туранська О.С., Петрова В.М. Керівні принципи та підходи до захисту інформації у безпроводових сенсорних мережах // Туранська О.С., Петрова В.М. - «Проблеми телекомунікації»: дванадцята міжнародна науково-технічна конференція, присвячена Дню науки та Всесвітньому Дню телекомунікацій (ПТ-18) 16-20 квітня 2018 р., К.: с. 383…385. Ключові слова: безпроводова сенсорна мережа, сенсорний вузол, захист інформації, атака на мережу, математична модель.
The work contains 67 pages, 4 illustrations, 1 tables, 23 sources of information were used. Topicality. Nowadays the problem of information security is very important and a lot of resources are spent to solve it. Because wireless sensory networks are becoming more popular in our day and are used in many areas of our lives, requirements for such networks also increase. Wireless communication and the features of the operation of such networks require a special approach to security issues in the WSN. The aim of this work is to explore the features of the operation of wireless sensor networks, attacks on the network and existing methods of information protection. And also to propose a new method of information security in WSN. To achieve this goal, the following tasks were set:  study of the features of the operation of the WSN;  study of reliability indicators of the security system in the WSN;  determining the most common attacks on the network of this type;  research of existing methods of information security in WSN;  development of a mathematical model of the proposed method for improving the protection of information in WSN. The object of research - wireless sensor networks. The subject of research - attacks on the network and methods of information protection. Scientific novelty of work is to create an improved method for protecting information in wireless sensory networks. Approbation. The results included in this work were presented at two international conferences: 1. XI International Scientific Conference "Problems TELECOMMUNICATIONS 2017" 18.04-21.04.2017r. at the Institute of Telecommunication Systems and Telecommunications Research Institute KPI them. Igor Sikorsky. 2. XII International Scientific Conference "Problems TELECOMMUNICATIONS 2018" 16.04-20.04.2018r. at the Institute of Telecommunication Systems and Telecommunications Research Institute "KPI"; Publications: 1. Turanska OS, Lysenko OI Information Security in Wireless Sensor Networks // Turanska OS, Lysenko OI - "Problems of Telecommunications" eleventh international scientific conference dedicated to the Day of Science and World Day of Telecommunications (PT-17) 18-21 April 2017, K .: with. 420…422; 2. Turanska OS, Petrova VM Guiding principles and approaches to information security in Wireless Sensor Networks// Turanska OS, Petrova VM - "Problems of Telecommunications", the twelfth international scientific conference dedicated to the Day of Science and World Day of Telecommunications (PT-18), 16-20 April 2017, K .: p. 383…385; Key words: wireless sensor networks, sensory node, security of information, attack on the network, mathematical model

Відповідно до сучасного стану розробки нових та удосконалення існуючих предметів речового майна та стислих термінів до їх впровадження, отримання оперативної інформації на етапі дослідних випробувань та достовірних даних про їх придатність тактико-технічним вимогам відповідно до військово-облікової спеціальності є однією з найважливіших проблем спрямованих на розробку та впровадження у реальність принципово нового бойового єдиного комплекту військовослужбовця. Розробка для цих цілей комплексу на основі зонально-диференційованого розміщення біометричних пакетів – передумови для випуску конкурентоспроможного вітчизняного бойового екіпірування здатного забезпечити максимальну відповідність та виявити недоліки ще на етапі дослідного носіння через автоматизований комплекс дистанційного моніторингу параметрів у системі «військовослужбовець-бойове екіпірування» неруйнівним методом.
The development of complex with area-differentiated arrangement of wireless measurement packages is conditions for the production combat equipment which able to ensure of maximum compliance and identify gaps at the stage of research by wearing a set of automated remote monitoring of parameters in the "soldier-fighting equipment" by non-destructive method.

Кваліфікаційна робота присвячена розробці системи, яка забезпечує дистанційне керування освітленням «Розумного будинку» з використанням технології безпровідних сенсорних мереж. Проведено огляд і аналіз існуючих методів та засобів керування освітленням приміщення. Здійснено порівняльний аналіз стандартів зв’язку для побудови безпровідних сенсорних мереж в задачах керування освітленням. Обґрунтовано вибір технології ZigBee. Розроблено структурну схему системи керування освітленням будинку на основі ZigBee мережі. Спроектовано схему електричну принципову пульта керування освітленням та обґрунтовано вибір елементної бази. Розроблено алгоритм роботи системи керування освітленням будинку з використанням технології безпровідних сенсорних мереж.
Qualification work is devoted to the development of a system that provides remote control of lighting "Smart House" using the technology of wireless sensor networks. A review and analysis of existing methods and means of lighting control. A comparative analysis of communication standards for the construction of wireless sensor networks in lighting control problems. The choice of ZigBee technology is substantiated. The structural scheme of the house lighting control system based on the ZigBee network has been developed. The scheme of the electric basic control panel of lighting is designed and the choice of element base is substantiated. An algorithm for the operation of the home lighting control system using the technology of wireless sensor networks has been developed.
ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ 10 1.1 Аналіз вимог до системи керування освітленням «Розумного будинку» 10 1.2 Огляд і аналіз існуючих методів та засобів керування освітленням будинку 12 1.2.1 Класифікація систем автоматичного управління освітленням 12 1.2.2 Автоматизовані системи автоматичного керування освітленням 14 РОЗДІЛ 2 ПРОЕКТНА ЧАСТИНА 17 2.1 Обґрунтування вибору технології обміну даними для безпровідної сенсорної мережі системи керування освітленням будинку 17 2.1.1 Порівняння технологій безпровідної передачі даних 17 2.1.2 Обґрунтування вибору ZigBee для побудови сенсорних мереж 20 2.2 Розробка узагальненої структури системи керування освітленням будинку 21 2.2.1 Вибір топології ZigBee мережі для системи керування освітленням будинку 21 2.2.2 Структурна схема пульта для керування освітленням будинку 24 2.3 Обґрунтування вибору апаратного забезпечення системи керуванням освітлення 26 2.3.1 Обґрунтування вибору мікроконтролера 26 2.4 Розробка схеми електричної принципової пульта керування освітленням будинку 30 2.4.1 Схема підключення мікроконтролера 31 2.4.2 Схема електроживлення 32 2.4.3 Схема підключення рідкокристалічного індикатора 33 2.4.4 Схема під’єднання світлодіодів 34 2.4.5 Схема під’єднання кнопок керування 35 2.4.6 Схема годинника реального часу 36 2.4.7 Схема ZigBee-радіоканалу 38 2.4.8 Мікросхема Flash-пам’яті 38 РОЗДІЛ 3 ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА 40 3.1 Розробка алгоритмічного та програмного забезпечення для системи керування освітленням будинку 40 3.1.1 Алгоритм роботи системи керування освітленням будинку 40 ВИСНОВКИ 55 Бібліографія 56

Робота виконана у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. Захист відбувся “_28_” вересня 2012 р. о “_1100_” год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.01 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, ауд.79. З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.
Дисертацію присвячено побудові удосконалених методів та засобів моделювання відбору інформації в безпровідних мережах давачів систем електропостачання на підставі способів візуалізації та зважених графів для прогнозування небезпечних станів та прийняття адекватних рішень при збільшенні точності визначення місць розташування джерел інформації чи збурень, зменшення часових та вартісних витрат на проведення модельних експериментів, а також підвищення ефективності функціонування мереж та їх стійкості до зловмисних атак. Розроблено та запатентовано метод моделювання візуального виявлення потенційно небезпечних атак маршрутизації в безпровідних сенсорних мережах, який дає змогу частково автоматизувати та зменшити час на проведення аналізу і прийняття рішення по виявленню з підвищеною точністю та локалізації атак. Cтворено апаратно-програмні засоби моделювання режимів відбору інформації та безпечного доступу в безпровідних сенсорних мережах систем електропостачання.
Диссертация посвящена построению усовершенствованных методов и средств моделирования отбора информации в беспроводных сетях датчиков систем электроснабжения на основании способов визуализации и взвешенных графов для прогнозирования опасных состояний и принятия адекватных решений при увеличении точности определения мест расположения источников информации или возмущений, уменьшения временных и стоимостных затрат на проведение модельных экспериментов, а также повышения эффективности функционирования сетей и их устойчивости к злонамеренным атакам. Разработано и запатентовано метод моделирования визуального обнаружения потенциально опасных атак маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях, который позволяет частично автоматизировать и сократить время на проведение анализа и принятие решения по выявлению с повышенной точностью и локализации атак. Создано аппаратно-программные средства моделирования режимов отбора информации и безопасного доступа в беспроводных сенсорных сетях систем электроснабжения.
Thesis is dedicated to the improved modeling tools and methods construction of information removal in wireless sensor networks of power supply systems based on methods of visualisation and weighted graphs to predict dangerous conditions and opportunity of making appropriate decisions while increasing the accuracy of information sources or disturbances location definition, reducing time and cost values of the model experiments, and also enhance efficiency of the networks functioning and persistence to malicious attacks. Relevant scientific and technical task for mathematical modeling of information selection in the "intelligent" power networks was formulated, were demonstrated a close relations with wireless networks that includes the class of homo- and wireless heterogeneous sensor networks. Latest supports, together with the conversion to a high-grade new locally-optimal parametric level of information selection in the power-supply system, noticeable energy savings, increased reliability of electricity supply and reduce environmental loads. Was proved the expediency using of graph model information selection in a distributed wireless sensor networks of "intelligent" power supply systems for the controllability evaluation of sensor nodes on the stages of their design and exploitation. An improved mathematical model of wireless sensor network was developed based on process-event approach using weighted graphs to estimate topology reconstruction and observability. A modified models threats, that cause abnormal modes of wireless sensor network functioning, and resistance modes model against malicious attacks on these networks which differ using the method of weighted graphs to improve the structural and algorithmic system organization of information selection according with the proposed attacks classification by criteria of communications on different levels of the OSI model and the nature of the impact (active and passive) were developed and investigated. Were substantiated structural and algorithmic organization of systems and modeling methods of wireless sensor networks in terms condition of existing threats to the functioning of the network, that allows to increase speed, reliability, resistance against to attacks and to improve other technical and economic parameters of the network functioning. Was developed a convenient tool of modeling for detection routing attack in networks according with integrated security models and methods of visualization. Identifying feature of malicious sensor node was formulated based on collected information about network topology, taking into account the similarity relations between two suspicious neighbor nodes, that clearly identifies and provides an analytical formula component by which attack can be detected automatically. Adequacy of the improved method was confirmed by computer modeling, carried out in two stages. The application of information technologies of visual modeling for monitoring, detection and localization of attacks in wireless sensor networks was substantiated. Modeling method of visual detection of potentially dangerous routing attacks in wireless sensor networks was developed, which includes the executing of such steps and mathematical calculations: measuring the distance between sensors based on the power level of the received signal; reconstructing topological network surface by multidimensional scaling and calculation virtual position of each sensor; smoothing the reconstructed topological network surface using triangulation and kriging-interpolation, visualization of smoothed reconstructed topological network surface and its analysis using attack binary detection of malicious node identifying by the proposed feature. This allows partially automate and reduce time for analysis and making decision for attack identifying with high accuracy and attacks localization. The method is patented. Developed and implemented an effective system for secure communication modeling in wireless sensor networks based on the prototype board, constructed on the basis of the 16-bit microcontroller type PIC24FJ128, encoder and decoder HCS410 HCS500. A computer program for simulation was created in C# language. Carried out a computer modeling experiment on visual detection of worm attacks in designed wireless sensor network based on the patented method. Sensor network formed by the XBee modules by programming the XBee stack at the program level. Foreseen sensors functioning within the ZigBee protocol in accordance with the standard IEEE 802.15.4. Thus used a built-in program ZB20 type, based on the ZigBee PRO Feature Set specification.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – Комп'ютерні системи та компоненти. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків 2016. Дисертаційна робота присвячена розробці інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) моніторингу гідротермічних параметрів АЕС для вирішення науково-практичної задачі оптимізації функціонування енергосистеми шляхом комп’ютерної обробки даних про стан гідротехнічних споруд (ГТС) з урахуванням метеорологічних факторів і об'єктивного прогнозу температурного режиму циркуляційної води. Розроблено ІВС гідрометеорологічних параметрів АЕС з удосконаленою системою вимірювання, передачі, збору, архівування і аналізу параметрів, що впливають на температурний режим циркуляційної води в ГТС АЕС. Запропоновано методику створення енергоефективної структури бездротової сенсорної мережі, що дозволяє дистанційно вимірювати фізичних величин, розподілені на великих відстанях на АЕС. Отримав розвиток метод передачі гідрометеорологічних параметрів в ІВС на АЕС шляхом використання імовірнісного шифрування інформації в каналах зв'язку, що дозволило підвищити ступінь захисту вимірювальної інформації від несанкціонованого доступу, а також збільшити завадостійкість.
Thesis for scientific degree candidate of technical sciences in the specialty 05.13.05 – computer systems and components. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov 2016. Dissertation is devoted to solving scientific and applied problems that concern the optimization of the NPP power system functioning. It is achieved by increasing monitoring accuracy of hydrothermal parameters at the hydrotechnical facilities taking into account hydrometeorological factors and the objective prediction of the circulating water temperature by means of the developed information-measurement system. The information-measurement system of the NPP hydrometeorological parameters was developed, with enhanced system of measurement, transfer, collection, backup, and analysis of parameters affecting the circulating water temperature at the NPP hydrotechnical facilities. Techniques to create energy-efficient structure of the wireless sensor networks were suggested, providing the remote measurement of the physical values extended over a large area of the NPP. The method of transferring hydrometeorological parameters within the information-measurement system was furthered, the probabilistic data encryption being used in the communication channels. It resulted in raising the security level of the measurement data against the unauthorized access and increasing the interference immunity.

The review of the basic principles of building a robust wireless sensor network, through an approach to the assessment of reliability based on the representation of wireless sensor network as markovski process and involves the use of mathematical models of reliability of data transmission between two nodes wsn, which, in turn, is a composition models the reliability of the nodes, the communication between them and the mechanism of their access to the environment.