NASK Stworzenie nowej metody utrzymywania spójności mobilnych sieci ad hoc do monitorowania środowiska - Projekty badawcze -

Mobilne sieci ad hoc są coraz częściej wykorzystywane do monitorowania środowiska w sytuacjach kryzysowych tj. trzęsienie ziemi, niekontrolowany wyciek gazu ciężkiego czy poszukiwania po huraganie. W sytuacjach tych często dochodzi do zniszczenia, awarii lub przeciążenia istniejącej infrastruktury komunikacyjnej. Jednocześnie węzły sieci muszą wymieniać między sobą informacje w celu koordynacji działania oraz posiadać połączenie z centrum zarządzania kryzysowego aby zarówno odbierać komendy, jak i przesyłać zebrane dane z miejsca katastrofy. Stąd istnieje potrzeba zagwarantowania możliwości komunikacji między węzłami w ramach sieci (utrzymania spójności sieci) w czasie jej działania.

Istniejące rozwiązania pozwalające na utrzymanie spójności sieci cechuje znaczny wpływ na jakość realizacji zadania postawionego przed siecią (np. monitorowania obszaru). W ramach niniejszego projektu została zaproponowana metoda CMC (Connectivity Maintanance with Cooperation) [1], której główną częścią jest mechanizm pozwalający na współpracę węzłów. Celem zaproponowanego mechanizmu jest zwiększenie monitorowanego obszaru, który jest znacznie ograniczony z uwagi na konieczność zachowania spójności przez sieć. Mechanizm może być z łatwością dodany do większości istniejących metod utrzymania spójności.

Zaproponowane podejście CMC zostało przetestowane przy pomocy eksperymentu symulacyjnego. Do przeprowadzenia symulacji wykorzystano środowisko symulacyjne mobilnych sieci ad hoc MobASim [2] rozszerzone o model rozchodzenia się gazów ciężkich oraz metodę CMC. Celem sieci w ramach tego eksperymentu było wykrycie obszaru pokrytego chmurą gazu ciężkiego. Sieć złożona była z 16 węzłów podzielonych na 4 klastry. Symulowanym wyciekiem gazu ciężkiego był wyciek chloru ze źródła o przekroju 0.1m² w tempie 33kg/s przy prędkości wiatru równej 3m/s. Topologia sieci w wybranych chwilach czasu została przedstawiona na Rys. 1. Można zaobserwować, że sieć utrzymuje spójność, a dzięki metodzie CMC znaczny obszar chmury gazu ciężkiego jest monitorowany.

Rys1. Topologia sieci czujników po (a) 65 (b) 90  (c) 135  sekundach od momentu  wykrycia gazu. Węzły należące do tego samego klastra zostały oznaczone tym samym kolorem. Czerwone linie oznaczają istniejące połączenia komunikacyjne.

 

Bibliografia:

[1]  M. Krzysztoń. Tworzenie spójnych sieci ad hoc do monitorowania środowiska. Przegląd Telekomunikacyjny – Wiadomości Telekomunikacyjne, nr 8-9, 2016, pp. 797-800,

[2] M. Krzysztoń. The nodes cooperation for maintaining connectivity of mobile ad hoc network during phenomena cloud monitoring. Proceedings of International Interdisciplinary PhD Workshop 2017, ISBN: 978-83-7283-858-2,

[3] E. Niewiadomska-Szynkiewicz, A. Sikora, J. Kołodziej. Modeling mobility in cooperative ad hoc networks. Mobile Networks and Applications, 18(5):610–621, 2013.