Файл: 2016.06.07 - Матеріали науково-практичної конференції «Проблеми експлуатації та захисту інформаційно-комунікаційних систем».pdf

Н

АУКОВО

-

ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ

«ПРОБЛЕМИ

ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ТА

ЗАХИСТУ

ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ

СИСТЕМ» 

7

–

9

 ЧЕРВНЯ 

2016

 Р

.,

Н

АЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

,

 М

.

К

ИЇВ

об'єктів  всередині  досліджуваного  приміщення.  Такі  радіохвилі 

приходять  одночасно  і  взаємно  гасяться.  У  результаті

обробки 

сигналу  враховуються  тільки  радіохвилі,  що  відбились  від  рухомих 

об'єктів, тобто від людей. Коли людина віддаляється від розміщеного 

за  стіною  приладу,  змінюється  кут  відбиття  радіохвиль  і  рівень 

прийнятого сигналу зменшується. Відповідно рух в напрямку антени 

викликає зростання рівня сигналу. 

Прототип  Wi-Vi  використовує  передавач  з  двома  антенами  й 

одним  приймачем.  Якщо    використовувати  два  передавача  і  один 

приймач, можна також визначити напрямок руху. 

Основними  перевагами  Wi-Vi  є  невисока  вартість,  мала 

потужність  і  компактний  розмір.  Пристрій  може  бути  вбудований  в 

стільниковий  телефон,  а за  вартістю  не  відрізняється  від  звичайного 

модуля Wi-Fi. 

Технологія  Wi-Vi  має  чимало  потенційних  сфер  застосувань.  Її 

можна використовувати в системах безпеки на будь-яких об’єктах, що 

охороняються,  в  тому  числі  й  в  службах  авіаційної  безпеки. 

Можливості  Wi-Vi  можуть  стати  в  нагоді  рятувальникам,  які 

виконують  пошукові  та  аварійно-рятувальні  роботи.  Поліція  може 

використовувати  Wi-Vi-пристрій  для  виявлення  кількості  людей  в 

будівлі  і  відстеження  їх  рухів,  наприклад,  у  ході  операцій  зі 

звільнення заручників.  

Низька  роздільна  здатність  зображення  на  екрані  може  здатися 

недоліком,  але  насправді  це  не  так.  У  такому  вигляді  технологія  не 

загрожує недоторканності приватного життя і може бути використана 

для спостереження за людьми похилого віку або інвалідами, які проти 

встановлення у своїй кімнаті відеокамер.  

Цю  технологію  можна  використати  в  інтелектуальних  системах 

типу  “Розумний  будинок”  для  відстеження  жестів  керування 

освітленням,  опаленням  тощо.  Ґрунтуючись  на  ігрових  технологіях 

використання рухів, таких  як  Kinect  чи  Wii, можна  сказати,  що для  

системи Wi-Vi є місце й у галузі відеоігор та інтерактивних розваг. 

На  основі  цієї  технології  також  можна  створювати  системи 

постійного  підрахунку  кількості  людей  в  громадському  місці  і 

регулювати  його  роботу.  Наприклад,  автоматична  зміна  параметрів 

роботи  систем  клімату  і  вентиляції,  швидкості  руху  ескалаторів, 

частоти проходження транспорту тощо. 

140

Н

АУКОВО

-

ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ

«ПРОБЛЕМИ

ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ТА

ЗАХИСТУ

ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ

СИСТЕМ» 

7

–

9

 ЧЕРВНЯ 

2016

 Р

.,

Н

АЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

,

 М

.

К

ИЇВ

УДК 004.94 (043.2)  

А.М. Тирсенко 

Р.С. Одарченко 

Національний авіаційний університет, м. Київ 

МЕТОДИ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ 

ФУНКЦІОНУВАННЯ SDN МЕРЕЖІ 

Сучасні мережі передачі даних мають багато недоліків, таких як 

складність в управлінні, складність в масштабуванні, висока вартість 

мережі.  Виникає  необхідність  вирішення  цих  проблем  за  допомогою 

створення  нових  технологій  передачі  даних.  Такою  технологією  є 

SDN,  яка  має  ряд  переваг  перед  традиційними  мережами.  До  них  

можна  віднести:  централізоване  управління  мережею,  підвищення 

швидкості передачі завдяки розділенню рівнів керування та передачі 

даних,  нові  засоби  безпеки,  розширення  можливостей  обладнання, 

програмування додатків API, динамічна реконфігурація, віртуалізація, 

економічність. Оптимізація SDN мережі дозволить максимально розк-

рити потенціал даної технології і налаштувати її для використання у 

реальних комп’ютерних мережах.  

Концепція SDN базується на наступних принципах: 

o

розділення  площини  передачі  інформаційного  трафіку  та  

трафіку управління.  

o

єдиний,  уніфікований,  незалежний  від  постачальника  

інтерфейс між рівнем управління та рівнем передачі даних. 

o

логічно централізоване управління мережею, що здійснюється  

за допомогою контролера. 

o

програмованість мережі.  

o

віртуалізація фізичних ресурсів мережі. 

Створення моделі SDN-мережі надасть можливість оцінити осно-

вні  параметри  мережі,  особливості  правил  маршрутизації,  ефектив-

ність  управління  мережею,  масштабованість.  Моделювання  SDN-

мережі  надасть  можливість  дослідити  принцип  її  роботи  і  порівняти 

його  з  традиційними  мережами.  Як  наслідок,  ми  отримаємо  можли-

вість  дослідити  переваги  SDN-мережі  та  обґрунтувати  доцільність  її  

використання. А також виявимо недоліки, що дасть змогу розробити 

методи для їх подальшого усунення. 

Моделювання  необхідне  для  попереднього  тестування  роботи  

мережі.  Тому  на  основі  створеної  імітаційної  моделі  мережі  SDN  

141

Н

АУКОВО

-

ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ

«ПРОБЛЕМИ

ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ТА

ЗАХИСТУ

ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ

СИСТЕМ» 

7

–

9

 ЧЕРВНЯ 

2016

 Р

.,

Н

АЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

,

 М

.

К

ИЇВ

вивчатиметься  потенційна  архітектура  мережі  підприємства.  

Для  створення  такої  моделі  використаємо  програмне  забезпечення 
Mininet – 

середовище для моделювання SDN мереж, яке на даний час 

не  має  аналогів.  На  основі  створеної  імітаційної  моделі  можливо  

проводити  досліди  на  мережі,  наприклад:  вивчати  таблиці  потоків,  

перехоплювати  трафік  мережі,  емулювати  обрив  зв’язку,  розглядати 

дії  контролера  у  разі  виникнення  аварійних  ситуацій  тощо.  

Використовуючи мову програмування Python можна розширити мож-

ливості середовища моделювання Mininet.  

Підвищення ефективності SDN мережі можна досягнути з допо-

могою використання додатків API для керування мережею. Наприклад, 

можливо  використовувати  додатки  для  покращення  маршрутизації  у 

мережі  та  підвищення  ефективності  механізму  черг  у  комутаторах.  

Разом  це  збільшить  пропускну  здатність  і  зменшить  затримку  у  

мережі.  Можна  використовувати  додатки  для  забезпечення  безпеки. 

Це  дозволить  підвищити  надійність  SDN  мережі.  Визначення  

найбільш ефективного набору додатків і принципів їх функціонуван-

ням є шляхом до підвищення ефективності програмно-конфігурованої 

мережі. 

В результаті роботи було створено імітаційну модель SDN мере-

жі, проведено налаштування і оптимізацію мережі, протестовано пра-

цездатність конфігурації мережі. Також проведено дослідження робо-

ти SDN мережі з використанням різних підходів до побудови архітек-

тури  мережі  (централізованої,  децентралізованої  та  ієрархічної). 

Централізована архітектура складається з одного контролера, який ке-

рує усіма комутаторами мережі. В децентралізованій структурі є декі-

лька контролерів, які мають рівноцінні права і функції. Кожен контро-

лер  в  такій  структурі  має  інформацію  про  всю  мережу.  Ієрархічна 

структура має два класи контролерів: кореневий контролер і локаль-

ний контролер. Локальні контролери мають обмежений функціонал і 

не містять інформації щодо всієї топології мережі.  Локальний конт-

ролер управляє одним або кількома комутаторами. А кореневий конт-

ролер має інформацію про всю мережу. Він управляє всіма локальни-

ми контролерами і може запускати додатки, яким потрібен доступ до 

мережі. 

142

Н

АУКОВО

-

ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ

«ПРОБЛЕМИ

ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ТА

ЗАХИСТУ

ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ

СИСТЕМ» 

7

–

9

 ЧЕРВНЯ 

2016

 Р

.,

Н

АЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

,

 М

.

К

ИЇВ

УДК 004.7.654 (043.2) 

О.Ю. Устинов, 

Д.О. Колодинський, 

О.П. Ткаліч  

Національний авіаційний університет, м. Київ 

ОПТИМІЗАЦІЯ БЕЗДРОТОВИХ МЕРЕЖ ЗВ’ЯЗКУ. СЕНСОРНА 

МЕРЕЖА 

У  зв’язку  з  розвитком  технологій,  поширенням  концепції  Інтер-

нету речей та використанням бездротових технологій в багатьох сфе-

рах життя, актуальним стоїть питання використання бездротових сен-

сорних мереж  зв’язку, їх оптимізація та інтеграція з іншими техноло-

гіями. Найбільш розповсюдженою, ефективною технологією з найме-

ншим  енергоспоживанням  вважається  технологія  ZigBee  (стандарт 
IEEE  802.15.4). 

В даній технології використовуються бездротові дат-

чики (сенсори) різного призначення для підвищення безпеки підпри-

ємства,  можливості  віддаленого  моніторингу  різних  об’єктів  та  під-

вищення зручності робочих та побутових умов.  

Для оптимізації бездротової сенсорної мережі слід дослідити усі 

методи  маршрутизації,  що  застосовуються  для  мереж  технології 
ZigBee

, та обрати найбільш оптимальний. Оптимальність методів ма-

ршрутизації буде полягати у знаходженні найкоротших шляхів пере-

дачі пакетів даних, недопусканні перенавантаження на мережевих ву-

злах,  збільшенню  пропускної  здатності  та  підвищенню  ефективності 

мережі за рахунок рівномірності навантаження всередині мережі. Та-

кож важливими аспектами при виборі методу маршрутизації є область 

застосування сенсорної мережі, кількість кінцевих і транзитних вузлів 

та кластеризація мережі. 

Ще одним вагомим фактором при плануванні та оптимізації ме-

режі є пропускна спроможність як всієї мережі, так і усіх її окремих 

вузлів.  У  роботі  було  розроблено  математичну  модель  пропускної 

спроможності мережі, яка залежить від мережевого навантаження, ро-

змірів і кількості пакетів та часу, за який вони передаються. Для цього 

необхідно було попередньо дослідити структуру суперфреймів техно-

логії ZigBee, активний та неактивний періоди, часові інтервали та кад-

ри.  Для  розрахунку  навантажень  на  координатор та  маршрутизатори 

необхідно врахувати два типи кластеризаціїї в бездротових сенсорних 

143

Н

АУКОВО

-

ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ

«ПРОБЛЕМИ

ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ТА

ЗАХИСТУ

ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ

СИСТЕМ» 

7

–

9

 ЧЕРВНЯ 

2016

 Р

.,

Н

АЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

,

 М

.

К

ИЇВ

мережах:  по  просторовому  розташуванню  та  по  функціональному 

призначенню сенсорів. 

Для ефективної інтеграції бездротової сенсорної мережі техноло-

гії ZigBee з бездротовою мережею доступу стандарту Wi-Fi було роз-

роблено  алгоритм  перетворення  адрес  сенсорної  мережі  у  IP-адреси 

шляхом  впровадження  стеку  протоколів 

TCP/

IP.  Було  розглянуто 

призначення IP-адрес згідно з місцезнаходження або функціонального 

призначення сенсорів, а також суміщення цих двох методів. При при-

значенні IP-адреси по місцезнаходженню використовується третій та 

четвертий  октети,  а  при  призначенні  IP-адреси  по  функціональному 

призначенні – другий октет, що дає можливість для суміщення двох 

методів. У випадках, коли IP-адреси двох і більше вузлів співпадають, 

адресація здійснюється по MAC-адресі мережевого вузла. 

Для  побудови  більш  масштабних  та  функціональних  сенсорних 

мереж доцільно використовувати одразу декілька технологій. Ця зада-

ча є найбільш актуальною в концепції Інтернету речей, в якій немає 

одного уніфікованого стандарту і, в залежності від масштабу застосу-

вання та призначення мережевих елементів, використовуються різно-

рідні технології. Головною проблемою сенсорних мереж, що основу-

ються на декількох технологіях, є адресація між вузлами мереж різних 

технологій.  Для  вирішення  цієї  проблеми  у  роботі  було  розроблено 

модель  шлюзу,  яких  спроможний  відправляти  пакети  даних  між  різ-

норідними технологіями, перетворюючи та формуючи мережеві адре-

си. В роботі використовується шлюз, що працює з трьома технологія-

ми: ZigBee, Wi-Fi та Bluetooth. В якості шлюзу можна використовува-

ти  мережевий  маршрутизатор,  сервер,  координатор  ZigBee  та  міні-

комп’ютер на основі плати Raspberry Pi. 

Як  висновок  можна  відмітити,  що  для  оптимізації  бездротових 

сенсорних мереж зв’язку необхідно обрати найбільш оптимальний ме-

тод маршрутизації, якомога рівномірно розподілити навантаження на 

мережеві вузли, підвищити пропускну спроможність мережі, розділи-

ти мережу на кластери та при необхідності інтегрувати сенсорну ме-

режу з іншими технологіями. Для цього необхідно врахувати мереже-

ву та міжмережеві адресації та шлюзування між мережами різних тех-

нологій. Результатом роботи є оптимізована бездротова сенсорна ме-

режа технології ZigBee, що інтегрована з бездротовою мережею дос-

тупу технології Wi-Fi та бездротовою сенсорною мережею технології 
Bluetooth. 

144