Выпуск №18 (Октябрь)

https://doi.org/10.25313/2520-2057-2018-18

XL Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 28.03.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

МНПК "Цифровая трансформация и инновации в экономике, праве, государственном управлении, науке и образовательных процессах", 18-21.03.2019

XXXIX Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 27.02.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XIII Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 31.01.2019 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXVIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.01.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XXXVІI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.10.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXIV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.08.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 31.07.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХІ Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXIХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.04.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.03.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІІІ МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 19-22.03.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 28.02.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХVІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XІІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.12.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.09.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

X Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

"Тенденции развития национальных экономик: экономическое и правовое измерение" 18-19.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом и ККИБиП)

ХIX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.04.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.03.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 20–23.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.02.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.01.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 28.12.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.10.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.10.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конф. «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 30.09.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.09.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.08.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 29.07.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.06.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІX Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VI Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.05.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

V Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 29.04.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.04.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 31.03.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІI Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 30.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 21-24.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 26.02.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

II Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 20.02.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.12.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IV Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.12.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 29.10.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 28.10.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

III Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.09.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

III Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.08.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІІ Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 30.06.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

II Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.05.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы экономики и финансов, 29.04.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Научный диспут: вопросы экономики и финансов, 31.03.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы современной науки, 27.03.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

Глобальные проблемы экономики и финансов, 27.02.2015 (Совместная конференция с финансово-экономическим научным советом)



Могильный С. Б., Голощапова К. А. Сенсорна мережа на основі технології LoRa для екологічного моніторингу // Міжнародний науковий журнал "Інтернаука". — 2018. — №18.


Отрасль науки: Технические науки
Скачать статью (pdf)

Технічні науки

УДК 004.735

Могильний Сергій Борисович

кандидат технічних наук, доцент,

доцент кафедри радіотехнічних пристроїв і систем

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Могильный Сергей Борисович

кандидат технических наук, доцент,

доцент кафедры радиотехнических устройств и систем

Национальный технически университет Украины

«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»

Mogilniy Sergey

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor,

Associate Professor of the Department of Radioengineering Devices and Systems

National Technical University of Ukraine

“Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

Голощапова Кристина Андріївна

студентка

Інституту телекомунікаційних систем

Національного технічного університету України

«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Голощапова Кристина Андреевна

студентка

Института телекоммуникационных систем

Национального технического университета Украины

«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»

Goloschapova Kristina

Student of the

Institute of Telecommunication Systems of

National Technical University of Ukraine

"Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"

СЕНСОРНА МЕРЕЖА НА ОСНОВІ ТЕХНОЛОГІЇ LORA ДЛЯ ЕКОЛОГІЧНОГО МОНІТОРИНГУ

СЕНСОРНАЯ СЕТЬ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ LORA ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

SENSOR NETWORK BASED ON LORA TECHNOLOGY FOR ENVIRONMENTAL MONITORING

Анотаці. Побудова та дослідження сенсорної мережі на основі технології LoRa для екологічного моніторингу.

Ключові слова: сенсорна мережа, технологія LoRa, моніторинг, мережеве планування.

Аннотация. Построение и исследование сенсорной сети на основе технологии LoRa для экологического мониторинга.

Ключевые слова: сенсорная сеть, технология LoRa, мониторинг, сетевое планирование.

Summary. Construction and research of sensor network based on LoRa technology for environmental monitoring.

Key words: sensor network, LoRa technology, monitoring, network planning.

За останнє сторіччя населення світу збільшилося в чотири рази за рахунок значного переселення із сільської місцевості до міських районів. Сьогодні в містах мешкає 50% населення, і ця чисельність досягне 70% до 2050 року [1, с. 1392]. Тому попит на високу якість життя в міських районах породжує необхідність створення екологічно чистих міст.

Бездротова сенсорна мережа, яка надаватиме дані про вплив людської діяльності на навколишнє середовище, може стати вирішенням багатьох питань в області екології. Такі мережі можуть збирати дані з інтелектуальних пристроїв і датчиків, вбудованих в дорожне покриття, електричні мережі та будівлі. Комунікація по всій мережі вузлів дозволяє використовувати нові можливості, такі як статистична вибірка, агрегація даних, а також моніторинг.

Сенсорні мережі забезпечують дуже низьку вартість розгортання, обслуговування та енергоспоживання. Великий діапазон вузлів дозволяє здійснювати розгортання в віддалених місцях, що є перевагою в використанні таких мереж для екологічного моніторингу.

Для охоплення сенсорами великої території, необхідний бездротовий протокол відповідної дальності. Для цього доцільно використовувати малопотужну широкосмугову мережу LPWAN, яка призначена для підтримки передачі даних з низькою швидкістю підключених пристроїв, таких як датчики, що працюють автономно. Основні технічні параметри таких мереж наведені в табл. 1 [3, с. 408].

Таблиця 1

Основні параметри розповсюджених сенсорних мереж

LoRa – це, перш за все, технологія модуляції, яка забезпечує значну дальність зв'язку, у порівнянні з існуючими конкурентами. Зона покриття залежить від середовища або перешкод на місцевості. Модуляція в даному методі заснована на технології розширення спектру Spread Spectrum Modulation (SSM) і варіації лінійної частотної модуляції Chirp Spread Spectrum (CSS) з інтегрованою прямою корекцією помилок Forward Error Correction (FEC). Така технологія дозволяє шлюзу або базовій станції покривати цілі міста або сотні квадратних кілометрів [3, с. 408].

LoRa дозволила демодулювати сигнали на рівні 20 дБ нижче рівня шумів, у той час як більшість систем з частотної маніпуляцією FSK працюють тільки з рівнем сигналів не нижче 8-10 дБ рівня шумів.

На території, показаній на рис. 1, необхідно встановити набір периферійних вузлів (їх кількість вказана на рис. 1), які збирають інформацію про умови навколишнього середовища. Ці вимірювання передаються на пристрої базових станцій з використанням бездротового протоколу LoRa. Варто зазначити, що технологія LoRa дозволяє підключити до одного шлюзу до 20 тис. пристроїв. В зв’язку з чим постає наступна задача: визначити кількість шлюзів та місця їх розміщення для повної та якісної зони покриття території КПІ мережею LoRa.

Рис. 1. Очікувана область охоплення території сенсорної навчальної мережі LoRa НТУУ «КПІ»

Теоретично LoRaWAN в межах міста може передавати сигнал на відстань від 2-ох до 5-ти кілометрів. Експериментально ж було отримано, що максимальна дальність передачі сигналу в забудові, тобто в місті близько 400 метрів. Це означає, що для якісного покриття території КПІ, необхідно встановити не менше 3-ох або 4-ох базових станцій. Адже територія Київського політехнічного інституту охоплює 2 км2 (рис. 2).

Рис. 2. Граф відстаней корпусів НТУУ «КПІ»

Для більшої наглядності показана матриця суміжності (табл. 2) графа, який наведений на рис. 2. Числа, які вказані в першому рядку та стовбці, це номера корпусів НТУУ «КПІ». Числа, які знаходяться на перетині рядків та стовбців, це відстані між корпусами в метрах.

Таблиця 2

Матриця суміжності графа відстаней корпусів НТУУ «КПІ»

Для візуалізації результатів використовувалася програма Atoll, яка призначена для планування бездротових мереж. Інтерфейс програми показаний на рис. 3. Він стандартний для програм цього класу: зліва знаходяться об'єкти проектованої мережі, в центрі - карта з накладеними на неї шарами. При створенні базової станції можлива зміна її параметрів, включаючи кількість секторів, висоту і діаграму спрямованості антени, частоту тощо.

Рис. 3. Програмне забезпечення Atoll для радіопланування

В рамках проекту для підтримки профілів користувачів створений сервісний сайт iot.kpi.ua. Реалізована апаратна частина мережі і основне програмне забезпечення, які підтвердили очікувані параметри. Попереду планування та дослідження мережі на території НТУУ «КПІ» для якісного та повного покриття LoRa на частотах, які не вимагають ліцензування.

Однією із переваг проекту є те, що вся інформація про стан довкілля матиме геопросторову прив’язку. Це дозволить використовувати численні методи обробки геопросторової інформації при візуалізації та аналізі отриманих даних. А відносна низька вартість моніторингових пристроїв та тривалий час автономної роботи дозволить їх масове використання, що сприятиме розвитку щільної моніторингової мережі.

Література

  1. Constantino D. Urban Smartness: Tools and Experiences. Sxl - Springer for Innovation, (12), 2014.
  2. White Paper: A Technical Overview of Lora and Lorawan / LoRa Alliance. – LoRa Alliance: San Ramon, CA, USA, 2015. – 20 p.
  3. Могильний С.Б. LPWAN з використанням RASPBERRY PI І технології LORA / С.Б. Могильний, Х.А. Голощапова // Проблеми телекомунікацій ПТ-2017: XІ Міжнародна науково-технічна конференція та Перспективи розвитку інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем ПРІТС 2017: ІХ Міжнародна науково-технічна конференція студентів та аспірантів, 18–21 квітня 2017 р., Київ: збірник матеріалів конференції. – К.: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2017. – С. 408-410.
  4. Могильний С.Б. Мікрокомп’ютер Raspberry Pi – інструмент дослідника / С.Б. Могильний. – К.: Талком, 2014. — 340 с.