3.3. Зв’язки між основними модулями програми

Загальну схему роботи серверної і клієнтської частин зображено на рис. 3.3. Основний принцип роботи системи полягає в тому, що постійно всі відомості про перехоплені пакети відправляються до серверної частини програми, де ці данні після обробки заносяться до бази даних.

Рис. 3.3 Схема взаємодії серверної і клієнтських станцій

У випадку, якщо зв’язок між клієнтською і серверною частинами програми переривається, всі дані записуються до тимчасового файлу на комп’ютері користувача, а після оновлення зв’язку за допомогою спеціального модуля Оновлення даних інформація з тимчасових файлів передається до серверної частини програми, де та обробляється і записується до бази даних.

3.4. Основні екранні форми програми

Головну форму програми представлено на рис. 3.4

Для виведення на екран основної статистики по мережному трафіку використовуються команди із меню Статистика (рис. 3.5).

На рис. 3.4 зображено приклад статистики по всім запущеним мережним додаткам на машині користувача.

Рис. 3.4 Вигляд головної форми програми

Рис. 3.5 Меню статистика

Рис. 3.6 Окремий витяг з таблиці статистики по запущеним додаткам

На рис. 3.7 вказано приклад статистики по відвідуванню веб-сторінок, з вказуванням адреси, програмного додатку (броузера) і часу знаходження на сторінці.

Рис. 3.7 Статистика стосовно відвіданих веб-сторінок

На рис. 3.8 вказано приклад статистики по повідомленням з ICQ.

Рис. 3.8 Статистика по вхідним і вихідним повідомленням ICQ

Додаткові можливості програми зібрано у меню Управління (рис. 3.9).

Рис. 3.9 Команди меню управління

Приклад запуску додатку показано на рис. 3.10.

Рис. 3.10 Реалізація можливості віддаленого запуску програми

Лістинги основних кодів програмних файлів представлено в Додатку А - клієнтська частина, Додатку Б - серверна частина.

3.5. Алгоритми розробки програмних модулів аналізу архітектури мережі asnet

Суттєвою частиною ПЗ в радіомережі датчиків є програмний стек ASNET. Ця технологія по частині програмного і апаратного забезпечення призначена для систем управління "цифровим будинком" і використовує особливий MAC -рівень, протокол передачі і вибору маршруту. Специфікація класу вузлів забезпечує взаємодію між ними. Координатори, асоційовані вузли з маршрутизацією (роутери) і без неї (ретранслятори), а також сенсори підтримуються в змішаній мережі.

Оскільки для створення мережі ASNET необхідно запрограмувати рівні MAC, LLC, NWK, APS і APL, необхідно вибрати використовуваний код і модифікувати його в процесі розробки ПЗ радіомережі.

Компанія Meshnetics (meshnetics.com) пропонує частини своїх програм як відкриті вихідні тексти: OpenMAC для MAC -уровня 802.15.4.

Вихідний текст. Мережевий і транспортний рівні поступають у вигляді бібліотеки і розробникові недоступний вихідний текст. Він вирішує проблеми мережевого рівня через бібліотеку програм, отриманих від ф. NXP.

Операційну Систему Реального Часу ОС-РВ потрібно для створення координаторів і роутерів. ОС-РВ потрібна для підтримки протоколу TCP/IP, USB -накопичувачів або для паралельного виконання програмних завдань. Для сенсорів з невеликими Додатками зазвичай ОС-РВ не потрібно (нескінченний цикл з перериванням є простий метод, придатний для сенсорів), але можна використовувати безкоштовну версію Tiny OS. Можна вибрати і Linux. Для сенсорів годиться і запатентований планувальник.

Програмні модулі Asnet включають ядро реального часу Asnet_Core, який орієнтований на створення розширюваних застосувань ASNET і взаємодіє з апаратними і протокольними модулями, список яких з набором виконуваних функцій приведений нижче.

Кожен з модулів має чергу завдань, прапори і обмінний буфер.

А. Список апаратних модулів.

1) Asdev_SPI: модуль зовнішнього інтерфейсу зв'язку SPI/USB; 2) Asdev_SENSOR: модуль датчика (служба Застосувань); 3) Asdev_XCVR: модуль радіотрансивера (апаратно-залежний від чіпа JN5148);

4) Asdev_TMR: модуль мережевих таймерів (запуск - перезавантаження - зупинка - генерація переривань).

В. Список протокольних модулів.

В1. Список модулів PHY фізичного рівня.

1) Asphy_ED: модуль детектування потужності сигналу в радіоканалі;

2) Asphy_ССА: модуль оцінки стану каналу для CSMA - CA;

3) Asphy_LQI: модуль виміру RSSI і індикації якості ланки зв'язку;

4) Asphy_TRX: модуль активізації і деактивізації радіотрансивера;

5) Asphy_SYN: модуль синхронізації прийому і передачі кадрів.

В2. Список модулів MAC рівня доступу до радіоканалу.

1) Asmac_START: модуль запуску координатора і обслуговування PAN:

Скидання MAC і запуск координатора;

- Проведення ED і активного сканування каналу;

- Вибір PAN ID із списку PAN дескрипторів, що повертається після ED і активного сканування каналу;

- Запуск координатора видачею команди СТАРТ і завантаженням конфігурації суперкадру і параметрів каналу;

- Синхронізація вузла з маяком координатора-батька;

- Генерація кадрів маяка з інтервалом маяка BI і установка номерів / позицій слотів GTS для сенсорів;

- Видача від MAC відповіді на запит СТАРТ після завершення дій, наказаних цим запитом.

Функціонування вузла в режимі аналізу і обробки запитів (подій) від APL і від УЛО MAC.

Зміна конфігурації координатора і суперкадру.

Прийом і аналіз кадру маяка. Синхронізація вузла з маяками на межі періоду backoff.

2) Asmac_SCAN: модуль сканування енергії і визначення якості зв'язку; 3) Asmac_Beacon: модуль генерації маяків і синхронізації вузлів між собою по маяках; 4) Asmac_JOIN: модуль MAC асоціації/диассоціації:

Процедура MAC асоціації при первинному входженні вузла в мережу (на MAC і NWK рівнях):

- Виконання вузлом-нащадком транзакції асоціації (генерація запиту, прийом і аналіз відповіді).

- Алгоритм CSMA - CA в процесі видачі запиту асоціації.

- Алгоритм доступу до каналу в процедурі асоціації.

- Виконання координатором-батьком транзакції асоціації (прийом запиту, аналіз і видача відповіді).

Процес реасоціації мобільного сенсора із заміною батька (EDM, батьки: поточний і кандидат).

Процедура приєднання вузла-сироти.

Процедура диассоціації вузла або батьком, або за своєю ініціативою, або якщо віддаляється його батько.

5) Asmac_RCV: модуль прийому, фільтрації (аналіз форматів) і аборту кадрів;

6) Asmac_SND: модуль формування і передачі кадрів:

Пряма передача кадрів з використанням тайм-слотів;

Використання MAC підтверджень і повторних передач;

Витягання сенсором кадрів, що очікують, від вузла.

В3. Список модулів LLC_DQDB_R канального рівня доступу до радіотракту.

В4. Список модулів NWK мережевого рівня.

1) Asnet_FORMATION: модуль створення нової мережі координатором:

Приєднання до мережі, використовуючи індикацію асоціації від MAC або за запитом від APL:

- Детерміністична модель створення нової мережі з визначенням черговості за розкладом.

- Процедура SLAVE - NODE координатора-батька для приєднання вузлів до свого сегменту мережі.

- Моніторинг процедури створення нової мережі SLAVE - NODE координатором.

- Процедура MASTER - NODE координатора для приєднання сегментів до свого фрагмента мережі.

- Формування і повернення мережевих команд "Звіт про створення сегменту/фрагмента мережі" при створенні мережі.

- Призначення мережевих адрес МАВ і вирішення конфліктів адрес.

- Моніторинг сценарію створення нової мережі PAN координатором.

Вихід із складу мережі, використовуючи командні кадри виходу з мережі або за запитом від APL.

Виявлення сусідів і їх реєстрація в таблиці вузлів-сусідів.

Повторне входження "хендовер" до складу мережі мобільних сенсорів.

2) Asnet_HOP: модуль ретрансляції кадрів;

Ретрансляція кадрів з маршрутизацією від джерела "RoS".

Обробка карти FIRM при транзиті кадру.

3) Asnet_ROUTE: модуль маршрутизації, залежної від топології мережі:

Ініціалізація відкриття маршруту і передача/трансляція кадрів даних від імені APS або сенсора;

Відкриття (прокладення) маршрутів з метою реєстрації маршрутів для передачі пакетів в сеансі зв'язку;

Ініціалізація відновлення маршруту і участь у відновленні маршруту;

Використання показника "ціна маршруту" як визначено при відкритті маршруту;

Підтримка таблиць відкриття і реєстрації маршрутів ТОРМ;

Створення кадрів даних з маршрутизацією RoS;

Процедура маршрутизації від джерела при прийомі unucast і broadcast кадрів зі вбудованою картою FIRM.

В5. Список модулів APS сеансо-транспортного рівня.

1) Asaps_BIND: модуль організації сеансів зв'язку;

Організація сеансу зв'язку "binding" між двома вузлами в межах кластера мережі із заданим PAN ID.

Організація сеансу зв'язку "binding" між двома вузлами в межах гіпермережі із заданими PAN ID

2) Asaps_FRAGM: модуль фрагментації повідомлень і наскрізного підтвердження;

Процедури передачі повідомлення (рис. 3.11):

Рис. 3.11 Загальний алгоритм функціонування пристроїв мережі ASNET

- Ініціалізація відкриття маршруту.

- Ініціалізація сеансу зв'язку і підготовка до передачі повідомлення.

- Фрагментація повідомлення на блоки і форматування кадрів, що передаються.

- Фрагментована передача повідомлень із запитом наскрізного підтвердження і повторні передачі.

Отримання, обробка і підтвердження кадрів. Відмова від кадрів.

- Фільтрація адрес.

- Фільтрація фрагментів.

- Використання підтверджень.

C. Список допоміжних модулів (утиліт).

1) Asuti_PIB: модуль обслуговування інформаційної бази PIB;

2) Asuti_INIT: модуль початкового скидання і ініціалізації вузла;

3) Asuti_POZ: модуль позиціонування мобільного суб'єкта в радіомережі;

4) Asuti_GTS: модуль обчислення тимчасових позицій тайм-слотов GTS;

5) Asuti_GFB: модуль обчислення часу генерації кадру маяка координатора-нащадка;

6) Asuti_COST: модуль обчислення ціни вхідної та вихідної ланки зв’язку.