Моделювання конвеєрно-модульного перенесення мультимедійних даних у сенсорній мережі транспортної системи

Abstract

The paper studies the issues of distributed sensor networks interaction based on the Internet of Things architecture in the context of automated control systems design for dynamic objects of transport infrastructure. The properties of multimedia streams like digital telemetry exchange and packet data delivery between the sensor controllers of urban transport network are analyzed. A method of modifying the standard Ethernet network interface at the logical link control (LLC) sublayer on Raw Socket technology for joint transmission of multi-channel telemetry and packet data is proposed. A software simulator has been developed for conveyor-modular transfer in Python codes for Linux Ubuntu operating system based on the dynamic data structuring by the markup tags. The relevance of this work is due to the need to further improve the open system interoperability when building heterogeneous Internet of Things. As a result of the studies conducted, the use of conveyor-modular transfer (CMT) for telemetry data exchange with limited latency in urban control systems of transport safety is substantiated. The tests of the conveyor-modular simulator confirmed the relevance and logical consistency of the basic principles of encoding, transmitting and decoding multimedia data in the communication channel of the Internet of Things. The obtained results create scientific and methodological prerequisites for replenishing the existing TCP/IP stack with a new internetworking protocol with limiting delays, which can be used in conjunction with the IP protocol in real-time applications of the Internet of Things, and above all, in urban transport safety management systemsВ работе исследованы вопросы построения и взаимодействия распределенных сенсорных сетей в архитектуре Интернета вещей и системах автоматизированного управления динамическими инфраструктурными объектами. Проанализированы особенности и структура мультимедийных потоков цифровой телеметрии и пакетных данных между контроллерами сенсорных сетей городского транспорта. Предложен способ модификации стандартного сетевого интерфейса Ethernet на подуровне управления логическим соединением (LLC) по технологии “сырых сокетов” (Raw Socket) для совместной передачи многоканальной телеметрии и пакетных данных. Разработан программный симулятор конвейерно-модульного переноса на языке Python в операционной системе Linux Ubuntu, в котором использован метод динамического структурирования данных тегами разметки.Актуальность данной работы обусловлена необходимостью дальнейшего повышения межсетевой интероперабельности при построении гетерогенных систем Интернета вещей.В результате проведенных исследований обосновано применение конвейерно-модульного переноса (КМП) для обмена данными телеметрии с ограничением задержек в системах контроля безопасности городского транспорта. Проведенные испытания симулятора конвейерно-модульного переноса подтвердили релевантность и логическую непротиворечивость основных принципов кодирования, передачи и декодирования мультимедийных данных в канале связи КМП.Полученные результаты создают научно-методические предпосылки для пополнения существующего стека TCP/IP новым протоколом межсетевого взаимодействия с ограничением задержек, который может использоваться совместно с протоколом IP в приложениях реального времени Интернета вещей, и прежде всего, в системах управления безопасностью городского транспортаВ роботі досліджені питання побудови і взаємодії розподілених сенсорних мереж в архітектурі Інтернету речей і системах автоматизованого управління динамічними інфраструктурними об'єктами. Проаналізовано особливості та структура мультимедійних потоків цифрової телеметрії і пакетних даних між контроллерами сенсорних мереж міського транспорту. Запропоновано спосіб модифікації стандартного мережевого інтерфейсу Ethernet на підрівні управління логічним з'єднанням (LLC) за технологією "сирих сокетів" (Raw Socket) для спільної передачі багатоканальної телеметрії і пакетних даних. Розроблено програмний симулятор конвеєрно-модульного перенесення на мові Python в операційній системі Linux Ubuntu, в якому використано метод динамічного структурування даних тегами розмітки.Актуальність даної роботи обумовлена необхідністю подальшого підвищення міжмережевої інтероперабельності при побудові гетерогенних систем Інтернету речей.В результаті проведених досліджень обгрунтовано застосування конвеєрно-модульного перенесення (КМП) для обміну даними телеметрії з обмеженням затримок в системах контролю безпеки міського транспорту. Проведені випробування симулятора конвеєрно-модульного перенесення підтвердили релевантність і логічну несуперечливість основних принципів кодування, передачі і декодування мультимедійних даних в каналі зв'язку КМП.Отримані результати створюють науково-методичні передумови для поповнення існуючого стека TCP / IP новим протоколом міжмережевого взаємодії з обмеженням затримок, який може використовуватися спільно з протоколом IP в додатках реального часу Інтернету речей, і перш за все, в системах управління безпекою міського транспорт