Программа для приближённого расчёта площади области, покрываемой беспроводной сенсорной сетью с ненадёжными узлами

Назначение – программа предназначена для приближённого расчёта площади области, покрываемой беспроводной сенсорной сетью с ненадёжными узлами  

Область применения - анализ надёжности и живучести беспроводной сенсорной сети (БСС), предназначенной для мониторинга некоторой территории.

Предполагается, что каждый сенсор БСС производит мониторинг области заданного радиуса. Для каждого сенсора задано значение его надёжности. Требуется, чтобы работоспособные сенсоры были связаны с одним из стоков (узлов БСС, предназначенных для сбора данных).

Программа оценивает математическое ожидание площади двумерной области, образованной всеми точками, находящимися в радиусе действия какого-либо работоспособного сенсора, который может устанавливать соединение со стоком через другие работоспособные сенсоры. Алгоритм описан в статье: Кучеров А.В., Мигов Д.А. Расчёт ожидаемой площади покрытия беспроводной сенсорной сети с ненадёжными узлами // Проблемы информатики. № 3, 2018, с. 21-33.

Расчёт основан на двухуровневой схеме использования метода Монте Карло: строится определённое число реализаций графа БСС, определяемых присутствием/отсутствием каждого сенсора, и для каждой реализации оценивается площадь мониторируемой области путем многократного случайного бросания точки в заданную область.

Входные данные программы: файл с описанием графа формата JSON и некоторыми дополнительными данными (границы рассматриваемой области и число реализаций метода Монте Карло на двух уровнях). Данные вводятся в необходимые поля. Если границы области не заданы, они будут определены автоматически как наибольший прямоугольник, все стороны которого содержат точки, мониторируемые сетью в предположении, что все узлы надёжны.

В файле должны быть записаны номера всех вершин, их координаты, номера вершин для связей, радиус и вероятность отказа каждого узла (значение от 0 до 1), а также информация, является ли узел стоком или нет. Пример файла прилагается к программе.

Выходные данные программы – приблизительное значение площади покрытия БСС. Вычисляется абсолютное значение площади и относительное – доля покрываемой области от всей рассматриваемой области. Также выводится время расчёта, дисперсия и значение двух сигм для определения погрешности решения.

Функциональные возможности – Программа позволяет работать с сетями любой размерности.

Инструментальные средства создания – C#.

Алгоритм и программа разработаны при поддержке РФФИ и ГФЕН в рамках научного проекта № 21-57-53011. Funding: The reported study was funded by RFBR and NSFC, project number 21-57-53011.