Оценка эффективности технологий борьбы с помехами от устройств Wi-Fi в сетях Bluetooth LE, контролирующих состояние судового оборудования

Для мониторинга поведения судового оборудования в разнообразных режимах работы необходимо обеспечить сбор данных от множества беспроводных датчиков, объединенных в сеть WPAN. При этом, сети беспроводных датчиков, как правило, соседствуют с сетями Wi-Fi, которые располагаются в тех же помещениях и используют тот же самый частотный диапазон. В работе описаны особенности функционирования сетей Bluetooth LE, используемых для сбора данных от беспроводных датчиков в условиях помех от устройств сети Wi-Fi. Описаны технологии FHSS и AFH, предназначенные для уменьшения влияния помех на работу сетей Bluetooth. С целью оценки их эффективности в пакете MathCAD PRIME выполнено статистическое моделирование передачи пакетов по пикосети Bluetooth LE, находящейся под воздействием помех от устройств сети Wi-Fi. Получены оценки распределения пакетов по каналам передачи, текущего и кумулятивного коэффициентов передачи, числа доступных каналов Bluetooth LE при воздействии на пикосеть помех от одного, двух и трех каналов Wi-Fi. Моделирование показало, что использование технологии FHSS уменьшает влияние помех на работу сети, но только за счет псевдослучайного выбора канала передачи. Технология AFH, основанная на отслеживании и последующем использовании каналов с низким уровнем помех, позволяет существенно снизить влияние помех от Wi-Fi устройств на работу сети Bluetooth LE. При этом, чем большую полосу частот занимают помехи от устройств Wi-Fi, тем быстрее происходит адаптация к текущей помеховой обстановке. Недостатком технологии AFH является сокращение числа используемых каналов передачи, что снижает ее помехоустойчивость к воздействию помех от других источников. Monitoring the behavior of marine equipment in various operating modes requires collecting data from multiple wireless sensors integrated into a WPAN. Wireless sensor networks are typically located adjacent to Wi-Fi networks, which are located in the same premises and use the same frequency band. This paper describes the operational characteristics of Bluetooth LE networks used to collect data from wireless sensors under interference from Wi-Fi devices. FHSS and AFH technologies designed to mitigate the impact of interference on Bluetooth networks are described. To evaluate their effectiveness, statistical modeling of packet transmission over a Bluetooth LE piconet exposed to interference from Wi-Fi devices was performed using MathCAD PRIME. Estimates were obtained for packet distribution across transmission channels, current and cumulative transmission coefficients, and the number of available Bluetooth LE channels when the piconet is subject to interference from one, two, and three Wi-Fi channels. Simulations have shown that using FHSS technology reduces the impact of interference on network operation, but only through pseudo-random transmission channel selection. AFH technology, based on tracking and subsequent use of low-interference channels, significantly reduces the impact of interference from Wi-Fi devices on Bluetooth LE network operation. Furthermore, the greater the frequency band occupied by interference from Wi-Fi devices, the faster the adaptation to the current interference environment. A disadvantage of AFH technology is the reduction in the number of transmission channels used, which reduces its immunity to interference from other sources.