LPWAN желілерінің технологияларын салыстырмалы талдау


Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті
Нуржаубаев Акниет Алибиевич
LoRaWAN технологиясын оқып үйренуге арналған «Заттар Интернеті» курсына арналған оқу зертханалық стендін жасау
ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА
5В071900 - «Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» мамандығы
Нұр-Сұлтан 2020
Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті
«Қорғауға жіберілді»
Радиотехника, электроника және
телекоммуникациялар
кафедрасының меңгерушісі
т. ғ. к., профессор
Бурамбаева Н. А.
«__ » 20___ ж.
ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА
Тақырыбы: «LoRaWAN технологиясын оқып үйренуге арналған «Заттар Интернеті» курсына арналған оқу зертханалық стендін жасау»
5В071900 - «Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар»
мамандығы бойынша»
Орындаған: Нуржаубаев А. А
Ғылыми жетекші: Сеилов Ш. Ж.
э. ғ. д., т. ғ. к., профессор
Нұр-Сұлтан 2020
Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті
Физика-техникалық факультеті
Мамандығы 5В071900 - «Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар»
Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар кафедрасы
Бекітемін
Радиотехника, электроника және
телекоммуникациялар
кафедрасының меңгерушісі
т. ғ. к., профессор
Бурамбаева Н. А.
« » 2020 ж.
Диплом жобасын орындауға арналған
ТАПСЫРМА
5В071900 - «Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» мамандығының күндізгі бөлімінің РЭТ-45 тобының 4 курс студенті Нуржаубаев А. А.
1 Диплом жобасының тақырыбы «LoRaWAN технологиясын оқып үйренуге арналған «Заттар Интернеті» курсына арналған оқу зертханалық стендін жасау» 2019 жылдың «27» қарашасында берілген № 1935-n ректордың бұйрығымен бекітілген.
2 Диплом жобаның тапсырмасына сәйкес:
Есеп берудің бірінші аралық кезеңі - 08. 01. 2020
Есеп берудің екінші аралық кезеңі - 20. 03. 2020
Есеп берудің үшінші аралық кезеңі - 13. 05. 2020
Алдын-ала қорғауға дипломдық жобаны әкелу мерзімі - 02. 05. 2020
Норма бақылау тексерісі - 04. 05. 2020
Дипломдық жобаның соңғы нұсқасын әкелу мерзімі - 22. 05. 2020
Дипломдық жобаны қорғау мерзімі - 28. 05. 2020
Аяқталған жобаны тапсыру мерзімі - 22. 05. 2020
3 Жұмысты орындаудағы бастапқы деректер:
- Қазақстан Республикасының 2004 жылдың 5 шілдесінен № 567-II «Байланыс туралы» заңы;
- Радиотолқындар, олардың жіктелуі және таралу ортасы;
- Радиоарналардың параметрлері мен сипаттамалары;
- Цифрлық радиобайланысты дамыту мен жетілдірудегі әлемдік үрдістерге шолу;
4 Диплом жобасын әзірлеудегі сұрақтар тізімі:
4. 1 Жұмыстың мақсаты.
4. 2 Жұмыстың өзектілігі
4. 3 Қойылған тапсырмасы:
4. 3. 1 LPWAN желілерін ұйымдастырудың теориялық негіздері мен ерекшеліктерін қарастыру;
- LoRaWAN қолданумен «Заттар Интернеті» стендінің архитектурасын жобалау;
- LoRaWAN желісінің қауіпсіздік құралдарын зерттеу;
- Заманауи сымсыз байланыс технологияларын салыстыру.
5 Графикалық материалдың тізімі (сызбалар, кестелер, диаграммалар және тағы басқалары) :
5. 1 Әлемде желіге қосылған құрылғылар саны;
5. 2 NB-IoT технологиясының жалпы функционалдық архитектурасы;
5. 3 «IT-alem» желілік тренажерының компоненттерін қосу схемасы»;
5. 4 LoRaWAN технологиясын қолдану арқылы «Заттар Интернеті» стендінің топологиясы.
6 Негізгі ұсынылатын әдебиеттер тізімі:
6. 1 J. Schlienz and D. Raddino, “Narrowband internet of things whitepaper, ” IEEE Microwave Magazine, vol. 8, no. 1, pp. 76-82, 2016.
6. 2 Petrie, C. : The Future of the Internet is Coordination. In: Proceedings of FES-2010: Future Enterprise Systems Workshop (2010) .
6. 3 LoRa Alliance. LoRaWAN R1. 0. Open Standard Released for the IoT; LoRa Alliance: Fremont, CA, USA, 2015.
6. 4 LoRa Alliance. LoRaWAN Regional Parameters v1. 0; LoRa Alliance: Fremont, CA, USA, 2016.
6. 5 LoRa Alliance. LoRaWAN Specifications v1. 0; LoRa Alliance: Fremont, CA, USA, 2015.
6. 6 Кучерявый А. Е., Кучерявый Е. А., Прокопьев А. В. Самоорганизующиеся сети. СПб. : Любавич. 2011. 312 с.
6. 7 Kirichek R. The Model of Data Delivery from the Wireless Body Area Network to the Cloud Server with the Use of Unmanned Aerial Vehicles // 30 th European Conference on Modelling and Simulation Proceedings (ECMS) . 2016. Pp. 603-606.
6. 8 Centenaro, M., Vangelista, L., Zanella, A., Zorzi, M. Long-Range Communications in Unlicensed Bands: the Rising Stars in the IoT and Smart City Scenarios // IEEE Wireless Communications. 2016. Vol. 23. Iss. 5. pp. 60-97.
6. 9 Centenaro, M., Vangelista, L., Zanella, A., Zorzi, M. Long-Range Communications in Unlicensed Bands: the Rising Stars in the IoT and Smart City Scenarios // IEEE Wireless Communications. 2016. Vol. 23. Iss. 5. pp. 60-97.
6. 10 Алексеев Г., Бриденко И. И., Верболоз Е. И. Дмитриченко М. И. Основы разработки электронных учебных изданий. СПб: Лань, 2016. - 144с
7 Жоба бойынша тиісті бөлімдерді көрсетілген кеңестер (оларға қатысты жоба бөлімдерінің көрсетілуімен) :
Тапсырма бердім
(қолы)
Тапсырма
алдым
(қолы)
8 Дипломдық жұмысты орындау графигі
Тапсырманың берілген уақыты «29» қараша 2019 жыл
Ғылыми жетекшісі: Сеилов Ш. Ж.
э. ғ. д., т. ғ. к., профессор (қолы)
Тапсырманы орындаған
РЭТ-45 тобының студенті Нуржаубаев А. А. (қолы)
АҢДАТПА
Дипломдық жоба «Internet of Things» курсына LoRaWAN технологиясын зерделеу үшін оқу зертханалық стендін жасауға арналған. Стенд барлық білім беру ұйымдарына LoRaWAN желілерін қолдана отырып, IoT экожүйесін құруда практикалық дағдыларды алуға арналған.
Жоба Internet of Things базасындағы жобаларды іске асыру үшін сымсыз технологияларды пайдалануға салыстырмалы талдау нәтижелерін және LoRaWAN құрылғыларын қосу және конфигурациялау бойынша әдістемелік нұсқаулықтар мен зертханалық жұмыстардың мысалдарын ұсынады. Сондай-ақ жобаны іске асыруға жұмсалған капиталдық шығындар есептелді.
АННОТАЦИЯ
Дипломный проект посвящен разработке учебно-лабораторного стенда для изучения технологии LoRaWAN к курсу «Интернет Вещей». Стенд предназначен всем образовательным организациям для получения практических навыков в построении экосистемы IoT с использованием LoRaWAN сетей.
В проекте приведены результаты сравнительного анализа использования беспроводных технологий для реализации проектов на базе Интернет Вещей и примеры методических указании и лабораторных работ по подключению и настройке LoRaWAN устройств. Также рассчитаны капитальные затраты для реализации проекта.
ABSTRACT
This thesis is dedicated to the development of an educational laboratory stand for studying LoRaWAN technology for the course “Internet of Things”. The stand is intended for all educational organizations to gain practical skills in building the IoT ecosystem using LoRaWAN networks.
The project presents the results of a comparative analysis of the use of wireless technologies for the implementation of projects based on the Internet of Things and examples of guidelines and laboratory work on connecting and configuring LoRaWAN devices. Also calculated capital costs for the implementation of the project.
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
- СМК Дипломдық жұмыс туралы ережелер П ЕНУ 33-18 - 2018.
- 05. 07. 2004 жылдан бастап Қазақстан Республикасының №567-2 «байланыс туралы» заңы.
- ҚР СТ 1953-2010 «Қазақстан Республикасы телекоммуникация ортақ желісі. Терминдер мен түсініктер».
- «Қазақстан Республикасының кейбір заңнамалық актілеріне ақпарат және байланыс мәселелері бойынша өзгерістер мен толықтырулар енгізу туралы» 2017 жылғы 28 желтоқсандағы № 128-VI ) ҚР заңы
- МСТ 7. 1-84. Ақпараттық, кітапханалық және баспалар бойынша стандарттар жүйесі. Құжаттың кітапханалық жазбасы. Қолданылған әдебиеттер тізімін жазудың жалпы талаптары мен ережелері. М. : Стандарттар, 1984.
- ҚР СТ 1. 48-2005 «Қазақстан Республикасының техникалық реттеудің мемлекеттік жүйесі. Стандарттарға өзгерістер енгізу тәртібі»
АББРЕВИАТУРАЛАР
Мазмұны
КІРІСПЕ
Дипломдық жұмыс тақырыбының өзектілігі. «Цифрлық Қазақстан» мемлекеттік бағдарламасының негізгі мақсаттары еліміздің экономикасының даму қарқынын жеделдету және халықтың өмір сүру сапасын жақсарту, сондай - ақ экономиканың принципті жаңа траекторияға-болашақтың цифрлық экономикасына көшуі үшін жағдай жасау болып табылады.
Цифрлық экономиканы құру сымды және сымсыз байланыстың қазіргі заманғы стандарттарын, «Заттар Интернеті» тұжырымдамасын, өнеркәсіптік интернет технологиясын пайдалануды, кәсіпорындарға цифрлық технологияларды енгізуді көздейді.
Цифрлық технологияларды енгізу бойынша алғашқы қадамдардың бірі көптеген ұқсас объектілерден деректерді агрегациялау және визуализациялау мүмкіндігімен нақты уақыт режимінде бақыланып отырған объектіден деректерді жинау болып табылады. Алынған деректерді талдауға сүйене отырып, адам немесе автоматтандырылған жүйе бақылаудағы объектінің жұмысына араласуына немесе араласпауына байланысты қандай да бір шешім қабылдайды.
Мұндай жүйелерді құру үшін датчиктер, байланыс жүйелері және ақпаратты жинау және талдау жүйесі, сондай-ақ жобалау бойынша конструкторлық жұмыс, өрістету және пайдалану бойынша монтаждау жұмыстары қажет. Мұндай жұмыстарды кәсіпорындарда орындау білікті кадрлардың болуын талап етеді. Мамандардың шектеулі саны экономиканы жүзеге асыру қарқынын тежейді. Сонымен қатар, азаматтардың жаңа өзгерген цифрлық ортада жұмыс істеу және жұмыстан тыс уақыт кезінде де олардан енгізілетін технологиялардың ерекшеліктерін дайындауды және түсінуді талап етеді.
Сондықтан цифрлық экономиканы құруда білім беру жүйесін болашақ мамандардың да, қарапайым азаматтардың да енгізілетін технологиялар элементтерімен зертханалық жұмыстар курстарымен қамтамасыз ету маңызды рөл атқарады.
Дипломдық жобаны әзірлеудің мақсаты IoT технологиясы негізінде жобаларды іске асыру үшін сымсыз технологияларды пайдалануға салыстырмалы талдау жүргізу, LoRaWAN технологиясын зерттеу үшін «Заттар Интернеті» курсына зертханалық стенд жасау және дайындау болып табылады.
Дипломдық жобаның мақсатын негізге ала отырып, жүргізілген зерттеулер кешенін нақтылауға мүмкіндік беретін қосалқы міндеттер құрылды:
- заманауи сымсыз байланыс технологияларына талдау;
- LPWAN желілерінің технологияларын салыстырмалы талдау;
- LoRaWAN желісінің қауіпсіздік құралдарын зерттеу;
- оқу-зертханалық стендті әзірлеу үшін жабдықты таңдау негіздемесі;
- LoRaWAN желісінің архитектурасын модельдеу;
- LoRaWAN желілерінің тиімділігін және бағалауын жүргізу;
- жобаның техникалық-экономикалық негіздемесі.
Дипломдық жобаның зерттеу нысаны. M2M, IoT технологиясы үшін деректермен алмасу үшін тамаша орта болып табылатын, сонымен қатар «ақылды қала» жобасын іске асыруға, деректерді қашықтықтан жинау бойынша барлық міндеттерді шешуге көмектесетін «Заттар Интернеті» үшін жоғары қашықтықты технология болып табылады.
Дипломдық жобаның практикалық маңыздылығы. LoRAWAN технологиясын зерттеу үшін кәсіпорынның сымсыз датчиктерінен деректерді жинау бойынша зертханалық стенд жасау және жасау жобасы қолданылатын IoT технологиялары туралы түсінік беру үшін қарапайым көрнекі шешім жасауды болжайды. Жобаның маңызды факторы - IoT экожүйесін құру кезінде пайдаланылатын өнеркәсіптік шешімдерді зертханалық стендіне қосу мүмкіндігі болып табылады.
Дипломдық жұмыстың теориялық негізі. Дипломдық жұмыстың теориялық негізін ғалымдардың, ресейлік және шетелдік профессорлардың зерттеулері құрайды, мұнда сымсыз байланыс технологиясының негізгі ерекшеліктері зерттелген, сипаттамаларға талдау жүргізу, сымсыз желілердің артықшылықтары мен кемшіліктерін зерттелген: Кучерявый А. Е., Кучерявый Е. А., Прокопьев А. В. [2], Киричек Р. В., Парамонов А. И [3] ., . шетелдік авторлардың арасында, М., Vangelista, L., Zanella, А., Zorzi, M [8] ., Guibene W., Kelly M. Y. [9] және т. б.
Дипломдық жұмыстың әдіснамалық негізі. Дипломдық жұмыстың әдіснамалық негіздерін радиотехникалық жүйелер мен бұйымдарды жобалаудың қазақстандық («СКТБ «Гранит» ЖШС) және шетелдік әзірлеушілер ретінде ғылыми концепциялар, әдістері мен процедуралары құрайды.
Дипломдық зерттеулерді жүргізу кезінде отандық «Заттар Интернеті» технологиясын жасау бойынша В. Н. Васильев пен шетелдік ғалымдар Г. Алексеев, И. И. Бриденко, Е. И. Верболоз М. И. Дмитриченко, Dashamir h., С. Л. Макаров және т. б. ғылыми зерттеулердің нәтижелері пайдаланылды.
Бұл авторлардың жұмыстарында сымсыз технологиялар жүйесі кеңінен қолданылады және IoT технологияларын енгізу кезінде оларды қорғауды қамтамасыз етудің маңыздылығы атап өтіледі.
Дипломдық жұмыс орындалуының практикалық базасы «Қазақ инфокоммуникация академиясы» АҚ, CISCO желілік академиясы, «СКТБ «Гранит»» ЖШС және «Астел» АҚ болып табылады.
Дипломдық жұмыстың құрылымы. Жұмыс кіріспе, 3 тарау, қорытынды, пайдаланылған әдебиеттер тізімі, аббревиатурадан тұрады. Жалпы, дипломдық жұмыс мәтіннің 56 беттерін құрайды, кіріспе - 3 бет, негізгі бөлім - 37, қорытынды - 1, қолданылған әдебиеттер тізімі - 2, қосымша - 2 бет, 9 кесте, 38 сурет.
Кіріспе - дипломдық жұмыс тақырыбының өзектілігін, практикалық маңыздылығын негіздеу, LoRaWAN технологиясын «Заттар Интернеті» курсына енгізу үшін оқу-зертханалық стендті әзірлеудің шешілетін ғылыми-практикалық есебінің қазіргі жағдайын бағалау, сондай-ақ оны білім беру үдерісіне енгізу. Дипломдық зерттеудің мақсаты, міндеттері және объектісі анықталды, дипломдық жобаның құрастырылатын конструкторлық есептерге зерттеу жүргізудің теориялық және әдістемелік негізі, тәжірибелік базасы сипатталған.
Бірінші тарау - «Заттар Интернеті» технологиясын іске асыру үшін сымсыз технологияларды пайдалануды талдау нәтижелері туралы ақпарат келтірілген. LAN желілерінің технологияларына шолу және салыстырмалы талдау жүргізілді және 5G NB-IoT және LoRaWAN технологиясының толық сипаттамасы ұсынылды.
Екінші тарау - әзірленген әдістемелік нұсқаулардың нәтижелері және LoRaWAN құрылғыларын қосу және баптау бойынша зертханалық жұмыстарға арналған.
Үшінші тарау - жобаның техникалық-экономикалық негіздемесінің нәтижелері және жобаны әзірлеу үшін қажетті шығындар туралы ақпарат ұсынылған. Сонымен қатар, бұл тарауда LoRaWAN SWOT-талдауының және әзірленетін жоба жабдықтарының құнын есептеудің нәтижелері келтірілген.
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі дипломдық жобаның тақырыбы бойынша пайдаланылған ғылыми мақалалар, оқулықтар, электрондық ресурстар тізімін көрсетеді. Оған сондай-ақ, 2015 жылдан бастап 2019 жылдың қыркүйегіне дейін жарияланған, LoRa және LoRaWAN пайдалану технологиялық аспектілеріне қатысты «Заттар Интернеті» технологиясын зерттеумен айналысатын корпорациялардың ең өзекті құжаттары енгізілген.
Қосымша А - LoRaWAN параметрлері қойындысының тармақтарын сипаттайтын кесте.
1 «ЗАТТАР ИНТЕРНЕТІ» ТЕХНОЛОГИЯСЫН ІСКЕ АСЫРУ ҮШІН СЫМСЫЗ ТЕХНОЛОГИЯЛАРДЫ ПАЙДАЛАНУДЫ ТАЛДАУ
1. 1 LPWAN желілерінің технологияларын шолу және салыстырмалы түрде талдау
Жаңа инфокоммуникациялық технологияларда «Заттар Интернеті» технологиясының талабы болып табылатын үздіксіз байланысты қамтамасыз ету мәселесі қарастырылған. IoT технологиясында пайдаланылатын байланыс технологиялары энергия тұтынуының төмендігі, пайдаланылатын өткізу қабілетінің төмендігі, есептеу қуатының төмендігі, ортадағы құрылғылармен үздіксіз байланысы сияқты қабілеттерге ие, өйткені IoT тұжырымдамасы кез келген жерде, кез келген желіге және кез келген қызметке арналған [1] .
«Заттар Интернеті» - датчиктер мен құрылғылардың Интернетке қосылуын қамтамасыз ететін маңызды жаңа тұжырымдамалардың бірі. IoT технологиясын тұрмыстық техникаға, көлік құралдарына және қоршаған ортаға қолдану басқа объектілерді қабылдауға қабілетті және адамдардың араласуынсыз немесе қатысуынсыз бір-бірімен қарым-қатынас жасауға және өзара іс-қимыл жасауға қабілетті зияткерлік нысандардың болуын талап етеді. IoT кез келген ресурстарды тұтынуды азайтуға және қосылған жүйелердің тиімділігін арттыруға мүмкіндік беретін деректердің үлкен көлемін өңдейді деп болжанады [3] .
Machine Research мәліметтеріне сәйкес әлемде желіге қосылған құрылғылардың саны 2016 жылғы 7 миллиардтан 2023 жылға қарай 25 миллиардқа дейін артады [2] .
Сурет 1 - Әлемде желіге қосылған құрылғылар саны, млрд., 2013-2023 (Machina Research, Мамыр 2015)
... жалғасы- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.

Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz