cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2020-23-1-49-58caht-1635Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTАнализ бортовой беспроводной сенсорной сети как альтернативы традиционной проводной сетиAnalysis of on-board wireless sensor network as an alternative to traditional wired networkКузнецовС. В.KuznetsovS. V.

Кузнецов Сергей Викторович, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой технической эксплуатации авиационных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов МГТУ ГА

г. Москва

Sergey V. Kuznetsov, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of Chair of Aircraft Electrical Systems and Avionics Technical Operation

Moscow

s.kuznetsov@mstuca.aeroМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation2020260220202314958Copyright © Кузнецов С.В., 20202020Кузнецов С.В.Kuznetsov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1635

На современных воздушных судах все большее распространение получают беспроводные сети, основанные на принципе и технологии Wireless Avionics Intra-Communications (WAIC), то есть беспроводной авионики или беспроводной бортовой внутренней связи (ББВС). Разработка и внедрение на борт воздушного судна (ВС) ББВС (WAIC) – сложнейшая задача, так как ее решение непосредственно связано с обеспечением безопасности полетов. В статье проведен анализ бортовой беспроводной сенсорной сети как альтернативы традиционной проводной сети на примере ближнемагистрального самолета. Проведена приблизительная оценка длины электрожгутов, соединяющих датчики самолетных систем с электронными блоками, с тем, чтобы определить возможный выигрыш в длине проводов при переходе на беспроводную сенсорную сеть (БСС). Для решения этой задачи самолетные датчики каждой самолетной системы размещены на масштабной сетке, для каждого датчика проведен анализ фидерных схем по составу штепсельных разъемов, количеству занятых контактов и длине проводов по каждому контакту до соответствующего электронного блока. Показано, что гетерогенная сенсорная система самолета с беспроводными датчиками позволяет сократить количество проводов примерно на 1200, длину проводов фидерной сети примерно на 15 км. Наиболее перспективными самолетными системами с точки зрения перехода на беспроводные датчики являются: топливная система (около 3400 м), система пожарного оборудования (около 1300 м) и гидравлическая система (около 1300 м). Для принятия обоснованного решения о технической возможности и целесообразности использования беспроводной сенсорной сети для каждой конкретной самолетной системы требуется проведение дальнейших научных исследований.

Wireless networks based on the principle and technology of Wireless Avionics Intra-Communications (WAIC), that is, wireless avionics or wireless onboard intercom are becoming increasingly widespread on modern aircraft. The development and deployment of WAIC on board is a complex task, as its solution is directly related to ensuring safety of flights. It requires preliminary careful scientific analysis. The article analyzes the on-board wireless sensor network as an alternative to a traditional wired network using the example of a short-haul aircraft. A rough estimate of the length of the electrical harness connecting the sensors of the aircraft systems with the electronic units is carried out in order to determine the possible gain in the length of the wires when switching to a wireless sensor network (WSN). To solve this problem, the aircraft sensors of each aircraft system are placed on a large-scale grid; for each sensor, analyze the feeder circuits by the composition of the plug connectors, the number of occupied contacts and the length of wires for each contact to the corresponding electronic unit. It is shown that the heterogeneous sensor system of the aircraft with wireless sensors can reduce the number of wires by about 1200, the length of the wires of the feeder network by about 15 km. The most promising aircraft systems in terms of switching to wireless sensors are: fuel system (about 3400m), fire equipment system (about 1300m) and hydraulic system (about 1300m). Further scientific research is required to make an informed decision about the technical feasibility and advisability of using a wireless sensor network for each specific aircraft system.

бортовые беспроводные сетибеспроводная бортовая внутренняя связьбеспроводные сенсорные сетибортовые гетерогенные сетиэлектродистанционные системы управления полетомmathematical modelsprocesses and systemstechnical operationavionicsaircrafton-board complexesfunctional systemsReferencesКузнецов С.В. Бортовые гетерогенные информационно-вычислительные сети перспективных воздушных судов // Научный вестник МГТУ ГА. 2019. Т. 22, № 2. C. 16–27. DOI: 10.26467/2079-0619-2019-22-2-16-27Kuznetsov, S.V. (2019). On-board heterogeneous information computer networks of perspective aircraft. Civil Aviation High Technologies, vol. 22, no. 2, pp. 16-27. DOI: 10.26467/2079-0619-2019-22-2-16-27. (in Russian)Восков Л.С. Беспроводные сенсорные сети и прикладные проекты // Автоматизация и IT в энергетике. 2009. № 2-3. С. 44–49.Voskov, L.S. (2009). Besprovodnyye sensornyye seti i prikladnyye proyekty [Wireless Sensor Networks and Applied Projects]. Avtomatizatsiya i IT v energetike, no. 2-3, pp. 44-49. (in Russian)Падалко С.Н., Терентьев М.Н. Автоматизированное проектирование адаптивных дискретных беспроводных сенсорных сетей для космических систем: учебное пособие. М.: Из-во МАИ, 2013. 128 с.Padalko, S.N. and Terentev, M.N. (2013). Avtomatizirovannoye proyektirovaniye adaptivnykh diskretnykh besprovodnykh sensornykh setey dlya kosmicheskikh system: uchebnoye posobiye. [Automated Design of Adaptive Discrete Wireless Sensor Networks for Space Systems: Training Manual]. Moscow: Izdatelstvo MAI, 128 p. (in Russian)Терентьев М.Н. Обзор публикаций, посвященных самоорганизации беспроводных сенсорных сетей // Труды МАИ. 2017. № 94. С. 28.Terentev, M.N. (2017). Obzor publikatsiy, posvyashchennykh samoorganizatsii besprovodnykh sensornykh setey [A Review of Publications on the Wireless Sensor Networks Self-organization]. Trudy MAI, no. 94, p. 28. (in Russian)Гуревич О.С. Современные беспроводные технологии: проблемы применения на авиационном борту / О.С. Гуревич, М.Г. Кессельман, А.С. Трофимов, В.И. Чернышов // Труды МАИ. 2017. № 94. С. 27.Gurevich, O.S., Kesselman, M.G., Trofimov, A.S. and Chernyshov, V.I. (2017). Sovremennyye besprovodnyye tekhnologii: problemy primeneniya na aviatsionnom bortu [Modern Wireless Technologies: Application Problems on Board the Aircraft]. The Proceedings of MAI, Trudy MAI, no. 94, p. 27. (in Russian)Федосов Е.А. Основные направления формирования научно-технического задела в области бортового оборудования перспективных ВС // Перспективные направления развития бортового оборудования гражданских воздушных судов: материалы докладов 4-ой Международной научно-практической конференции. Москва. г. Жуковский, 20 июля 2017 г. Дом ученых ФГУП «ЦАГИ», 2017. С. 6–14.Fedosov, Ye.A. (2017). Osnovnyye napravleniya formirovaniya nauchno-tekhnicheskogo zadela v oblasti bortovogo oborudovaniya perspektivnykh vozdushnykh sudov [The Main Trends of the Scientific and Technical Reserve Formation in the Field of Prospective Aircraft Airborne Equipment]. Materialy dokladov 4-y Mezhdunarodnoy konferentsii Perspektivnyye napravleniya razvitiya bortovogo oborudovaniya grazhdanskikh vozdushnykh sudov: materialy dokladov 4-y Mezhdunarodnoy konferentsii [Report at the 4th International Conference "Prospective Trends for the Development of Airborne Equipment of Civil Aircraft"]. Zhukovskiy, pp. 6-14. (in Russian)Canaday H. War on wiring [Электронный ресурс] // Aerospace America. May 2017. URL: https://aerospaceamerica.aiaa.org/features/war-on-wiring/ (дата обращения: 10.06.2018).Canaday, H. (2017). War on wiring. Aerospace America, issue May. Available at: https://aerospaceamerica.aiaa.org/features/war-on-wiring/ (accessed 10.06.2018).Elliott K. Development of wireless avionics intra-communications [Электронный ресурс] // Avionics. Juny/July 2017. URL: http://interactive.aviationtoday.com/avionicsmagazine/june-july-2017/development-of-wireless-avionics-intra-communications/ (дата обращения: 09.06.2018).Elliott, K. (2017). Development of wireless avionics intra-communications. Avionics, issue June/July. Available at: http://interactive.aviationtoday.com/avionicsmagazine/june-july-2017/development of-wireless-avionics-intra-communications/ (accessed 09.06.2018).Кузнецов С.В. Перспективы развития бортовых гетерогенных информационно-вычислительных и управляющих сетей воздушного судна // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества: сб. тезисов докладов международной научно-технической конференции, посвященной 95-летию гражданской авиации. Москва, 16–17 мая 2018 г. Академия имени Н.Е. Жуковского, 2018. С. 41.Kuznetsov, S.V. (2018). Perspektivy razvitiya bortovykh geterogennykh informatsionno-vychislitelnykh i upravlyayushchikh setey vozdushnogo sudna [Prospects for the Development of On-board Heterogeneous Computer and Control Networks of an Aircraft]. Grazhdanskaya aviatsiya na sovremennom etape razvitiya nauki, tekhniki i obshchestva: sbornik tezisov dokladov mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii, posvyashchennoy 95-letiyu grazhdanskoy aviatsii [Civil aviation at the present stage of development of science, technology and society: coll. of abstracts of the International Scientific and Technical Conference devoted to the 95th anniversary of civil aviation], p. 41. (in Russian)Eфименко М.С., Клымив С.И., Саткенов Р.Б. Беспроводные сенсорные сети // Молодой ученый. 2018. № 51 (237). С. 40-42.Efimenko, M.S., Klymiv, S.I. and Satkenov, R.B. (2018). Besprovodnyye sensornyye seti [Wireless Sensor Networks]. Molodoy uchenyy, no. 51, p. 40-42. (in Russian)Ачилова И.И., Глушак Е.В. Исследование беспроводных сенсорных сетей // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 5-1. С. 11–17.Achilova, I.I. and Glushak, Ye.V. (2018). The study of wireless sensor networks. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamentalnykh issledovaniy, no. 5-1, pp. 11-17. (in Russian)Мулярчик К.С., Полочанский А.С. Качество обслуживания в беспроводных сенсорных сетях // Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика. 2017. № 2. С. 65–70.Mulyarchik, K.S., Polochanskiy, A.S. (2017). Quality of service in wireless sensor networks. Journal of the Belarusian State University. Mathematics and Informatics, no. 2, pp. 65–70. (in Belarus)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.