[go: up one dir, main page]

RU206119U1 - DEVICE FOR CREATING A WIRELESS MULTI-CHANNEL COMMUNICATION - Google Patents

DEVICE FOR CREATING A WIRELESS MULTI-CHANNEL COMMUNICATION Download PDF

Info

Publication number
RU206119U1
RU206119U1 RU2021104671U RU2021104671U RU206119U1 RU 206119 U1 RU206119 U1 RU 206119U1 RU 2021104671 U RU2021104671 U RU 2021104671U RU 2021104671 U RU2021104671 U RU 2021104671U RU 206119 U1 RU206119 U1 RU 206119U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
network
wireless
small
communication
microcomputer
Prior art date
Application number
RU2021104671U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анастасия Олеговна Игнатова
Original Assignee
Анастасия Олеговна Игнатова
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анастасия Олеговна Игнатова, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения" filed Critical Анастасия Олеговна Игнатова
Priority to RU2021104671U priority Critical patent/RU206119U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU206119U1 publication Critical patent/RU206119U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/03Protecting confidentiality, e.g. by encryption
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области беспроводной связи. Технический результат заключается в обеспечении защиты передаваемых данных в беспроводной ячеистой сети. Устройство для создания беспроводной многоканальной связи содержит беспроводную сетевую карту, оперативную память, флэш-память, малогабаритный микрокомпьютер, имеющий возможность реализации сетевого протокола передачи данных, аккумулятор для возможности автономной работы устройства, оценочную плату, выполненную с возможностью реализации алгоритма шумоподавления при организации голосовой связи между узлами-маршрутизаторами сети, датчик температуры, дисплей, причем для обеспечения защиты передаваемых данных в ячеистой сети малогабаритным микрокомпьютером использован алгоритм шифрования на основе троек Штейнера. 2 ил.The utility model relates to the field of wireless communication. The technical result consists in ensuring the protection of transmitted data in a wireless mesh network. The device for creating wireless multichannel communication contains a wireless network card, random access memory, flash memory, a small-sized microcomputer capable of implementing a network data transfer protocol, a battery for the possibility of autonomous operation of the device, an evaluation board made with the possibility of implementing a noise reduction algorithm when organizing voice communication between network router nodes, a temperature sensor, a display; moreover, an encryption algorithm based on Steiner triples is used by a small-sized microcomputer to ensure the protection of transmitted data in a mesh network. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к инфокоммуникационным технологиям и системам связи и может быть применима в экономической отрасли сферы услуг: в строительстве, на транспорте, в торговле.The utility model relates to infocommunication technologies and communication systems and can be applied in the economic sector of the service sector: in construction, in transport, in trade.

Известен протокол передачи данных ZigBee Pro (патент CN 103442370 А, МПК: H04W 16/18, H04W 84/18), используемый на аппаратном модуле ZigBee, который при малом энергопотреблении способен поддерживать самовосстанавливающуюся ячеистую (mesh) топологию сети с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений, с возможностью выбора алгоритма маршрутизации, в зависимости от состояния сети.The known data transfer protocol ZigBee Pro (patent CN 103442370 A, IPC: H04W 16/18, H04W 84/18) is used on the ZigBee hardware module, which, with low power consumption, is capable of supporting a self-healing mesh (mesh) network topology with relaying and routing messages, with the ability to select a routing algorithm, depending on the state of the network.

Недостатком этого изобретения является то, что размер и тип передаваемых данных ограничен: возможно передавать только данные малого объема, например, данные с датчиков устройств умного дома.The disadvantage of this invention is that the size and type of transmitted data is limited: it is possible to transmit only small data, for example, data from sensors of smart home devices.

Известен протокол передачи данных ZigBee IP (патент WO 2008027615 А1, МПК: H04L 12/28; H04L 12/46), используемый в маршрутизаторах ZigBee Router. На сетевом уровне протокола действует IPv6-адресация и маршрутизация, устройства сети также получают IPv6-адрес и имеют возможность напрямую взаимодействовать по любым IP-сетям по стандартному стеку TCP/IP.Known data transmission protocol ZigBee IP (patent WO 2008027615 A1, IPC: H04L 12/28; H04L 12/46) used in routers ZigBee Router. At the network layer of the protocol, IPv6 addressing and routing operates, network devices also receive an IPv6 address and have the ability to directly communicate over any IP networks using the standard TCP / IP stack.

Недостатком известного изобретения является то, что протокол Zigbee IP, используемый на маршрутизаторе, имеет ограничение по количеству узлов в размере двадцати узлов, которые могут быть использованы в одной сети.The disadvantage of the known invention is that the Zigbee IP protocol used on the router has a limit on the number of nodes in the amount of twenty nodes that can be used in one network.

Известна система голосовой связи по IP-протоколу, использующая безлицензионные частоты и включающая мобильный телефон (патент RU 2536876 С2, Н04М 1/253, опубл. 27.12.2014 бюл. №12). Система голосовой связи содержит, по меньшей мере, один мобильный телефон, поддерживающий технологию Bluetooth и имеющий возможность установки программного обеспечения, по меньшей мере одну Bluetooth-точку доступа, обеспечивающую соединение с Интернетом, по меньшей мере один соединенный с Интернетом VOIP-сервер, и обеспечивающий соединения для вызова в виде соединений PSTN, GSM, VOIP и т.п., предусмотрен реализованный программно клиент, служащий в качестве центра вызовов и управляющий исходящими и входящими вызовами, подлежащими осуществлению посредством Bluetooth-соединения между мобильным телефоном и Bluetooth-точкой доступа, а также посредством Интернета с управляющим соединениями для вызова VOIP-сервером и из него.Known is a voice communication system over IP-protocol, using unlicensed frequencies and including a mobile phone (patent RU 2536876 C2, H04M 1/253, publ. 12/27/2014 bull. No. 12). The voice communication system contains at least one mobile phone that supports Bluetooth technology and has the ability to install software, at least one Bluetooth access point that provides a connection to the Internet, at least one VOIP server connected to the Internet, and provides connections for a call in the form of PSTN, GSM, VOIP, etc. connections, a software client is provided that serves as a call center and manages outgoing and incoming calls to be made via a Bluetooth connection between a mobile phone and a Bluetooth access point, and also over the Internet with control connections to and from the VOIP server.

Недостатком этого изобретения является то, что для его использования необходим стабильный доступ к сети Интернет и возможна только голосовая связь, то есть возможность передачи иных типов данных не предусмотрена.The disadvantage of this invention is that its use requires stable access to the Internet and only voice communication is possible, that is, the possibility of transferring other types of data is not provided.

Известен многофункциональный коммутатор сверхвысокоскоростной mesh-сети (патент RU 2403673 C1, H03D 7/00, Н04В 7/00, опубл. 10.11.2010 бюл. №31), в котором реализуется преобразование дискретной информации в пакеты данных с передачей указанных пакетов по сетям связи. Многофункциональный коммутатор включает полнодуплексный программно-управляемый трансивер 60-100 ГГц, электронно-управляемый СВЧ коммутатор, СВЧ фильтры, шлюз с адаптером низкоскоростной широкополосной, например Wi-Fi, сети абонентского доступа, физический интерфейс, подключенный к сегменту проводной локальной вычислительной сети, например Gigabit Ethernet, микропроцессорный модуль поддержки радиопротокола магистральной сети и управления вышеназванными функциональными узлами. Микропроцессорный модуль по шине управления соединен с входом/выходом канала управления транси-вера, входом/выходом канала управления СВЧ коммутатора и входом/выходом канала управления шлюза абонентского доступа, а по шине данных соединен с встроенным в него коммутатором второго уровня, с входом/выходом шины данных трансивера и входом/выходом шлюза широкополосной сети абонентского доступа. Коммутатор второго уровня снабжен одним или несколькими физическими интерфейсами Gigabit Ethernet. СВЧ вход/выход трансивера присоединен к СВЧ коммутатору, включенному между трансивером и СВЧ фильтрами.Known is a multifunctional ultra-high-speed mesh network switch (patent RU 2403673 C1, H03D 7/00, H04B 7/00, publ. 10.11.2010 bul. No. 31), which implements the transformation of discrete information into data packets with the transmission of these packets over communication networks ... The multifunctional switch includes a full-duplex software-controlled transceiver 60-100 GHz, an electronically controlled microwave switch, microwave filters, a gateway with a low-speed broadband adapter, such as Wi-Fi, subscriber access networks, a physical interface connected to a wired local area network segment, such as Gigabit Ethernet, microprocessor-based module for backbone network radio protocol support and control of the above-named functional units. The microprocessor module is connected via the control bus to the input / output of the transi-vera control channel, the input / output of the microwave switch control channel and the input / output of the control channel of the subscriber access gateway, and is connected via the data bus to the built-in switch of the second level, with input / output transceiver data bus and I / O of the broadband subscriber access gateway. The Layer 2 switch has one or more physical Gigabit Ethernet interfaces. The microwave input / output of the transceiver is connected to the microwave switch connected between the transceiver and the microwave filters.

Недостатком известного многофункционального коммутатора является то, что возможность подключения большого количества пользователей к сети осуществима только через доступ по технологии широкополосного радиодоступа (Wi-Fi, WiMAX), а также через проводной LAN сегмент.The disadvantage of the known multifunctional switch is that the ability to connect a large number of users to the network is feasible only through access using broadband radio access technology (Wi-Fi, WiMAX), as well as through a wired LAN segment.

Известна кроссплатформенная система обнаружения цикла связи в сети (патент US 20190059041 А1, опубл. 21.02.2019), работающая по принципу объединения устройств, с технологией подключения через Wi-Fi или Bluetooth, в единую локальную вычислительную сеть для передачи следующих типов данных: текст, изображения, видео. Указанный патент описывает способ обнаружения цикла связи между устройствами созданной локальной вычислительной сети, включающий прием в узле специальной сети сообщения, содержащего коммутативное значение, при этом узел связан с идентификатором узла, а коммутативное значение относится к идентификаторам узла, связанным с одним или несколькими узлами на пути, причем сообщение было пройдено независимо от порядка узлов; и определение с помощью одного или нескольких процессоров обнаружения цикла связи на основе того, идентично ли коммутативное значение ранее полученному коммутативному значению.Known cross-platform communication cycle detection system in the network (patent US 20190059041 A1, published 02/21/2019), operating on the principle of combining devices, with connection technology via Wi-Fi or Bluetooth, into a single local area network for transferring the following types of data: text, images, videos. This patent describes a method for detecting a communication cycle between devices of a created local computer network, including receiving at a node of an ad hoc network a message containing a commutative value, wherein the node is associated with a node identifier, and the commutative value refers to node identifiers associated with one or more nodes along the path , and the message was passed regardless of the order of the nodes; and determining, by one or more processors, to detect a communication cycle based on whether the commutative value is identical to the previously obtained commutative value.

Недостатком этой системы обнаружения цикла связи в сети является необходимость подключения к Интернету, хотя бы одного из устройств-участников локальной сети, что значительно усложняет развертывание сети в условиях, где подключение к Интернету затруднено или невозможно.The disadvantage of this system for detecting the communication cycle in the network is the need to connect to the Internet, at least one of the devices participating in the local network, which greatly complicates the deployment of the network in conditions where the Internet connection is difficult or impossible.

В качестве прототипа выбран беспроводной mesh-роутер (патент CN 102573121 A, H04W 84/18, H04W 88/14, опубл. 11.07.2012), обеспечивающий передачу данных на основе IP таблицы-маршрутизации. Данное устройство относится к разновидности беспроводного ячеистого маршрутизатора, принадлежащего к оборудованию беспроводной связи. Этот маршрутизатор состоит из беспроводной сетевой карты, секции обработки данных и трех частей сетевого интерфейса 10М / 100М. Микросхема сетевых процессов секции обработки данных является основным элементом управления, расширяет хранилище и временные данные, чтобы ОЗУ и микросхема флеш-памяти использовались для программы. Микросхема сообщается письмом с беспроводной сетевой картой и выдает микросхему сетевых процессов после обработки с помощью сетевой карты. Сетевой интерфейс 10М / 100М предназначен для беспроводного вывода данных для получения требования, чтобы данные пересылки были импортированы. Беспроводной mesh-роутер позволяет быстро и эффективно создавать сети, и подходящий пользователь настраивает крупномасштабное сетевое слово беспроводной Mesh. На каждом узле сети содержится сообщение об обнаружении узла посредством отправляющего и принимающего узла, реализующего основу таблицы маршрутизации, анализ связи и реализацию маршрута. Дизайн избыточного маршрута может гарантировать, что он не повлияет на нормальную передачу данных в ситуации, когда отдельные маршрутизаторы повреждены или неисправны, а также улучшает возможности защиты от помех и стабильность полосы пропускания на уровне радиоканала, экономит ресурсы ограниченного частотного спектра.A wireless mesh router (patent CN 102573121 A, H04W 84/18, H04W 88/14, published on July 11, 2012), which provides data transmission based on the IP routing table, was chosen as a prototype. This product is a kind of wireless mesh router that belongs to wireless communication equipment. This router consists of a wireless network card, a data processing section and three 10M / 100M network interface parts. The network process chip of the data processing section is the main control element, expands the storage and temporary data so that the RAM and flash memory chip are used for the program. The microcircuit communicates by letter with the wireless network card and issues the network processes microcircuit after being processed by the network card. The 10M / 100M network interface is for wireless data output to receive the request that the forwarding data be imported. The wireless mesh router allows you to quickly and efficiently create networks, and the right user can customize the large-scale wireless mesh networking word. Each node on the network contains a node discovery message by a sending and receiving node implementing the routing table framework, link analysis, and route implementation. Redundant route design can ensure that it does not interfere with normal data transmission in a situation where individual routers are damaged or malfunctioning, and improves anti-interference capabilities and bandwidth stability at the radio link level, and saves resources of limited frequency spectrum.

Недостатком изобретения является то, что для реализации маршрута передачи данных таблица маршрутизации корневого узла должна содержать узел шлюза подключения к Интернету.A disadvantage of the invention is that in order to implement the data transmission route, the root node routing table must contain an Internet connection gateway node.

Техническая задача полезной модели направлена на создание устройства, осуществляющего организацию безопасной беспроводной связи на основе самоорганизующейся ячеистой (mesh) топологии для реализации многоканальной голосовой связи посредством Bluetooth-гарнитуры и передачиThe technical problem of the utility model is aimed at creating a device that organizes secure wireless communication based on a self-organizing mesh topology for implementing multichannel voice communication via a Bluetooth headset and transmission

иных типов данных (видео, текст) на устройства со встроенным Wi-Fi-модулем по защищенному протоколу передачи данных без непосредственного подключения к сети Интернет.other types of data (video, text) to devices with a built-in Wi-Fi module via a secure data transfer protocol without a direct connection to the Internet.

Технический результат - обеспечение защиты передаваемых данных в беспроводной ячеистой сети.Technical result - ensuring the protection of transmitted data in a wireless mesh network.

Для решения технической задачи и достижения технического результата в устройстве для создания беспроводной многоканальной связи, хранящем распределенную хэш-таблицу маршрутизации, распределяющую уникальные IP-адреса узлам-маршрутизаторам сети, и содержащем беспроводную сетевую карту, оперативную память, флэш-память, малогабаритный микрокомпьютер, имеющий возможность реализации сетевого протокола передачи данных, аккумулятор для возможности автономной работы устройства, оценочную плату, выполненную с возможностью реализации алгоритма шумоподавления при организации голосовой связи между узлами-маршрутизаторами сети и подключенную к малогабаритному микрокомпьютеру, датчик температуры, подключенный к двунаправленной шине связи вывода прямого управления малогабаритного микрокомпьютера, дисплей, подключенный к малогабаритному микрокомпьютеру, к аккумулятору, к датчику температуры для передачи данных с датчика температуры и показа IP-адресов, согласно полезной модели, для обеспечения защиты передаваемых данных в ячеистой сети малогабаритным микрокомпьютером использован алгоритм шифрования на основе троек Штейнера, представляющий собой разбиение передаваемых данных на множество долей, при этом распределение доли среди множества узлов, каждый из которых получает свою долю, базируется на использовании в алгоритме однорангового матроида, построенного на тройках Штейнера.To solve a technical problem and achieve a technical result in a device for creating a wireless multichannel communication that stores a distributed routing hash table that allocates unique IP addresses to network router nodes, and contains a wireless network card, RAM, flash memory, a small-sized microcomputer with the possibility of implementing a network protocol for data transmission, a battery for the possibility of autonomous operation of the device, an evaluation board made with the possibility of implementing a noise suppression algorithm when organizing voice communication between network routers and connected to a small-sized microcomputer, a temperature sensor connected to a bidirectional communication bus of a direct control output of a small-sized microcomputer, a display connected to a small-sized microcomputer, to a battery, to a temperature sensor for transmitting data from a temperature sensor and displaying IP addresses, according to a utility model , to ensure protection of transmitted data in a mesh network, a small-sized microcomputer uses an encryption algorithm based on Steiner triples, which is a division of the transmitted data into many shares, while the distribution of the share among the set of nodes, each of which receives its share, is based on the use of a peer-to-peer matroid built on triples in the algorithm Steiner.

Сущность полезной модели поясняется фигурами.The essence of the utility model is illustrated by figures.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для создания беспроводной многоканальной связи; на фиг. 2 представлена схема узлов создаваемой устройством ячеистой сети беспроводной многоканальной связи.FIG. 1 is a schematic diagram of a device for creating wireless multi-channel communication; in fig. 2 shows a diagram of the nodes of the mesh network of wireless multichannel communication created by the device.

Устройство для создания беспроводной многоканальной связи (фиг.1) содержит микрокомпьютер Raspberry Pi - 1, RGB-светодиод - 2, оценочную плату DSP TMDSEVM6657LS - 3, датчик температуры D18B20 - 4, OLED - дисплей - 5, кнопку включения/выключения устройства - 6, кнопку включения индикатора температуры - 7, кнопку выключения индикатора температуры - 8, кнопку включения режима показа IP-адресов - 9, кнопку выключения режима показа IP-адресов - 10.The device for creating wireless multichannel communication (Fig. 1) contains a Raspberry Pi microcomputer - 1, RGB LED - 2, TMDSEVM6657LS DSP evaluation board - 3, D18B20 temperature sensor - 4, OLED - display - 5, device on / off button - 6 , the button for turning on the temperature indicator - 7, the button for turning off the temperature indicator - 8, the button for turning on the display of IP addresses - 9, the button for turning off the display of IP addresses - 10.

Малогабаритный микрокомпьютер Raspberry Pi 1 (фиг. 1) соединен с кнопками 6-10 через интерфейс ввода-вывода прямого управления GPIO, где каждая из кнопок подключена с двумя отдельными SMD-резисторами на 820 Ом и 15 кОм соответственно. Малогабаритный микрокомпьютер 1 предназначен для реализации сетевого протокола передачи данных в ячеистой сети в защищенном исполнении, за счет применения алгоритма схемы разделения секрета на тройках Штейнера и хранения распределенной хеш-таблицы маршрутизации. Узлами ячеистой сети являются устройства со встроенными Bluetooth-модулем, например, Bluetooth-гарнитура или устройства с одновременно встроенными Wi-Fi и Bluetooth-модулями, позволяя им взаимодействовать между собой на сетевом уровне модели OSI. Три канала RGB- светодиода 2 подключены к интерфейсу ввода-вывода прямого управления GPIO через резисторы со второго по четвертый (на фигурах не обозначены). Датчик температуры 4 подключен к двунаправленной шине связи 1-Wire вывода прямого управления GPIO микрокомпьютера Raspberry Pi 1, и к резистору (на фигурах не обозначен). Устройство для создания беспроводной многоканальной связи содержит OLED-дисплей 5, подключенный к микрокомпьютеру 1 в точке нулевого потенциала GND, к точке источника питания (аккумулятора 11 на фиг. 2), к датчику температуры 4 через последовательную ассиметричную шину для передачи данных с датчика температуры 4 и показа IP-адресов. Устройство также содержит оценочную плату 3 для реализации алгоритма шумоподавления при организации голосовой связи между узлами-маршрутизаторами. Оценочная плата 3 подключена к микрокомпьютеру 1 через асинхронный приемопередатчик UART.A small-sized microcomputer Raspberry Pi 1 (Fig. 1) is connected to buttons 6-10 via the GPIO direct control I / O interface, where each of the buttons is connected with two separate SMD resistors of 820 Ohm and 15 kOhm, respectively. Small-sized microcomputer 1 is designed to implement a network protocol for data transmission in a mesh network in a secure design, by using a secret sharing algorithm on Steiner triplets and storing a distributed routing hash table. Mesh nodes are devices with built-in Bluetooth, for example, a Bluetooth headset or devices with both built-in Wi-Fi and Bluetooth modules, allowing them to communicate with each other at the network layer of the OSI model. Three channels of RGB LED 2 are connected to the GPIO direct I / O interface through resistors 2 through 4 (not indicated in the figures). Temperature sensor 4 is connected to the bi-directional 1-Wire communication bus of the GPIO direct control pin of the Raspberry Pi 1 microcomputer, and to a resistor (not indicated in the figures). The device for creating a wireless multichannel communication contains an OLED display 5 connected to a microcomputer 1 at the point of zero potential GND, to a power source point (battery 11 in Fig. 2), to a temperature sensor 4 through a serial asymmetric bus for transmitting data from a temperature sensor 4 and showing IP addresses. The device also contains evaluation board 3 for implementing the noise reduction algorithm when organizing voice communication between router nodes. Evaluation board 3 is connected to microcomputer 1 via an asynchronous UART transceiver.

Для возможности автономной работы устройства беспроводной многоканальной связи к малогабаритному микрокомпьютеру 1 через универсальную последовательную шину подключена литий-ионная батарея 11 (аккумулятор) (фиг. 2) постоянного тока, с выходным напряжением 5 В, емкостью аккумулятора 3800 мА/ч и выходным током 1,8 А.For the possibility of autonomous operation of the wireless multichannel communication device, a lithium-ion battery 11 (battery) (Fig. 2) of direct current, with an output voltage of 5 V, a battery capacity of 3800 mA / h and an output current of 1, is connected to a small-sized microcomputer 1 via a universal serial bus, 8 A.

Корпус устройства беспроводной многоканальной связи с разъемом для подключения литий-ионной батареи по USB-порту, с отверстиями для пяти кнопок 6-10 (фиг. 1) и с местом для вывода RGB-светодиода 2, может быть выполнен из металла или высокопрочного пластика.The case of a wireless multichannel communication device with a connector for connecting a lithium-ion battery via a USB port, with holes for five buttons 6-10 (Fig. 1) and with a place for outputting an RGB LED 2, can be made of metal or high-strength plastic.

Схема узлов ячеистой сети, создаваемой устройством беспроводной многоканальной связи (фиг.2), содержит описание взаимодействия между узлами сети. Устройство для создания беспроводной многоканальной связи 11 подключен к литий-ионному аккумулятору 12. Подключение к устройству для создания беспроводной многоканальной связи И Bluetooth-гарнитуры происходит через Bluetooth соединение, формируется первый узел-маршрутизатор 13 ячеистой сети. Подключение устройства со встроенными Wi-Fi и Bluetooth-модулями к устройству для создания беспроводной многоканальной связи 11 происходит посредством его подключения к узлу-маршрутизатору 13 через Bluetooth соединение, либо через Wi-Fi-модуль - без необходимости подключения при этом к сети Интернет, - так формируется второй узел-маршрутизатор 14 ячеистой сети. Голосовая связь между узлом-маршрутизатором 13 и следующей Bluetooth-гарнитурой организовывается посредством формирования узла-маршрутизатора 15 с помощью автоматического присваивания ему из распределенной хэш-таблицы маршрутизации устройства для создания беспроводной многоканальной связи 11 IPv6-адреса по стандарту взаимодействия 6LoWPAN. Связь для передачи других типов данных между узлами-маршрутизаторами 14 и 16 осуществляется с помощью автоматического присваивания узлам из распределенной хэш-таблицы маршрутизации устройства для создания беспроводной многоканальной связи 11 IPv6-адреса по сетевому уровню модели OSI.The diagram of the nodes of the mesh network created by the wireless multi-channel communication device (FIG. 2) contains a description of the interaction between the nodes of the network. The device for creating wireless multi-channel communication 11 is connected to a lithium-ion battery 12. Connection to the device for creating wireless multi-channel communication AND a Bluetooth headset occurs via a Bluetooth connection, the first router node 13 of the mesh network is formed. A device with built-in Wi-Fi and Bluetooth modules is connected to a device to create a wireless multi-channel communication 11 by connecting it to a router node 13 via a Bluetooth connection, or via a Wi-Fi module - without the need to connect to the Internet at the same time, - this forms the second mesh router 14. Voice communication between the router node 13 and the next Bluetooth headset is organized by forming the router node 15 by automatically assigning it from the distributed hash table of the routing device to create a wireless multichannel communication 11 IPv6 address according to the 6LoWPAN interworking standard. Communication for transferring other types of data between router nodes 14 and 16 is accomplished by automatically assigning nodes from the device's distributed hash table to create a wireless multichannel communication 11 IPv6 address over the OSI model network layer.

Устройство беспроводной многоканальной связи работает следующим образом. Устройство для создания беспроводной многоканальной связи включается с помощью кнопки включения/выключения 6 (фиг. 1). На RGB-светодиоде 2 загорается светодиод зеленого цвета. При подключении к устройству для создания беспроводной многоканальной связи Bluetooth- гарнитуры с помощью Bluetooth-модуля, установленного в микрокомпьютере 1 (фиг. 1) происходит создание первого узла-маршрутизатора ячеистой сети 13 (фиг. 2): Bluetooth-гарнитуре из распределенной таблицы хэш-маршрутизации, хранящейся в памяти микрокомпьютера 1 (фиг. 1) присваивается случайный уникальный IPv6-адрес из частотного диапазона fc00::/8. Созданный узел-маршрутизатор 13 (фиг. 2) сможет взаимодействовать с другими аналогичными узлами-маршрутизаторами (узел-маршрутизатор 15 на фиг. 2) через стандарт взаимодействия 6LoWPAN по интернет-протоколу IPv6. В процессе передачи потоковых голосовых сообщений через узлы-маршрутизаторы (узел-маршрутизации 13 и узел-маршрутизации 15 на фиг. 2) осуществляется алгоритм подавления шумов через оценочную плату 3 (фиг. 1), при этом используется метод оптимального сложения сигналов, в котором каждому сигналу присваивается вес, определенный из достижения максимума функции сигнал/шум. Возможно подключение к устройству для создания беспроводной многоканальной связи 11 (фиг. 2) узла- маршрутизации 14 - устройства со встроенными Wi-Fi и Bluetooth-модулями, посредством его сопряжения по Bluetooth с узлом-маршрутизатором 13, в этом случае создается узел-коммутатор, выполняющий роль одностороннего моста, и позволяющий передать данные узлу-маршрутизатору 15 при условии, что этот узел ранее не был соединен ни с одним другим узлом ячеистой сети. Возможно подключение узла-маршрутизации 14, посредством встроенного в него Wi-Fi-модуля, напрямую к устройству для создания беспроводной многоканальной связи 11. В этом случае создаваемому узлу-маршрутизации 14 из распределенной таблицы хэш-маршрутизации, хранящейся в памяти микрокомпьютера 1 (фиг. 1), присваивается случайный уникальный IРv6-адрес из частотного диапазона fc00::/8. Созданный узел-маршрутизации 16 (фиг. 2) может передавать различные типы данных аналогичным узлам-маршрутизации, например, узлу-маршрутизации 14 по интернет-протоколу IPv6. Устройство для создания беспроводной многоканальной связи 11 выступает в качестве центрального DNS-сервера, отвечающего на поступающие DNS-запросы, являющиеся информацией обо всех IPv6- адресах узлов-маршрутизаторов ячеистой сети. При нажатии на кнопку включения режима показа IP-адресов 9 (фиг. 1) устройства для создания беспроводной многоканальной связи 11 (фиг. 2) на дисплее 5 (фиг. 1) начнут последовательно появляться IРv6-адреса всех новых узлов-маршрутизации. При нажатии на кнопку выключения режима показа IP-адресов 10 на дисплее 5 исчезнут IPv6-адреса всех новых узлов-маршрутизации. Передаваемые данные между узлами-маршрутизаторами шифруются посредством реализации схемы разделения секрета на нелинейной системе троек Штейнера. Устройство для создания беспроводной многоканальной связи 11 (фиг. 2) использует алгоритм шифрования на основе троек Штейнера для обеспечения защиты передаваемых данных. Используемый алгоритм шифрования сетевого протокола ячеистой сети на микрокомпьютере 1 (фиг.1) представляет собой разбиение передаваемых данных на множество долей (секретов). Способ распределения доли (секрета) среди множества участников (узлов), каждый из которых получает свою долю, базируется на использовании в алгоритме однорангового матроида, построенного на тройках Штейнера, и соответствующего идеальной схеме разделения секрета. При нажатии на кнопку включения индикатора температуры 7 на дисплее 5 появится показатель температуры микрокомпьютера 1, измеряемой датчиком температуры 4. При нажатии на кнопку выключения индикатора температуры 8 на дисплее 5 исчезнет показатель температуры микрокомпьютера 1. При нажатии кнопки включения / выключения устройства 6 происходит выключение устройства беспроводной многоканальной связи, и передача данных приостанавливается, при этом светодиод 2 загорается красным цветом. За счет подключенного литий-ионного аккумулятора 12 к малогабаритному микрокомпьютеру 1 устройство беспроводной многоканальной связи работает автономно.The wireless multi-link device operates as follows way. The device for creating wireless multichannel communication is turned on using the on / off button 6 (Fig. 1). The green LED on RGB LED 2 lights up. When connected to a device to create a wireless multichannel communication Bluetooth headset using a Bluetooth module installed in the microcomputer 1 (Fig. 1), the first router node of the mesh network 13 is created (Fig. 2): a Bluetooth headset from a distributed hash table routing stored in the memory of microcomputer 1 (Fig. 1) is assigned a random unique IPv6 address from the frequency range fc00 :: / 8. The created router node 13 (Fig. 2) will be able to interact with other similar router nodes (router node 15 in Fig. 2) through the 6LoWPAN interworking standard over the Internet protocol IPv6. In the process of transmitting streaming voice messages through the router nodes (routing node 13 and routing node 15 in Fig. 2), the noise suppression algorithm is carried out through the evaluation board 3 (Fig. 1), while the method of optimal signal addition is used, in which each the signal is assigned a weight determined from reaching the maximum signal-to-noise function. It is possible to connect to a device to create a wireless multichannel communication 11 (Fig. 2) of a routing node 14 - a device with built-in Wi-Fi and Bluetooth modules, by pairing it via Bluetooth with a router node 13, in this case a switch node is created, acting as a one-way bridge, and allowing the transfer of data to the node-router 15, provided that this node has not previously been connected to any other node in the mesh network. It is possible to connect the routing node 14, through the built-in Wi-Fi module, directly to the device for creating wireless multi-channel communication 11. In this case, the created routing node 14 from the distributed routing hash table stored in the memory of the microcomputer 1 (Fig. 1), a random unique IPv6 address from the fc00 :: / 8 frequency range is assigned. The created routing node 16 (Fig. 2) can transmit various types of data to similar routing nodes, for example, the routing node 14 via the Internet protocol IPv6. The device for creating wireless multi-link 11 acts as a central DNS server, responding to incoming DNS queries, which are information about all IPv6 addresses of the mesh network router nodes. When you press the button to enable the mode of displaying IP addresses 9 (Fig. 1) of the device for creating wireless multi-channel communication 11 (Fig. 2), the IPv6 addresses of all new routing nodes will begin to appear sequentially on the display 5 (Fig. 1). When you press the button to turn off the display of IP addresses 10 on display 5, the IPv6 addresses of all new routing nodes will disappear. Transmitted data between router nodes is encrypted by implementing a secret sharing scheme on a nonlinear Steiner triple system. The device for creating wireless multichannel communication 11 (Fig. 2) uses an encryption algorithm based on Steiner triplets to ensure the protection of transmitted data. The used encryption algorithm of the mesh network protocol on the microcomputer 1 (Fig. 1) is the division of the transmitted data into a set of shares (secrets). The method of distributing a share (secret) among a set of participants (nodes), each of which receives its share, is based on the use of a peer-to-peer matroid built on Steiner's triples in the algorithm and corresponding to an ideal secret sharing scheme. When you press the temperature indicator 7 on button, the display 5 will show the temperature of the microcomputer 1 measured by the temperature sensor 4. When you press the temperature indicator off button 8, the temperature indicator of the microcomputer 1 will disappear on the display 5. Pressing the device on / off button 6 turns off the device wireless multi-channel communication, and data transmission is suspended, while LED 2 lights up red. Due to the connected lithium-ion battery 12 to the small-sized microcomputer 1, the wireless multichannel communication device operates autonomously.

Предлагаемая полезная модель позволяет организовывать безопасную, не зависимую от Интернет-соединения, беспроводную ячеистую сеть для многоканальной голосовой связи без помех и передачи иных типов данных (текст, видео).The proposed utility model makes it possible to organize a secure, independent of the Internet connection, wireless mesh network for multichannel voice communication without interference and transmission of other types of data (text, video).

В настоящее время из уровня техники неизвестно использование автономных и малогабаритных устройств, позволяющих организовать ячеистую сеть:At present, the prior art does not know the use of autonomous and small-sized devices that allow organizing a mesh network:

полностью независимую от сети Интернет;completely independent from the Internet;

организующую многоканальную голосовую связь между независимыми Bluetooth-устройствами;organizing multi-channel voice communication between independent Bluetooth devices;

реализующую встроенный алгоритм шумоподавления при организации многоканальной голосовой связи;implementing a built-in noise reduction algorithm when organizing multichannel voice communication;

использующую алгоритм шифрования на основе троек Штейнера для защиты передаваемых данных.using an encryption algorithm based on Steiner triplets to protect the transmitted data.

Таким образом, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».Thus, the declared utility model meets the “novelty” criterion.

Реализация в одном автономном и малогабаритном устройстве протокола сетевого взаимодействия ячеистой сети на микрокомпьютере, оценочной платы с алгоритмом шумоподавления, алгоритма шифрования на основе троек Штейнера, способствует повышению уровня технических возможностей в области обеспечения защиты передаваемых данных в беспроводной ячеистой сети.Implementation of a mesh network protocol on a microcomputer, an evaluation board with a noise reduction algorithm, an encryption algorithm based on Steiner triplets in a single autonomous and small-sized device, contributes to an increase in the level of technical capabilities in the field of ensuring the protection of transmitted data in a wireless mesh network.

Заявляемая полезная модель является промышленно применимой, поскольку может быть применена: в сфере строительства - жилое многоэтажное строительство, промышленное строительство, строительство спортивных и торгово-развлекательных учреждений; в частных охранных предприятиях;The declared utility model is industrially applicable, since it can be applied: in the field of construction - residential high-rise construction, industrial construction, construction of sports and shopping and entertainment establishments; in private security companies;

в цехах промышленных предприятий в легкой и добывающей промышленности; и на прочих предприятиях - хлебозаводах, автозаводах, механических заводах; в сфере транспорта - грузовые и пассажирские железнодорожные перевозки, речной транспорт, морской транспорт; на коммерческих предприятиях, нуждающихся в организации недорогой изолированной и защищенной сети.in the shops of industrial enterprises in the light and extractive industries; and at other enterprises - bakery factories, automobile factories, mechanical factories; in the field of transport - freight and passenger rail transport, river transport, sea transport; in commercial enterprises that need a low-cost, isolated and secure network.

Применение и использование предлагаемого устройства не вызывает никаких трудностей и может быть осуществлено любым человеком без специального обучения. При изготовлении и использовании данного устройства используются предметы и материалы, выпускаемые промышленностью и находящиеся в открытой продаже.The application and use of the proposed device does not cause any difficulties and can be carried out by any person without special training. In the manufacture and use of this device, objects and materials produced by the industry and which are in the open trade are used.

Claims (1)

Устройство для создания беспроводной многоканальной связи, хранящее распределенную хэш-таблицу маршрутизации, распределяющую уникальные IР-адреса узлам-маршрутизаторам сети, и содержащее беспроводную сетевую карту, оперативную память, флэш-память, малогабаритный микрокомпьютер, имеющий возможность реализации сетевого протокола передачи данных, аккумулятор для возможности автономной работы устройства, оценочную плату, выполненную с возможностью реализации алгоритма шумоподавления при организации голосовой связи между узлами-маршрутизаторами сети и подключенную к малогабаритному микрокомпьютеру, датчик температуры, подключенный к двунаправленной шине связи вывода прямого управления малогабаритного микрокомпьютера, дисплей, подключенный к малогабаритному микрокомпьютеру, к аккумулятору, к датчику температуры для передачи данных с датчика температуры и показа IР-адресов, отличающееся тем, что для обеспечения защиты передаваемых данных в ячеистой сети малогабаритным микрокомпьютером использован алгоритм шифрования на основе троек Штейнера, представляющий собой разбиение передаваемых данных на множество долей, при этом распределение доли среди множества узлов, каждый из которых получает свою долю, базируется на использовании в алгоритме однорангового матроида, построенного на тройках Штейнера.A device for creating a wireless multichannel communication that stores a distributed routing hash table that allocates unique IP addresses to network router nodes and contains a wireless network card, RAM, flash memory, a small-sized microcomputer capable of implementing a network data transfer protocol, a battery for autonomous operation of the device, an evaluation board capable of implementing a noise suppression algorithm when organizing voice communication between network router nodes and connected to a small-sized microcomputer, a temperature sensor connected to a bi-directional communication bus of a direct control output of a small-sized microcomputer, a display connected to a small-sized microcomputer, to the battery, to the temperature sensor for transmitting data from the temperature sensor and displaying IP addresses, characterized in that to ensure the protection of transmitted data in the mesh network with a small-sized microcomputer The encryption algorithm based on Steiner triples is an encryption algorithm, which is a division of the transmitted data into many shares, while the distribution of the share among the set of nodes, each of which receives its share, is based on the use of a peer-to-peer matroid built on Steiner triples in the algorithm.
RU2021104671U 2021-02-24 2021-02-24 DEVICE FOR CREATING A WIRELESS MULTI-CHANNEL COMMUNICATION RU206119U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104671U RU206119U1 (en) 2021-02-24 2021-02-24 DEVICE FOR CREATING A WIRELESS MULTI-CHANNEL COMMUNICATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104671U RU206119U1 (en) 2021-02-24 2021-02-24 DEVICE FOR CREATING A WIRELESS MULTI-CHANNEL COMMUNICATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU206119U1 true RU206119U1 (en) 2021-08-24

Family

ID=77460608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021104671U RU206119U1 (en) 2021-02-24 2021-02-24 DEVICE FOR CREATING A WIRELESS MULTI-CHANNEL COMMUNICATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU206119U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2851814C1 (en) * 2025-01-23 2025-12-01 Общество с ограниченной ответственностью "Производственная компания Аквариус" SYSTEM BOARD OF WIRELESS Wi-Fi ACCESS POINT WITH POWER REDUNDANCY

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101902805A (en) * 2010-05-10 2010-12-01 煤炭科学研究总院重庆研究院 Multi-RF mine-used multifunctional wireless Mesh router device and its control system
US20160381532A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Frank Levy Mobile communication system for gatherings limited to a specific geographic area such as cruise lines
RU2697642C1 (en) * 2013-06-25 2019-08-15 Гугл Инк. Efficient network layer for ipv6 protocol
WO2020131121A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-25 Intel Corporation Modular system for internet of things
RU2738028C1 (en) * 2017-11-13 2020-12-07 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) Network node and methods in mesh network

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101902805A (en) * 2010-05-10 2010-12-01 煤炭科学研究总院重庆研究院 Multi-RF mine-used multifunctional wireless Mesh router device and its control system
RU2697642C1 (en) * 2013-06-25 2019-08-15 Гугл Инк. Efficient network layer for ipv6 protocol
US20160381532A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Frank Levy Mobile communication system for gatherings limited to a specific geographic area such as cruise lines
RU2738028C1 (en) * 2017-11-13 2020-12-07 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) Network node and methods in mesh network
WO2020131121A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-25 Intel Corporation Modular system for internet of things

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2851814C1 (en) * 2025-01-23 2025-12-01 Общество с ограниченной ответственностью "Производственная компания Аквариус" SYSTEM BOARD OF WIRELESS Wi-Fi ACCESS POINT WITH POWER REDUNDANCY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2816772B1 (en) Lacp negotiation processing method, relay node and system
US10798053B2 (en) Alias-based time-limited lease addressing for internet of things devices
CN103166874A (en) A message forwarding method and device
CN103188165B (en) A kind of router multipath exports method and the router of intelligent load equilibrium
CN104994530B (en) More Wi-Fi internet of things equipment grouping collective's control system and method based on group MAC Address
US20120057518A1 (en) Bluetooth networking
CN103986630A (en) Wireless network system and intelligent equipment management method based on LED lighting device
CN103152284B (en) A kind of router multipath exports method and the router of intelligent load equilibrium
US20130195091A1 (en) Wireless bridge device
US8340116B2 (en) Node scheduling and address assignment within an ad-hoc communication system
CN102868586A (en) Method for establishing tunnel forwarding table entries, central node and branch nodes
CN104394082B (en) Neighbor discovery and link state detection method suitable for broadcast link
Shailendra et al. Analyzing home automation and networking technologies
CN102291283A (en) Digital home network system
Hosek et al. M2M gateway: the centerpiece of future home
RU206119U1 (en) DEVICE FOR CREATING A WIRELESS MULTI-CHANNEL COMMUNICATION
EP3272180B1 (en) Lighting network
CN102104533B (en) Method for optimizing RRPP (rapid ring protection protocol) single ring network data transmitting path and ring network node
WO2012051777A1 (en) Access control method and device for wireless sensor network (wsn) to access telecommunication network via multiple gateways
CN105450697B (en) A method, device and server for sharing the same screen with multiple devices
CN107613033B (en) Distributed virtual local area network implementation system and method suitable for mobile wireless node
JP5525417B2 (en) Multiplexed communication system, management device
US20050195810A1 (en) Transparent link layer mesh router
CN208273002U (en) A kind of domestic intelligent router
Rashid et al. ZigBee: Simulation and Investigation of Star and Mesh Topology by using different Transmission Bands