Використання адаптивних MAC-протоколів для інтеграції даних гетерогенних сенсорів у IoT-системах
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Робота містить 117 сторінок, 9 рисунків та 1 додаток. Було використано 30 джерел.
Актуальність теми: Актуальність магістерської дисертації зумовлена стрімким зростанням кількості IoT-пристроїв і розширенням сфер їх застосування, що супроводжується підвищенням навантаження на бездротові сенсорні мережі. За таких умов істотно зростають вимоги до стабільності передавання даних, затримки та енергоефективності мережевих протоколів. Більшість існуючих MAC-протоколів використовують фіксовані параметри доступу до середовища, що обмежує їх здатність адаптуватися до змінної інтенсивності трафіку та гетерогенності сенсорних вузлів. Це призводить до деградації показників якості обслуговування, особливо в умовах пікових навантажень. У зв’язку з цим актуальним є дослідження адаптивних MACпротоколів, здатних динамічно змінювати параметри роботи мережі відповідно до поточного стану. Аналіз наукових публікацій показав, що значна частина сучасних MACрішень орієнтована переважно на зменшення енергоспоживання, тоді як питання забезпечення стабільності доставки даних і обмеження затримки в умовах високого та нерівномірного навантаження залишаються недостатньо опрацьованими. Особливо це стосується сценаріїв інтеграції гетерогенних сенсорів у межах IoT-систем. Це обґрунтовує доцільність проведення імітаційного дослідження адаптивних механізмів MAC-рівня. Мета й завдання дослідження: Метою роботи є дослідження ефективності адаптивного MAC-протоколу для інтеграції даних гетерогенних сенсорів у IoT-системах на основі імітаційного моделювання. Для досягнення мети в роботі вирішено такі завдання:
- проаналізувати існуючі MAC-протоколи та визначити їх обмеження;
- розробити формалізовану модель сенсорної мережі зі змінним навантаженням;
- реалізувати програмну імітаційну модель MAC-протоколів;
- провести експериментальні дослідження для різних режимів трафіку;
- виконати порівняльний аналіз адаптивного MAC-протоколу та SMAC.
Об’єкт дослідження – процес доступу до середовища передавання даних у бездротових IoT-мережах. Предмет дослідження – методи та механізми адаптивного керування параметрами MAC-рівня в умовах гетерогенного трафіку. Методи дослідження: у роботі використано методи аналізу наукових джерел, формалізації процесів, дискретно-подієвого імітаційного моделювання, статистичного усереднення результатів експериментів та графічного аналізу. Програмну реалізацію виконано мовою Python з використанням бібліотек SimPy, NumPy та Matplotlib. Наукова новизна: полягає в обґрунтуванні та дослідженні адаптивного механізму MAC-рівня, у якому кількість активних слотів динамічно змінюється залежно від поточного навантаження мережі. Отримано нові кількісні результати, що підтверджують переваги такого підходу над класичними протоколами з фіксованими параметрами. Практичне значення одержаних результатів: Результати можуть бути використані під час проєктування IoT-систем, бездротових сенсорних мереж, систем моніторингу та промислових IoT-рішень. Розроблена імітаційна модель може бути застосована для подальших досліджень MAC-протоколів.
Опис
Ключові слова
інтернет речей, бездротові сенсорні мережі, MAC-протокол, адаптивний MAC, гетерогенні сенсори, імітаційне моделювання, SIMPY, затримка передачі, енергоефективність
Бібліографічний опис
Вівсяний, В. С. Використання адаптивних MAC-протоколів для інтеграції даних гетерогенних сенсорів у IoT-системах : магістерська дис. : 172 Електронні комунікації та радіотехніка / Вівсяний Владислав Сергійович. – Київ, 2025. – 117 с.