Обробка інформації в сенсорних мережах

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЖураковський, Богдан Юрійович
dc.contributor.authorПархомей, Ігор Ростиславович
dc.contributor.authorДружинін, Володимир Анатолійович
dc.date.accessioned2020-06-15T15:32:36Z
dc.date.available2020-06-15T15:32:36Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenThe urgency of the study is due to the following reasons: the dynamic development of wireless sensor networks, a significant increase in the amount of information transmitted by these networks, an increase in the capabilities of the sensors themselves. In many areas of human activity, it is often the task of collecting data from a large number of sources, processing them, and providing a response corresponding to recorded events. To carry out such activities is automated, it is necessary to ensure the exchange of information between all these devices, that is, to create a unified network of sensors and actuators. But the leading network can be acceptable only in a narrow range of tasks, since it is too massive, expensive, requires complicated installation, setup and maintenance, it is not suitable for miniature or mobile objects. Therefore, they often stop to create a wireless network, with the help of appropriate sensors ensures the collection, transmission and processing of information. Due to the fact that the information is transmitted over the radio network, the network provides easy setup and maintenance, the ability to work with mobile and miniature objects. However, conventional wireless networks in their configuration, protocols and algorithms differ slightly from sensor wireless networks, which have their own characteristics and requirements. The article shows the main differences in sensory and wireless networks, problems and features of modern wireless sensor networks. The main areas where sensory systems are urgently needed today are: healthcare, military applications, surveillance and monitoring systems, perimeter protection, home and industrial automation systems, environmental protection, agro-industrial complex. The structure and architecture of sensor networks, as well as the use of wireless sensor networks, are considered. The nodes that are part of the sensor networks are fairly rigid and specific requirements. First of all, this is a long-term operation of an autonomous power supply, the presence of a wireless interface wide network capabilities, including selforganization, dynamic authentication, flexible routing mechanisms, etc. The sensory network, among other things, can be quite and very large, counting hundreds of thousands of nodes, while having a complex topological structure. And with all this, each such node should have a very low cost and possess the minimum possible size. In addition, one of the main problems of modern wireless sensor networks is the compression of data and control of transmitted traffic. There are quite a lot of different information compression algorithms, among which the most common and well-known are the Huffman algorithm, the arithmetic compression algorithm and the Lempel-Ziv algorithm. The article analyzes the existing compression algorithms and shows their inefficiency, and proposes the use of compression methods for transmission, such as linear, matrix, cascaded and combined. The developed methods, in contrast to the existing, are based on the use of the possibility of compressing small amounts of information and its transmission. Linear methods include compression of data using instead of repeating additional characters, as well as changing the basis of the code. By matrix - compression of information with typical matrices. Cascading and combined compression methods are combinations of linear and matrix methods in various combinations. The proposed methods can be implemented both at the stage of development and at the stage of exploitation of sensor networks.uk
dc.description.abstractruАктуальность исследования обусловлена следующими причинами: динамичное развитие беспроводных сенсорных сетей, существенное увеличение количества информации, которая передается этими сетями, увеличение возможностей самих сенсоров. Во многих сферах человеческой жизнедеятельности часто стоит задача сбора данных, поступающих от большого числа источников, их обработки и обеспечение реакции, соответствующей зафиксированным событиям. Чтобы осуществлять, подобную деятельность автоматизировано, необходимо обеспечить обмен информацией между всеми этими устройствами, то есть создать единую сеть датчиков и исполнительных устройств. Но ведущая сеть может быть приемлема только в узком кругу задач, так как слишком массивная, дорогая, требует сложного монтажа, наладки и обслуживания, не- пригодна для миниатюрных или мобильных объектов. Поэтому чаще останавливаются на создании беспроводной сети, с помощью соответствующих датчиков обеспечивает сбор, передачу и обработку информации. Благодаря тому, что информация передается по радиоканалу, сеть обеспечивает простоту настройки и обслуживания, возможность работы с мобильными и миниатюрными объектами. Однако обычные беспроводные сети по своей конфигурации, протоколами и алгоритмами несколько отличаются от сенсорных беспроводных сетей, которые имеют свои особенности и требования. В статье приведены основные различия сенсорных и беспроводных сетей, проблемы и особенности современных беспроводных сенсорных сетей. Основные области, где сенсорные системы крайне необходимы сегодня: здравоохранение, военное применение, системы наблюдения и мониторинга, охраны периметров, системы домашней и промышленной автоматизации, охрана окружающей среды, агропромышленный комплекс. Рассмотрено структура и архитектура сенсорных сетей, а также применение беспроводных сенсорных сетей. К узлам, входящих в состав сенсорных сетей предъявляются достаточно жесткие и специфические требования. Прежде всего, это длительное функционирование от автономного источника питания, наличие беспроводного интерфейса широкие сетевые возможности, включая самоорганизацию, динамическую аутентификацию, гибкие механизмы маршрутизации и т.п. Сенсорная сеть, кроме всего прочего, может быть весьма и весьма масштабной, насчитывая сотни тысяч узлов, имея при этом сложную топологическую структуру. И при этом каждый подобный узел должен иметь очень низкую стоимость и обладать минимально возможными размерами. Кроме того одной из основных проблем современных беспроводных сенсорных сетей является сжатие данных и контроль трафика, передаваемого. Существует достаточно много различных алгоритмов сжатия информации, среди которых наиболее распространенными и широко известны алгоритм Хаффмана, алгоритм арифметического сжатия и алгоритм Лемпеля-Зива. В статье проведен анализ существующих алгоритмов сжатия и показана их неэффективность, предложено использование методов сжатия для передачи, такие как линейные, матричные, каскадные и комбинированные. Разработанные методы, в отличие от существующих, основанные на использовании возможности сжатия небольших объемов информации и ее передачи. К линейным методам относятся сжатия данных с использованием вместо повторений дополнительных символов, а также зминиа основы кода. К матричным - сжатие информации с типичными матрицами. Каскадные и комбинированные методы сжатия являются комбинациями линейных и матричных методов в различных комбинациях. Предложенные методы могут быть реализованы как на этапе разработки, так и на этапе эксплуатации сенсорных сетей.uk
dc.description.abstractukАктуальність дослідження обумовлена наступними причинами: динамічний розвиток бездротових сенсорних мереж, суттєве збільшення кількості інформації, яка передається цими мережами, збільшення можливостей самих сенсорів. У багатьох сферах людської життєдіяльності часто стоїть завдання збору даних, які надходять від великого числа джерел, їх обробки, і забезпечення реакції, відповідної зафіксованим подіям. Щоб здійснювати подібну діяльність автоматизовано, необхідно забезпечити обмін інформацією між усіма цими пристроями, тобто створити єдину мережу датчиків і виконавчих пристроїв. Але провідна мережа може бути прийнятна тільки у вузькому колі завдань, бо занадто масивна, дорога, вимагає складного монтажу, налагодження та обслуговування, непридатна для мініатюрних або мобільних об'єктів. Тому частіше зупиняються на створенні бездротової мережі, яка за допомогою відповідних датчиків забезпечує збір, передачу та обробку інформації. Завдяки тому, що інформація передається радіоканалом мережа забезпечує простоту налагодження та обслуговування, можливість роботи з мобільними та мініатюрними об'єктами. Однак звичайні бездротові мережі за своєю конфігурацією, протоколами та алгоритмами дещо відрізняються від сенсорних бездротових мереж, які мають свої особливості та вимоги. В статті наведено основні відмінності сенсорних і бездротових мереж, проблеми і особливості сучасних бездротових сенсорних мереж. Основні області, де сенсорні системи вкрай необхідні сьогодні: охорону здоров'я, військове застосування, системи спостереження і моніторингу, охорони периметрів, системи домашньої і промислової автоматизації, охорона навколишнього середовища, агропромисловий комплекс. Розглянуто структура та архітектура сенсорних мереж, а також застосування бездротових сенсорних мереж. До вузлів, що входять до складу сенсорних мереж пред'являються досить жорсткі і специфічні вимоги. Перш за все, це тривале функціонування від автономного джерела живлення, наявність бездротового інтерфейсу широкі мережеві можливості, включаючи самоорганізацію, динамічну аутентифікацію, гнучкі механізми маршрутизації, і т.п. Сенсорна мережа, крім усього іншого, може бути вельми і вельми масштабною, нараховуючи сотні тисяч вузлів, маючи при цьому складну топологічну структуру. І при всьому цьому кожен подібний вузол повинен мати вкрай низьку вартість і володіти мінімально можливими розмірами. Крім того однією з основних проблем сучасних бездротових сенсорних мереж є стиснення даних і контроль трафіку, що передається. Існує досить багато різних алгоритмів стиснення інформації, серед яких найбільш поширеними і широко відомими є алгоритм Хаффмана, алгоритм арифметичного стиснення та алгоритм Лемпеля-Зива. В статті проведено аналіз існуючих алгоритмів стиснення та показана їх неефективність, запропоновано використання методів стиснення для передачі, такі як лінійні, матричні, каскадні та комбіновані. Розроблені методи, на відміну від існуючих, засновані на використанні можливості стиснення невеликих обсягів інформації та її передачі. До лінійних методів відносяться стиснення даних із використанням замість повторень додаткових символів, а також змініа основи коду. До матричних - стиснення інформації з типовими матрицями. Каскадні та комбіновані методи стиснення є комбінаціями лінійних і матричних методів в різних комбінаціях. Запропоновані методи можуть бути реалізовані як на етапі розробки, так і на етапі експлуатації сенсорних мереж.uk
dc.format.pagerangeС. 42-57uk
dc.identifier.citationЖураковський, Б. Ю. Обробка інформації в сенсорних мережах / Б. Ю. Жураковський, І. Р. Пархомей, В. А. Дружинін // Адаптивні системи автоматичного управління : міжвідомчий науково-технічний збірник. – 2018. – № 1 (32). – С. 42–57. – Бібліогр.: 8 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/1560-8956.32.2018.145610
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/34181
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceАдаптивні системи автоматичного управління : міжвідомчий науково-технічний збірник, 2018, № 1 (32)uk
dc.subjectбездротові сенсорні мережіuk
dc.subjectсенсориuk
dc.subjectалгоритми стисненняuk
dc.subjectметоди стиснення при передачіuk
dc.subjectкоефіцієнт стисненняuk
dc.subjectwireless sensor networksuk
dc.subjectsensorsuk
dc.subjectcompression algorithmsuk
dc.subjectcompression methods for transmissionuk
dc.subjectcompression ratiouk
dc.subjectбеспроводные сенсорные сетиuk
dc.subjectсенсорыuk
dc.subjectалгоритмы сжатияuk
dc.subjectметоды сжатия при передачеuk
dc.subjectкоэффициент сжатияuk
dc.subject.udc681.31uk
dc.titleОбробка інформації в сенсорних мережахuk
dc.title.alternativeProcessing information in sensory networksuk
dc.title.alternativeОбработка информации в сенсорных сетяхuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
asau-2018-1_05.pdf
Розмір:
418.98 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Адаптивні системи автоматичного управління: міжвідомчий науково-технічний збірник, № 1 (32)