Методи збору даних з безпроводових сенсорних мереж телекомунікаційними аероплатформами

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorРоманюк, Антон Валерійович
dc.date.accessioned2021-04-13T17:08:43Z
dc.date.available2021-04-13T17:08:43Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenIn recent years, wireless sensor networks (WSN) - distributed, self-organizing networks consisting of many nodes interconnected by radio channels and monitor the parameters of the environment or objects of observation - have been increasingly used around the world. For a certain class of WSN (large size, difficult to access, placed on the territory without telecommunications infrastructure, unconnected) there are significant difficulties or impossibility of organizing the collection of monitoring data. Application in the architecture of networks of this class of telecommunication aerial platforms (TA) allows to organize and reduce the time for data collection, to connect unconnected fragments of networks, to increase the duration of network operation and the like. However, in order to implement the process of monitoring data collection in the control system of this WSN type, it is necessary to implement appropriate control methods and algorithms. Currently proposed methods and algorithms for data collection by TA do not consider the peculiarities of functioning of this WSN class and the available network resources, the multi-criteria nature of the network management target functions, lead to a significant consumption of node energy and, accordingly, the small operating time of the network. In dissertation work the main stages of the process of monitoring data collection by telecommunication aerial platforms from nodes in DTN (Delay Tolerant Networks) Wireless Sensors Networks are considered: network clustering (finding data collection points from TA nodes in space), construction of routes around TA collection points in the network and clusters, data exchange between cluster nodes and TA. Two classes of monitoring data collection methods by telecommunication aerial platforms in wireless sensor networks in the absence of telecommunication infrastructure were further developed in the work: an improved direct method for collecting monitoring data from nodes of the wireless sensor network with their clustering by telecommunication aerial platforms and improved method for collecting monitoring data by TA from the main nodes of clusters. The results obtained are a solution to the scientific and applied problem of improving the efficiency of data collection from wireless sensor network (WSN) nodes by telecommunication aerial platforms (TA). The paper presents an improved method for direct collection of monitoring data from wireless sensor network nodes with their clustering by telecommunications aerial platforms. The feature of the improved method, which defines its novelty are: at the TA network clustering stage, the usage of two FOREL and k-means cluster analysis algorithms to perform virtual network clustering with adaptation of TA service area size to provide target network management functions. an improved trajectory-positioning model of data exchange and new rules for selecting exchange points to reduce the energy consumption of nodes in the cluster were proposed at the stage of flying the network cluster by a telecommunication aerial platform. The trajectory model implements a new hybrid (decentralized / centralized) protocol of data exchange between TA and cluster nodes: decentralized exchange method – at the stage of transferring data exchange requests by nodes, the highest priority is given to the most separated nodes from the TA movement trajectory; centralized exchange method – TA calculates and implements the transmission schedule of the cluster nodes depending on the volume of monitoring data, available battery power and the distance between them. New algorithms for regulating the TA polity trajectories during data exchange for achieving certain goal functions of the measure control have been proposed. The TA position model determines the position of the TA space depending on the mutual location of nodes and the volume of monitoring data, considering the possibilities of data transmission speed change by the channel level protocol. The method enables to gain 10 – 15 % advantage in time of data collection for network monitoring (due to reduction of data collection points), and increase time of network functioning by 12 – 17 % (due to new rules of exchange and volume of nodes in clusters) as compared to the existing centralized methods of direct data collection. The paper improves the method of collecting TA monitoring data from the main nodes of clusters through a new approach to network clustering: new metrics for selecting cluster master nodes are proposed, the specific choice of which is determined by the target function of network management; rules for finding energy efficient cluster structures are defined; the convolution of the metrics for the construction and maintenance of routes in the cluster (the energy consumption for receiving-transmitting, the battery energy of the node, the number of retransmissions, distance to the main cluster center) were proposed. The simulation of the proposed methods of data collection by telecommunication aerial platforms for networks of different sizes, the number of nodes in the cluster was conducted. The results of the simulation demonstrated that the application of the improved collecting by TA data method from the main nodes of the clusters allows speeding up the time of collecting monitoring data by 14 % on average, increasing the time of functioning of the network by 10 – 15 % in comparison with the same class existing methods of data collection. The practical significance of the scientific results obtained in the thesis work is that the developed methods, models and algorithms allow increasing the efficiency of the special software for the data collection control system of wireless sensor networks by telecommunication airplatforms.uk
dc.description.abstractruВ диссертационной работе получили дальнейшее развитие два класса методов сбора данных с беспроводных сенсорных сетей (БСС) телекоммуникационными аэроплатформами (ТА) в условиях отсутствия телекоммуникационной инфраструктуры общего пользования. Полученные результаты являются решением научно-прикладной задачи повышения эффективности сбора данных с БСС ТА. В работе представлен усовершенствованный метод непосредственного сбора данных мониторинга с узлов БСС с их кластеризацией телекоммуникационными аэроплатформами. Отличиями усовершенствованного метода, что определяет его новизну являются: применение двух алгоритмов кластерного анализа FOREL и k-средних для осуществления виртуальной кластеризации сети ТА, новая траекторно-позиционная модель обмена данными между ТА и узлами кластера. В работе усовершенствован метод сбора данных мониторинга ТА с главных узлов кластеров за счет усовершенствованного подхода к кластеризации сети (предложены новые метрики выбора главных узлов кластера, правила нахождения энергоэффективных структур кластеров, метрики построения и поддержания маршрутов передачи в кластере).uk
dc.description.abstractukВ дисертаційній роботі отримали подальший розвиток два класи методів збору даних моніторингу з безпроводових сенсорних мереж (БСМ) телекомунікаційними аероплатформами (ТА) в умовах відсутності телекомунікаційної інфраструктури загального користування. Отримані результати є вирішенням науково-прикладної задачі підвищення ефективності процесу збору даних моніторингу з БСМ ТА. В роботі представлено вдосконалений метод безпосереднього збору даних моніторингу з вузлів безпроводової сенсорної мережі з їх кластеризацією телекомунікаційними аероплатформами. Відмінність вдосконаленого методу, що визначає його новизну, є: застосування двох алгоритмів кластерного аналізу FOREL та k-середніх для здійснення віртуальної кластеризації мережі ТА; нова траєкторно-позиційна модель обміну даними між ТА і вузлами кластера. В роботі вдосконалено метод збору даних ТА з головних вузлів кластерів мережі за рахунок нового підходу до кластеризації мережі (запропоновані нова множина метрик вибору головних вузлів, правила знаходження енергоефективних структур кластерів та метрик побудови маршрутів в кластері).uk
dc.format.page26 с.uk
dc.identifier.citationРоманюк, А. В. Методи збору даних з безпроводових сенсорних мереж телекомунікаційними аероплатформами : автореф. дис. … канд. техн. наук. : 05.12.02 Телекомунікаційні системи та мережі / Романюк Антон Валерійович. – Київ, 2021. – 26 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/40573
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectбезпроводова сенсорна мережаuk
dc.subjectтелекомунікаційна аероплатформаuk
dc.subjectзбір даних моніторингуuk
dc.subjectкластеризація мережіuk
dc.subjectwireless sensor networkuk
dc.subjecttelecommunication air platformuk
dc.subjectmonitoring data collectionuk
dc.subjectnetwork clusteringuk
dc.subjectбеспроводная сенсорная сетьuk
dc.subjectтелекоммуникационная аэроплатформаuk
dc.subjectсбор данных мониторингаuk
dc.subjectкластеризация сетиuk
dc.subject.udc621.396uk
dc.titleМетоди збору даних з безпроводових сенсорних мереж телекомунікаційними аероплатформамиuk
dc.typeThesisuk

Файли

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

Зібрання

Автореферати (ТК)
Автореферати (вільний доступ)