Оптимізація енергоефективності у безпроводових сенсорних мережах
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність роботи. У сучасному світі безпроводові сенсорні мережі відіграють важливу роль у широкому спектрі галузей - від моніторингу навколишнього середовища та інфраструктури до охорони здоров’я, сільського господарства, розумного дому, військових застосувань та промислових систем Інтернету речей . Ключовою перевагою таких мереж є їх здатність забезпечувати автономне функціонування великої кількості сенсорних вузлів, які можуть бути розміщені у важкодоступних або енергетично обмежених умовах. Проте автономність таких систем тісно пов’язана з обмеженими енергетичними ресурсами, зокрема живленням від акумуляторів, які часто неможливо замінити або підзарядити після встановлення. Мета роботи полягає у проведенні комплексного аналізу методів оптимізації енергоспоживання в безпроводових сенсорних мережах (WSN) з урахуванням особливостей їхньої архітектури, функціонального призначення та обмежень енергоресурсів. Це включає дослідження принципів побудови WSN, виявлення основних джерел енергоспоживання в таких мережах, а також систематизацію сучасних підходів до енергозбереження на різних рівнях – фізичного, канального прикладного. У межах поставленої мети розглядаються технічні та алгоритмічні рішення, які дозволяють мінімізувати витрати енергії за рахунок ефективного управління режимами роботи вузлів, оптимізації обміну даними, маршрутизації, а також використання інтелектуальних методів контролю активності мережі. Особлива увага приділяється практичній реалізації вибраних підходів у експериментальній моделі сенсорної мережі з подальшим аналізом досягнутого рівня енергоефективності. Об’єкт дослідження - Оптимізація енергоефективності у безпроводових сенсорних мережах. Предмет досліджень - Безпроводові сенсорні мережі. Методи дослідження. В роботі використовуються підходи практичного, критичного та порівняльного aнaлізу, протягом дослідження теорії тa облaднaння безпроводових сенсорних мереж. Отримaні результaти. У результаті виконаної дипломної роботи було здійснено комплексний аналіз архітектур, компонентів і методів оптимізації енергоспоживання у WSN. Проведено класифікацію джерел енерговитрат у WSN та проаналізовано фактори, що впливають на тривалість автономної роботи вузлів. Систематизовано сучасні методи оптимізації, серед яких: управління режимами сну, подієва активація, агрегація та фільтрація даних, data throttling, адаптивне управління потужністю передавача та застосування поновлюваних джерел живлення. Розроблено експериментальну модель сенсорного вузла на базі ESP32-CAM та HC-SR501, яка дозволила перевірити ефективність окремих методів оптимізації у практичних сценаріях. Проведено енергетичні розрахунки для різних режимів роботи, що продемонстрували значну різницю у тривалості автономної роботи залежно від обраної стратегії. Отримані результати підтверджують доцільність індивідуального підбору або поєднання енергоефективних рішень відповідно до конкретних умов експлуатації WSN. Гaлузь зaстосувaння. Результати дослідження можуть бути використані в проєктуванні та експлуатації безпроводових сенсорних мереж у різних сферах, де енергоефективність є критичним фактором стабільної роботи системи. Усі сфери мають спільну потребу у зниженні енергоспоживання, що дозволяє зменшити експлуатаційні витрати, подовжити термін служби мереж та забезпечити їхню ефективність у довготривалих розгортаннях. Тому результати цієї роботи можуть бути безпосередньо впроваджені в реальні проєкти та використані в подальших наукових і прикладних дослідженнях.
Опис
Ключові слова
безпроводові сенсорні мережі, енергоефективність, оптимізація енергоспоживання, подієва активація, локальна обробка даних, поновлювані джерела живлення, аналіз енергоспоживання, wireless sensor networks, energy efficiency, power consumption optimization, local data processing, renewable energy sources, power consumption analysis
Бібліографічний опис
Проценко, А. О. Оптимізація енергоефективності у безпроводових сенсорних мережах : дипломна робота ... бакалавра : 172 Телекомунікації та радіотехніка / Проценко Андрій Олександрович. – Київ, 2025. – 80 с.