Registration Number
0826U004233, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
09-09-2026
popup.evolution
o
Title
Models and Routing Method in Wireless Mesh Networks
Author
Yaroslav O. Mikhnenko,
popup.head Mariia A. Skulysh
popup.opponent Nina Kuchuk
popup.opponent Olena O. Semenova
popup.review Svitlana V. Sulima
popup.review Anatolii O. Makarenko
popup.rada
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Description
Актуальність теми дисертаційної роботи зумовлена стрімким зростанням обсягів передавання даних у бездротових мережах, що супроводжується підвищеним навантаженням на мережеву інфраструктуру, обмеженістю доступного радіочастотного спектра та постійним зростанням вимог до якості обслуговування (QoS) у сучасних і перспективних телекомунікаційних системах. Особливої гостроти ці проблеми набувають у когнітивних бездротових сітчастих мережах (CR-WMN), які характеризуються динамічною зміною доступності спектра, необхідністю врахування активності первинних користувачів (PU), а також значним впливом внутрішньосистемних і міжканальних інтерференцій. У таких умовах класичні підходи до маршрутизації, що базуються переважно на статичних або напівдинамічних метриках, виявляються недостатньо ефективними, оскільки не враховують специфіку когнітивного радіосередовища. Це призводить до зниження пропускної здатності, зростання затримок та погіршення стабільності маршрутів. Таким чином, виникає об’єктивна необхідність у розробці нових, QoS-орієнтованих і спектрально-обізнаних методів маршрутизації, здатних адаптуватися до швидкоплинних змін мережевого та спектрального середовища.
Метою дисертаційної роботи є підвищення якості обслуговування в когнітивних бездротових сітчастих мережах шляхом розробки, математичного обґрунтування та експериментального дослідження модифікованого методу маршрутизації, який здатний комплексно враховувати динамічну доступність спектральних ресурсів, інтерференційні впливи між вузлами та каналами, а також вимоги різних класів мережевого трафіку (зокрема, чутливого до затримок або втрат). Досягнення поставленої мети передбачає вирішення ряду взаємопов’язаних задач, серед яких формалізація процесу маршрутизації як багатокритеріальної оптимізації, розробка нового методу маршрутизації та створення ефективних алгоритмів його обчислення та застосування в реальному часі.
У дисертації сформульовано задачу маршрутизації в CR-WMN як багатокритеріальну оптимізаційну задачу з QoS-обмеженнями, де одночасно враховуються показники затримки, пропускної здатності, надійності каналів, рівня інтерференції та доступності спектра. Запропоновано модифіковану метрику маршрутизації mWCETT, яка є подальшим розвитком класичної метрики WCETT і розширює її функціональні можливості за рахунок інтеграції додаткових параметрів, зокрема витрати на перемикання каналів, оцінки інтерференції між суміжними каналами та показників доступності спектра в умовах присутності первинних користувачів, тобто поєднує оцінювання часу передачі даних, інтерференції, доступності та надійності спектра в одному показнику. На відміну від традиційного підходу, запропонована метрика інтегрується в протокол маршрутизації на основі AODV, що дозволяє реалізувати адаптивний вибір маршрутів з урахуванням динамічних змін радіосередовища.
Модифікація протоколу AODV полягає у вдосконаленні процедур виявлення та підтримки маршрутів шляхом включення значень метрики mWCETT у службові повідомлення (RREQ, RREP), а також у зміні механізму вибору оптимального маршруту на основі багатокритеріального оцінювання. Це забезпечує більш точне відображення стану мережі під час встановлення маршруту та дозволяє уникати перевантажених, інтерференційно-насичених або спектрально нестабільних ділянок мережі.
Метод mWCETT забезпечує узагальнене оцінювання вартості маршруту як інтегрального показника, що дозволяє більш точно відображати реальний стан мережі. У роботі побудовано математичну модель запропонованого методу, яка описує процес формування маршрутів із урахуванням накопичення метрики вздовж шляху, а також онтологічну модель, що формалізує взаємозв’язки між параметрами різних рівнів мережевої архітектури (фізичного, канального та мережевого). На основі цих моделей розроблено алгоритм обчислення складових метрики (зокрема S(P), I(P), A(P)) та їх агрегації в процесі маршрутизації.
Наукова новизна отриманих результатів полягає в розробці комплексного методу побудови QoS-орієнтованої маршрутизації для когнітивних бездротових сітчастих мереж, який поєднує модифікований протокол AODV із багатокритеріальною метрикою mWCETT, що, на відміну від існуючих підходів, реалізується на основі модифікованого протоколу AODV із інтеграцією багатокритеріальної метрики в процеси встановлення та підтримки маршрутів який відрізняється від існуючих рішень інтегрованими урахуванням динаміки спектрального середовища, інтерференційних впливів як у межах одного каналу, так і між суміжними каналами, а також різнорідних вимог мережевого трафіку. Запропонований метод дозволяє підвищити точність оцінювання маршрутів і, як наслідок, забезпечити зростання наскрізної пропускної здатності, зменшення затримок та підвищення стабільності маршрутів у динамічних умовах.
Registration Date
2026-08-03
popup.nrat_date
2026-08-03 / 2026-09-29
