Реєстраційний номер
0825U002546, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
15-08-2025
Статус
Захищена
Назва роботи
Метод побудови сенсорних мереж на базі самоорганізації
Здобувач
Козлов Дмитро Євгенович,
Керівник Сторчак Каміла Павлівна
Опонент Шушура Олексій Миколайович
Опонент Ткаченко Ольга Миколаївна
Рецензент Ткаленко Оксана Миколаївна
Рецензент Зінченко Ольга Валеріївна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій
Опис
Козлов Д.Є. Метод побудови сенсорних мереж на базі самоорганізації. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 123 Комп’ютерна інженерія. - Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2025.
Робота присвячена дослідженню проблеми побудови, оптимізації, розгортання та тестування бездротових сенсорних мереж із застосуванням самоорганізації. Особливу увагу приділено розробці методу прийняття рішень щодо вибору оптимальної мережевої технології та її параметрів на етапі впровадження, коли ще відсутня можливість збору емпіричних даних про продуктивність реальної системи.
Актуальність теми дослідження. Сучасні сенсорні мережі демонструють стійку тенденцію до зростання масштабів розгортання, кількості підключених пристроїв та ускладнення топології мереж. Це зумовлює підвищення вимог до характеристик сенсорних мереж як енергоефективність, надійність, масштабованість та стійкість до відмов у складних динамічних умовах. У зв’язку з цим виникає необхідність у створенні нових підходів до вибору конфігурації сенсорних мереж.
Класична архітектура сенсорних мереж є переважно централізованою та має істотні обмеження щодо масштабування, гнучкості маршрутизації та відмовостійкості. Ускладнення мережевої топології та зростання кількості вузлів часто призводить до перевантаження мережі та втрати даних під час передавання повідомлень.
Існуючі методи побудови сенсорних IoT-мереж орієнтовані переважно на окремі аспекти використання, наприклад: енергоефективність або сумісність протоколу та не забезпечують узгодженого врахування прикладних вимог, особливостей середовища функціонування та параметрів доступних технологій. Особливо недостатньо розроблені підходи, що дозволяють проєктувати сенсорну мережу з урахуванням сценаріїв застосування та зміни умов експлуатації. Питання ефективності ускладняється тим що більшість протоколів маршрутизації не враховують потенціалу можливості квазіортогонального доступу до мережі та не підтримують багатоперехідну комунікацію, яка могла б істотно підвищити стійкість та покриття, без потреби в використанні додаткових шлюзів. Сучасна практика побудови мережі практично не забезпечує засобів автоматизованої підтримки процесу конфігурації із застосуванням багатокритеріального аналізу та симуляційного моделювання.
Вперше розроблено модель мультипротокольної сенсорної мережі, яка за рахунок використання багатокритеріального аналізу та теорії розподілених систем, дозволяє визначити оптимальну конфігурацію мережі.
Удосконалено метод взаємодії вузлів сенсорної мережі, який за рахунок використання розробленої моделі мультипротокольної сенсорної мережі та комплексного врахування спектральних параметрів сигналу, дозволяє підвищити ефективність передавання повідомлень у сенсорній мережі.
Вперше розроблено метод визначення маршруту передавання даних між вузлами сенсорної мережі, який за рахунок удосконаленого методу взаємодії вузлів сенсорної мережі та врахування параметрів сенсорної мережі на основі теорії зважених графів та самоорганізації дозволяє підвищити коефіцієнт доставки повідомлень.
Експериментально доведено ефективність розробленого методу мережевої взаємодії: кількість пристроїв, які успішно передають повідомлення до центрального додатку зростає у порівнянні з базовим сценарієм передавання даних. Комплексне врахування спектральних параметрів сигналу дозволяє підвищити відсоток успішно переданих повідомлень у сенсорній мережі за рахунок використання службових повідомлень що підтверджують отримання пакету даних, ефект від використання повідомлень що підтверджують отримання пакету даних особливо помітний у режимі роботи мережі з недостатньою кількістю шлюзів де відсоток успішно переданих повідомлень збільшується в середньому на 40%.
Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці програмного комплексу, який дозволяє моделювати і досліджувати функціонування сенсорних мереж в різноманітних режимах роботи. Програмний комплекс підтримує дискретну генерацію подій у мережі, що дозволяє проводити порівняльний аналіз ефективності.
Дисертація виконувалась в Державному університеті інформаційно- комунікаційних технологій. Обраний напрям досліджень відповідає тематиці науково-дослідних робіт комунікаційних технологій.
Результати дисертаційного дослідження впроваджено у виробничий процес:ТОВ "КАРНІФЕКС", ТОВ "УКР-ОН";
Також результати досліджень впроваджені в навчальний процес Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій.
Ключові слова: Інтернет речей, архітектура, прийняття рішень, алгоритм, саморганізація, оптимізація, автоматизація, сенсорні пристрої, канали звʼязку, моделювання, бездротовий звʼязок, інформаційна система, мережа, протокол, сервер.
Дата реєстрації
2025-06-30
Додано/оновлено в НРАТ
2025-06-30 / 2026-07-09
