Search

У роботі запропоновано новий метод підвищення пропускної здатності мобільних безпроводових сенсорних мереж (МБСМ) на основі використання телекомунікаційних аероплатформ (ТАП). Відмінність розробленого методу від відомих полягає в тому, що вперше були об’єднані в єдину обчислювальну процедуру математичні моделі оцінки зв’язності МСВ, математичні моделі оцінки якості обслуговування МСВ і удосконалений алгоритм пошуку квазіоптимального положення ТАП. Суть удосконалення алгоритму пошуку квазіоптимального положення ТАП полягає в тому, що при його застосуванні вдалося уникнути повного перебору варіантів розміщення ТАП в просторі завдяки використанню попередньо розробленої сукупності правил відбору варіантів зміни зв’язності МБСМ із ТАП, що підвищують пропускну здатність мережі і зменшують час обчислень. Natural and man-made emergencies, military conflicts that are increasingly occurring in our world, lead to partial or complete failure of terrestrial infrastructure, including telecommunications infrastructure (radio relay and satellite stations, cellular base stations, cable lines and etc.). Operational communication of rescue teams and other services in such situations is possible by deploying mobile wireless sensor networks using telecommunication air platforms. The dissertation solves an important scientific and technical problem - the development of a method to increase the throughput of mobile wireless sensor networks with telecommunications aircraft in conditions of rapid and unpredictable movement of mobile sensor nodes. The main scientific and practical results of the dissertation are as follows. The mathematical model for estimating the connectivity of mobile sensor nodes of mobile wireless sensor networks with telecommunication air platforms has been improved. The essence of improving the connectivity assessment model, which determines its novelty, is that for the first time it was proposed to combine analytical models for assessing the reliability of messages in radio channels with analytical models for predicting the movement of mobile sensor nodes. Based on the developed mathematical models of mobile sensor node movement, the duration of direct connectivity of mobile wireless sensor network nodes with telecommunication air platforms was investigated. Thus, the duration of the connection "telecommunication aircraft - mobile sensor unit pedestrian" will be in the worst case an average of 36 minutes, and the connection "telecommunications aircraft platform - mobile sensor unit vehicle" an average of 5 minutes, which allows in practice to predict the time of mobile sensor nodes in the area of radio coverage of telecommunications air platforms and determine the frequency of changes in the space of their position. Mathematical models for estimating the functional indicators of mobile wireless sensor networks with telecommunication air platforms, which are based on a detailed calculation of traffic and refined analytical ratios to estimate the average message delay and network bandwidth, have been studied. It is shown that the communication channels with telecommunication air platforms due to duplex organization have 15% more bandwidth than the channels of the mobile sensor node - mobile sensor node at the same load. To reduce transmission delays in routes, it is also advisable to transmit information through a network of telecommunications platforms. The algorithm for finding the quasi-optimal position of telecommunication air platforms has been improved. The essence of the algorithm improvement is that to find the quasi-optimal position of telecommunication air platforms it was first proposed to use a pre-developed set of rules for selecting options to change the connectivity of the network, which increases its bandwidth and significantly reduces computing time compared to full scheduling. telecommunication air platforms. The simulation results show that the time to obtain a solution using a set of rules averages 24s, which with an average duration of connectivity between mobile sensor nodes 350 c, allows you to control the position of telecommunications aircraft in real time in contrast to the full search method, for which the time to obtain a decision is tens of minutes. Deviation of decisions of quasi-optimal options of placement of telecommunication air platforms from the optimum, received by means of a method of full search, does not exceed 5-7%. A method for increasing the throughput of mobile wireless sensor networks based on the use of telecommunication air platforms has been developed. The difference between the developed method and the known methods is that for the first time a special computational structure based on mathematical models for assessing the structural connectivity of mobile sensor nodes, mathematical models for assessing the quality of service of mobile sensor nodes and an improved algorithm for finding quasi-optimal position of telecommunications and airplanes combining them into a single computational procedure to achieve real-time throughput values of mobile wireless sensor networks with telecommunications air platforms close to extreme. The gain from the application of the proposed method is on average 10-12% relative to the basic strategy of position management of telecommunications air platforms. The practical value of the scientific results obtained in the dissertation is that the developed method, mathematical models and algorithms allow to quantify the impact of mobility of nodes of mobile wireless sensor networks with telecommunications air platforms on the duration of connectivity between mobile sensor nodes; to determine the rational position of telecommunication air platforms in order to achieve the highest possible values of the capacity of mobile wireless sensor networks with telecommunication air platforms; to control the position of telecommunication air platforms in real time; to increase the efficiency of the software of network management systems of telecommunication air platforms. В работе предложен новый метод повышения пропускной способности мобильных беспроводных сенсорных сетей (МБСС) на основе использования телекоммуникационных аэроплатформ (ТАП). Отличие разработанного метода от известных заключается в том, что впервые были объединены в единую вычислительную процедуру математические модели оценки связности МСУ, математические модели оценки качества обслуживания МСУ и усовершенствованный алгоритм поиска квазиоптимального положения ТАП. Суть усовершенствования алгоритма поиска квазиоптимального положения ТАП заключается в том, что при его применении удалось избежать полного перебора вариантов размещения ТАП в пространстве благодаря использованию предварительно разработанной совокупности правил отбора вариантов изменения связности МБСС с ТАП, которые повышают пропускную способность сети и уменьшают время вычислений.

Об'єктом дослідження є безпроводова сенсорна мережа. Метою даної статті є аналіз впливу мобільності на показники продуктивності безпроводової сенсорної мережі. Розглянуто еволюція мобільних безпроводових сенсорних мереж та характеристики її мережевої архітектури, що відрізняють її від статичних безпроводових сенсорних мереж. Наведено аналіз впливу мобільності на показники продуктивності роботи безпроводової сенсорної мережі, такі як затримка зустрічі між сенсором та вузлом та затримка доставки великих повідомлень. The object of the research is the wireless sensor network. The purpose of this article is to analyze the impact of mobility on performance indicators of the wireless sensor network. The evolution of mobile wireless sensor networks and the characteristics of its network architecture, distinguishing it from static wireless sensor networks, arc considered. The analysis of the impact of mobility on the performance indicators of the wireless sensor network, such as the delay of the meeting between the sensor and the node and the delay of delivery of large messages. Целью данной статьи является анализ влияния мобильности на показатели производительности беспроводной сенсорной сети. Рассмотрены эволюция мобильных беспроводных сенсорных сетей и характеристики ее сетевой архитектуры, отличающие ее от статических беспроводных сенсорных сетей. Приведен анализ влияния мобильности на показатели производительности работы беспроводной сенсорной сети, такие как задержка встречи между сенсором и узлом и задержка доставки больших сообщений.