Автореферат (1137247), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Последний использует информацию о текущейэнергии узлов соседних кластеров и направляет сток в кластер с большейостаточной энергией.В диссертации предложен новый алгоритм, названный по аналогии спредыдущим GML (Greedy Maximal Lifetime), согласно которому сток направляется в ту из соседних позиций, которая обеспечила бы наибольшее времяжизни БСС.Опишем формально процесс выбора вершины на каждом шаге. Для этого введем дополнительные обозначения: () - подмножество вершин в графе , включающее и смежные с вершины, т.е. () = {} ∪ { : (, ) ∈ }.Обозначим также через () множество узлов, окружающих -ю позициюстока или, другими словами, множество узлов, которые подключаются напрямую к стоку, когда тот находится на позиции .16Тогда, находясь в вершине , сток выберет новую вершину исходя изследующего критерия: ()∈() +1 = argmax min∈( )где () - остаточная энергия -го узла после итераций алгоритма.Результаты третьей главы опубликованы в работе [2].Четвертая глава посвящена комплексному моделированию беспроводной сенсорной сети с мобильным стоком.
Проводится обзор существующихсред имитационного моделирования, обосновывается необходимость разработки специализированного комплекса программ для учета особенностей исследуемых в работе методов. Производится сравнение следующих методов динамической реконфигурации БСС:1. Метод динамической реконфигурации сети с поиском маршрута стока(OPT).2.
Метод приближенного решения задачи поиска маршрута стока (ITER).3. Эвристический алгоритм GMRE движения к максимальной остаточнойэнергии.4. Эвристический алгоритм GML стремления к точке максимального времени жизни сети.5. Метод случайного перемещения стока (RANDOM).В качестве критерия оценки приведенных выше методов рассматривается функция относительного приращения времени автономной работы, задаваемая следующим образом: = (− 1) * 100%,17(11)где - время жизни сети с неподвижным стоком - время автономной работы той же самой сети, в которой сток перемещаетсясогласно некоторому алгоритму.Для сохранения структуры задачи выбор позиции стока при его стационарном размещении осуществляется следующим образом:∈[1..] = argmax min∈[1..]Было проведено имитационное моделирование, позволившее:1. Оценить разброс результатов величины при различных размещенияходного и того же количества маршрутизаторов сети.2.
Получить зависимость от радиуса зоны покрытия приемопередатчика.3. Исследовать зависимость от мощностных характеристик устройств вразличных режимах.Также была получена ключевая зависимость от размера сети для разных методов управляемой мобильности стока, которая позволяет оценить целесообразность применения методов динамической реконфигурации для сетей разных масштабов. Результаты приведены на рис. 3.Из графика видно, что методы динамической реконфигурации сенсорной сети с мобильным стоком дают заметное увеличение времени жизни сетисреднего и большого размера (более 50 узлов).
Предложенные в диссертацииметоды приближенного решения задачи планирования стока показывают результаты, близкие к оптимальным, при условии что значение параметра достаточно мало ( <<, ∀∈ [1..], ∈ [1..])Результаты четвертой главы опубликованы в работах [3, 5, 10, 11]В Заключении приводятся основные результаты и выводы диссертационной работы.18Рис.
3. Зависимость от размера сетиОсновные результаты и выводы1. Применение беспроводных сенсорных сетей является на сегодняшнийдень перспективным направлением в области бытовых и промышленных систем сбора данных и управления. Наличие большого числа научных работ, посвященных самым разным аспектам БСС, в том численапрямую связанным с темой диссертационной работы, позволяет говорить о том, что исследуемые вопросы являются актуальными.2. Обзор и анализ последних работ по теме исследования показал, чтоключевым показателем сенсорных сетей по прежнему остается времяих автономной работы от батарей.
Было выявлено большое разнообразие подходов к определению времени жизни сети как распределеннойсистемы. Предложенное в диссертационное работе определение учитывает важное свойство самовосстанавливаемости БСС.193. Разработанная модель сенсорной сети позволяет оценивать время еежизни при динамических реконфигурациях. Отличительными особенностями модели является абстрагирование от конкретных особенностейреализации сети - ее топологии, применяемого беспроводного стандарта,а также того, как именно осуществляется динамическая реконфигурация. Это достигнуто за счет описания работы узла сети интегральнойхарактеристикой потребляемой им мощности.4.
Разработан метод динамической реконфигурации сети, заключающийсяв сведении задачи нахождения маршрута мобильного стока к оптимизационной задаче частично-целочисленного линейного программированияпо критерию максимизации времени жизни сети. Для небольшого числапозиций стока можно использовать стандартные методы, для решениязадач больших размерностей был предложен приближенный метод.5. В случаях, когда параметры работы сети изменяются во времени, целесообразно применять алгоритмы динамического управления мобильным стоком.
На основе проведенного анализа был предложен новыйэвристический алгоритм GML, который дает заметное приращение времени жизни по сравнению с cуществующими алгоритмами.6. Имитационное моделирование, проведенное с помощью разработанногокомплекса программ, дало возможность оценить преимущества использования методов динамической реконфигурации сенсорной сети, а также определить ключевые требования к сети. При их соблюдении можнодобиться увеличения времени жизни сети минимум на 50% за счет балансировки потребляемой энергии между всеми ее узлами.20Список публикаций1. Ефремов С. Г., Восков Л. С. К вопросу о времени автономной работы сенсорных сетей // Качество, Инновации, Образование. 2012. Т.
7. С. 61–67.– 0,8 п.л. (вклад автора 0,7 п.л.).2. Ефремов С. Г., Восков Л. С. Задача увеличения времени автономной работы беспроводных сенсорных сетей в системах сбора данных и способ еерешения // Датчики и системы. 2013. № 4 (167). С. 2–6. – 0,6 п.л. (вкладавтора 0,5 п.л.).3. Ефремов С.
Г., Восков Л. С. Использование мобильных стоков для энергетической балансировки сенсорных сетей // Научные труды (ВестникМАТИ). 2012. № 19 (91). С. 220–230. – 1,3 п.л. (вклад автора 1,1 п.л.).4. Ефремов С. Г. Задача планирования движения мобильного стока в беспроводных сетях сбора данных и метод ее решения // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ.
Тезисы докладов. М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2013. С. 91–92.– 0,2 п.л.5. Ефремов С. Г. Применение энергетической балансировки в беспроводныхсенсорных сетях // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ, посвященная 50-летию МИЭМ. Тезисы докладов. М.: МИЭМ, 2012. С.
78–79. – 0,2 п.л.6. Восков Л. С., Комаров М. М., Ефремов С. Г. Выбор платформы для системы мониторинга контейнеров // Журнал "Автоматизация&IT в энергетике". 2011. № 4 (21). С. 13–18. – 0,7 п.л. (вклад автора 0,3 п.л.).7. Ефремов С. Г. Управляемая мобильность в беспроводных сенсорныхсетях // Тезисы докладов научно-технической конференции студентов,21аспирантов и молодых специалистов МИЭМ 2011. М.: МИЭМ, 2011.С.
172–173. – 0,2 п.л.8. Ефремов С. Г. Общий подход к изучению мобильных беспроводных сетей // Тезисы докладов научно-технической конференции студентов,аспирантов и молодых специалистов МИЭМ 2010. М.: МИЭМ, 2010.С. 174–176. – 0,3 п.л.9. Voskov L., Panfilov P., Efremov S. et al. Universal wireless sensor networkstechnology platform and its applications // Proceedings of the 1st International Workshop on Networked embedded and control system technologies:European and Russian R&D cooperation - NESTER. 2009. P.
127–131.10. Восков Л. С., Комаров М. М., Ефремов С. Г. Универсальная платформадля мониторинга эффективности использования ресурсов на основе технологии беспроводных сенсорных сетей // Журнал "Автоматизация&ITв энергетике". 2009. № 1 (1). С. 41–43. – 0,3 п.л. (вклад автора 0,1 п.л.).11. Комаров М. М., Ефремов С. Г. Мобильные платформы для беспроводнойсенсорной сети // "Новые информационные технологии". Тезисы докладов XII международной студенческой конференции-школы-семинара. М.:МИЭМ, 2009. С.
190–191. – 0,2 п.л. (вклад автора 0,1 п.л.).12. Патент на полезную модель № 87259 от 11.06.2009 «Устройство длядистанционного мониторинга окружающей среды на основе технологиибеспроводных сенсорных сетей». Восков Л.С., Ефремов С.Г., КомаровМ.М.13. Патент на полезную модель № 121947 от 10.11.2012 «Система захватадвижения». Вабищевич А.Н., Восков Л.С., Ефремов С.Г., Комаров М.М.,Панфилов П.Б.2214.
Патент на полезную модель № 98623 от 30.06.2010 «Системамногопользовательского дистанционного управления компьютером дляграфических приложений» Восков Л.С., Ефремов С.Г., Комаров М.М.15. Патентнаизобретениемногопользовательского№2429549дистанционногоот30.06.2010.управления«Способкомпьютеромдля графических приложений» Восков Л.С., Ефремов С.Г., КомаровМ.М.23Лицензия ЛР № 020832 от «15» октября 1993 г.Подписано в печать «»г. Формат 60x84/16Бумага офсетная. Печать офсетная.Усл. печ.
л. 1.Тираж 100 экз. Заказ №Типография издательства НИУ ВШЭ,125319, г. Москва, Кочновский пр-д., д. 3.24.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
