RTU Research Information System
Latviešu English

Publikācija: A Cooperative Interaction of Components in Wireless Sensor Networks

Publication Type Doctoral Thesis
Funding for basic activity Unknown
Defending: 02.06.2014 14:30, DITF, Meža ielā 1/3, 202.auditorijā
Publication language Latvian (lv)
Title in original language Komponenšu kolektīva mijiedarbība bezvadu sensoru tīklos
Title in English A Cooperative Interaction of Components in Wireless Sensor Networks
Field of research 2. Engineering and technology
Sub-field of research 2.2 Electrical engineering, Electronic engineering, Information and communication engineering
Authors Romāns Taranovs
Keywords WSN, clustering, MAC protocol
Abstract Bezvadu sensoru tīkli tiek pielietoti vairākās nozarēs. Piemēram, medicīnā, militārā, aizsardzības un kontroles nozarēs. Bezvadu sensoru tīkli var strādāt kā atsevišķs tīkls, gan arī var būt iekļauti citos tīklos. Darbā tiek piedāvāta divos līmeņos sadalīta bezvadu sensoru tīkla sistēmas arhitektūra, kas sadalīta divos līmeņos. Sistēma ir domāta darbam eksistējoša TCP/IP tīkla infrastruktūrā nodrošinot bez sadursmju komunikāciju bezvadu sensoru līmenī. Piedāvāta sistēma tiek salīdzināta ar dažām līdzīgām eksistējošām sistēmām. Pierādīts kā eksistējošas sistēmas neatbilst izvirzītiem ierobežojumiem. Pirmā sistēmas līmenī tiek izvietots klasterizēts sensoru tīkls. Šī līmeņa īpašība ir bez sadursmju komunikācija. Darbā tiek piedāvāts MAC slāņa sensoru tīkla protokols bez sadursmju vides piekļuvei, kā arī autonomas klasterizācijas algoritms. Pateicoties bez sadursmju īpašībai MAC protokolu izdevās izveidot determinētu ar iespēju pielietot reāla laika uzdevumu risināšanai. Veikts dažādu MAC protokolu ar klasterizācijas algoritmiem salīdzinājums ar darbā piedāvāto. Tika secināts, ka neviens no apskatītiem risinājumiem neatbilst visām MAC protokolam izvirzītām prasībām. Otrais sistēmas līmenis veido sensora tīkla izeju uz citiem tīkliem. Izeju nodrošina katram sensoru klasterim pievienots vārtejas mezgls. Pateicoties transporta protokolam, vārtejas nodrošina ne tikai datu nogādāšanu no sensoru tīkla, bet arī tā konfigurēšanu un uzturēšanu. Viena no vārteju īpašībām ir vairāku klasteru atbalstīšana vārteju bojājuma gadījumos. Sistēmas izstrādei tiek veidots arhitektūrai atbilstošs modelis SysML valodā. Darbā ir piedāvāta divu līmeņu sistēmas projektēšanas metodika, kas attiecas gan uz MAC protokolu, gan vārtejas projektēšanu un izveidošanu. Divu līmeņu sistēmas aparatūras izvēlei un sistēmas caurlaidspējas prognozēšanai izveidots un izmantots statistisks modelis. Darbs sastāv no ievada, 6 nodaļām, secinājumiem un 3 pielikumiem. Tajā ir 209 lappuses, 48 attēli, 14 tabulas pamattekstā un 133 nosaukumi literatūras sarakstā.
Abstract in English Wireless sensor networks are utilized in many fields of specialization. For instance, in medicine, military, security and control related fields. Wireless sensor networks may work as isolated network as may be incorporated into other networks. In the thesis a two-layer wireless sensor system's network architecture had been proposed. The system is considered to be utilized in the existing TCP/IP networks with an ability to organize a collision-free communication on wireless sensors' layer. Moreover it has been compared with some existing similar systems. As a result it has been shown that existing systems doesn't comply with projected constraints. At the first layer a clustered wireless sensor network is distributed. Under responsibilities of the first layer is to maintain a collision-free communication between sensor nodes. In the thesis a collision-free wireless sensor network specific MAC protocol has been proposed. As addition to MAC protocol an autonomous clustering algorithm has been proposed, too. Due to collisionfree feature the designed MAC protocol has deterministic nature that enables its possibility to be used in real time tasks. Different MAC protocols with clustering algorithms had been compared with the proposed approach. As a result it has been stated that none of compared protocols and algorithms comply with all projected MAC protocol constraints. Second system's layer is designed to be an exit point into other networks. The entry point is provided for each cluster of the first layer by means of gateway nodes. Gateways implement a designed transport protocol for data transportation from sensor network to the main computer, as well as configuration and maintaining of clusters. One of the main gateway abilities is a support of multiple clusters in terms of other gateways' outage. The proposed system has been design using SysML and building a model corresponding to the architecture. As well in the thesis a design methods for both first and second layers of the system has been proposed. Moreover a statistical model of the system is proposed and its usage is discussed in case of hardware selection and prognosis of a performance of the system. The work consists of introduction, 6 chapters, conclusions and 3 appendixes. It contains 209 pages, 48 figures, 14 tables and 133 references.
Reference Taranovs, Romāns. A Cooperative Interaction of Components in Wireless Sensor Networks. PhD Thesis. Rīga: [RTU], 2014. 209 p.
Summary in English Summary in English
ID 18255