RTU Research Information System
Latviešu English

Publikācija: Applying Sensor Networks Technology in Time-critical Applications

Publication Type Doctoral Thesis
Funding for basic activity Unknown
Defending: 02.11.2015 16:00, Rīga, Sētas iela 1, 202.k.
Publication language Latvian (lv)
Title in original language Sensoru tīklu tehnoloģiju pielietošana laika kritiskos uzdevumos
Title in English Applying Sensor Networks Technology in Time-critical Applications
Field of research 2. Engineering and technology
Sub-field of research 2.2 Electrical engineering, Electronic engineering, Information and communication engineering
Authors Dmitrijs Bļizņuks
Keywords Bezvadu sensoru tīkli, laika kritiskie uzdevumi, industriālās sistēmas
Abstract Bezvadu tīkli nešaubīgi ir iekārojuši cilvēka ikdienu. Iekārtu ražotāji un zinātnieki ik gadu palielina datu pārraides ātrumu. Šie sasniegumi liecina, ka jau šobrīd esošais pārraides ātrums ir pietiekams, lai nodrošinātu cilvēka ikdienas darbus. Var teikt, ka tehniski cilvēku savstarpējās saziņas problēma pēc būtības ir atrisināta, pateicoties iekārtu spējai savstarpēji sazināties. Tomēr šajā jomā paradās jauni izaicinājumi bezvadu tīklu izstrādātājiem. Svarīgākie uzdevumi ir veicami enerģijas patēriņa un pārraides aizkaves samazināšanā. Promocijas darba uzsvars ir uz bezvadu datu pārraidi laika kritiskās sistēmās. Šādas sistēmas apvieno sevī paaugstinātas prasības pret datu pārraides aizkavi un enerģijas patēriņu. Kā piemērs šādai sistēmai tiek ņemts sensoru tīkls industriālos pielietojumos. Tas sasaista kontrolējamo sistēmu, kurā tiek veidota bezvadu pārraide, ar reālo apkārtējo vidi. Šādas sistēmas formalizācija nav triviāls uzdevums, jo tam piemīt nelineārs un dinamisks raksturs. Izveidot bezvadu tīklu ar determinētiem laika parametriem ir grūts uzdevums, kurš tiek risināts promocijas darbā. Promocijas darbs piedāvā pieeju bezvadu pārraides sistēmu izveidošanai, izmantojot analītisko modeli. To varēs pielietot vadības sistēmās, kuras strādā ar laika kritiskām sistēmām. Ņemot vērā sistēmas dinamiskās īpašības, ir iespējams iepriekš noteikt kritiskos punktus bezvadu datu pārraides sistēmā. Tas, savukārt, dod iespēju samazināt kopējo sistēmas izstrādes laiku, jo problēmas ir iespējams novērst jau pirms pārraides sistēmas izveides. Lai realizētu formalizācijas procesu, tiek izmantota Hameršteina modeļa bāze. Tā piedāvā atdalīt sistēmā nelineāro statisko daļu no lineārās un dinamiskās daļas. Rezultātā var izveidot sistēmas analītisko modeli, izmantojot nelielu parametru skaitu. Izveidojot modeli un to verificējot, ir iespējams ieviest arhitektūras izmaiņas un pārbaudīt sagaidāmo sistēmas reakciju. Lai realizētu definētos laika parametrus tīklā, tiek piedāvāta tīkla piekļuves metode, kura ir pārāka par eksistējošām metodēm datu pārraides frekvences un stabilitātes ziņā. Piedāvātā formalizācijas sistēma un bezvadu pieejas metode tika testēta starptautiskos projektos un reālos apstākļos. Promocijas darbā ir 5 nodaļas, secinājumi, literatūras saraksts, 2 pielikumi, 65 zīmējumi un ilustrācijas, kopā 130 lappuses. Literatūras sarakstā ir 130 avoti.
Abstract in English There are no doubts that wireless networks have conquer people everyday life. Electronics manufacturers and scientist each year are increasing transmission data rate. Nevertheless, existing technologies allow using wireless networks in everyday activities without much problems. It is possible to say that human related communication problems are solved. Nowadays more and more projects are implementing machine-to-machine communication. It is treated as the future of networks – the Internet of Things. The demands of these applications are completely different from human communication. As the main requirement becomes low energy consumption and low transmission delays. The PhD thesis focuses on wireless data transmission in time critical applications. Such a systems combine low delay and energy consumption requirements. Wireless sensor networks in industrial applications are used as an example of such system. It makes controllable system to interact with an environment. That makes a formalization of such a system a nontrivial task. Since real environment objects nature is nonlinear and dynamic. Making a wireless network with predetermined time parameters is hard task, which is being solved in this thesis. The thesis proposes the wireless transmission system implementation by using analytical model of a system. By using dynamic parameters, it is possible to predict critical points of a transmission network. That allows lowering system’s design time, since problems are solved on the early stage. To realize system formalization, Hamerstein-like model is used. It allows separating nonlinear part of a system, from dynamic part. To implement data transmission, hybrid network media access algorithm is proposed. It exceeds existing algorithms in the mean of higher transmission frequency and timing stability. Proposed formalization method and media access algorithm were tested in international science projects and real industrial application. The thesis consists of introduction, 5 chapters, conclusions and appendix. It contains 130 pages, 65 figures, and 130 references.
Reference Bļizņuks, Dmitrijs. Applying Sensor Networks Technology in Time-critical Applications. PhD Thesis. Rīga: [RTU], 2015. 130 p.
Summary in English Summary in English
ID 20811