Беспроводные сенсорные сети на основе модульной арифметики

Автор(и)

  • Цзинлян Чен Хубэйский университет, Китай
  • Василий Васильевич Яцкив Тернопольский национальный экономический университет, Україна https://orcid.org/0000-0001-9778-6625
  • Анатолий Алексеевич Саченко Тернопольский национальный экономический университет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0907-3682
  • Цзюнь Су Хубэйский технологический университет, Китай

DOI:

https://doi.org/10.20535/S002134701705003X

Ключові слова:

беспроводная сенсорная сеть, система счисления в остатках, многопутевая маршрутизация, муравьиный алгоритм

Анотація

Предложен метод кодирования данных в беспроводных сенсорных сетях (БСС), основанный на преобразовании в системе счисления в остатках и многопутевой маршрутизации. Он дает возможность эффективно использовать полосу частот коммуникационного канала при уменьшении времени доставки сообщений. Описан «муравьиный алгоритм» поиска оптимального маршрута передачи данных в БСС. Введенные ограничения на радиус связи беспроводной системы позволили сократить число режимов поиска решений беспроводным узлом и повысить точность моделирования БСС. Разработано соответствующее программное обеспечение, позволяющее исследовать динамику поиска путей передачи в БСС при различных установках алгоритма и исследовать влияние «элитных муравьев» на точность поиска путей.

Посилання

  1. Fahmy, H. M. A. Wireless Sensor Networks. Springer, 2016. ISBN: 978-981-10-0412-4. DOI: http://doi.org/10.1007/978-981-10-0412-4.
  2. Yu, Kan; Gidlund, M.; Аkerberg, J.; Bjorkman, M. Reliable and low latency transmission in industrial wireless sensor networks. Procedia Computer Science, Vol. 5, p. 866–873, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procs.2011.07.120.
  3. IEEE Standard for Part 15.4: Wireless Medium Access Control Layer (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications for Low Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs), IEEE Std 802.15.4™ – 2006.
  4. Okdem, S. A cross-layer adaptive mechanism for low-power wireless personal area networks. Computer Communications, Vol. 78, p. 16-27, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.comcom.2015.11.001.
  5. Sachenko, A.; Yatskiv, V.; Krepych, R. Modified method of noise-immune data transmission in wireless sensors networks. Proc. of Int. Conf. on Networks Security, Wireless Communications and Trusted Computing, NSWCTC, 25-26 Apr. 2009, Wuhan, Hubei, China. IEEE, Vol. 2, p. 847–850, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/NSWCTC.2009.391.
  6. Lou, W. An efficient N-to-1 mutlipath routing protocol in wireless sensor networks. Proc. of IEEE Int. Conf. on Mobile Adhoc and Sensor Systems, 7 Nov. 2005, Washington, DC, USA. IEEE, 2005, p. 664–672. DOI: https://doi.org/10.1109/MAHSS.2005.1542857.
  7. Li, S.; Zhao, S.; Wang, X.; Zhang, K.; Li, L. Adaptive and secure load-balancing routing protocol for service-oriented wireless sensor networks. IEEE Systems Journal, Vol. 8, No. 3, p. 858–867, 2014. DOI: https://doi.org/10.1109/JSYST.2013.2260626.
  8. Chervyakov, N. I.; Lyakhov, P. A.; Babenko, M. G.; Garyanina, A. I.; Lavrinenko, I. N.; Lavrinenko, A. V.; Deryabin, M. A. An efficient method of error correction in fault-tolerant modular neurocomputers. Neurocomputing, Vol. 205, p. 32–44, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neucom.2016.03.041.
  9. Gui, T. C.; Wang, Ma F.; Wilkins, D. E. Survey On Swarm Intelligence based Routing Protocols for Wireless Sensor Networks: An Extensive Study. In Proceeding to the IEEE International Conference on Industrial Technology, ICIT, 14–17 Mar. 2016, Taipei, Taiwan. IEEE, 2016, pp. 1944–1949. DOI: https://doi.org/10.1109/ICIT.2016.7475064.
  10. Kumar, N.; Singh, Y. Routing Protocols in Wireless Sensor Networks. In Handbook of Research on Advanced Wireless Sensor Network Applications, Protocols, and Architectures. 2017. DOI: http://doi.org/10.4018/978-1-5225-0486-3.ch004.
  11. Amgoth, T.; Prasanta, K. J. Energy-aware routing algorithm for wireless sensor networks. Computers & Electrical Engineering, Vol. 41, p. 357–367, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2014.07.010.
  12. Lin, Chi; Wu, Guowei; Xia, Feng; Li, Mingchu; Yao, Lin; Pei, Zhongyi. Energy efficient ant colony algorithms for data aggregation in wireless sensor networks. J. Comput. Syst. Sci., Vol. 78, No. 6, p. 1686–1702, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcss.2011.10.017.
  13. Yatskiv, V.; Su, Jun; Yatskiv, N.; Sachenko, A. Nonlinear data coding in wireless sensor networks. Int. J. Computing, Vol. 10, No. 4, p. 383–390, 2011. URL: http://www.computingonline.net/index.php/computing/article/view/768.
  14. Cai, X.; Duan, Y.; He, Y.; Yang, J.; Li, C. Bee-sensor-C: an energy-efficient and scalable multipath routing protocol for wireless sensor networks. Int. J. Distributed Sensor Networks, Vol. 11, No. 3, p. 976127, 2015. DOI: https://doi.org/10.1155/2015/976127.
  15. Mohan, P. V. Ananda. Specialized Residue Number Systems. In Residue Number Systems. Springer Int. Pub. Switzerland, 2016, p.177–193. DOI: http://doi.org/10.1007/978-3-319-41385-3.
  16. Yatskiv, V.; Sachenko, A.; Su, Jun. The code translator of parallel binary code into Residue Number Classes code. UA Patent 104912. Bull. Izobr., No. 6, 25.03.2014.
  17. Du, Ke-Lin; Swamy, M. N. S. Ant Colony Optimization. In Search and Optimization by Metaheuristics. Springer Int. Pub. Switzerland, 2016, p.191–199. DOI: http://doi.org/10.1007/978-3-319-41192-7.

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-05-29

Як цитувати

Чен, Ц., Яцкив, В. В., Саченко, А. А., & Су, Ц. (2017). Беспроводные сенсорные сети на основе модульной арифметики. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 60(5), 274–286. https://doi.org/10.20535/S002134701705003X

Номер

Том 60 № 5 (2017)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.