Магістерські роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/62310
Browse
Item Дослідження алгоритмів обробки інформації для кінцевих пристроїв IoT системи(Національний університет "Львівська політехніка", 2024) Медвідь, Роман Ярославович; Medvid, Roman Yaroslavovych; Пиріг, Юлія Володимирівна; Національний університет "Львівська політехніка"Інтернет речей (IoT) – це величезна мережа зв'язаних між собою фізичних пристроїв, які обмінюються даними та виконують різноманітні завдання без прямого втручання людини. З кожним днем IoT набуває все більшого поширення у нашому житті, проникаючи в різноманітні сфери, від промисловості та охорони здоров'я до побутових сценаріїв. Однією з ключових складових успіху IoT є здатність обробки величезних обсягів даних безпосередньо на кінцевих пристроях – від датчиків та сенсорів до розумних пристроїв у домашньому оточенні [1-3]. Це не лише сприяє підвищенню ефективності системи, але й відкриває нові можливості для розвитку та впровадження інноваційних технологій. Важливість обробки інформації на кінцевих пристроях IoT не може бути переоцінена у зв'язку з кількісним та якісним зростанням даних, які збираються. Здатність швидко та ефективно обробляти ці дані прямо на пристрої дозволяє зменшити завантаження на централізовані сервери та мережеві канали, а також забезпечує оперативність в умовах обмежених ресурсів кінцевих пристроїв [4]. Більш того, обробка інформації на кінцевих пристроях IoT є ключовим аспектом для вирішення проблеми пропускної здатності мереж та зменшення затримок у передачі даних [5,6]. Це особливо важливо в умовах розгортання великомасштабних IoT-систем, де значна кількість пристроїв одночасно взаємодіє в реальному часі. Напрями, пов'язані з дослідженнями обробки сигналів безпосередньо на проміжних пристроях і, особливо, на кінцевих пристроях представлені у невеликій кількості. Цей факт зумовлений фундаментальними обмеженнями кінцевих пристроїв і систем Інтернету речей, а також суперечливістю вимог. Насамперед пристрої мають бути максимально дешевими, автономними, компактними і при цьому мати мале енергоспоживання. Ці вимоги обмежують продуктивність кінцевих пристроїв. Мережа, своєю чергою, повинна забезпечувати необхідну якість сервісу (QoS), швидкість і надійність передачі даних. Парадигма збору всіх даних у хмару та подальшого опрацювання домінує, що спричиняє зростання обсягу даних, які необхідно передавати, опрацьовувати та зберігати. Таким чином, ключові питання, пов'язані з обробкою даних на первинній мережевій ланці - кінцевих IoT-пристроях, досі є актуальними. У першому розділі розглянуто архітектури систем Інтернету речей та їхні ключові компоненти. Систематизовано проблеми, характерні для цих систем. Показано, що домінуючим підходом до організації IoT мережі є хмарний, а ключовою проблемою є зростання обсягів інформації, що генеруються кінцевими пристроями. При цьому пропускна здатність IoT систем обмежена, тому потрібні методи обробки інформації, що дозволяють знижувати обсяг трафіку. Детально проаналізовано і систематизовано описані в літературі методи скорочення обсягів переданих даних у системах Інтернету речей з урахуванням сформованих архітектур . У другому розділі представлено модель системи Інтернету речей з урахуванням пристроїв обробки даних. Запропоновано метод опрацювання та зниження обсягу переданих даних на базі кінцевого пристрою, на основі узгодженої фільтрації для систем Інтернету речей. Представлено архітектуру кінцевого пристрою, який відповідає за реалізацію кореляційної обробки з метою скорочення обсягу переданих у хмару даних. У третьому розділі здійснено дослідження характеристик кореляційного методу залежно від параметрів імпульсної характеристики. На основі отриманих результатів показано переваги розробленого методу. У четвертому розділі здійснено реалізаацію обробки даних на кінцевому пристрої. Для дослідження працездатності реалізованої на базі налагоджувальної плати системи виконано її порівняння із відповідною моделлю у MATLAB. На основі отриманих результатів показано працездатність пропонованого методу. У п’ятому розділі здійснено економічну оцінку доцільності створення підприємства малого бізнесу для надання послуг із захисту переданої інформації. На основі здійснених обчислень доведено економічну доцільність такого проєкту.