Алгоритм кластеризації, агрегації та класифікації M2M-пристроїв у гетерогенній мережі 4G/5G

Abstract

Запропоновано алгоритм кластеризації, агрегації та класифікації M2M-пристроїв у майбутніх мережах 4G/5G, що дасть змогу ефективніше використовувати радіоресурс мобільної мережі, зменшити сигнальне навантаження на базову станцію та знизити енергозатрати M2M-пристроїв. Новизна алгоритму полягає у виборі головного вузла M2M на основі діаграми Вороного та методів нечіткої логіки. Цей алгоритм реалізу- ється на нововведених шлюзах M2M, який виконуватиме функції вибору головного вузла, групування різноманітних даних на класи послуг та балансування навантаження між шлюзами з метою передавання даних на недовантажені базові станції 4G/5G.

The transition to building Smart City, Smart House and other places using M2M imposes tight network requirements. This includes delays, bandwidth, transmission duration. When introducing M2M, an important feature is reducing the sensor's power consumption when transmitting information and the amount of signaling information to the 4G/5G mobile heterogeneous network base station. To do this, the paper proposes to combine sensors into clusters in which the main sensor acts as a gateway for all others. Aggregation of data in intermediate nodes is also a form of processing of output data and allows solving a number of problems associated with energy consumption of nodes in the network. Much of the electricity consumed by the network node is for data transmission, not for the process of obtaining data from M2M devices from the environment and processing them. Therefore, one way to reduce the power consumption of a node is to reduce the amount of data transmitted, which can be achieved by pre-processing them in intermediate nodes. Data aggregation in intermediate nodes may be appropriate for the cases with a fairly tight placement of M2M nodes in the sensory field, data from neighboring nodes with a high probability may coincide, that is, having redundancy. This allows to combine completely or partially identical messages in order to reduce the amount of data transmitted by nodes. In this paper we propose algorithm for clustering, aggregation and classification of M2M devices in future 4G / 5G networks. The proposed algorithm ensures more efficient use of the radio resourse of the mobile network, reduction of the signal load to the base station and the power consumption ofM2M devices.