Повышение пропускной способности и энергоэффективности LPWAN

Текущая ситуация: Внедрение концепции Интерната вещей невозможно без организации надежных каналов связи между измерительной и(или) управляющей периферией (датчики, средства управления)  и серверами приложений.

Среди разнообразия типов подключаемых периферийных устройств в особый класс выделяются беспроводные автономные устройства, отличительными особенностями которых является батарейное питание и соединение с  вышестоящей инфраструктурой посредством энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (low power wide area network, LPWAN).

Характерными недостатками данного типа устройств являются их ограниченный ресурс работы от батареи и низкая пропускная способность  канала связи к серверу. На сегодня эти недостатки являются существенным препятствием на пути развертывания масштабных сетей, подразумевающих большое количество таких устройств, а также интенсивного сбора данных, зачастую необходимого для выявления особенностей поведения наблюдаемых систем.

Специфика автономных LPWAN устройств требует нестандартных подходов к задаче увеличения пропускной способности каналов связи. В частности, батарейное питание периферии исключает применение вычислительно сложных алгоритмов сжатия полезной информации на их стороне. Помимо этого, для многих применений не допускается существенная задержка данных, внесение которой неизбежно при применении классических подходов к задаче сжатия информации. В связи с этим, решение проблемы требует альтернативных подходов, в частности основанных на концепции распределенных вычислений.

lpwan-capacity-2
lpwan-capacity-1

Задачи проекта:  Разработка распределенных алгоритмов сжатия информации, передаваемой с периферийных устройств на сервер, обладающих высоким коэффициентом сжатия и низкой вычислительной сложностью на их стороне, а также не вносящих значительных задержек данных. 

Подходы и методы исследования: цифровая обработка сигналов, линейное предсказание сигналов, интеллектуальная обработка, распределенные вычисления, периферийные  вычисления.

Перспективы: Алгоритмы эффективного сжатия информации, передаваемой беспроводными автономными устройствами,  позволят увеличить общее число датчиков и устройств управления, подключенных к сети, а также обеспечить интенсивный обмен данными в приложениях, требующих активного обмена и управления в реальном времени.