Статья об энергоэффективных сетях NB-Fi для интернета вещей опубликована в издании Ad Hoc Networks (Elsevier)

Ученые Лаборатории беспроводных сетей ИППИ РАН – Дмитрий Банков, Анастасия Федорищева, Полина Левченко, Андрей Ляхов и Евгений Хоров – завершили очередное исследование, посвящённое энергоэффективным сетям дальнего радиуса действия (Low Power Wide Area Networks, LPWAN) для Интернета вещей (IoT). В центре внимания – российская технология NB-Fi, предназначенная для надёжной передачи данных на большие расстояния при обслуживании большого числа устройств, и уже нашедшая практическое применение в реальных IoT-проектах в России и за рубежом.

NB-Fi – технология сетей LPWAN, позволяющая собирать данные с тысяч сенсорных устройств, обеспечивая высокую надёжность доставки сообщений и контролируемую загрузку радиоканала. Такие сети востребованы в задачах мониторинга, телеметрии и построения масштабных сенсорных систем.

В чем суть?
Задача работы заключалась в адаптивной настройке сети NB-Fi при обслуживании большого числа устройств (порядка 1000 и более). Сотрудники Лаборатории исследовали, как обеспечить:

  • надёжную доставку данных,
  • выполнение базовой станцией ограничений на занятость радиоканала,
  • минимальное энергопотребление конечных устройств.

Для этого была предложена математическая модель сети, описывающая передачу данных в виде случайного процесса и позволяющая найти исследуемые показатели эффективности работы сети как функции от параметров передачи данных и настроек устройств. На основе этой модели сформулирована и решена оптимизационная задача минимизации энергопотребления при соблюдении требований по надёжности доставки и загрузке канала. Также был разработан соответствующий алгоритм настройки сети.

Что это значит?
Результаты показывают, что предложенный подход позволяет более чем в 2 раза снизить энергопотребление устройств, одновременно обеспечивая требуемую надёжность передачи данных и выполнения ограничений на использование радиоканала.

Работа принята к публикации в одном из ведущих международных журналов – Ad Hoc Networks (издательство Elsevier), который входит в Q1 Web of Science и Scopus.

Мы очень рады, что удалось опубликовать очередную крупную статью про NB-Fi в высокоуровневом журнале! Наши решения позволят настраивать сети NB-Fi так, чтобы они работали наиболее экономно и эффективно. До наших исследований в литературе практически не было статей про NB-Fi, и мы успешно заполнили данный пробел,

отмечает Дмитрий Банков, старший научный сотрудник лаборатории.

Важная часть этого исследования была выполнена в рамках бакалаврской дипломной работы Анастасии Федорищевой, студентки МФТИ. Публикация дипломных результатов в таком престижном журнале подтверждает высокий уровень исследований и выпускных работ, защищаемых на нашей базовой кафедре проблем передачи информации и анализа данных МФТИ,

отмечает Евгений Хоров, руководитель лаборатории и заместитель заведующего кафедрой.

Тематика Интернета вещей является одной из ключевых лаборатории беспроводных сетей, созданной в рамках Мегагранта Правительства России в 2017 г. Помимо технологий NB-Fi, LoRaWAN, Wi-Fi HaLow,  в рамках данной тематики лаборатория исследует методы связи для автономных автомобилей и роботов, а также методы обеспечения сверхнадежной связи с малыми задержками для индустриальных приложений.


Ссылка на статью:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1570870525003804