Návrh a optimalizace kompresních algoritmů pro potřeby nízkoenergetického bezdrátového přenosu dat z vestavěných monitorovacích zařízení

Monika Adamíková

Disertační práce

Design and optimization of compression algorithms for low-power wireless data transmission from embedded monitoring devices

Anotace:

Hlavním cílem disertační práce je návrh hybridní strategie edge computingu spojující diskrétní waveletovu transformaci a fuzzy řízení přenosu dat pro zařízení napájená energií z prostředí. Tento přístup výrazně snižuje množství přenesených dat a energii potřebnou pro přenos. Komprese dat je každodenně využívaný prostředek k úspoře paměťových kapacit a k rychlému přenosu dat. U systémů, které monitorují parametry prostředí a často se nacházejí na obtížně dostupných místech, je potřeba účinné komprese ještě vyšší. V bezdrátových senzorových sítích je důraz kladen především na spolehlivost a energetickou nezávislost. Základem disertační práce je diskrétní waveletova transformace jako prostředek ke kompresi dat a fuzzy logický kontrolér, který řídí přenos dat na základě dostupné energie, predikce budoucí energie a množství aproximačních koeficientů v paměti. Práce přispívá k metodě postupného zpřesňování dat na cloudu a snižování objemu dat během přenosu v závislosti na dostupné energii zařízení.

Abstract:

The main objective of this dissertation is to propose a hybrid edge computing strategy combining discrete wavelet transform and fuzzy data transfer control for environmentally powered devices. This approach significantly reduces the amount of data transferred and the energy required for transmission. Data compression is an everyday means of saving memory capacity and transferring data quickly. For systems that monitor environmental parameters and are often located in remote locations, the need for efficient compression is even greater. In wireless sensor networks, the focus is primarily on reliability and energy independence. The basis of this dissertation is a discrete wavelet transform as a means of data compression and a fuzzy logic controller that controls data transmission based on available energy, prediction of future energy, and the amount of approximation coefficients in memory. This work contributes to a method for incrementally refining data on the cloud and reducing the amount of data during transmission depending on the available energy of the device.

Klíčová slova

Komprese dat, edge computing, získávání energie, IoT, waveletova transformace, fuzzy kontrolér

Keywords

Data compression, edge computing, energy harvesting, IoT, wavelet transform, fuzzy controller

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 1. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 22. 2. 2023
• Vedoucí: Michal Prauzek
• Oponent: Lenka Lhotská, Petr Čermák, Petr Bilík

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Doktorský studijní program / obor:
Elektrotechnika / Technická kybernetika