==== Zaproszenie na obronę pracy doktorskiej ==== \\ ^ **DZIEKAN i RADA WYDZIAŁU** \\ **INFORMATYKI, ELEKTRONIKI I TELEKOMUNIKACJI** \\ **AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ im. ST. STASZICA W KRAKOWIE** ^^ | zapraszają na \\ publiczą dyskusję nad rozprawą doktorską \\ \\ //mgr inż. Łukasza Krzak// \\ || | **ENERGY EFFICIENT WIRELESS AD-HOC NETWORK FOR APPLICATIONS IN RAILROAD TRANSPORTATION** || ^ Termin:|8 lutego 2018 roku o godz. 13:30 | ^ Miejsce:|sala 1.20 pawilon D-17, \\ ul. Kawiory 21 | ^ **PROMOTOR:**|Prof. dr hab. Tadeusz Pisarkiewicz – Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie | ^ ** RECENZENCI:**|Prof. dr hab. inż. Ryszard Romaniuk - Politechnika Warszawska | ^ ** **|Dr hab. inż. Marek Natkaniec - Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie | | Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać \\ w Czytelni Biblioteki Głównej AGH, al. Mickiewicza 30 || \\ ---- \\ ==== Energy efficient wireless ad-hoc network for applications in railroad transportation ==== //mgr inż. Łukasz Krzak// \\ **Promotor:** Prof. dr hab. Tadeusz Pisarkiewicz – Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie \\ **Dyscyplina:** Elektronika \\ Transport kolejowy jest jedną najbardziej efektywnych i przyjaznych środowisku metod transportu towarów na większe odległości. W ostatnim czasie na świecie podejmuje się wiele badań w celu optymalizacji różnych technicznych, logistycznych i eksploatacyjnych procesów dot. transportu kolejowego, wykorzystując do tego celu bezprzewodowe sieci sensorowe. Takie sieci najczęściej występują w kontekście monitorowania stanu infrastruktury i taboru kolejowego oraz przewożonych towarów, ale bardzo niewiele badań zostało podjętych w celu wykorzystania tego typu rozwiązań w procesie samej lokalizacji wagonów, która to funkcjonalność jest silnie pożądana z punktu widzenia optymalizacji procesów logistycznych. Niniejsza dysertacja bazuje na wynikach projektu POIG.01.04.00-12-077/10-00 pt. „Przeprowadzenie badań nad nowymi produktami w zakresie cyfrowej platformy radiowej” zrealizowanego we współpracy pomiędzy czołowym polskim dostawcą systemów radiokomunikacyjnych dla kolei – firmą Radionika sp. z o.o. oraz Akademią Górniczo-Hutniczą im. Stanisława Staszica w Krakowie. Głównym celem projektu było udoskonalenie referencyjnych urządzeń służących do lokalizacji pojazdów szynowych, opracowanych prze firmę Radionika poprzez wprowadzenie autorskiego niskomocowego interfejsu radiowego. Dzięki umożliwieniu lokalizatorom wymiany informacji w lokalnej sieci bezprzewodowej możliwa stała się znaczna redukcja zużycia energii przeznaczonej na komunikację z nadrzędną infrastrukturą informatyczną (chmurą internetową), poprzez zmniejszenie ilości niezbędnych sesji połączeń do sieci komórkowych wykonywanych za pomocą energochłonnej usługi GSM/GPRS. Połączenia takie wykonywane osobno przez lokalizatory zostały zastąpione przez autorskie rozwiązanie oparte o proces tworzenia lokalnej sieci, prowadzący do wyodrębnienia w tej sieci klastrów urządzeń, w których informacja o członkach klastra jest agregowana i wysyłania do infrastruktury informatycznej tylko przez jeden węzeł – tzw. głowę klastra. W ramach prowadzonych prac opracowano również opatentowany podsystem wybudzania sygnałem radiowym, który pozwala na wprowadzenie do systemu dodatkowych, niskomocowych sensorów, które mogą być ulokowane w różnych miejscach monitorowanego taboru kolejowego i komunikować się asynchronicznie z lokalizatorami. Tego typu czujniki mogą wybudzić lokalizator ze stanu głębokiego uśpienia o bardzo niskim poborze energii i szybko przekazać do systemu informatycznego ważne informacje na temat stanu wagonu lub jego ładunku. Rozwiązania te wprowadzają nową jakość w zasilanych bateryjnie urządzeniach do lokalizacji taboru kolejowego. Równolegle ze szczegółowym opisem opracowanego autorskiego sprzętu i oprogramowania implementującego zaproponowane usprawnienia, w niniejszej dysertacji przedstawiono analizę sieci typu ad-hoc, skupiając się głównie na aspekcie jej efektywności energetycznej. W celu estymacji ilości ładunku pobieranego z baterii opracowano oryginalne narzędzie symulacyjne bazujące na autorskiej warstwie abstrakcji sprzętu oraz symulatorze sieci wyzwalanym zdarzeniami. Dodatkowo, zaproponowany protokół zestawiania sieci i tworzenia klastrów został opisany analitycznym modelem probabilistycznym. Oba te narzędzie zostały następnie wykorzystane w celu wyboru odpowiedniego zestawu parametrów dla opracowanych algorytmów sterujących pracą sieci ad-hoc. Przedstawiono również finalną analizę poboru ładunku z baterii posługując się kilkoma referencyjnymi topologiami sieci, uwzględniając nie tylko typowo spotykany w literaturze łańcuch węzłów, jakim jest skład kolejowy, ale również nie mniej ważną topologię występującą na stacji kolejowej. Zaproponowane rozwiązanie pozwala na zmniejszenie o ponad 90% ilości ładunku pobieranego z baterii przez warstwę komunikacji w lokalizatorze taboru kolejowego, wprowadzając dodatkowo nową funkcjonalność umożliwiającą podłączenie zewnętrznych sensorów zasilanych bateryjnie, wykorzystujących wybudzanie sygnałem radiowym. ** Tezy rozprawy ** ** 1) Istnieje możliwość wydłużenia czasu pracy zasilanych bateryjnie kolejowych urządzeń lokalizacyjnych, które przesyłają dane przez sieć komórkową, dzięki zastosowaniu niskomocowego interfejsu radiowego, pozwalającego na komunikację w obrębie lokalnej sieci i agregację danych z klastra węzłów sieci w celu minimalizacji ilości niezbędnych komórkowych sesji połączeniowych.** ** 2) Istnieje możliwość wykorzystania narzędzi do symulacji sieci w celu oszacowania spodziewanego czasu pracy na zasilaniu bateryjnym dla urządzeń opisanych w pierwszej tezie, poprzez modelowanie ich zużycia energii i wykorzystanie warstwy abstrakcji sprzętu do emulowania dokładnego zachowania węzłów w wirtualnym środowisku, pozwalając na symulacje wielkoskalowe.** ** 3) Istnieje możliwość integracji w kolejowych urządzeniach lokalizacyjnych układów wybudzania, wykorzystującego ten sam interfejs radiowy opisany w pierwszej tezie w celu umożliwienia asynchronicznej komunikacji z sensorami monitorującymi stan taboru kolejowego i/lub jego ładunku.** \\ ---- \\ ** Recenzje pracy** {{:2018:lkrzak:recenzja_prof_romaniuk.pdf|prof. dr hab. inż. Ryszard Romaniuk}} \\ {{:2018:lkrzak:recenzja_dr_hab_natkaniec.pdf|dr hab. inż. Marek Natkaniec}} \\ \\ ---- \\ ** Ważniejsze publikacje : ** * C. Worek, Ł.Krzak, "Method for radio communication and activation of a position locators and the position locator," P.412566, Zgłoszenie patentowe z dnia 29.05.2015, patent przyznany 14.09.2017 * C.Worek, Ł.Krzak, D.Rzepka, "Cyfrowa platforma komunikacji radiowej dla inteligentnych systemów elektroenergetycznych" Wiadomości Elektrotechniczne, 2010 * D.Rzepka, Ł.Krzak, C.Worek, "Automatyzacja pomiarów pakietowej stopy błędów w cyfrowym torze radiowym," Pomiary, Automatyka, Kontrola, 2010 * Ł.Krzak, C. Worek, "Increasing performance of integrated sub-GHz IEEE 802.15.4 compatible radio transceivers," Elektronika, 2014 * C. Worek, Ł.Krzak, D.Nowak, "Digital radio modem operating in a 433 MHz band with an innovative front-end circuit," Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania, 2014 * Ł.Krzak, "Simulation framework for modelling energy consumption in ultra-low duty cycle mobile ad-hoc networks," IFAC-PapersOnLine, 2015 * J. Macheta, Ł.Krzak, M.Kubaszek, C.Worek, "Measurement synchronization in a ZigBee network for applications in machine health diagnostics," Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne, 2017