The object of research, development or design (in Russian) : Беспроводные ячеистые сети, генетический алгоритм, модельная фрактальная ‘mesh’ сеть, ‘IGA-mesh’ сети, алгоритм кластеризации и маршрутизации.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Сымсыз тор желілері, генетикалық алгоритм, фракталдық «торлы» модельдік желі, «IGA-mesh» желілері, кластерлеу және маршруттау алгоритмі.

Aim of work (in Russian) : Целью настоящего проекта является повышение производительности кластерной маршрутизации в WMNs путём решения следующих задач: оптимальное размещение узлов маршрутизатора MRP (Mesh Router Placement), эффективное деление сети на кластеры с равномерным распределением узлов, разработка производительного алгоритма маршрутизации в кластерной сети.

Aim of work (in Kazakh) : Бұл жобаның мақсаты келесі мәселелерді шешу арқылы WMN-де кластерлік маршруттау өнімділігін арттыру болып табылады: MRP (Mesh Router Placement) маршрутизатор түйіндерін оңтайлы орналастыру, түйіндерді біркелкі бөлумен желіні кластерлерге тиімді бөлу, кластерлік желідегі өнімді маршруттау алгоритмін әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : В проекте применен теоретико-экспериментальный тип исследования. На первом этапе реализации проекта усовершенствован существующий генетический алгоритм с использованием новой целевой функции, с помощью которой была построена модельная и экспериментальная сеть фрактальной структуры. Построение реальной сети осуществлялся с помощью FPGA. В последующем шаге модельная и реальная сети были разделены на кластеры с использованием существующих алгоритмов кластеризации BC (CIEA, MEMB, GC, RS). Для нахождения кратчайшего пути между двумя кластерами, а также внутри кластеров был использован алгоритм Дейкстры, после чего мы вычислили пропускную способность и среднюю задержку пакетов сети WMN. В проекте был оптимизирован алгоритм GA путем фрактализации WMN сети и максимизации подключенных ‘mesh’ маршрутизаторов и клиентов. В ходе выполнения эксперимента были рассчитаны параметры сети, такие как ‘coverage’ (покрытие) и ‘connectivity’ (связность), после чего осуществлялся сравнительно-сопоставительный анализ с существующими MRP алгоритмами.

Методы исследования (на казахском) : Жобада зерттеудің теориялық және эксперименттік түрі қолданылады. Жобаны іске асырудың бірінші кезеңінде фракталдық құрылымның Модельдік және эксперименттік желісі құрылған жаңа мақсатты функцияны қолдана отырып, қолданыстағы генетикалық алгоритм жетілдірілді. Нақты желіні құру FPGA көмегімен жүзеге асырылды. Келесі қадамда Модельдік және нақты желілер қолданыстағы BC кластерлеу алгоритмдерін (CIEA, MEMB, GC, RS) қолдана отырып кластерлерге бөлінді. Екі кластер арасындағы, сондай-ақ кластерлердің ішіндегі ең қысқа жолды табу үшін Дейкстра алгоритмі қолданылды, содан кейін біз wmn желісінің өткізу қабілеттілігі мен пакеттерінің орташа кідірісін есептедік. Жоба wmn желісін фрактализациялау және қосылған 'mesh' маршрутизаторлары мен клиенттерін көбейту арқылы Ga алгоритмін оңтайландырды. Эксперимент барысында 'coverage' (қамту) және 'connectivity' (байланыс) сияқты желі параметрлері есептелді, содан кейін қолданыстағы MRP алгоритмдерімен салыстырмалы талдау жүргізілді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Был разработан улучшенный генетический алгоритм, который позволяет получить модельную фрактальную ‘mesh’ сеть, обесчивающая максимальную связность и покрытие. Характеристики покрытия и связности WMN сети, полученные с помощью IGA алгоритма, были улучшены в сравнении с существующими алгоритмами. В качестве фитнес функции IGA алгоритма мы использовали энтропийный метод для определения покрытия и связаности. По сравнению с аналогичными алгоритмами MRP данный алгоритм имеет наилучшую покрываемость и связанность. Построена реальная экспериментальная WMN сеть в Казахском Национальном Университете имени Аль-Фараби (физико-технический факультет), спроектированная с помощью алгоритма IGA с использованием FPGA. В качестве FPGA мы использовали Raspberry Pi4. Так как Raspberry Pi4 является программируемым модулем со встроенным Wifi модулем. Были использованы протоколы для WMN сети такие как OLSR, Batman, Ygdrassil. Получены результаты пропускной способности для каждого протокола. Научной новизной проекта является разработка нового MRP алгоритма, учитывающего фрактальность сети, что позволит уменьшить среднюю задержку приема-передачи пакетов и повысить пропускную способность BCR в WMN, основаных на алгоритмах кластеризации BC.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жақсартылған генетикалық алгоритм әзірленді, ол модельдік фракталды алуға мүмкіндік береді 'mesh' максималды байланыс пен қамтуды қамтамасыз ететін желі. Алгоритмнің IGA көмегімен алынған wmn желісінің қамту және байланыс сипаттамалары қолданыстағы алгоритмдермен салыстырғанда жақсарды. Iga алгоритмінің фитнес функциясы ретінде біз жабын мен байланысты анықтау үшін энтропиялық әдісті қолдандық. Ұқсас MRP алгоритмдерімен салыстырғанда, бұл алгоритм ең жақсы қамтуға және байланысқа ие. Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінде (Физика-техникалық факультеті) FPGA көмегімен IGA алгоритмінің көмегімен жасалған нақты эксперименттік wmn желісі салынды. FPGA ретінде біз Raspberry Pi 4 қолдандық. Raspberry Pi4-кірістірілген Wifi модулі бар бағдарламаланатын модуль. Хаттамалар қолданылды WMN желілері OLSR, Batman, Yggdrasil сияқты. Әрбір хаттама үшін өткізу қабілеттілігінің нәтижелері алынды. Жобаның ғылыми жаңалығы желінің фракталдылығын ескеретін жаңа MRP алгоритмін әзірлеу болып табылады, бұл пакеттерді қабылдаудың орташа кідірісін азайтады және BC кластерлеу алгоритмдеріне негізделген WMN-де BCR өткізу қабілетін арттырады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Социальный и экономический эффект представлен в виде реализации WMNs с улучшенным, адаптивным покрытием узлов на основе нового алгоритма, способствующий внедрению данной технологии в существующие сети. Кроме того, существенно, что в выполнении проекта также участвуют магистранты и докторанты Ph.D, что в свою очередь оказывает содействие в подготовке высококвалифицированных специалистов и молодых учёных в сфере телекоммуникаций. Экономическая и индустриальная выгода обусловлены бесперебойным и стабильным подключением к сети, самоизлечением при аварийных ситуациях, а также способствованием уменьшению затрат на общее развёртывание сети. Способствует научно-техническому прогрессу в области беспроводной связи и телекоммуникации.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Әлеуметтік және экономикалық тиімділік осы технологияны қолданыстағы желілерге енгізуге ықпал ететін жаңа алгоритм негізінде түйіндерді жақсартылған, бейімделген қамтумен WMNs енгізу түрінде ұсынылған. Сонымен қатар, жобаны жүзеге асыруға Ph. D докторанттары мен магистранттары да қатысады.D, бұл өз кезегінде телекоммуникация саласында жоғары білікті мамандар мен жас ғалымдарды даярлауға жәрдемдеседі. Экономикалық және индустриялық пайда желіге үздіксіз және тұрақты қосылуға, Төтенше жағдайлар кезінде өзін-өзі емдеуге, сондай-ақ желіні жалпы орналастыруға кететін шығындарды азайтуға ықпал етеді. Сымсыз байланыс және телекоммуникация саласындағы ғылыми-техникалық прогреске ықпал етеді.

Level of implementation (in Russian) : Результаты настоящего проекта могут быть применены для построения беспроводных ‘mesh’ сетей с кластерной маршрутизацией в отдельных учреждениях. Потенциальными потребителями конечного продукта могут быть государственные организации, образотвательные учреждения, развлекательные торговые центры, частные коммерческие организации, имеющие системы связи.

Level of implementation (in Kazakh) : Осы жобаның нәтижелері жекелеген мекемелерде кластерлік маршрутизациясы бар сымсыз 'mesh' желілерін құру үшін қолданылуы мүмкін. Түпкілікті өнімнің әлеуетті тұтынушылары мемлекеттік ұйымдар, білім беру мекемелері, ойын-сауық сауда орталықтары, байланыс жүйелері бар жеке коммерциялық ұйымдар бола алады.

Efficiency (in Russian) : Результаты научных работ можно использовать для увеличения эффективности кластерной маршрутизации в беспроводных ‘mesh’ сетях в отдельных учреждения и организациях.

Efficiency (in Kazakh) : Ғылыми жұмыстардың нәтижелерін жекелеген мекемелер мен ұйымдардағы сымсыз 'mesh' желілерінде кластерлік маршруттаудың тиімділігін арттыру үшін пайдалануға болады.

Field of application (in Russian) : Спрос на данную продукцию растет в области телекоммуникации, так как ‘mesh’-сети уже применяются в зарубежных странах, но их цена высока. В нашем случае устройство будет иметь эффективную доступную цену по сравнению с зарубежными аналогами. Целевыми потребителями будут являться частные компании, занимающиеся в сфере связи и в военных организациях.

Field of application (in Kazakh) : Телекоммуникация саласында бұл өнімдерге сұраныс артып келеді, өйткені шет елдерде «торлы» желілер қолданылуда, бірақ олардың бағасы жоғары. Біздің жағдайда құрылғы шетелдік аналогтармен салыстырғанда тиімді қолжетімді бағаға ие болады. Мақсатты тұтынушылар байланыс және әскери ұйымдармен айналысатын жеке компаниялар болады.