Energy Efficient Large Scale Tracking System using smartphones

Energy Efficient Large Scale Tracking System using smartphones. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
ENERGY_EFFICIENT_LARGE_SCALE_TRACKING_SYSTEM_USING_SMARTPHONES.pdf - Accepted Version

Download (10MB) | Preview

Arabic Abstract

التقدم التكنولوجي الكبير والانتشار الواسع للهواتف الذكية دفع لتطوير الكثير من الأنظمة التي تستخدم الهواتف الذكية في التتبع. الاتصالات وأنظمة تحديد المواقع تعد من أكثر ما يستهلك بطارية الهاتف، مع ذلك لا بد من استخدامهما في أي نظام تتبع . في الحشود الكبيرة مثل الحج ، يمكن أن يؤدي التعاون بين الهواتف الذكية في إرسال بيانات التتبع إلى تحسن كبير في حفظ طاقة بطاريات الهواتف. في هذه الرسالة اقترحنا نهجًا تعاونيًا يستغل واجهات الاتصال المتعددة في الهواتف الذكية (البلوتوث والواي فاي وبيانات الهاتف). يتم تجميع الهواتف الذكية المتجاورة لتشكيل مجموعة. يتواصل أعضاء المجموعة محليًا عبر البلوتوث الذي يتسخدم طاقة منخفضة للاتصالات. يستخدم رأس المجموعة نظام تحديد المواقع مع الواي فاي أو بيانات الهاتف للإبلاغ عن معلومات التعقب لجميع الأعضاء في المجموعة ما يعني توفير الطاقة لبقية أعضاء المجموعة الذين يستخدمون فقط البلوتوث . يعتمد التجميع على دالة التكلفة المحسوبة وفقًا لتاريخ تعاون الهاتف مع بقية الهواتف الذكية. لقد درسنا استهلاك الطاقة المستخدم للتتبع في حلنا وقمنا بتصميم عملية بناء المجموعات كنموذج برمجي صحيح وحللناه باستخدام برنامج جامز. لقد قمنا بتصميم وتنفيذ تطبيق هاتف ذكي يطبق جميع وظائف الحل المقترح. من خلال التصميم والتنفيذ ، قمنا بمعالجة جميع القضايا الفنية التي يمكن أن تؤثر على جدوى تنفيذ النظام. قمنا بتقييم النظام المقترح عبر تجارب حقيقية باستخدام تطبيق الهاتف المحمول المطور ومن خلال تجارب محاكاة شاملة باستخدام برنامج ماتلاب . تظهر كل من التجارب الحقيقية والمحاكاة تحسنًا كبيرًا في كفاءة الطاقة عند تطبيق نظامنا. انخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 55٪ عند وجود عدد كبير (مائة فأكثر) من الهواتف الذكية قريبة من بعضها.

English Abstract

Using smartphones for tracking is motivated by the revolutionary technological advances and popularity of smartphones. Positioning and communication are among the main drainers of the phone battery. However, these two features are essential for any tracking system. In large crowds like Hajj, using cooperative approach between smartphones to report tracking data could achieve substantial energy saving. In this thesis, we proposed a cooperative approach that exploits the multiple communication interfaces (Cellular, WiFi and Bluetooth) in smartphones. Neighboring smartphones are cooperatively grouped to form a cluster. Cluster members communicate locally via Bluetooth which has low energy for communication. Cluster head uses the GPS, and WiFi or mobile data to report the tracking information for all members in the cluster which save energy for the rest members in the cluster. The clustering is based on a cost function computed according to the smartphone history of cooperation. The thesis introduce a formulation of the power consumption used of tracking in our approach. The clustering construction problem is modeled as a mixed integer programming model and solved using GAMS (General Algebraic Modeling System). A mobile application is designed and implemented which applies all the functionality of the proposed solution. Through the design and implementation, we address all the technical issues that could affect the implementation feasibility of the system. The proposed system was evaluated through real experiments using the developed mobile application and through extensive simulation experiments using MATLAB. Both real experiments and simulation show substantial improvement in the energy efficiency when applying our system. Energy consumption is reduced by 55\% when there are dense smartphones in the field.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Computer
Department: College Of Computer Sciences and Engineering > Computer Engineering Dept
Committee Advisor: BAROUDI, UTHMAN
Committee Members: MESBAH, WESSAM and FELEMBAN, MUHAMAD
Depositing User: YOUSEF ALI (g201310430)
Date Deposited: 05 May 2019 13:07
Last Modified: 31 Dec 2020 08:14
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140956