Ймовірнісна модель встановлення інформаційної взаємодії в мережі інтернету речей з топологією Mesh

DOI: 10.31673/2412-4338.2024.042975

Анотація

У статті запропоновано ймовірнісну модель встановлення інформаційної взаємодії в мережі Інтернету речей (IoT) із топологією mesh, побудовану з використанням мультиагентного підходу. Модель враховує фундаментальні характеристики IoT та дозволяє оцінювати як абсолютні, так і ймовірнісні параметри взаємодії. До моделі включено умови, що відповідають реальним процесам інформаційної взаємодії: наявність несправних каналів та точок доступу, обмеження на кількість повторних спроб встановлення з’єднань, а також наявність альтернативних маршрутів. Для оцінювання часу передачі даних запропоновано використати метод перетворення Лапласа-Стілтьєса (ПЛС). Його перший центральний момент дає змогу визначити середній час передачі даних у межах встановленого з’єднання, а ймовірнісний сенс ПЛС дозволяє оцінити ймовірність доставки даних. Метод забезпечує аналіз розподілу часу перебування даних в мережі IoT за заданими ймовірностями виникнення помилок на елементах маршруту між усіма парами сенсорних пристроїв. Використовуючи ПЛС, можна оцінити допустиме навантаження маршруту за обмеженням часу та, відповідно, обрати оптимальний алгоритм самоорганізації мережі.

Ключові слова: Інтернет речей, IoT, ймовірнісна модель, сенсорний пристрій, сенсорні мережі, інформаційна взаємодія.

Список літератури

1. Ali O., Ishak M.H., Bhatti M.K.L., Khan I., Kim K.-I. A comprehensive review of Internet of Things: Technology stack, middlewares, and Fog/Edge computing interface // Sensors. – 2022. – Vol. 22. – Article 995.
2. Miorandi, D., Sicari, S., De Pellegrini, F., & Chlamtac, I. (2012). Internet of Things: Vision, applications and research challenges. Ad Hoc Networks, 10(7), 1497-1516.
3. Nižetić S., Šolić P., López-de-Ipiña González-de-Artaza D., Patrono L. Internet of Things (IoT): Opportunities, issues and challenges towards a smart and sustainable future // Journal of Cleaner Production. – 2020. – Т. 274. – С. 122877.
4. Kurose, J.F., Ross, K.W. "Computer Networking: A Top-Down Approach". — Pearson, 2017. 864 pages.
5. Shafique K., Khawaja B.A., Sabir F., Qazi S., Mustaqim M. Internet of Things (IoT) for nextgeneration smart systems: A review of current challenges, future trends and prospects for 5G-IoT scenarios // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – P. 23022–23040.
6. Laroui M., Nour B., Moungla H., Cherif M.A., Afifi H., Guizani M. Edge and fog computing for IoT: A survey on current research activities & future directions // Future Generation Computer Systems. – 2020. – Vol. 109. – P. 924–931.
7. Ali O., Ishak M.K., Bhatti M.K.L. New IoT domains, current standings and open research: A review // PeerJ Computer Science. – 2021. – Vol. 7. – Article e659.
8. Довгий С.О., Згуровський М.З., Лагутін А.А. "Інформаційно-комунікаційні системи: основи побудови та перспективи розвитку". — Київ: Національний технічний університет України «КПІ», 2016. 450 с.
9. Lin J., Yu W., Zhang N., Yang X., Zhang H., Zhao W. A survey on Internet of Things: Architecture, enabling technologies, security and privacy, and applications // IEEE Internet of Things Journal. – 2017. – Vol. 4. – P. 1125–1142.
10. Муляр І., Сєлюков О., Джулій В., & Кізюн Б. Модель оцінки ймовірнісно-часових характеристик інформаційної взаємодії в мережі Інтернет речей // Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. – 2019. – № 63. – С. 96–107.