tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2024-10-2-67-74RTNVEUtuzsut-570Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSМетоды распределения трафика в гетерогенной сети Интернета вещей высокой плотностиMethods of Traffic Distribution in a Heterogeneous High-Density Internet of Things Networkhttps://orcid.org/0000-0003-4479-2479КучерявыйА. Е.KoucheryavyA.

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой сетей связи и передачи данных

akouch@sut.ruhttps://orcid.org/0009-0005-4241-8784ОкуневаД. В.OkunevaD.

кандидат технических наук, доцент кафедры программной инженерии и вычислительной техники

okuneva.dv@sut.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4104-3504ПарамоновА. И.ParamonovA.

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры сетей связи и передачи данных 

paramonov@sut.ruhttps://orcid.org/0009-0008-7733-4494ХоангФ. Н.HuangF.

аспирант кафедры сетей связи и передачи данных 

khoang.fn@sut.ruСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-БруевичаРоссияThe Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of TelecommunicationsRussian Federation2024040520241026774Copyright © Кучерявый А.Е., Окунева Д.В., Парамонов А.И., Хоанг Ф.Н., 20242024Кучерявый А.Е., Окунева Д.В., Парамонов А.И., Хоанг Ф.Н.Koucheryavy A., Okuneva D., Paramonov A., Huang F.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/570

В работе приводятся модель и метод распределения трафика в гетерогенной сети Интернета вещей (ИВ), построенной на базе комплексных каналов связи, состоящих из нескольких подканалов, использующих различные технологии передачи радио-, оптических, акустических и других сигналов. Разработанные методы распределения трафика по подканалам гетерогенной сети ИВ позволяют решать задачу повышения эффективности сети за счет использования разнородных ресурсов. Результатом исследования являются методы распределения трафика в форме задач оптимизации для различных стратегий поиска решения. Полученные результаты могут быть использованы при построении гетерогенных сетей ИВ и сетей роботизированных систем.

The paper presents a model and method for distributing traffic in a heterogeneous Internet of Things (IoT) network built on the basis of complex communication channels consisting of several subchannels using various signal transmission technologies, for example, radio, optical and acoustic. The developed methods for distributing traffic across subchannels of a heterogeneous IoT network make it possible to solve the problem of increasing network efficiency through the use of heterogeneous resources. The result of the study is methods of traffic distribution in the form of optimization problems for various solution search strategies. The results obtained can be used to build heterogeneous IoT networks and networks of robotic systems.

Интернет вещейгетерогенная сетьрадиоканалоптический каналаудиоканалпередача данныхраспределение трафикараспределение ресурсовInternet of thingsheterogeneous networkradio channeloptical channelaudio channeldata transmissiontraffic distributionresource distributionReferencesКиричек Р.В., Парамонов А.И., Прокопьев А.В., Кучерявый А.Е. Эволюция исследований в области беспроводных сенсорных сетей // Информационные технологии и телекоммуникации. 2014. Т. 2. № 4. С. 29‒41. EDN:TKSXPTKirichek R.V., Paramonov A.I., Prokopiev A.V., Koucheryavy A.E. The Investigation Evolution in the Wireless Sensor Networks Area. Telecom IT. 2014;2(4):29‒41. (in Russ.) EDN:TKSXPTHammoudeh M., Newman R. Information extraction from sensor networks using the Watershed transform algorithm // Information Fusion. 2015. Vol. 22. PP. 39‒49. DOI:10.1016/j.inffus.2013.07.001Hammoudeh M., Newman R. Information extraction from sensor networks using the Watershed transform algorithm. Information Fusion. 2015;22;39‒49. DOI:10.1016/j.inffus.2013.07.001Basha A.R. A Review on Wireless Sensor Networks: Routing // Wireless Personal Communications. 2022. Vol. 125. Iss. 1. PP. 897‒937. DOI:10.1007/s11277-022-09583-4Basha A.R. A Review on Wireless Sensor Networks: Routing. Wireless Personal Communications. 2022;125(1):897‒937. DOI:10.1007/s11277-022-09583-4Madakam S., Ramaswamy R., Tripathi S. Internet of Things (IoT): A Literature Review // Journal of Computer and Communications. 2015. Vol. 3. Iss. 5. РР. 164‒173. DOI:10.4236/jcc.2015.35021Madakam S., Ramaswamy R., Tripathi S. Internet of Things (IoT): A Literature Review. Journal of Computer and Communications. 2015;3(5):164‒173. DOI:10.4236/jcc.2015.35021Fadel E., Gungor V.C., Nassef L., Akkari N., Malik M.G.A., Almasri S., et al. A survey on wireless sensor networks for smart grid // Computer Communications. 2015. Vol. 71. PP. 22‒33. DOI:10.1016/j.comcom.2015.09.006Fadel E., Gungor V.C., Nassef L., Akkari N., Malik M.G.A., Almasri S., et al. A survey on wireless sensor networks for smart grid. Computer Communications. 2015;71:22‒33. DOI:10.1016/j.comcom.2015.09.006Laghari A.A., Wu K., Laghari R.A. Retraction Note: A Review and State of Art of Internet of Things (IoT) // Archives of Computational Methods in Engineering. 2023. Vol. 30. P. 5105. DOI:10.1007/s11831-023-09985-yLaghari A.A., Wu K., Laghari R.A. Retraction Note: A Review and State of Art of Internet of Things (IoT). Archives of Computational Methods in Engineering. 2023;30:5105. DOI:10.1007/s11831-023-09985-yGulati K., Boddu R.S.K., Kapila D., Bangare S.L., Chandnani N., Saravanan G. A review paper on wireless sensor network techniques in Internet of Things (IoT) // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 51. Part 1. PP. 161‒165. DOI:10.1016/ j.matpr.2021.05.067Gulati K., Boddu R.S.K., Kapila D., Bangare S.L., Chandnani N., Saravanan G. A review paper on wireless sensor network techniques in Internet of Things (IoT). Materials Today: Proceedings. 2022;51(Part 1):161‒165. DOI:10.1016/j.matpr.2021.05.067Sobouti M.J., Rahimi Z., Mohajerzadeh A.H., Hosseini S.S.A., Ghanbari R., Marquez-Barja J.M., et al. Efficient Deployment of Small Cell Base Stations Mounted on Unmanned Aerial Vehicles for the Internet of Things Infrastructure // IEEE Sensors Journal. 2020. Vol. 20. Iss. 13. PP. 7460‒7471.DOI:10.1109/JSEN.2020.2973320Sobouti M.J., Rahimi Z., Mohajerzadeh A.H., Hosseini S.S.A., Ghanbari R., Marquez-Barja J.M., et al. Efficient Deployment of Small Cell Base Stations Mounted on Unmanned Aerial Vehicles for the Internet of Things Infrastructure. IEEE Sensors Journal. 2020;20(13):7460‒7471.DOI:10.1109/JSEN.2020.2973320Парамонов А.И., Бушеленков С.Н. Анализ методов повышения эффективности сетей IoT // Информационные технологии и телекоммуникации. 2022. Т. 10. № 2. С. 36‒52. DOI:10.31854/2307-1303-2022-10-2-36-52. EDN:JNZPDLParamonov A., Bushelenkov S. Analysis of Methods to Increase the Efficiency of IoT Networks. Telecom IT. 2022;10(2):36‒52. (in Russ.) DOI:10.31854/2307-1303-2022-10-2-36-52. EDN:JNZPDLЕлагин В.С., Васин А.С. Анализ моделей управления сетевыми ресурсами в сетях 5G // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2023. Т. 17. № 5. С.32‒41. DOI:10.36724/2072-8735-2023-17-5-32-41. EDN:UEIDEKElagin V.S., Vasin A.S. Analysis of Network Resource Scaling Models in 5G Network. T-Comm. 2023;17(5):32‒41. (in Russ.) DOI:10.36724/2072-8735-2023-17-5-32-41. EDN:UEIDEKКарташевский И.В., Волков А.Н., Киричек Р.В. Анализ среднего времени задержки в системе массового обслуживания при обработке коррелированного трафика // Электросвязь. 2019. № 3. С. 41‒50. EDN:ZABESTKartashevsky I.V., Volkov A.N., Kirichek R.V. Analysis of the Average Waiting Time in the Queuing System While Processing the Correlated Traffic. Electrosvyaz. 2019;3:41‒50. (in Russ.) EDN:ZABESTКиричек Р.В., Кулик В.А. Исследование и генерация трафика промышленного Интернета Вещей // Труды учебных заведений связи. 2019. Т. 5. № 3. С. 27‒36. DOI:10.31854/1813-324X-2019-5-3-27-36. EDN:JQBTYUKirichek R., Kulik V. Industrial Internet of Things Traffic Research and Generation. Proceedings of Telecommunication Universities. 2019;5(3):27‒36. (In Russ.) DOI:10.31854/1813-324X-2019-5-3-27-36. EDN:JQBTYULiao Z., Han G., Wang H., Liu L. Multistation-Based Collaborative Charging Strategy for High-Density Low-Power Sensing Nodes in Industrial Internet of Things // IEEE Internet of Things Journal. 2021. Vol. 8. Iss. 9. PP. 7575‒7588. DOI:10.1109/JIOT.2020.3039556Liao Z., Han G., Wang H., Liu L. Multistation-Based Collaborative Charging Strategy for High-Density Low-Power Sensing Nodes in Industrial Internet of Things. IEEE Internet of Things Journal. 2021;8(9):7575‒7588. DOI:10.1109/JIOT.2020.3039556Shen X., Liao W., Yin Q. A Novel Wireless Resource Management for the 6G-Enabled High-Density Internet of Things // IEEE Wireless Communications. 2022. Vol. 29. Iss. 1. PP. 32‒39. DOI:10.1109/MWC.003.00311Shen X., Liao W., Yin Q. A Novel Wireless Resource Management for the 6G-Enabled High-Density Internet of Things. IEEE Wireless Communications. 2022;29(1):32‒39. DOI:10.1109/MWC.003.00311Chen N., Okada M. Toward 6G Internet of Things and the Convergence With RoF System // IEEE Internet of Things Journal. 2021. Vol. 8. Iss. 11. PP. 8719‒8733. DOI:10.1109/JIOT.2020.3047613Chen N., Okada M. Toward 6G Internet of Things and the Convergence With RoF System. IEEE Internet of Things Journal. 2021;8(11):8719‒8733. DOI:10.1109/JIOT.2020.3047613Тонких Е.В., Парамонов А.И., Кучерявый А.Е. Анализ беспроводной сети интернета вещей высокой плотности // Электросвязь. 2020. № 1. С. 44‒48. DOI:10.34832/ELSV.2020.2.1.006. EDN:IWAHZOTonkikh E.V., Paramonov A.I., Koucheryavy A.E. Analysis of Wireless High-Density IoT Network. Electrosvyaz. 2020;1:44‒48. (in Russ.) DOI:10.34832/ELSV.2020.2.1.006. EDN:IWAHZOТонких Е.В. Анализ характеристик плотности устройств в сетях связи пятого поколения // Информационные технологии и телекоммуникации. 2020. Т. 8. № 1. С. 22–27. DOI:10.31854/2307-1303-2020-8-1-22-27. EDN:PBSLMRTonkikh E.V. The Dense of Devices Analysis for 5G Networks. Telecom IT. 2020;8(1):22–27. (in Russ.) DOI:10.31854/ 2307-1303-2020-8-1-22-27. EDN:PBSLMRМутханна А.С.А. Модель интеграции граничных вычислений в структуру сети «воздух‒земля» и метод выгрузки трафика для сетей Интернета Вещей высокой и сверхвысокой плотности // Труды учебных заведений связи. 2023. Т. 9. № 3. С. 42‒59. DOI:10.31854/1813-324X-2023-9-3-42-59. EDN:SBAHARMuthanna A.S.A. A Model for Integrating Edge Computing into an Air-Ground Network Structure and Offloading Traffic Method for High and Ultra-High Densities Internet of Things Networks. Proceedings of Telecommunication Universities. 2023;9(3):42‒59. DOI:10.31854/1813-324X-2023-9-3-42-59. EDN:SBAHARБушеленков С.Н., Парамонов А.И. Метод выбора маршрутов в беспроводной сети интернета вещей высокой плотности // Электросвязь. 2021. № 12. С. 14‒20. DOI:10.34832/ELSV.2021.25.12.001. EDN:YJVLGZBushelenkov S.N., Paramonov A.I. Route Selection Method for High-Density Wireless IoT Network. Electrosvyaz. 2021;12:14‒20. (in Russ.) DOI:10.34832/ELSV.2021.25.12.001. EDN:YJVLGZГОСТ Р 53111-2008. Устойчивость функционирования сети связи общего пользования. Требования и методы проверки. М.: Стандартинформ, 2009.GOST R 53111-2008. Stability of the functioning of the public communication network. Requirements and verification methods. Moscow: Standartinform Publ.; 2009. (in Russ.)ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.GOST 27.002-89. Industrial product dependability. General concepts. Terms and definitions. (in Russ.)Окунева Д.В. Исследование беспроводной сенсорной сети с мультимодальным распределением узлов на плоскости // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2017. № 1. С. 9‒13. EDN:XXBSJFOkuneva D. Research of a wireless sensor network with multimodal distribution of nodes on a plane. Modern Science: actual problems of theory and practice. Series: Natural and Technical Sciences. 2017;1:9‒13. (in Russ.) EDN:XXBSJFНуриллоев И.Н., Парамонов А.И. Эффективная связность беспроводной сенсорной сети // Электросвязь. 2018. № 3. С. 68‒74. EDN:YSIQIFNurilloev I.N., Paramonov A.I. Effective Connectivity Parameter of the Wireless Sensor Network. Electrosvyaz. 2018;3: 68‒74. (in Russ.) EDN:YSIQIFЧерноруцкий И.Г. Методы оптимизации. Компьютерные технологии. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 384 c.Chernorutsky I.G. Optimization Methods. Computer Techologies. St. Petersburg: BHV-Petersburg Publ.; 2011. 384 p. (in Russ.)Wang N., Ho K. H., Pavlou G., Howarth M. A survey of routing optimization for Internet traffic engineering // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2008. Vol. 10. Iss. 1. PP. 36–56. DOI:10.1109/COMST.2008.4483669Wang N., Ho K. H., Pavlou G., Howarth M. A survey of routing optimization for Internet traffic engineering. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2008;10(1):36–56. DOI:10.1109/COMST.2008.4483669Singh M., Baranwal G. Quality of Service (QoS) in Internet of Things // Proceedings of the 3rd International Conference on Internet of Things: Intelligent Innovation and Usage (IoT-SIU, Bhimtal, India, 23‒24 February 2018). IEEE, 2018. DOI:10.1109/IoT-SIU.2018.8519862Singh M., Baranwal G. Quality of Service (QoS) in Internet of Things. Proceedings of the 3rd International Conference on Internet of Things: Intelligent Innovation and Usage, IoT-SIU, 23‒24 February 2018, Bhimtal, India. IEEE; 2018. DOI:10.1109/IoT-SIU.2018.8519862Busetta C., Noor B., Cousin A., Mungla H. QoS in IoT Networks Based on Link Quality Prediction // Proceedings of the International Conference on Communications (ICC 2021, Montreal, Canada, 14‒23 June 2021). IEEE, 2021. DOI:10.1109/ICC42927.2021.9500396Busetta C., Noor B., Cousin A., Mungla H. QoS in IoT Networks Based on Link Quality Prediction. Proceedings of the International Conference on Communications, ICC 2021, 14‒23 June 2021, Montreal, Canada. IEEE; 2021. DOI:10.1109/ICC42927.2021.9500396

The authors declare that there are no conflicts of interest present.