Cybernetics And Systems Analysis logo
Інформація редакції Аннотації статей Автори Архів
Кібернетика та Системний Аналіз
Міжнародний Науково-Теоретичний Журнал
Том 60 >>> № 2 БЕРЕЗЕНЬ — КВІТЕНЬ 2024
-->

DOI 10.34229/KCA2522-9664.24.2.13
УДК 621.396

С.В. СКОРОБОГАТЬКО
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, Україна,  s.skorobogatko@csn.khai.edu

Г.В. ФЕСЕНКО
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, Україна,  h.fesenko@csn.khai.edu

В.С. ХАРЧЕНКО
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, Україна,  v.kharchenko@csn.khai.edu

С.В. ЯКОВЛЕВ
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, Україна,  svsyak7@gmail.com


АРХІТЕКТУРА ТА МОДЕЛІ НАДІЙНОСТІ ГІБРИДНИХ СЕНСОРНИХ
МЕРЕЖ СИСТЕМ ЕКОЛОГІЧНОГО ТА АВАРІЙНОГО МОНІТОРИНГУ

Анотація. Досліджено аспекти розроблення та аналізу працездатності гібридних сенсорних мереж як підсистем систем екологічного та аварійного моніторингу критичної інфраструктури. Запропоновано архітектуру гібридної сенсорної мережі, що ґрунтується на технології граничних обчислень (ГО) і поєднує стаціонарну і мобільну складові. Першу складову реалізують наземною сенсорною мережею (НСМ), другу — роєм безпілотних літальних апаратів, що утворюють летючу мережу ГО. Проаналізовано алгоритми збору даних, проблеми масштабування та оптимізації роботи НСМ і систем моніторингу в цілому. Розроблено та досліджено моделі надійності НСМ в умовах відмов одного та груп сенсорів. Отримано аналітичні залежності показників безвідмовності від різних за розмірами кластерів відмов сенсорів та їхньої інтенсивності. Надано рекомендації щодо проєктування та впровадження гібридних сенсорних мереж.

Ключові слова: гібридні сенсорні мережі, граничні обчислення, моделі надійності, множинні відмови, системи екологічного моніторингу, системи аварійного моніторингу.


повний текст

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. David P., Idasiak V., Kratz F. A sensor placement approach for the monitoring of indoor scenes. Lecture Notes in Computer Science. 2007. Vol. 4793. P. 110–125. https://doi.org/ 10.1007/978-3-540-75696-5_7.

  2. Fasla K., Anil M. A solar energy harvesting system for WSN node in industrial sectors. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2022. Vol. 11, Iss. 6. P. 576–582. https://doi.org/10.17577/IJERTV11IS060270.

  3. Zhou Y., Qian H., Wang Q., Li S. Performance modeling analysis of D-MSMR-CARQ with relay selection in wireless sensor networks. Security and Communication Networks. 2021. Vol. 2021. Article ID 5533926. 11 p. https://doi.org/10.1155/2021/5533926.

  4. Horbulin V.P., Hulianytskyi L.F., Sergienko I.V. Optimization of UAV team routes in the presence of alternative and dynamic depots. Cybernetics and Systems Analysis. 2020. Vol. 56, N 2. P. 195–203. https://doi.org/10.1007/s10559-020-00235-8.

  5. Horbulin V.P., Hulianytskyi L.F., Sergienko I.V. Planning of logistics missions of the “UAV+Vehicle” hybrid systems. Cybernetics and Systems Analysis. 2023. Vol. 59, N 5. P. 733–742. https://doi.org/10.1007/s10559-023-00609-8.

  6. Arjannikov T., Diemert S., Ganti S., Lampman C. Using Markov chains to model sensor network reliability. Proc. 2017 International Conference on Availability, Reliability and Security (ICARS) (29 August – 01 September 2017, Reggio Calabria, Italy). Reggio Calabria, 2017. Article number 6. P. 1–10. https://doi.org/10.1145/3098954.3098979.

  7. Chakraborty S., Goyal N.K., Mahapatra S., Soh S. A Monte-Carlo Markov chain approach for coverage-area reliability of mobile wireless sensor networks with multistate nodes. Reliability Engineering and System Safety. 2020. Vol. 193. Article number 106712. P. 1–14. https://doi.org/10.1016/j.ress.2019.106662.

  8. Deif D., Gadallah Y. A comprehensive wireless sensor network reliability metric for critical Internet of Things applications. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking. 2017. Vol. 145. Article number 145. P. 1–18. https://doi.org/10.1186/s13638-017-0930-3.

  9. Narang M., Xiang S., Liu W., Gutierrez J., Chiaraviglio L., Sathiaseelan A., Merwaday A. UAV-assisted edge infrastructure for challenged networks. Proc. 2017 IEEE Conference on Computer Communications Workshops. INFOCOM WKSHPS’2017 (01–04 May 2017, Atlanta, GA, USA). Atlanta, 2017. P. 60–65. https://doi.org/10.1109/INFCOMW.2017.8116353.

  10. Cheng N., Xu W., Shi W., Zhou Y., Lu N., Zhou H., Shen X. Air-ground integrated mobile edge networks: architecture, challenges, and opportunities. IEEE Communications Magazine. 2018. Vol. 56, Iss. 8. P. 26–32. https://doi.org/10.1109/MCOM.2018.1701092.

  11. Catelani M., Ciani L., Bartolini A., Del Rio C., Guidi G., Patrizi G. Reliability analysis of wireless sensor network for smart farming applications. Sensors. 2021. Vol. 21, Iss. 22. Article number 7683. https://doi.org/10.3390/s21227683.

  12. Akram V.K., Dagdeviren Z.A., Dagdeviren O., Challenger M. PINC: pickup non-critical node based k-connectivity restoration in wireless sensor networks. Sensors. 2021. Vol. 21, Iss.19. Article number 6418. https://doi.org/10.3390/s21196418.

  13. Фесенко Г.В., Харченко В.С. Моделі надійності угруповань флотів БПЛА з ковзним резервуванням для моніторингу потенційно небезпечних об’єктів. Радіоелектронні і комп’ютерні системи. 2019. № 2 (90). С. 147–156. https://doi.org/10.32620/reks.2019.2.14.

  14. Kolisnyk M., Kochkar D., Kharchenko V. Markov model of wireless sensor network availability. International Journal of Computing. 2020. Vol. 19, Iss. 3. P. 491–498. https://doi.org/10.47839/IJC.19.3.1899.

  15. Fesenko H., Illiashenko O., Kharchenko V., Kliushnikov I., Morozova O., Sachenko A., Skorobohatko S. Flying sensor and edge network-based advanced air mobility systems: reliability analysis and applications for urban monitoring. Drones. 2023. Vol. 7, Iss. 7. Article number 409. https://doi.org/10.3390/drones7070409.

  16. Yakovlev S.V. The concept of modeling packing and covering problems using modern computational geometry software. Cybernetics and Systems Analysis. 2023. Vol. 59, N 1. P. 108–119. https://doi.org/10.1007/s10559-023-00547-5.

  17. Yakovlev S., Kartashov O., Podzeha D. Mathematical models and nonlinear optimization in continuous maximum coverage location problem. Computation. 2022. Vol. 10, Iss. 7. Article number 119. https://doi.org/10.3390/computation10070119.

  18. Yakovlev S., Kartashov O., Mumrienko A. Formalization and solution of the maximum area coverage problem using Shapely library for territory monitoring, Radioelectronic and Computer Systems. 2022. N 2. P. 35–48. https://doi.org/10.32620/reks.2022.2.03.




Інформація редакції Аннотації статей Автори Архів
Журнал Тематичні Розділи Редакція Редакційна колегія Приклади документів Передплата Контакти
© 2024 Kibernetika.org. All rights reserved.