sapiСистемный анализ и прикладная информатика«System analysis and applied information science»2309-49232414-0481Belarusian National Technical University10.21122/2309-4923-2023-2-32-37sapi-616Research ArticleУправление техническими объектамиManagement of technical objectsОптимизация выбора протокола сети интернета вещей для мониторинга звуковой информацииOptimization of the iot network protocol choozing for monitoring audio informationВишняковВ. А.VishnyakouU. A.

Профессор, профессор БГУИР, кафедра ИКТ.

Минск

Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of BSUIR, Department of ICT.

Minsk

vish2002@list.ruСайяБахааShayaBahaa

Магистр технических наук, аспирант кафедры ИКТ

Минск

Master of technical science, PhD-student of ICT department 

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиБеларусьBelarusian state University of Informatics and RadioelectronicsBelarus202303102023023237Copyright © Вишняков В.А., Сайя Б., 20232023Вишняков В.А., Сайя Б.Vishnyakou U.A., Shaya B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sapi.bntu.by/jour/article/view/616

Предметом исследований является выбор протокола в сети Интернета вещей (ИВ ‒ IoT) для контроля и анализа звуковой информации. Цель статьи ‒ оптимизировать процесс выбора протокола сети мониторинга звуковой информации на основе IoT и оценить результаты. Авторы разработали структуру IoT для мониторинга и анализа звуковой и голосовой информации. Сеть IoT включает в себя датчик звука (микрофон), блок для анализа полученной от него информации и модуль принятия решений. Приведено описание протоколов в сети ИВ для оценки уровня звука: стандарт Wireless USB, узкополосный стандарт Интернета вещей NB-IoT.

Для выбора лучшего протокола использован метод анализа иерархий. Приведены методика и основные его формулы для расчета лучшего варианта. Приведена таблица четырех выбранных протоколов для сети ИВ. В качестве характеристик протоколов рассмотрены: скорость нисходящей линии связи, задержка, пропускная способность устройства, мощность передачи устройства. Сформирована матрица парных сравнений показателей параметров протоколов на основе экспертных оценок. Построены четыре матрицы парных сравнений вариантов стандартов передачи по отношению к показателю скорости, задержки, пропускной способности усторойств, мощности передачи устройств. Для этих четырех матриц выполнены расчеты локальных векторов и векторов приоритетов показателей качества. Затем рассчитана матрица векторов глобальных приоритетов путем вычисления суммы произведений локальных векторов матриц парных сравнений вариантов стандартов передачи на соответствующие вектора приоритетов показателей качества матрицы парных сравнений показателей параметров протоколов. Из полученных результатов по максимальному значению определен лучший вариант протокола для сети ИВ мониторинга звука.

The subject of research is the choice of a protocol in the Internet of Things (IoT) network for monitoring and analyzing audio information. The purpose of the article is to optimize the process of choosing a protocol for monitoring audio information based on IoT and evaluate the results. The authors have developed an IoT framework for monitoring and analyzing audio and voice information. The IoT network includes a sound sensor (microphone), a unit for analyzing the information received from it and a decision-making module. The description of protocols in the IoT network for assessing the sound level is given: the Wireless USB standard, the narrowband standard of the NB-IoT.

The hierarchy analysis method was used to select the best protocol. The methodology and its main formulas for calculating the best option are given. A table of the four selected protocols for the IB network is given. As characteristics of the protocols, the following are considered: downlink speed, latency, device bandwidth, device transmission power. A matrix of paired comparisons of protocol parameter indicators based on expert assessments has been formed. Four matrices of paired comparisons of transmission standards variants in relation to the indicator of speed, delay, bandwidth of devices, transmission power of devices are constructed. Calculations of local vectors and priority vectors of quality indicators were performed for these four matrices. Then the matrix of vectors of global priorities is calculated by calculating the sum of the products of local vectors of matrices of paired comparisons of transmission standards variants on the corresponding priority vectors of quality indicators of the matrix of paired comparisons of protocol parameters. From the results obtained, the best protocol option for the network and sound monitoring was determined by the maximum value.

сеть ИВпротоколы передачиэкспертные оценкиметод анализа иерархийIoT networktransmission protocolsexpert assessmentshierarchy analysis methodReferencesKeramidas, G. Components and Services for IoT Platforms / G. Keramidas, N. Voros, M. Hubner. – Cham: Springer, 2017. – 383 p.Keramidas G. Components and Services for IoT Platforms / G. Keramidas, N. Voros, M. Hubner. – Cham: Springer, 2017, 383 p.Visniakou, U.A. Approach to distributed multi-agent system for processing sound information of the environment / U.А.Vishniakou, B.H. Shaya // Системный анализ и прикладная информатика, 2019, № 3. – С. 47-53.Visniakou, U.A., Shaya B.H. Approach to distributed multi-agent system for processing sound information of the environment. SA&AI, 2019, № 3, pp. 47-53.Visniakou, U.A. Modeling the internet of things network for monitoring audio information on IoT Amazon platform /Visniakou, U.A., Shaya B.H. Modeling the internet of things network for monitoring audio information on IoT Amazon platform. SA&AI, 2021, № 2, pp. 28-33.U.A. Visniakou, B.H. Shaya // Системный анализ и прикладная информатика, 2021, № 2. – С. 28-33.Ogai H., Bhattacharya B. Experiments of Wireless Transfer Technology for Communication. Pipe Inspection Robots for Structural Health and Condition Monitoring. Intelligent Systems, Control and Automation: Science and Engineering, 2017, vol. 89, pp. 61-78.Ogai, H. Experiments of Wireless Transfer Technology for Communication / H. Ogai, B. Bhattacharya // Pipe Inspection Robots for Structural Health and Condition Monitoring. Intelligent Systems, Control and Automation: Science and Engineering. Vol. 89, 2017. – Pp. 61-78.Mottola, L. [et al] From the desk to the field: Recent trends in deploying Wireless Sensor Networks for monitoring civil structures. IEEE SENSORS Proceedings. October 2011. – Pp. 62-65.Mottola, L. [et al] From the desk to the field: Recent trends in deploying Wireless Sensor Networks for monitoring civil structures / IEEE Sensors Proceedings // October 2011. – Pp. 62-65.Massink M., Latella D., Katoen J. Model checking dependability attributes of wireless group communication. International Conference on Dependable Systems and Networks. June 2004. – Pp. 711-720.Massink, M. Model checking dependability attributes of wireless group communication / M. Massink, D. Latella,Kecskemeti G., Casale G., Jha D. Modelling and Simulation Challenges in Internet of Things. IEEE Cloud Computing, 2017, vol. 4, no. 1, pp. 62-69.J. Katoen // International Conference on Dependable Systems and Networks. June 2004. – Pp. 711-720.Hussain, F. Internet of Things: Building Blocks and Business Models. Cham: Springer, 2017, 73 p.Kecskemeti, G. Modelling and Simulation Challenges in Internet of Things / G. Kecskemeti, G. Casale, D. Jha // IEEE Cloud Computing. ‒ 2017. – Vol. 4, no. 1. ‒ P. 62-69.Saati, T. Decision-making. Method of hierarchy analysis. –M.: Radio and Communications, 1993, 320 p.Hussain, F. Internet of Things: Building Blocks and Business Models / F. Hussein. ‒ Cham: Springer, 2017. – 73 p.Bezruk, V.M., Chebotarev D.V., Skorik Yu.V. Multicriteria analysis and choice of telecommunication means. KhNUU, Kharkiv, 2017, 268 p.Саати, Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т. Саати. – М.: Радио и связь, 1993. – 320 с.Саати, Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т. Саати. – М.: Радио и связь, 1993. – 320 с.Безрук, В.М. Многокритериальный анализ и выбор средств телекоммуникаций / В.М. Безрук, Д.В. Чеботарев, Ю.В. Скорик. – ХНУЭ, Харьков, 2017. – 268 с.Безрук, В.М. Многокритериальный анализ и выбор средств телекоммуникаций / В.М. Безрук, Д.В. Чеботарев, Ю.В. Скорик. – ХНУЭ, Харьков, 2017. – 268 с.

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