intechnguВестник НГУ. Серия: Информационные технологииVestnik NSU. Series: Information Technologies1818-79002410-0420НГУ10.25205/1818-7900-2024-22-1-49-61intechngu-259Research ArticleСтатьиПрименение системы массового обслуживания для исследования характеристик канала связи в IoT-сетяхThe Use of a Queuing System to Study the Characteristics of the Communication Channel in IoT Networkshttps://orcid.org/0009-0001-8666-6713МалаховС. В.MalakhovS. V.

Малахов Сергей Валерьевич, кандидат технических наук 

AuthorID: 926021

Самара

Sergey V. Malakhov, Candidate of Technical Sciences 

Author ID: 926021

Samara

s.malakhov@psuti.ruЯкуповД. О.YakupovD. O.

Якупов Денис Олегович, аспирант 

AuthorID: 1175874

Самара

Denis O. Yakupov, Post-Graduate Student 

Author ID: 1175874 

Samara

d.yakupov@psuti.ruОсиповаА. А.OsipovaA. A.

Осипова Ангелина Алексеевна, студентка 

Самара

Angelina A. Osipova, Student 

Samara

ange.osipowa2004@yandex.ruКопыловаД. А.KopylovaD. A.

Копылова Дарья Александровна, студентка 

Самара

Daria A. Kopylova, Student 

Samara

koroll.aleks@mail.ruЗеленинаЕ. А.ZeleninaE. A.

Зеленина Екатерина Александровна, студентка

Самара

Ekaterina A. Zelenina, Student

Samara

0kate.ze0@gmail.comПоволжский государственный университет телекоммуникаций и информатикиРоссияPovolzhskiy State University of Telecommunications & InformaticsRussian Federation2024170720242214961Copyright © Малахов С.В., Якупов Д.О., Осипова А.А., Копылова Д.А., Зеленина Е.А., 20242024Малахов С.В., Якупов Д.О., Осипова А.А., Копылова Д.А., Зеленина Е.А.Malakhov S.V., Yakupov D.O., Osipova A.A., Kopylova D.A., Zelenina E.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://intechngu.elpub.ru/jour/article/view/259

Статья содержит подробную информацию о применении теории систем массового обслуживания (СМО) в сетях интернета вещей (IoT). Подробно рассматриваются математические модели, применяемые для анализа и оптимизации предоставления услуг в различных системах, включая IoT. Освещаются различные аспекты использования теории очередей в сетях IoT, такие как моделирование трафика, оптимизация передачи данных и использование стохастических моделей для более точного анализа. Исследование характеристик канала связи в сетях IoT представляет ключевую и актуальную проблему в условиях стремительного развития IoT-технологий. С ростом количества подключенных устройств становится критически важным обеспечить эффективность и надежность канала связи, а также оптимизировать использование ресурсов IoT-устройств. Данное исследование направлено на изучение и теоретический анализ характеристик канала связи в IoT с использованием систем массового обслуживания. В работе проводится анализ особенностей канала связи в IoT, изучаются методы моделирования канала, анализируются задержки передачи данных, оценивается и увеличивается пропускная способность, применяются методы систем массового обслуживания и исследуются области применения полученных результатов, прогнозируется развитие IoT, делается итоговый обзор научной работы. Интернет вещей (IoT) является сетью взаимодействующих устройств, использующих датчики и уникальные идентификаторы для обмена информацией. Широкое применение IoT в умных домах, энергетике, медицине, логистике и других секторах ускоряется благодаря современным технологиям искусственного интеллекта и машинного обучения.

The article contains detailed information on the application of the theory of queuing systems (QMS) in the Internet of Things (IoT) networks. The article discusses in detail the mathematical models used to analyze and optimize the provision of services in various systems, including IoT. Various aspects of the use of queue theory in IoT networks are highlighted, such as traffic modeling, data transfer optimization, and the use of stochastic models for more accurate analysis. The study of the characteristics of the communication channel in IoT networks is a key and urgent problem in the context of the rapid development of IoT technologies. With the growing number of connected devices, it becomes critically important to ensure the efficiency and reliability of the communication channel, as well as optimize the use of IoT device resources. This study is aimed at studying and theoretical analysis of the characteristics of the communication channel in IoT using queuing systems. The paper analyzes the features of the communication channel in IoT, examines channel modeling methods, analyzes data transmission delays, evaluates and increases throughput, applies queuing system methods and explores the applications of the results obtained, predicts the development of IoT and makes a final review of scientific work. The Internet of Things (IoT) is a network of interacting devices that use sensors and unique identifiers to exchange information. The widespread use of IoT in smart homes, energy, medicine, logistics and other sectors is accelerating thanks to modern artificial intelligence and machine learning technologies.

сети IoTтеория очередейсистемы массового обслуживания (СМО)моделирование трафикаоптимизация передачи данныхстохастические моделивысокая пропускная способностьнизкая задержканадежностьIoT networksqueueing theorymass service systems (MSS)traffic modelingdata transfer optimizationstochastic modelshigh throughputlow latencyreliabilityReferencesЯдровская М. В., Поркшеян М. В., Синельников А. А. Перспективы технологии интернета вещей // Advanced Engineering Research. 2021. Т. 21, № 2. С. 207–217. DOI: https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-2-207-217Yadrovskaya M. V., Porksheyan M. V., Sinelnikov A. A. Prospects for Internet of Things technology. Advanced Engineering Research, 2021, vol. 21, no. 2, pp. 207–217. DOI: https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-2-207-217 (in Russ.)Методы принятия управленческих решений: Учебное пособие / Под ред. П. В. Иванова. Ростов н/Д: Феникс, 2014. 413 с.Methods for making management decisions: textbook. Ivanova P. V. (ed.). Rostov na Done, Phoenix publ., 2014, 413 p. (in Russ.)Аль-Днебат Сайд Али. Применение сетей массового обслуживания для исследования процессов передачи видеопотоков в пакетных сетях: Автореф. … дис. канд. техн. наук: 05.12.13 / науч. рук. А. Ф. Ярославцев. Новосибирск, 2004. 17 с.Why IoT Matters in Today’s Modern World | Techreviewer. URL: https://techreviewer.co/blog/why-iot-matters-in-todays-modern-world (date of application: 02.19.24).Петухов О. А., Морозов А. В., Петухова Е. О. Моделирование: cистемное, имитационное, аналитическое: Учеб. пособие. 2-е изд., испр. и доп. СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008. 288 с.Al-Dnebat Said Ali Application of queuing networks to study the processes of transmitting video streams in packet networks: abstract of thesis. Dis. Ph.D. Novosibirsk, 2004, 17 p. (in Russ.)Chen Y, Lu L, Yu X, Li X. Adaptive Method for Packet Loss Types in IoT: An Naive Bayes Distinguisher // Electronics. 2019. Vol. 8(2). P. 134. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics8020134Chen Y, Lu L, Yu X, Li X. Adaptive Method for Packet Loss Types in IoT: An Naive Bayes Distinguisher. Electronics, 2019, vol. 8(2), p. 134. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics8020134Shi V. T., Nhg D. R. Channel Estimation Optimization Model in Internet of Things based on MIMO/OFDM with Deep Extended Kalman Filter // Advances in Engineering and Intelligence Systems. 2022. Vol. 001(02). P. 822. DOI: 10.22034/aeis.2022.341792.1020Shi V. T., Nhg D. R. Channel Estimation Optimization Model in Internet of Things based on MIMO/OFDM with Deep Extended Kalman Filter. Advances in Engineering and Intelligence Systems, 2022, vol. 001(02), pp. 822. DOI: 10.22034/aeis.2022.341792.1020Jewel M. K. H., Zakariyya R. S., Lin F. On Channel Estimation in LTE-Based Downlink Narrowband Internet of Things Systems // Electronics. 2021. Vol. 10(11). P. 1246. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics10111246Jewel M. K. H., Zakariyya R. S., Lin F. On Channel Estimation in LTE-Based Downlink Narrowband Internet of Things Systems. Electronics, 2021, vol. 10(11), p. 1246. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics10111246Jung J.-Y., Lee J.-R. Throughput and Packet Loss Probability Analysis of Long Range Wide Area Network // Applied Sciences. 2021. Vol. 11(17). P. 8091. DOI: https://doi.org/10.3390/app11178091Jung J-Y, Lee J-R. Throughput and Packet Loss Probability Analysis of Long Range Wide Area Network. Applied Sciences, 2021, vol. 11(17), p. 8091. DOI: https://doi.org/10.3390/app11178091Abbas, Qamar & Hassan, Syed & Pervaiz, Haris & Ni, Qiang. A Markovian Model for the Analysis of Age of Information in IoT Networks. IEEE Wireless Communication Letters. 2021. DOI: 10.1109/LWC.2021.3075160.Abbas, Qamar & Hassan, Syed & Pervaiz, Haris & Ni, Qiang. A Markovian Model for the Analysis of Age of Information in IoT Networks. IEEE Wireless Communication Letters, 2021. DOI: 10.1109/LWC.2021.3075160.Захарикова Е. Б. Математические модели сетей массового обслуживания в виде «вход-состояние-выход» // Экономика, статистика и информатика. Вестник УМО. 2012. № 6. С. 188192.Zakharikova E. B. Mathematical models of queuing networks in the form of “input-state-output”. Economics, statistics and computer science. UMO Bulletin, 2012, no. 6, pp. 188192. (in Russ.)Емельянов А. А. Модели процессов массового обслуживания // Прикладная информатика. 2008. № 5(17). С. 92130.Emelyanov A. A. Models of queuing processes. Applied informatics, 2008, no. 5(17), pp. 92130. (in Russ.)Chen, Kevin C. W. and Wei, Kuo-Chiang (John) and Chen, Zhihong Disclosure, Corporate Governance, and the Cost of Equity Capital: Evidence from Asia’s Emerging Markets (June 2003). DOI: http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.422000Chen, Kevin C. W. and Wei, Kuo-Chiang (John) and Chen, Zhihong. Disclosure, Corporate Governance, and the Cost of Equity Capital: Evidence from Asia’s Emerging Markets (June 2003). DOI: http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.422000

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