МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОЦІНКА СТАБІЛЬНОСТІ МАРШРУТІВ У БЕЗДРОТОВИХ МОБІЛЬНИХ МЕРЕЖАХ
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.69.20952Ключові слова:
стабільність маршруту, мобільні ad hoc мережі, ймовірність розриву зв'язку, розподіл Райса, зважений граф, групова мобільність, протоколи маршрутизації, оброблення данихАнотація
Розвиток безпроводових мобільних мереж, зокрема мереж ad hoc, ставить нові виклики, пов'язані із забезпеченням стабільності зв'язку в умовах постійного руху вузлів. Традиційні протоколи маршрутизації, що орієнтовані на пошук найкоротшого шляху, часто виявляються неефективними, оскільки найкоротший маршрут може бути найменш стабільним через динамічні зміни в топології мережі. У зв'язку з цим, значна увага дослідників приділяється розробці критеріїв та алгоритмів, що враховують стабільність маршруту як ключовий параметр для підвищення якості обслуговування.
У статті запропоновано математичну модель для оцінки стабільності маршрутів, що базується на аналізі ймовірності розриву зв'язку між вузлами. Модель враховує стохастичний характер руху вузлів, описуючи їх відхилення від початкових позицій за допомогою нормального розподілу, та виводить ймовірність зв'язності через розподіл Райса для двовимірного випадку. На основі моделі задача вибору найстабільнішого маршруту зводиться до класичної задачі пошуку найкоротшого шляху у зваженому графі, де ваги ребер визначаються логарифмами ймовірностей з'єднання. Наведено результати імітаційного моделювання, що демонструють ефективність запропонованого підходу за різних рівнів мобільності вузлів та підтверджують теоретичні висновки.
Отримані результати можуть бути використані для розробки адаптивних алгоритмів маршрутизації, що підвищують надійність мереж зв'язку між рухомими об'єктами (VANET, FANET) та зменшують службовий трафік, пов'язаний з переконфігурацією маршрутів.
Посилання
Corson S., Macker J. Mobile ad hoc networking (MANET): Routing protocol performance issues and evaluation considerations. IETF, 1999. RFC 2501.
Toh C.-K. A novel distributed routing protocol to support ad hoc mobile computing. Proceedings of the 1996 IEEE Fifteenth Annual International Phoenix Conference on Computers and Communications. 1996. P. 480–486.
Kaushik B., Kesarwani A. A deep insight into the geographical routing protocols of MANETs. Journal of King Saud University - Computer and Information Sciences. 2021. V. 33(9). P. 1090–1102.
Al-Zubaidi A. H., Taha A. M., Al-Ghamdi S. A. AODV-AD: an adaptive AODV routing protocol for VANETs based on a dynamic detection mechanism. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking. 2021. V. 2021. Art. 48.
Ali K., Nguyen T. N., Ha D., et al. A novel stable and energy-efficient routing protocol for UAV networks. IEEE Access. 2021. V. 9. P. 119532–119548.
Salau O. A., Kishk M. A., Mohamed A. Performance evaluation of reactive routing protocols for multi-UAV ad-hoc networks. 2022 International Wireless Communications and Mobile Computing (IWCMC). 2022. P. 1318–1323.
Kumar V., Kumar S., Kumar A. DE-CS: a hybrid routing scheme for FANETs using differential evolution and cuckoo search. Soft Computing. 2022. V. 26. P. 13197–13214.
Montgomery D. C., Runger G. C. Applied Statistics and Probability for Engineers. 7th ed. John Wiley & Sons, 2021. 768 p.
DeGroot M. H., Schervish M. J. Probability and Statistics. 5th ed. Pearson, 2023. 960 p.
Proakis J. G., Salehi M. Digital Communications. 6th ed. McGraw-Hill, 2022. 1184 p.
Abramowitz M., Stegun I. A. Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables. National Bureau of Standards, 1964. 1046 p.
Чумаченко С. С., Чумаченко Б. С., Малоєд М. М. та ін. Моделювання М2М трафіку сучасних мереж зв'язку. Наукоємні технології. 2024. Т. 63(3). С. 390–400. DOI: 10.18372/2310-5461.63.18947
Chien T. V., Tran H. T., Voznak M., Kaddoum G. Novel Tight Approximations for the Gaussian Q-Function and Its Application in Nakagami-m Fading Channels. IEEE Wireless Communications Letters. 2022. V. 11(11). P. 2355–2359.
Zhang Y., Zhang H., Wang J., et al. A routing algorithm for maximizing link reliability of LEO satellite networks based on deep reinforcement learning. Applied Sciences. 2023. V. 13(15). Art. 8981.
Cormen T. H., Leiserson C. E., Rivest R. L., Stein C. Introduction to Algorithms. 4th ed. MIT Press, 2022. 1312 p.
Чумаченко С. С., Чумаченко Б. С., Малоєд М. М. та ін. Метод маршрутизації в бездротових мережах ІоТ із високою щільністю пристроїв. Проблеми інформатизації та управління. 2024. Т. 80, № 4. DOI: 10.18372/2073-4751.80.19778
Chumachenko S., Chumachenko B., Odarchenko R., et al. Model of Network Configuration for IoT Devices. Lecture Notes in Networks and Systems. 2025. V. 1473. P. 438–449. DOI: 10.1007/978-3-031-94845-9_36
Чумаченко С. С., Чумаченко Б. С., Малоєд М. М. та ін. Модель інтернет мережі з урахуванням мережевого розташування. Проблеми інформатизації та управління. 2024. № 2(78). DOI: https://doi.org/10.18372/2073-4751.78.18970.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Б Чумаченко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Науковий журнал дотримується принципів відкритого доступу (Open Access) та забезпечує вільний, негайний і постійний доступ до всіх опублікованих матеріалів без фінансових, технічних або юридичних обмежень для читачів.
Усі статті публікуються у відкритому доступі відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
Авторські права
Автори, які публікують свої роботи в журналі:
-
зберігають за собою авторські права на свої публікації;
-
надають журналу право на перше опублікування статті;
-
погоджуються на поширення матеріалів за ліцензією CC BY 4.0;
-
мають право повторно використовувати, архівувати та поширювати свої роботи (у тому числі в інституційних та тематичних репозитаріях) за умови посилання на первинну публікацію в журналі.
