Польщиков Константин Александрович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры информационных и робототехнических систем,
308015, г. Белгород, ул. Победы, 85
Konstantin A. Polshchykov, Dr. Sci. (Eng), Prof., Assoc. Prof., Prof., Department of Information and Robotic Systems,
85 Pobeda St., Belgorod 308015
Махди Тарек Нассер, аспирант кафедры прикладной информатики и информационных технологий,
308015, г. Белгород, ул. Победы, 85
Mahdi Tarek Nasser, Graduate student, Department of Applied Informatics and Information Technologies,
85 Pobeda St., Belgorod 308015
Цель. Целью исследования является разработка модели для оценивания вероятности доставки сообщений в системе Интернета вещей медицинского назначения (IoМT-системе) и исследования зависимости этой величины от числа повторных передач, применяемых для восполнения искаженных или потерянных телеметрических данных.
Метод. Передача телеметрических сообщений осуществляется в соответствии с протоколом MQTT-SN. Доставка сообщений выполняется с использованием сервера как устройства-посредника, к которому подключаются устройства-клиенты, т.е. сенсорные устройства, передающие измеряемые данные, и беспроводные устройства медработников, принимающие эти данные. Для разработки модели доставки сообщений предложено применение аппарата вероятностных графов. Проверка адекватности модели выполнялась на основе проведения вычислительных экспериментов.
Результат. Разработана математическая модель процесса доставки телеметрических сообщений в IoМT-системе, которая адекватно отражает зависимость вероятности доставки сообщений от характеристик беспроводных каналов, параметров передаваемых пакетов и подтверждений, а также разрешенного числа повторных передач.
Вывод. Результаты вычислительных экспериментов, выполненных на основе применения разработанной модели, показали, что модель может быть использована для оценивания вероятности доставки сообщения в системе Интернета вещей медицинского назначения. Применение модели предоставляет возможность выбрать теоретически обоснованные значения допустимого числа повторных передач, устанавливаемого для достижения требуемых значений вероятности доставки сообщений в условиях текущего уровня интенсивности битовых ошибок в беспроводных каналах.
Objective. The aim of the study is to develop a model for estimating the probability of message delivery in a medical Internet of Things (IoMT) system and to study the dependence of this value on the number of retransmissions used to compensate for distorted or lost telemetry data.
Method. The transmission of telemetry messages is carried out in accordance with the MQTT-SN protocol. Message delivery is performed using the server as an intermediary device to which client devices connect, i.e. sensor devices that transmit measured data, and wireless devices for healthcare workers that receive this data. To develop a message delivery model, it is proposed to use the apparatus of probabilistic graphs. The adequacy of the model was verified based on computational experiments.
Result. A mathematical model of the process of delivering telemetry messages in an IoT system has been developed, which adequately reflects the dependence of the probability of message delivery on the characteristics of wireless channels, parameters of transmitted packets and acknowledgments, as well as the allowed number of retransmissions.
Conclusion. The model can be used to estimate the probability of message delivery in the medical Internet of Things system. The use of the model makes it possible to select theoretically justified values of the permissible number of retransmissions, established to achieve the required values of message delivery probability under the current level of bit error rate in wireless channels.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.