Цель исследования состоит в обеспечении требуемых характеристик доставки сообщений в беспроводной сети мониторинга газовой добычи на основе разработки алгоритма выбора числа повторений информационных блоков. Выполнение предложенного алгоритма базируется на использовании оригинальных моделей, позволяющих оценить вероятность и среднее время доставки телеметрических сообщений в условиях возникновения предаварийных ситуаций на контролируемом оборудовании. Ключевыми особенностями обеспечения связи в предаварийных ситуациях являются резкое повышение интенсивности передачи данных и ужесточение требований к качеству доставки сообщений. В отличие от стандартного алгоритма, имеющего аналогичное назначение, в предложенном модифицированном алгоритме в качестве критериев обоснованности выбора числа повторений информационных блоков используется достижение требуемых значений вероятностно-временных характеристик доставки сообщений. Результаты проведенных вычислительных экспериментов показали, что использование предложенного алгоритма способствует выбору значений параметров передачи данных, при которых обеспечивается высокое качество доставки сообщений, требуемое в условиях предаварийных ситуаций в процессе добычи газа. Применение модифицированного алгоритма позволяет существенно повысить обоснованность принятия решений о выборе числа повторений информационных блоков по сравнению с реализацией стандартного алгоритма в сети узкополосного интернета вещей.
The objective of this study is to ensure the required message delivery characteristics in a wireless gas production monitoring network by developing an algorithm for selecting the number of information block repetitions. The proposed algorithm is based on original models that allow estimating the probability and average delivery time of telemetry messages during pre-emergency situations at the monitored equipment. Key features of ensuring communication in pre-emergency situations include a sharp increase in data transmission intensity and stricter requirements for the quality of message delivery. Unlike the standard algorithm, which has a similar purpose, the proposed modified algorithm uses the required values of the probability-temporal characteristics of message delivery as the criteria for justifying the selection of the number of information block repetitions. The results of the computational experiments conducted showed that the use of the proposed algorithm facilitates the selection of data transmission parameter values that ensure the high quality of message delivery required in pre-emergency situations during gas production. The use of the modified algorithm allows for a significant improvement in the validity of decisions regarding the selection of the number of information block repetitions compared to the implementation of the standard algorithm in a narrowband Internet of Things network.
1. Chi H. R., Wu C. K., Huang N.-F., Tsang K.-F., Radwan A. A Survey of Network Automation for Industrial Internet-of-Things Toward Industry 5.0 // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2023. Vol. 19 (2). P. 2065–2077. DOI: 10.1109/TII.2022.3215231.
2. Балакшин М. С., Польщиков К. А. Оценивание характеристик доставки данных в системе промышленного Интернета вещей // Современные наукоемкие технологии. 2024. № 8. С. 35–40. DOI: 10.17513/snt.40109.
3. Khan N., Solvang W. D., Yu H. Industrial Internet of Things (IIoT) and Other Industry 4.0 Technologies in Spare Parts Warehousing in the Oil and Gas Industry: A Systematic Literature Review // Logistics. 2024. Vol. 8 (1). P. 16. DOI: 10.3390/logistics8010016.
4. Махди Т. Н. Разработка метода выбора параметров дублирования информационных пакетов в сети удаленного медицинского мониторинга: дис. … канд. техн. наук. Белгород, 2025. 130 с. [Электронный ресурс]. URL: https://www.dissercat.com/content/razrabotka-metoda-vybora-parametrov-dublirovaniya-informatsionnykh-paketov-v-seti-udalennogo (дата обращения: 08.03.2026).
5. Балакшин М. С., Польщиков К. А. Алгоритм автоматизированного управления параметрами передачи телеметрических сообщений в системе промышленного интернета вещей // Современные наукоемкие технологии. 2024. № 9. С. 10–15. DOI: 10.17513/snt.40141.
6. Балакшин М. С. Автоматизация управления режимами передачи телеметрических сообщений в сети промышленного интернета вещей: дис. … канд. техн. наук. Белгород, 2025. 132 с. [Электронный ресурс]. URL: https://www.dissercat.com/content/avtomatizatsiya-upravleniya-rezhimami-peredachi-telemetricheskikh-soobshchenii-v-seti-promys (дата обращения: 08.03.2026).
7. Wang Y., Cao Q., Devaraj M. Using IoT to promote the construction of natural gas industry ecosystem // Second International Conference on Digital Society and Intelligent Systems: Proceedings. 2022. Vol. 12599. P. 125992K. Chendgu, 2023. DOI: 10.1117/12.2673422.
8. Yaser M. J., Polshchykov K. A., Polschikov I. K. Algorithm for ensuring the minimum power consumption of the end node in the LoRaWAN network // Periodicals of Engineering and Natural Sciences. 2023. Vol. 11. Is. 4. Р. 168–174. URL: https://pen.ius.edu.ba/index.php/pen/article/view/208 (дата обращения: 03.04.2026).
9. Yakupov D. R. Overview and comparison of protocols Internet of Things: MQTT and AMQP // International Journal of Open Information Technologies. 2022. Vol. 10. Is. 9. URL: http://www.injoit.org/index.php/j1/article/view/1371/1296 (дата обращения: 03.04.2026).
10. Dangana M., Ansari S., Abbasi Q. H., Hussain S., Imran M. A. Suitability of NB-IoT for Indoor Industrial Environment: A Survey and Insights // Sensors. 2021. Vol. 21 (16). P. 5284. DOI: 10.3390/s21165284.
11. Ren W., Cheng L., Xu H., Liao Y., Zhao Z. Application of Narrow Band Internet of Things Technology in Coalbed Methane Well Production // 4th International Conference on Mechanical, Control and Computer Engineering (ICMCCE). Hohhot. 2019. P. 622–624. DOI: 10.1109/ICMCCE48743.2019.00144.
12. Manzoor B., Homssi B. A., Al-Hourani A. IoT Coverage Enhancement Using Repetition in Energy Constrained Devices: An Analytic Approach // IEEE Transactions on Green Communications and Networking. 2022. Vol. 6 (2). P. 1122–1131. DOI: 10.1109/TGCN.2021.3132081.
13. Azari A., Miao G., Stefanovic C., Popovski P. Latency-Energy Tradeoff Based on Channel Scheduling and Repetitions in NB-IoT Systems // IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM). Abu Dhabi. 2018. P. 1–7. DOI: 10.1109/GLOCOM.2018.8648024.
14. Sanei F., Hamed F. A link adaptation scheme for reliable downlink communications in narrowband IoT // Microelectronics Journal. 2021. Vol. 114. P. 105154. DOI: 10.1016/j.mejo.2021.105154.
15. Sarkar S. NB-IoT: BLER and Throughput Analysis in Downlink Physical Shared Channel // 3rd International Conference on Electronics and Sustainable Communication Systems (ICESC). Coimbatore. 2022. P. 501–508. DOI: 10.1109/ICESC54411.2022.9885680.
16. Polyanskiy Y., Poor H. V., Verdu S. Channel Coding Rate in the Finite Blocklength Regime // IEEE Transactions on Information Theory. 2010. Vol. 56 (5). P. 2307–2359. DOI: 10.1109/TIT.2010.2043769.
17. Ясир М. Д. Я., Польщиков К. А., Федоров В. И. Модель доставки сообщения в сенсорной сети с низким энергопотреблением // Экономика. Информатика. 2023. Т. 50. № 2. С. 439–447. DOI: 10.52575/2687-0932-2023-50-2-439-447.
18. Джамил К. Д. К., Лихошерстов Р. В., Польщиков К. А. Модель передачи видеопотоков в летающей беспроводной самоорганизующейся сети // Экономика. Информатика. 2022. Т. 49. № 2. С. 403–415. DOI: 10.52575/2687-0932-2022-49-2-403-415.