Математическая модель протокола множественного доступа для приложений индустриального интернета вещей

Четвёртая промышленная революция прогнозирует массовое внедрение киберфизических систем в промышленность, акцентируя внимание исследователей на интеллектуальном использовании сетей, машин и процессов на основе технологий больших данных, виртуальной и дополненной реальности, блокчейна и интернета вещей. Использование интернета вещей является одним из главных факторов и результат его внедрения на предприятия получил название «промышленного интернета вещей». В данной работе предлагается аналитический метод для оценки производительности приложений промышленного интернета вещей. Системная модель состоит из точки доступа и группы сенсоров, распределённых по производственному оборудованию и передающих показания для дальнейшего анализа и обработки. Предполагается, что доступ сенсоров к каналу происходит с конкуренцией, так как каждый сенсор имеет только одну направленную на точку доступа антенну для передачи данных и не обладает информацией о занятости канала на текущий момент. Построена математическая модель протокола множественного доступа для системы с конкурентным доступом к каналу. Сформулированы аналитические выражения для оценки производительности системы.

Mathematical model of multiple access protocol for Industrial IoT

The Industrial 4.0 predicts the mass introduction of cyber-physical systems in the industry, focusing researcher's attention on the intelligent use of networks, machines and processes based on Big Data, Virtual and Augmented Reality, Blockchain and Internet of Things. The use of the Internet of Things is one of the main drivers and the result of its implementation at fabrics is called «Industrial Internet of Things». In this paper, we propose an analytical method for performance evaluation of Industrial Internet of Things applications. The system model consists of an access point and a group of sensors distributed across the machinery that transmit readings for further analysis and processing. We assume that there is a contention based channel access, since each sensor has only one directional antenna aimed to the access point for data transmission and it does not have information about the current channel state. A mathematical model of a contention based multiple access protocol is built. Analytical expressions for system performance evaluation are formulated.