sibsutisВестник СибГУТИThe Herald of the Siberian State University of Telecommunications and Information Science1998-6920СибГУТИ10.55648/1998-6920-2026-3-20-16-31sibsutis-1104Research ArticleСтатьиОценка средних задержек многопутевой беспроводной сети с перераспределением трафикаEstimation of average latency in a multipath wireless network with traffic redistributionhttps://orcid.org/0000-0002-5637-7427АбрамоваЕвгения АлександровнаAbramovaEvgeniya Alexandrovna

аспирант университета ИТМО (197101, Россия, г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д.49, литер А.). Тел. +7-965-790-00-90. e-mail: vectra4444@mail.ru. Scopus Author ID 57221663902, ORCID 0000-0002-5637-7427

PhD student, ITMO University (49 Kronverksky Prospect, Lit. A, St. Petersburg, 197101, Russia). Phone: +7-965-790-00-90. E-mail: vectra4444@mail.ru. Scopus Author ID 57221663902.

vectra4444@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0213-0223БогатыревВладимир АнатольевичBogatyrevVladimir Anatolievich

д.т.н.  профессор факультета Программной инженерии и компьютерной техники 

Doctor of Technical Sciences, Professor, Faculty of Software Engineering and Computer Systems, ITMO University (49 Kronverksky Ave., Lit. A, St. Petersburg, 197101, Russia); Tel.: +7-911-726-02-26; E-mail: vladimir.bogatyrev@gmail.com; Scopus Author ID: 7006571069.

vladimir.bogatyrev@gmail.comБогатыревСтанислав ВладимировичBogatyrevStanislav Vladimirovich

аспирант университета ИТМО (197101, Россия, г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д. 49, литер А), тел. +7(911)937-74-66, e-mail: realloc@realloc.spb.ru, Scopus ID: 57183002200

PhD student, ITMO University (49 Kronverksky Prospekt, Lit. A, St. Petersburg, 197101, Russia). Phone: +7-9119377466; e-mail: realloc@realloc.spb.ru; Scopus ID: 57183002200.

realloc@realloc.spb.ruЛыонгВан КиенLuongVan Kien

аспирант университета ИТМО (197101, Россия, г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д. 49, литер А), e-mail: luongkien1432000@gmail.com, ORCID 0009-0004-3010-2398

PhD student, ITMO University (49 Kronverksky Prospekt, Lit. A, St. Petersburg, 197101, Russia). E-mail: luongkien1432000@gmail.com

luongkien1432000@gmail.comДореМорикенMorikenDoré

аспирант университета ИТМО (197101, Россия, г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д. 49, литер А), e-mail: morykendore@gmail.com ORCID 0000-0003-0934-972X

0.1. PhD student, ITMO University (49 Kronverksky Prospekt, Lit. A, St. Petersburg, 197101, Russia). E-mail: morykendore@gmail.com

morykendore@gmail.comУниверситет ИТМОРоссияITMO UniversityRussian Federation202620092026203Вестник СибГУТИ1631Copyright © Абрамова Е.А., Богатырев В.А., Богатырев С.В., Лыонг В.К., Доре М., 20262026Абрамова Е.А., Богатырев В.А., Богатырев С.В., Лыонг В.К., Доре М.Abramova E.A., Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V., Luong V.K., Moriken D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsutis.ru/jour/article/view/1104

Цель - исследование возможностей снижения средней задержки в многопутевой беспроводной сети. Минимизация задержек достигается путём адаптивного перераспределения трафика в узлах, выступающих в роли переключателей между альтернативными каналами доставки данных к целевому получателю. Для проведения экспериментов разработана имитационная модель в среде OMNeT++ с использованием фреймворка INET. Представлена имитационная модель многопутевой сети с возможностью сегментирования маршрутов при помощи перенаправления данных в узлах-переключателях, учитывающая влияние физических препятствий на средние задержки в сети. Определена зависимость средней сквозной задержки от доли трафика, перенаправляемого через каждый из маршрутов, а также от расположения физических препятствий в сети. Показано существование оптимального распределения трафика для различных конфигураций сети с учетом вариативного расположения препятствий распространения сигналов.

 

The aim is to study the possibilities of reducing the average latency in a multipath wireless network. Delays are minimized by adaptive traffic redistribution in nodes that act as switches between alternative data delivery channels to the target recipient. To conduct the experiments, a simulation model has been developed in the OMNeT++ environment using the INET framework. A simulation model of a multipath network with the possibility of route segmentation by redirecting data in switch nodes is presented, taking into account the influence of physical obstacles on average network delays. The dependence of the average end-to-end delay on the proportion of traffic redirected through each of the routes, as well as on the location of physical obstacles in the network, is determined. The existence of an optimal traffic distribution for different network configurations is shown, taking into account the variable location of signal propagation obstacles.

многопутевая сетьсредние задержкиимитационная модельреконфигурациямаршрутизациятрафикmultipath networkaverage delayssimulation modelreconfigurationroutingtrafficReferencesDan F., Ma Y., Yin W., Yang X., Zhou F., Lu S., et al. An accuracy-aware energy-efficient multipath routing algorithm for WSNs. Sensors (Basel). 2024;24(1):285. https://doi:10.3390/s24010285Deng F., Ma Yu., Yin V., Yang H., Zhou F., Lu S. et al. Highly accurate and energy efficient multipath routing algorithm for WSNS. Sensors (Basel). 2024;24(1):285. https://doi:10.3390/s24010285Sharma P., Singh S., Thakur N. An efficient multipath routing in WSN using ANFIS: end-to-end delay and reliability analysis. Int J Enhanced Res Sci Technol Eng. 2023;12(7):56–65.Sharma P., Singh S., Thakur N. Efficient multipath routing in WSN using ANFIS: end-to-end latency and reliability analysis. Int J Enhanced Res Sci Technol Eng. 2023;12(7):56-65.Nardini G, Stea G, Virdis A. Distribution of multi-hop latency for probabilistic broadcasting. Ad Hoc Netw. 2021;102754. https://doi:10.1016/j.adhoc.2021.1027545Nardini G., Stea G., Virdis A. Multistage delay distribution for probabilistic broadcasting. A special network. 2021;102754. https://doi:10.1016/j.adhoc.2021.1027545Zhou R., Li L., Zhang J. Analysis on event delay in event-driven wireless sensor networks. Proceedings of the 2012 National Conference on Information Technology and Computer Science [Internet]. Atlantis Press; 2012; 656–660. https://doi:10.2991/citcs.2012.250Zhou R., Li L., Zhang J. Analysis of event latency in event-driven wireless sensor networks. Proceedings of the 2012 National Conference on Information Technology and Computer Sci-ence [Internet]. Atlantis Press; 2012; 656-660. https://doi:10.2991/citcs.2012.250Li X, Wang Y, Chen Z. On delay performance study for cooperative multicast MANETs. Ad Hoc Netw. 2018;75:1–12.Lee H, Wang Yi, Chen Z. On the study of delay efficiency for collaborative multicast networks. A special network. 2018;75:1-12.Tatarnikova T.M., Arkhiptsev E.D. Designing fault-tolerant systems with micro-service architecture // Proc. of the 27th International Conference on Soft Computing and Measurements (SCM). 2024. P. 348–351. DOI: 10.1109/SCM62608.2024.10554143.Tatarnikova T.M., Arkhiptsev E.D. Designing fault-tolerant systems with microservice architec-ture // Proceedings of the 27th International Conference on Software Computing and Measure-ments (SCM). 2024. pp. 348-351. DOI: 10.1109/SCM62608.2024.10554143.Татарникова Т. М., Янковский Н. А. Динамическое управление ресурсами в восходящем канале 5G. Информация и космос. 2025. № 4. С. 38–44Tatarnikova T. M., Yankovsky N. A. Dynamic resource management in the 5G uplink. Infor-mation and Space. 2025. No. 4. pp. 38-44Астахова Т.Н., Колбанёв М.О., Лямин А.С., Маслов Н. С., Маслова Д.А. Энергоэффективный алгоритм выбора маршрута передачи данных в беспроводных сенсорных сетях высокой плотности. Труды учебных заведений связи. 2024. Т. 10. № 4. С. 100–109.Astakhova T.N., Kolbanev M.O., Lyamin A.S., Maslov N. S., Maslova D.A. Energy-efficient algorithm for choosing a data transmission route in high-density wireless sensor networks. Pro-ceedings of educational institutions of communications. 2024. Vol. 10. No. 4. pp. 100-109.Burkov A. A., Rachugin R. O., Turlikov A. M. Analyzing and stabilizing multichannel ALOHA with the use of the preamble-based exploration phase. Информационно-управляющие системы, 2022, no. 5, pp. 49–59. doi:10.31799/1684–8853-2022-5-49-59.Burkov A. A., Rachugin R. O., Turlikov A.M. Analysis and stabilization of multichannel ALOHA using the research phase based on the preamble. Information and Control Systems, 2022, No. 5, pp. 49-59. doi:10.31799/1684-8853-2022-5-49-59.Колесов Н. В., Грузликов А.М., Литуненко Е.Г., Тюльников В.С. Многопутевая маршрутизация в сетях с ускоренной доставкой сообщений // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2026. Т. 26, № 1. С. 207–213. doi: 10.17586/2226–1494-2026-26-1-207-213Kolesov N. V., Gruzlikov A.M., Litunenko E.G., V. Tyulnikov.C. Multipath routing in net-works with accelerated message delivery // Scientific and Technical Bulletin of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2026. Vol. 26, No. 1. pp. 207-213. doi identifier: 10.17586/2226-1494-2026-26-1-207-213Абрамова Е.А., Богатырев В.А. Имитационно-аналитическая модель надежности с возможной репликацией передач в реконфигурируемой многопутевой беспроводной сети // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2025. Т. 25, № 4. С. 762–770. doi:10.17586/2226-1494-2025-25-4-762-770E. Abramova.A., In Bogatyrev.A. Simulation and analytical model of reliability with possible replication of transmissions in a reconfigurable multipath wireless network // Scientific and Technical Bulletin of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2025. Vol. 25, No. 4. pp. 762-770. doi ID:10.17586/2226-1494-2025-25-4-762-770Богатырев В.А., Богатырев С.В. Надежность мультикластерных систем с перераспределением потоков запросов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение -2017. - Т. 60. - № 2. - С. 171-177Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V. Reliability of multicluster systems with reallocation of query flows // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Instrument engineering -2017. - Vol. 60. - No. 2. - pp. 171-177Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V., Bogatyrev A.V. Model and interaction efficiency of computer nodes based on transfer reservation at multipath routing В сборнике: 2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF 2019). 2019. С. 8840647.Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V., Bogatyrev A.V. Model and efficiency of computer node in-teraction based on transmission redundancy in multipath routing // Bulletin of the Higher School of Economics: 2019 Wave electronics and its application in Information and Telecommunication systems (WECONF 2019). 2019. pp. 8840647.Shudrenko Y., Timm‑Giel A. Modeling end‑to‑end delays in TSCH wireless sensor networks using queuing theory and combinatorics. Computing. 2024;106:2923–47.Shudrenko Yu., Timm‑Gill A. Modeling end-to-end delays in TSCH wireless sensor networks using queuing theory and combinatorics. Computing. 2024;106:2923-47.Reliable fault tolerant based multipath routing model for industrial WSN. Appl Sci. 2021;12(2):544. https://doi:10.3390/app12020544Reliable multipath routing model based on fault tolerance for industrial WSN networks. The Sci Application. 2021;12(2):544. https://doi:10.3390/app12020544Богатырев В.А., Ле А., Абрамова Е.А. Перераспределение потоков сети с многопутевой маршрутизацией. Автоматизация процессов управления. 2022;(4):141–149.Bogatyrev V.A., Le A., Abramova E.A. Redistribution of network flows with multipath rout-ing. Automation of management processes. 2022;(4):141-149.Maimour M. Interference-aware multipath routing for WSNs: overview and performance evaluation. Appl Comput Inform. 2018;16(1–2):59–80. https://doi:10.1016/j.aci.2018.03.002Maimur M. Multipath routing with interference for WSNs networks: review and evaluation of effectiveness. Appl Comput Inform. 2018;16(1-2):59-80. https://doi:10.1016/j.aci.2018.03.002Awad F.H. Optimization of relay node deployment for multi-source multipath routing in wireless multimedia sensor networks using Gaussian distribution. Comput Netw. 2018;143:103–17. https://doi:10.1016/j.comnet.2018.08.021Awad F.H. Optimization of the deployment of relay nodes for multipath routing with multiple sources in wireless multimedia sensor networks using Gaussian distribution. Comput Netw. 2018;143:103-17. https://doi:10.1016/j.comnet.2018.08.021Shaik M., Kim S.W. Security in wireless sensor networks using OMNeT++: literature review. Sensors (Basel). 2025;25(10):2972. https://doi:10.3390/s25102972Sheik M., Kim S. V. Security in wireless sensor networks using OMNeT++: a literature review. Sensors (Basel). 2025;25(10):2972. https://doi:10.3390/s25102972Biswas K., Muthukkumarasamy V., Chowdhury M.J.M., Wu X.W., Singh K. Lifetime modelling of wireless sensor networks with multipath routing. Proc IEEE Int Conf Pervasive Comput Commun Workshops (PerCom Workshops). 2024;178–83. https://doi:10.1109/PerComWorkshops59983.2024.10502447Biswas K., Muthukkumarasamy V., Chowdhury M.J.M., Wu H.V., Singh K. Lifetime modeling of wireless sensor networks with multipath routing. IEEE Proc Conducts seminars on the ubiq-uitous use of computing (PerCom Workshops). 2024; 178-83. https://doi:10.1109/PerComWorkshops59983.2024.10502447Al‑Ariki H.D.E., Swamy M.S. A survey and analysis of multipath routing protocols in wireless multimedia sensor networks. Wirel Netw. 2017;23:23–35.Al‑Ariki H.D.E., Swami M.S. Review and analysis of multipath routing protocols in wireless multimedia sensor networks. Wirel Netw. 2017;23:23-35.Maimour M., Bidai Z. A multipath prefix routing for wireless sensor networks. Wirel Pers Commun. 2016;91:31–43.Maimur M., Bidai Z. Multipath prefix routing for wireless sensor networks. Wireless Communi-cation. 2016;91:31-43.Международный союз электросвязи. Рекомендация ITU-R P.1238-7: Данные распространения и методы расчёта для проектирования внутренних радиосетей и беспроводных локальных сетей в диапазоне частот от 900 МГц до 100 ГГц. Женева: ITU; 2012. Доступно по ссылке: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.1238-7-201202-S!!PDF-E.pdfInternational Telecommunication Union. ITU-R Recommendation P. 1238-7: Propagation data and calculation methods for the design of internal radio networks and wireless local area net-works in the frequency range from 900 MHz to 100 GHz. Geneva: ITU, 2012. Just follow the link: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.1238-7-201202-S !!PDF-E.pdfBogatyrev V.A., Bogatyrev A.V., Bogatyrev S.V. Multipath Transmission of Heterogeneous Traffic in Acceptable Delays with Packet Replication and Destruction of Expired Replicas in the Nodes that Make Up the Path//Communications in Computer and Information Science, 2023, Vol. 1748, pp. 104–121Bogatyrev V.A., Bogatyrev A.V., Bogatyrev S.V. Multipath transmission of heterogeneous traffic with acceptable delays with packet replication and destruction of expired replicas in the nodes that make up the path. //Communications in Computer Science and Computer Engineer-ing, 2023, Volume 1748, pp. 104-121Bogatyrev V.A., Bogatyrev A.V., Bogatyrev S.V. Redundant multi-path service of a flow heterogeneous in delay criticality with defined node passage paths//Journal of Physics: Conference Series, 2021, Vol. 1864, No. 1, pp. 012094Bogatyrev V.A., Bogatyrev A.V., Bogatyrev S.V. Redundant multi-pass maintenance of a flow of heterogeneous criticality with specified node paths //Physical Journal: Conference Series, 2021, Volume 1864, No. 1, p. 012094

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