Розробка методу виявлення та виправлення помилок передачі даних у IoT системах моніторингу стану об’єктів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.298476Ключові слова:
метод виправлення помилок, коди Хемінга, інтернет речей, моніторинг стану об’єктівАнотація
Об’єктом дослідження є IOT системи моніторингу стану об’єктів.
Проблема, що вирішувалась, – це розробка інноваційного методу виявлення і виправлення помилок передачі даних у мережах систем інтернету речей.
Суть результатів у тому, що розроблено метод виявлення та виправлення багатократних помилок передачі при побайтовій передачі блока інформації. Метод відрізняється оригінальною схемою кодування, яка передбачає розрахунок контрольних бітів, а також перемішування бітів блока шляхом виконання операцій бітового зсуву. Особливість методу у тому, що при передачі кодового слова будь який біт може бути спотворений, але він належить до різних кодових комбінацій коду Хемінга. Це дозволяє при декодуванні виявити та виправити багатократні помилки передачі даних, а також дозволяє виправляти численні помилки різних байтів, що належать до одного блоку.
Розроблені прості алгоритми процедур кодування та декодування, та розроблені програми процедури кодування інформаційного блоку та процедури декодування з виявленням та виправленням помилок. Також розроблена програмна модель каналу передачі даних з можливістю внесення багатократних помилок при моделюванні процесу передачі даних. Усі програми розроблені на мові Python, хоча можливо використання інших мов.
Використовуючи розроблену програмну модель каналу передачі даних був проведений експеримент. Експериментально підтверджено працездатність розробленого методу та доказано, що при його використанні підвищується завадостійкість каналу передачі даних. Це обумовлено тим, що розроблений метод дозволяє виявляти та виправляти усі помилки передачі кодового слова з кратністю від 1 до 8-ми, що і було підтверджено експериментально.
Основною сферою використання розробленого методу вбачається мережі IoT систем. Насамперед систем моніторингу стану об’єктів
Посилання
- Internet Of Things (IoT). Available at: https://www.gartner.com/en/information-technology/glossary/internet-of-things
- IoT Platforms. Available at: https://www.gartner.com/en/information-technology/glossary/iot-platforms
- Shannon, C. E. (1948). A Mathematical Theory of Communication. Bell System Technical Journal, 27 (4), 623–656. https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1948.tb00917.x
- Huffman, W. C., Pless, V. (2003). Fundamentals of Error-Correcting Codes. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/cbo9780511807077
- Subhasri, G., Radha, N. (2019). VLSI design of Parity check Code with Hamming Code for Error Detection and Correction. 2019 International Conference on Intelligent Computing and Control Systems (ICCS). https://doi.org/10.1109/iccs45141.2019.9065790
- Tolentino, L. K. S., Valenzuela, I. C., Juan, R. O. S. (2019). Overhead Interspersing of Redundancy Bits Reduction Algorithm by Enhanced Error Detection Correction Code. Journal of Engineering Science and Technology Review, 12 (2), 34–39. https://doi.org/10.25103/jestr.122.05
- Chen, Z., Zhao, Y., Lu, J., Liang, B., Chen, X., Li, C. (2022). TECED: A Two-Dimensional Error-Correction Codes Based Energy-Efficiency SRAM Design. Electronics, 11 (10), 1638. https://doi.org/10.3390/electronics11101638
- Tolentino, L. K., Padilla, M. V., Serfa Juan, R. (2018). FPGA-based redundancy bits reduction algorithm using the enhanced error detection correction code. International Journal of Engineering & Technology, 7 (3), 1008. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i3.12681
- Koppala, N., Subhas, C. (2022). Low overhead optimal parity codes. TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 20 (3), 501. https://doi.org/10.12928/telkomnika.v20i3.23301
- Toghuj, W. (2020). Modifying Hamming code and using the replication method to protect memory against triple soft errors. TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 18 (5), 2533. https://doi.org/10.12928/telkomnika.v18i5.13345
- Saiz-Adalid, L.-J., Gil, P., Ruiz, J.-C., Gracia-Moran, J., Gil-Tomas, D., Baraza-Calvo, J.-C. (2016). Ultrafast Error Correction Codes for Double Error Detection/Correction. 2016 12th European Dependable Computing Conference (EDCC). https://doi.org/10.1109/edcc.2016.28
- Rurik, W., Mazumdar, A. (2016). Hamming codes as error-reducing codes. 2016 IEEE Information Theory Workshop (ITW). https://doi.org/10.1109/itw.2016.7606865
- Moon, T. K. (2005). Error correction coding: mathematical methods and algorithms. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/0471739219
- Kadel, R., Paudel, K., Guruge, D. B., Halder, S. J. (2020). Opportunities and Challenges for Error Control Schemes for Wireless Sensor Networks: A Review. Electronics, 9 (3), 504. https://doi.org/10.3390/electronics9030504
- Bettayeb, M., Ghunaim, S., Mohamed, N., Nasir, Q. (2019). Error Correction Codes in Wireless Sensor Networks: A Systematic Literature Review. 2019 International Conference on Communications, Signal Processing, and Their Applications (ICCSPA). https://doi.org/10.1109/iccspa.2019.8713725
- Sridevi, N., Jamal, K., Mannem, K. (2021). Implementation of Error Correction Techniques in Memory Applications. 2021 5th International Conference on Computing Methodologies and Communication (ICCMC). https://doi.org/10.1109/iccmc51019.2021.9418432
- Clark, G. C., Cain, J. B. (1981). Error-Correction Coding for Digital Communications. Springer US. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-2174-1
- Hamming, R. W. (1950). Error Detecting and Error Correcting Codes. Bell System Technical Journal, 29 (2), 147–160. https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1950.tb00463.x
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Vladyslav Sokolovskyi, Eduard Zharikov, Sergii Telenyk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
