Модуль оцінки ризиків та опису мережі у багаторівневій онтології оцінки ризиків бездротової сенсорної мережі

Анотація

Бездротові сенсорні мережі набули широкого застосування в системах промислової автоматизації завдяки простоті розгортання, гнучкості та економічній ефективності. Вони забезпечують контроль, діагностику та управління технологічними процесами в режимі реального часу без необхідності в складній кабельній інфраструктурі. Проте функціонування бездротові сенсорні мережі у виробничих умовах супроводжується ризиками, пов’язаними з обмеженими енергетичними ресурсами вузлів, впливом електромагнітних завад, затримками передачі даних, неможливістю гарантувати стабільність зв’язку, а також вразливістю до кібератак. Ці загрози посилюються у складних середовищах, де обладнання розміщується у важкодоступних місцях, а мережа має обмежену пропускну здатність та змінну топологію. Такі умови потребують побудови багаторівневих структур для аналізу стану мережі, оцінки ризиків та адаптивного управління. Метою дослідження є розробка двох функціональних модулів багаторівневої онтології – модуля оцінки ризиків і модуля опису мережі, які дозволяють проводити інтегральний аналіз загроз, вразливостей і параметрів бездротові сенсорні мережі з урахуванням їхнього змінного стану. Методологія дослідження базується на побудові формалізованих математичних моделей: опис мережі реалізується через графове подання з параметрами вузлів, з’єднань та їх динаміки, тоді як оцінка ризиків виконується за допомогою багатофакторної моделі, яка враховує ймовірність загроз, рівень їхнього впливу, критичність компонентів мережі та зовнішні ризики. У статті представлено приклади застосування модулів на основі типових виробничих сценаріїв, що демонструють взаємозв’язок між структурним описом мережі та динамічною оцінкою загроз. Інформація з модуля опису мережі використовується для обчислення ризиків у режимі реального часу, тоді як результати аналізу ризиків впливають на динамічне коригування параметрів роботи мережі. Наукова новизна дослідження полягає в інтеграції двох формалізованих моделей в межах єдиної онтологічної системи ризик-орієнтованого управління бездротові сенсорні мережі. Практична значущість полягає у можливості впровадження запропонованих підходів у реальні промислові умови для підвищення надійності, гнучкості, адаптивності та інформаційної безпеки сенсорних мереж. Запропонована система є основою для побудови самоналаштовуваних розумних мереж, здатних самостійно реагувати на зміну технічного стану, загроз і параметрів навколишнього середовища.