informИнформатикаInformatics1816-03012617-6963UIIP NASB10.37661/1816-0301-2026-23-1-39-57inform-1399Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИINFORMATION TECHNOLOGYАлгоритмы многокритериальной маршрутизации в беспроводных mesh-сетяхMulticriteria routing algorithms in wireless mesh networksШульганА. К.ShulganAnton K.

Шульган Антон Константинович, аспирант

пр. Независимости, 4, Минск, 220030 

Anton K. Shulgan, Postgraduate Student

av. Nezavisimosti, 4, Minsk, 220030

anton.shulgan@mail.ruВоротницкийЮ. И.VorotnitskyYury I.

Воротницкий Юрий Иосифович, кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой

пр. Независимости, 4, Минск, 220030

Yury I. Vorotnitsky, Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof., Head of Department

av. Nezavisimosti, 4, Minsk, 220030

vorotn@bsu.byБелорусский государственный университетBelarusian State University2026270320262313957Copyright © Шульган А.К., Воротницкий Ю.И., 20262026Шульган А.К., Воротницкий Ю.И.Shulgan A.K., Vorotnitsky Y.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inf.grid.by/jour/article/view/1399Цели

Цели. Современные беспроводные mesh-сети предъявляют высокие требования к адаптивности протоколов маршрутизации. Стандартные алгоритмы не всегда способны обеспечить требуемое качество обслуживания (QoS) из-за изменчивости таких параметров, как отношение сигнал/шум, загрузка канала и мобильность узлов.

Методы

Методы. Предлагается метод многокритериальной маршрутизации, использующий интегральный критерий качества обслуживания в модифицированном алгоритме Дейкстры.

Результаты

Результаты. Исследованы результаты маршрутизации в схеме из восьми узлов и в схеме с четырьмя кластерами из пяти устройств. Предложен механизм снижения вероятности ложного отбрасывания маршрута в методе многокритериальной маршрутизации.

Заключение

Заключение. Разработан итерационный алгоритм настройки весовых коэффициентов, который в сочетании с минимаксным критерием позволяет исключать ложные решения об отсутствии QoS-осуществимого маршрута и получать приемлемые решения для разных профилей трафика. Разработаны двухуровневый подход и алгоритм маршрутизации в кластеризованной сети, обеспечивающие снижение вычислительной сложности и локализацию перерасчета маршрутов при изменении состояния сети – качества радиоканалов или энергосостояния узлов.

Objectives

Objectives. Modern wireless mesh networks place high demands on the adaptability of routing protocols. Standard algorithms are not always able to ensure the required quality of service (QoS) due to variability in parameters such as signal-to-noise ratio, channel load, and node mobility.

Methods

Methods. A method for multi-criteria routing is proposed using an integral quality of service criterion in a modified Dijkstra's algorithm.

Results

Results. Routing results in an eight-node network and in a network with four clusters of five devices are analyzed. A mechanism for reducing the probability of false route discards in the multi-criteria routing method is proposed.

Conclusion

Conclusion. An iterative algorithm for adjusting weighting coefficients has been developed. In combination with the minimax criterion, it allows to eliminate false positives regarding the absence of a QoS-feasible route and to obtain acceptable solutions for different traffic profiles. A two-level approach and routing algorithm in a clustered network have been developed, ensuring a reduction in computational complexity and localization of route recalculation when the network state changes – specifically the quality of radio channels or the energy state of nodes.

mesh-сетьалгоритм Дейкстрымногокритериальная маршрутизациякластерыкачество обслуживанияинтегральный критерийэнергоэффективностьmeshDijkstra's algorithmmulti-criteria routingclustersQoSintegral criterionenergy efficiencyReferencesAl-Karaki, J. N. Routing techniques in wireless sensor networks: a survey / J. N. Al-Karaki, A. E. Kamal // IEEE Wireless Communications. – 2004. – Vol. 11, no. 6. – P. 6–28.Al-Karaki J. N., Kamal A. E. Routing techniques in wireless sensor networks: a survey. IEEE Wireless Communications, 2004, vol. 11, no. 6, рр. 6–28.Akkaya, K. A survey on routing protocols for wireless sensor networks / K. Akkaya, M. Younis // Ad Hoc Networks. – 2005. – Vol. 3, no. 3. – P. 325–349.Akkaya K., Younis M. A survey on routing protocols for wireless sensor networks. Ad Hoc Networks, 2005, vol. 3, no. 3, рр. 325–349.Pantazis, N. A. Energy-efficient routing protocols in wireless sensor networks: a survey / N. A. Pantazis, S. A. Nikolidakis, D. D. Vergados // IEEE Communications Surveys & Tutorials. – 2013. – Vol. 15, no. 2. – P. 551–591.Pantazis N. A., Nikolidakis S. A., Vergados D. D. Energy-efficient routing protocols in wireless sensor networks: a survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2013, vol. 15, no. 2, рр. 551–591.LEA-RPL: lightweight energy-aware RPL protocol for internet of things based on particle swarm optimization / S. Mokrani, M. Belkadi, T. Sadoun [et al.] // Telecommunication Systems. – 2025. – Vol. 88, iss. 1, art. 14. – P. 433–454.Mokrani S., Belkadi M., Sadoun T., Lloret J., Aoudjit R. LEA-RPL: lightweight energy-aware RPL protocol for internet of things based on particle swarm optimization. Telecommunication Systems, 2025, vol. 88, iss. 1, art. 14, рр. 433–454.Alotaibi, M. A. A novel reliable and trust objective function for RPL-based IoT routing protocol / M. A. Alotaibi, S. S. Alwakeel, A. N. Alyahya // Computers, Materials and Continua. – 2025. – Vol. 82, iss. 2. – P. 3467–3497.Alotaibi M. A., Alwakeel S. S., Alyahya A. N. A novel reliable and trust objective function for RPL-based IoT routing protocol. Computers, Materials and Continua, 2025, vol. 82, iss. 2, рр. 3467–3497.Листопад, Н. И. Маршрутизация в мультисервисных сетях телекоммуникаций на основе модифицированного алгоритма Дейкстры / Н. И. Листопад, Ю. И. Воротницкий, А. А. Хайдер // Вестник БГУ. Серия 1. – 2015. – № 1. – С. 70–76.Listopad N. I., Vorotnitsky Y. I., Hayder A. A. Routing in multiservice telecommunication networks based on a modified Dijkstra algorithm. Vestnik Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija 1 [Journal of the Belarusian State University. Series 1], 2015, no. 1, рр. 70–76 (In Russ.).Многокритериальная маршрутизация информационных потоков / Н. И. Листопад, Ю. И. Воротницкий, В. В. Бортновский, А. А. Хайдер // Проблемы физики, математики и техники. – 2017. – № 2(31). – С. 84–90.Listopad N. I., Vorotnitsky Y. I., Bortnovsky V. V., Hayder A. A. Multi-criterial routing of information flows. Problemy fiziki, matematiki i tehniki [Problems of Physics, Mathematics and Technics], 2017, no. 2(31), рр. 84–90 (In Russ.).A scalable approach to QoS-aware self-adaptation in service-oriented architectures / V. Cardellini, E. Casalicchio, V. Grassi [et al.] // Proc. of 6th Intern. ICST Conf. on Heterogeneous Networking for Quality, Reliability, Security and Robustness, Q Shine 2009 and 3rd Intern. Workshop on Advanced Architectures and Algorithms for Internet Delivery and Applications, AAA-IDEA 2009, Las Palmas, Gran Canaria, 23–25 Nov. 2009. – Berlin, Heidelberg, N. Y., 2009. – P. 431–447.Cardellini V., Casalicchio E., Grassi V., Presti F. L., Mirandola R. A scalable approach to QoS-aware self-adaptation in service-oriented architectures. Proceedings of 6th International ICST Conference on Heterogeneous Networking for Quality, Reliability, Security and Robustness, Q Shine 2009 and 3rd International Workshop on Advanced Architectures and Algorithms for Internet Delivery and Applications, AAA-IDEA 2009, Las Palmas, Gran Canaria, 23–25 November 2009. Berlin, Heidelberg, New York, 2009, рр. 431–447.Mahmoud, W. A. A proposal algorithm to solve delay constraint least cost optimization problem / W. A. Mahmoud, D. J. Kadhim // Journal of Engineering. University of Baghdad. – 2013. – Vol. 19, no. 1. – Р. 155–160.Mahmoud W. A., Kadhim D. J. A proposal algorithm to solve delay constraint least cost optimization problem. Journal of Engineering. University of Baghdad, 2013, vol. 19, no. 1, рр. 155–160.Dijkstra, E. W. A note on two problems in connexion with graphs / E. W. Dijkstra // Numerische Mathematik. – 1959. – Vol. 1. – P. 269–271.Dijkstra E. W. A note on two problems in connexion with graphs. Numerische Mathematik, 1959, vol. 1, рр. 269 –271.

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