Аналіз та шляхи оптимізації інфраструктури бездротових Mesh-мереж для систем «розумного будинку»

Андрій Васильович Морозов; Сергій Миколайович Нікітчук; Дмитро Сергійович Морозов; Олександр Миколайович Гераймович; Микола Володимирович Дзюба

doi:10.26642/ten-2026-1(97)-303-309

Автор(и)

Андрій Васильович Морозов Державний університет «Житомирська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-3167-0683
Сергій Миколайович Нікітчук Державний університет «Житомирська політехніка», Україна https://orcid.org/0009-0004-4125-0249
Дмитро Сергійович Морозов Державний університет «Житомирська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-0807-590X
Олександр Миколайович Гераймович Державний університет «Житомирська політехніка», Україна https://orcid.org/0009-0004-5881-5592
Микола Володимирович Дзюба Державний університет «Житомирська політехніка», Україна https://orcid.org/0009-0006-5208-9125

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2026-1(97)-303-309

Ключові слова:

«розумний будинок», бездротова mesh-технологія, mesh-мережа, Інтернет речей (IoT), бездротові мережі, енергоефективність

Анотація

Статтю присвячено комплексному аналізу та оптимізації інфраструктури бездротових Mesh-мереж для систем «розумного будинку», що є актуальною задачею в умовах стрімкого розвитку Інтернету речей (IoT) та масового впровадження/домінування стандарту Matter.

Проаналізовано недоліки традиційних мережевих топологій та обґрунтовано доцільність використання Mesh-топології для забезпечення надійного зв’язку в багатокімнатних приміщеннях. Здійснено порівняльний огляд ключових Mesh-технологій (Zigbee, Z-Wave, Thread/Matter), висвітлено їхні переваги, апаратні обмеження вузлів мережі та виклики масштабування. Встановлено, що використання сучасних Mesh-мереж на базі відкритих, IP-сумісних стандартів (таких як Thread/Matter) є ключовим напрямком для побудови надійних та масштабованих систем «розумного будинку», здатних проактивно реагувати на загрози. Визначено перспективи подальших досліджень, зокрема, впровадження Edge AI для інтелектуального аналізу подій на кінцевих пристроях.

Посилання

Sovacool, B.K. and Del Rio, D.D.F. (2020), «Smart home technologies in Europe: A critical review of concepts, benefits, risks and policies», Renewable and sustainable energy reviews, Vol. 120, 109663 p., [Online], available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032119308688

Gunawan, T.S., Yaldi, I.R.H., Kartiwi, M. et al. (2017), «Prototype design of smart home systems using internet of things», Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, Vol. 7, No. 1, рр. 107–115, [Online], available at: https://www.researchgate.net/profile/TeddyGunawan/publication/319345708_Prototype_Design_of_Smart_Home_System_using_Internet_of_Things/links/5a7e3eaeaca272a73765cd3a/Prototype-Design-of-Smart-Home-System-usingInternet-of-Things.pdf

Riabchun, Yu., Sereda, D., Kokhan, V. and Dolia, O. (2023), «Mozhlyvosti ta perevahy ukrainskoho rynku tekhnolohii “rozumnyi budynok”», Upravlinnia rozvytkom skladnykh system, No. 56, рр. 181–187, doi: 10.32347/2412-9933.2023.56.181-187.

Strokan, O. and Nazarov, Ye. (2022), «Systema upravlinnia “rozumnyi budynok” na osnovi tekhnolohii Internet of Things», Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI». Seriia. Novi rishennia u suchasnykh tekhnolohiiakh, No. 2 (12), рр. 42–47, doi: 10.20998/2413-4295.2022.02.06.

Korenivska, O.L., Korotun, O.V., Nikitchuk, T.M. and Manoilov, V.P. (2023), «Internet rechei ta okhoronni systemy», Informatsiino-kompiuterni tekhnolohii, tezy KhIII Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii, 30–31 bereznia, Zhytomyrska politekhnika, Zhytomyr, рр. 129–130, [Online], available at: https://conf.ztu.edu.ua/

Geraymovych, O., Dzyuba, M., Voznyi, O. et al. (2025), Integration of video systems and access control systems based on intelligent computer-integrated technologies in a «smart home», in Science and technology: challenges, prospects and innovations : proceedings of the 13th International scientific and practical conference, 14–16 August, CPN Publishing Group, Osaka, Japan, рр. 54–58, [Online], available at: https://sci-conf.com.ua/xiii-mizhnarodna-naukovo-praktichna-konferentsiyascience-and-technology-challenges-prospects-and-innovations-14-16-08-2025-osakayaponiya-arhiv/

Nikitchuk, S., Geraymovych, O., Matsiievskiy, V. et al. (2025), Research and implementation of mesh networks in «smart home» systems, in Science and technology: challenges, prospects and innovations : proceedings of the 13th International scientific and practical conference, 14–16 August, CPN Publishing Group, Osaka, Japan, рр. 83–88, [Online], available at: https://sci-conf.com.ua/xiii-mizhnarodna-naukovo-praktichna-konferentsiyascience-and-technology-challenges-prospects-and-innovations-14-16-08-2025-osakayaponiya-arhiv/

Krashchi systemy «Rozumnyi budynok» po vyrobnykakh 2023 roku, [Online], available at: https://vencon.ua/ua/articles/reyting-sistem-umnyy-dom-po-proizvoditelyam

Akyildiz, I.F. and Wang, X. (2009), Wireless Mesh Networks, Wiley, doi: 10.1002/9780470059616.

Farahani, B., ZigBee Wireless Networks and Transceivers, Newnes, [Online], available at: https://10.1016/B978-0-7506-8393-7.X0001-5

Dzhus, O. and Lobur, M., «Analiz stanu ta problem funktsionuvannia bezprovodovykh AD HOC ta MESH merezh», Kiberbezpeka: osvita, nauka, tekhnika, Vol. 2, No. (30), рр. 727–751, doi: 10.28925/2663-4023.2025.30.914.

Khazhanets, Yu. and Bilous, O., Klasyfikatsiia protokoliv marshrutyzatsii mesh-merezh, Povitriana mits Ukrainy, Vol. 1, No. (6), рр. 56–62, doi: 10.33099/2786-7714-2024-1-6-56-62.

Zoria, R.I., Ivanchuk, O.V. and Kozel, V.M. (2023), Doslidzhennia protokoliv ta standartiv IoT, in Hryhorovoi, A.A. (ed.), Suchasni kompiuterni systemy ta merezhi v upravlinni, materialy VI Vseukrainskoi nauk.-prakt. Internet-konf. zdobuvachiv vyshchoi osvity ta molodykh vchenykh, 30 lystopada, m. Khmelnytskyi, Kherson, FOP Vyshemyrskyi, V.S., рр. 173–174.

Ivanchuk, O.V. (2025), Doslidzhennia modelei ta metodiv optymizatsii enerhovytrat system Internetu rechei, Abstract of the dissertation PhD thesis, 126, KhNTU, Khmelnytskyi, 137 р.

Salman, T. and Jain, R. (2017), «Ohliad arkhitektur, tekhnolohii ta isnuiuchykh proiektiv z vidkrytym kodom dlia IoT», arXiv, [Online], available at: https://arxiv.org/abs/1711.11119

Список використаної літератури:

Sovacool B.K. Smart home technologies in Europe: A critical review of concepts, benefits, risks and policies / B.K. Sovacool, D.D.F. Del Rio // Renewable and sustainable energy reviews. – 2020. – Vol. 120. – P.109663 [Electronic resource]. – Access mode : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032119308688.

Prototype design of smart home systems using internet of things / T.S. Gunawan, I.R.H. Yaldi, M.Kartiwi and other // Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science. – 2017. – Vol. 7, № 1. – Р. 107–115 [Electronic resource]. – Access mode : https://www.researchgate.net/profile/TeddyGunawan/publication/319345708_Prototype_Design_of_Smart_Home_System_using_Internet_of_Things/links/5a7e3eaeaca272a73765cd3a/Prototype-Design-of-Smart-Home-System-usingInternet-of-Things.pdf.

Можливості та переваги українського ринку технологій «розумний будинок» / Ю.Рябчун, Д.Середа, В.Кохан, О.Доля // Управління розвитком складних систем. – 2023. – № 56. – С. 181–187. DOI: 10.32347/2412-9933.2023.56.181-187.

Строкань О. Система управління «розумний будинок» на основі технології Internet of Things / О.Строкань, Є.Назаров // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія : Нові рішення у сучасних технологіях. – 2022. – № 2 (12). – С. 42–47. DOI: 10.20998/2413-4295.2022.02.06.

Інтернет речей та охоронні системи / О.Л. Коренівська, О.В. Коротун, Т.М. Нікітчук, В.П. Манойлов // Інформаційно-комп’ютерні технології : тези ХІІІ Міжнародної науково-технічної конференції, 30–31 березня. – Житомир : Житомирська політехніка, 2023. – С. 129–130 [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://conf.ztu.edu.ua/.

Integration of video systems and access control systems based on intelligent computer-integrated technologies in a «smart home» / O.Geraymovych, M.Dzyuba, O.Voznyi and other // Science and technology: challenges, prospects and innovations : proceedings of the 13th International scientific and practical conference, 14–16 August. – Osaka, Japan : CPN Publishing Group, 2025. – P. 54–58 [Electronic resource]. – Access mode : https://sci-conf.com.ua/xiii-mizhnarodna-naukovo-praktichna-konferentsiyascience-and-technology-challenges-prospects-and-innovations-14-16-08-2025-osakayaponiya-arhiv/.

Research and implementation of mesh networks in «smart home» systems / S.Nikitchuk, O.Geraymovych, V.Matsiievskiy and other // Science and technology: challenges, prospects and innovations : proceedings of the 13th International scientific and practical conference, 14–16 August. – Osaka, Japan : CPN Publishing Group, 2025. – P. 83–88 [Electronic resource]. – Access mode : https://sci-conf.com.ua/xiii-mizhnarodna-naukovo-praktichna-konferentsiyascience-and-technology-challenges-prospects-and-innovations-14-16-08-2025-osakayaponiya-arhiv/.

Кращі системи «Розумний будинок» по виробниках 2023 року [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://vencon.ua/ua/articles/reyting-sistem-umnyy-dom-po-proizvoditelyam.

Akyildiz I.F. Wireless Mesh Networks / I.F. Akyildiz, X.Wang. – Wiley, 2009. DOI: 10.1002/9780470059616.

Farahani B. ZigBee Wireless Networks and Transceivers / B.Farahani. – Newnes [Electronic resource]. – Access mode : https://10.1016/B978-0-7506-8393-7.X0001-5.

Джусь О. Аналіз стану та проблем функціонування безпроводових AD HOC та MESH мереж / О.Джусь, М.Лобур // Кібербезпека: освіта, наука, техніка. – Т. 2, № (30). – С. 727–751. DOI: 10.28925/2663-4023.2025.30.914.

Хажанець Ю. Класифікація протоколів маршрутизації mesh-мереж / Ю.Хажанець, О.Білоус // Повітряна міць України. – Т. 1, № (6). – С. 56–62. DOI: 10.33099/2786-7714-2024-1-6-56-62.

Зоря Р.І. Дослідження протоколів та стандартів IoT / Р.І. Зоря, О.В. Іванчук, В.М. Козел // Сучасні комп’ютерні системи та мережі в управлінні : матеріали VI Всеукраїнської наук.-практ. Інтернет-конф. здобувачів вищої освіти та молодих вчених, 30 листопада, м. Хмельницький, Херсон / за ред. А.А. Григорової. – Херсон : ФОП Вишемирський В.С., 2023. – С. 173–174.

Іванчук О.В. Дослідження моделей та методів оптимізації енерговитрат систем Інтернету речей : дис. ... д-ра філософії : 126 / О.В. Іванчук. – Хмельницький : ХНТУ, 2025. – 137 с.

Salman T. Огляд архітектур, технологій та існуючих проєктів з відкритим кодом для IoT / T.Salman, R.Jain // arXiv. – 2017 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://arxiv.org/abs/1711.11119.