Метод побітового представлення логічних станів для зменшення обсягу даних у системах IOT

Abstract

У статті представлено підхід до ефективного кодування логічних (булевих) станів у системах Інтернету речей (IoT) шляхом використання побітового представлення цілого числа. Запропонований метод ґрунтується на ідеї об’єднання множини незалежних булевих значень у єдину цілочисельну змінну типу ulong, що дозволяє зберігати до 64 логічних станів у межах одного цілого числа. Такий спосіб кодування істотно скорочує обсяг переданої та збереженої інформації, що є критично важливим для пристроїв з обмеженими обчислювальними ресурсами, обмеженою пропускною здатністю каналів зв’язку та підвищеними вимогами до енергоефективності. У роботі наведено програмну реалізацію алгоритмів пакування та розпакування даних на мові C#, продемонстровано особливості використання побітових операцій, а також описано принципи відновлення початкових булевих масивів. Проведено аналітичне порівняння побітового кодування зі стандартним байтовим представленням, яке передбачає зберігання кожного логічного значення у вигляді окремого байта, а також з іншими поширеними методами представлення булевих даних, наприклад представлення у вигляді списку строк. Результати дослідження свідчать про можливість зменшення обсягу даних на 87–88 %, що позитивно впливає на тривалість роботи автономних пристроїв та пришвидшує передачу даних у мережах із низькою швидкістю. Запропонований метод рекомендовано застосовувати у вбудованих IoT-рішеннях, зокрема у системах безпеки та моніторингу. Спеціальну увагу приділено можливості використання такого підходу у «розумних сейфах» та інших проектах, де необхідно компактно передавати стани замка, сенсорів та тривожних сигналів з мінімальним навантаженням на мережу