The article addresses the challenge of ensuring a compromise between topological connectivity, load balancing, and anomaly detection in Wireless Sensor Networks (WSN). It analyzes current methods and approaches for optimizing the performance of sensor networks under dynamic conditions. The goal of this work is to analyze the interrelationship between these compromise aspects and propose an optimal approach for their integration. The article proposes a combined approach, which enables an optimal trade-off between these characteristics and enhances network interaction efficiency. To ensure the efficient operation of wireless sensor networks (WSN), it is essential to balance three key factors: topological connectivity and stable connectivity, even load distribution and security. Anomaly detection in wireless sensor networks (WSN) is critically important for ensuring their security and reliability. Modern anomaly detection methods include statistical analysis and machine learning techniques. Statistical traffic analysis enables the identification of deviations from normal network behavior, which may indicate anomalies existence. This approach is based on collecting and analyzing network traffic data, such as transmitted data volume, packet frequency, and other parameters. Deviations from established norms can signal potential issues or attacks. Further research in this domain should focus on the development of intelligent algorithms capable of adapting to real-time network changes. The integration of artificial intelligence and machine learning in WSN systems opens new opportunities for improving their efficiency and resilience to environmental changes.
Published in | American Journal of Information Science and Technology (Volume 9, Issue 2) |
DOI | 10.11648/j.ajist.20250902.12 |
Page(s) | 79-86 |
Creative Commons |
This is an Open Access article, distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), which permits unrestricted use, distribution and reproduction in any medium or format, provided the original work is properly cited. |
Copyright |
Copyright © The Author(s), 2025. Published by Science Publishing Group |
Wireless Sensor Networks, Topological Connectivity, Load Balancing, Anomalies Detection, Artificial Intelligence, Neural Networks
[1] | О. С. Шкіль, С. О. Костюк., І. В. Філіппенко. Методи енергозбереження в сенсорних мережах. Радиоэлектроника и информатика — 2019 р.. // O. S. Shkil, S. O. Kostyuk, I. V. Philippenko. Methods of energy saving in sensor networks. Radio Electronics and Informatics – 2019. |
[2] | Валуйський, С. В., Кисіль, А. І.. Методи кластерізації в безпроводових сенсорних мережах наступного покоління. Збірник матеріалів Міжнародної науково-технічної конференції «Перспективи телекомунікацій», 286–288.- 2024 р. // Valuyskyi S. V., Kysyl A. I. Clustering methods in wireless sensor networks of next generation. Proceedings of the International Scientific and Technical Conference "Perspectives of Telecommunications" |
[3] | S. Noel and S. Jajodia, “Optimal IDS Sensor Placement and Alert Prioritization Using Attack Graphs,” Journal of Network and Systems Management, 16(3), pp. 259-275, 2008. |
[4] | H. Chen, J. A. Clark, S. Shaikh, H. Chivers and P. Nobles, “Optimising IDS Sensor Placement,” Conference: ARES 2010, Fifth International Conference on Availability, Reliability and Security, Krakow. 15-18 February 2010 р. |
[5] | Т. А. Радівілова, “Метод розподілу самоподібного навантаження в мережній системі виявлення вторгнень,” Проблеми телекомунікацій, No2(21), c. 42-51, 2017 р.. // T. A. Radivilova, "Method of Self-Similar Load Distribution in Network Intrusion Detection Systems," Telecommunications Issues”. |
[6] | Перепеліцин С. О., Терещенко Я. В., Шевченко А. М., Лоза В. М., Терещенко В. М.. Тактичні сенсорні радіомережі - мультисенсорна детекція та локалізація рухомих об’єктів./журнал “Наукоємні технології “ вид-во НАУ,- №4 2023 р.. // Perepelitsyn S. O., Tereschenko Y. V., Shevchenko A. M., Loza V. M., Tereschenko V. M. “Tactical sensor radio networks – multisensory detection and localization of movable objects”, Magazine “Science-intensive technologies“ Publisher Ukrainian National Academy of Science. |
[7] | Перепеліцин С. О. Система захисту відзагроз удару БПЛА із використанням блоків нейромережевого аналізу / Наукоємні Технології.–К. НАУ. – №1(45), 2020 р., с. 19–27. // Perepelitsyn S. O. “UAV attacks threat prevention system with neural network analysis systems”, Magazine “Science-intensive technologies” Publisher Ukrainian National Academy of Science. |
[8] | Перепеліцин С. О. Аналіз можливості застосування хмарних обчислень у військових бездротових мережах управління тактичного рівня. – Сучасна спеціальна техніка. – К. № 2 (61), 2020 р., с. 47–58. //Perepelitsyn S. O. “Cloud computation analysis opportunities in military wireless tactical networks” – Modern Special Technics. |
[9] | Слюсар В. І., Перепеліцин С. О. Аналіз топології багаторангових мереж на основі торцевого добутку матриць / Міжнародна науково-технічна конференція «Радіотехнічні поля, сигнали, апарати та системи». – К. КПІ ім. Ігоря Сікорського, Київ, Україна, 16–22.11. 2020 р., с. 114-116. // Slusar V. I., Perepelitsyn S. O., “Analysis of the Topology of Multilevel Networks Based on the Tensor Product of Matrices”. |
[10] | Слюсар В. І., Перепеліцин С. О., Писаренко Р. В. Вплив топології на конфігурацію рухомих мультирангових мереж./ XII Міжнародна науково - практична конференція “Advancing in research and education”, Ля-Рошель, Франція, 07–10.12. 2020 р., с. 558-563. // Slusar V. I., Perepelitsyn S. O., Pysarenko R. V., “Topology influence on configuration of movable multilevel networks”, XII international conference “Advancing in research and education”, la Rochelle, France. |
[11] |
Перепеліцин С. О., Лесько О. В. Використання технології надширокосмугових сигналів та самоналагоджуваної мережі в управлінні БПЛА військового призначення / Вісник інженерної академії України. К. НАУ. – № 4, 2019 р., с. 28–34. // Perepelitsyn S. O., Lesko O. V. “Using ultra-wideband signal technology and self-tuning network in the control of military UAVs”, Bulletin of the Engineering Academy of Ukraine.
https://drive.google.com/file/d/1113FlTRFJwtJMWWw2Pffo9DpGXpwprHE/view?pli=1 |
[12] | П. В. Галкін. Аналіз моделей та оптимізації збору інформації в бездротових сенсорних мережах. Восточно-Европейский журнал передовых технологий ISSN 1729-3774. - (71) 2014 р.. // Galkin P. V., “Wireless sensor networks model analysis and data gathering optimization”, East-European Magazine of advanced technologies. |
[13] |
Кучеров Д. П., Пошивайло О. М., Мирошниченко І. В., Перепеліцин С. О.. Налаштування під-регулятора генетичним алгоритмом за багатокритеріальною цільовою функцією для керування нестійким об’єктом./ журнал "Проблеми управління і інформатизації", вид-во НАУ,- №4 2023 р.. // Kucherov D. P., Poshyvailo O. M., Myroshnychenko I. V., Perepelitsyn S. O. “Tuning of a Subcontroller Using a Genetic Algorithm with a Multicriteria Objective Function for Controlling an Unstable Object. Journal "Problems of Control and Informatization".
https://jrnl.nau.edu.ua/index.php/PIU/article/view/18239/25513 |
[14] |
О. І. Лисенко, О. О Штойко. Розвиток методів маршрутизації в мобільних сенсорних мережах на основі використання адаптивного алгоритму кластеризаці. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». - 2021 р.. // Lysenko O. I, Shtoyko O. O., Development of Routing Methods in Mobile Sensor Networks Based on the Use of an Adaptive Clustering Algorithm. National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute".
https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/81d35da9-4103-4d36-8208-3d3484ccd0fb/content |
[15] | О. І. Лисенко, М. А. Скулиш. Розвиток алгоритмів маршрутизації у мобільних сенсорних мережах. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» - 2021 р..// Lysenko O. I., Skulish M. A. Development of Routing Algorithms in Mobile Sensor Networks. National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute". |
[16] | Гайдур Г. І., Гахов С. О., Бригинець А. А.. Виявлення мережевих аномалій з використанням алгоритмів нейронних мереж. Телекомунікаційні та інформаційні технології. 1 (78) — 2023 рр.. // Haidur H. I., Gahov S. O., Bryhinets A. A., Detection of Network Anomalies Using Neural Network Algorithms. Telecommunications and Information Technologies. |
[17] | Р. В. Дячок. Методи та засоби інтелектуалізації інформаційно-вимірювальних систем з мультисенсорною конфігурацією. Національний університет «Львівська політехніка». Дисертація. Львів - 2023 рр... // Dyachok R. V. “Methods and Tools for the Intellectualization of Information and Measurement Systems with a Multisensory Configuration”, National University "Lviv Polytechnic". Dissertation. Lviv. |
[18] | Б. Л. Лущевський. Алгоритми машинного навчання для виявлення та прогнозування атак на мережеву інфраструктуру. Західноукраїнський національний університет Факультет комп’ютерних інформаційних технологій. Тернопіль - 2023 р..// Luschevskiy B. L., Machine Learning Algorithms for Detecting and Predicting Attacks on Network Infrastructure. West Ukrainian National University, Faculty of Computer Information Technologies. Ternopil - 2023 р. |
APA Style
Perepelitsyn, S., Perepelitsyn, A. (2025). Compromise Between Topology Connection, Load Balance and Wireless Sensor Networks’Anomalies (WSN). American Journal of Information Science and Technology, 9(2), 79-86. https://doi.org/10.11648/j.ajist.20250902.12
ACS Style
Perepelitsyn, S.; Perepelitsyn, A. Compromise Between Topology Connection, Load Balance and Wireless Sensor Networks’Anomalies (WSN). Am. J. Inf. Sci. Technol. 2025, 9(2), 79-86. doi: 10.11648/j.ajist.20250902.12
@article{10.11648/j.ajist.20250902.12, author = {Serhii Perepelitsyn and Andriy Perepelitsyn}, title = {Compromise Between Topology Connection, Load Balance and Wireless Sensor Networks’Anomalies (WSN) }, journal = {American Journal of Information Science and Technology}, volume = {9}, number = {2}, pages = {79-86}, doi = {10.11648/j.ajist.20250902.12}, url = {https://doi.org/10.11648/j.ajist.20250902.12}, eprint = {https://article.sciencepublishinggroup.com/pdf/10.11648.j.ajist.20250902.12}, abstract = {The article addresses the challenge of ensuring a compromise between topological connectivity, load balancing, and anomaly detection in Wireless Sensor Networks (WSN). It analyzes current methods and approaches for optimizing the performance of sensor networks under dynamic conditions. The goal of this work is to analyze the interrelationship between these compromise aspects and propose an optimal approach for their integration. The article proposes a combined approach, which enables an optimal trade-off between these characteristics and enhances network interaction efficiency. To ensure the efficient operation of wireless sensor networks (WSN), it is essential to balance three key factors: topological connectivity and stable connectivity, even load distribution and security. Anomaly detection in wireless sensor networks (WSN) is critically important for ensuring their security and reliability. Modern anomaly detection methods include statistical analysis and machine learning techniques. Statistical traffic analysis enables the identification of deviations from normal network behavior, which may indicate anomalies existence. This approach is based on collecting and analyzing network traffic data, such as transmitted data volume, packet frequency, and other parameters. Deviations from established norms can signal potential issues or attacks. Further research in this domain should focus on the development of intelligent algorithms capable of adapting to real-time network changes. The integration of artificial intelligence and machine learning in WSN systems opens new opportunities for improving their efficiency and resilience to environmental changes. }, year = {2025} }
TY - JOUR T1 - Compromise Between Topology Connection, Load Balance and Wireless Sensor Networks’Anomalies (WSN) AU - Serhii Perepelitsyn AU - Andriy Perepelitsyn Y1 - 2025/05/22 PY - 2025 N1 - https://doi.org/10.11648/j.ajist.20250902.12 DO - 10.11648/j.ajist.20250902.12 T2 - American Journal of Information Science and Technology JF - American Journal of Information Science and Technology JO - American Journal of Information Science and Technology SP - 79 EP - 86 PB - Science Publishing Group SN - 2640-0588 UR - https://doi.org/10.11648/j.ajist.20250902.12 AB - The article addresses the challenge of ensuring a compromise between topological connectivity, load balancing, and anomaly detection in Wireless Sensor Networks (WSN). It analyzes current methods and approaches for optimizing the performance of sensor networks under dynamic conditions. The goal of this work is to analyze the interrelationship between these compromise aspects and propose an optimal approach for their integration. The article proposes a combined approach, which enables an optimal trade-off between these characteristics and enhances network interaction efficiency. To ensure the efficient operation of wireless sensor networks (WSN), it is essential to balance three key factors: topological connectivity and stable connectivity, even load distribution and security. Anomaly detection in wireless sensor networks (WSN) is critically important for ensuring their security and reliability. Modern anomaly detection methods include statistical analysis and machine learning techniques. Statistical traffic analysis enables the identification of deviations from normal network behavior, which may indicate anomalies existence. This approach is based on collecting and analyzing network traffic data, such as transmitted data volume, packet frequency, and other parameters. Deviations from established norms can signal potential issues or attacks. Further research in this domain should focus on the development of intelligent algorithms capable of adapting to real-time network changes. The integration of artificial intelligence and machine learning in WSN systems opens new opportunities for improving their efficiency and resilience to environmental changes. VL - 9 IS - 2 ER -