Architectural modeling and performance analysis of event-driven real-time mobile systems
| dc.contributor.author | Liushenko Andrii M. | |
| dc.contributor.author | Люшенко А. М. | |
| dc.date.accessioned | 2026-10-05T07:04:46Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description.abstract | Purpose. Development of a formal methodology for architectural modeling and performance analysis of event-driven real-time mobile systems, addressing bounded response times, energy minimization, and predictable behavior under resource constraints and dynamic network conditions. Method. Integration of algebraic modeling, graph-theoretical analysis, and WCET estimation. System formalized as a tuple ⟨𝐸𝐸𝐸𝐸, 𝐻𝐻𝐻𝐻, 𝐶𝐶𝐶𝐶, 𝑇𝑇𝑇𝑇, 𝑅𝑅𝑅𝑅⟩ representing events, handlers, mappings, temporal constraints, and execution locations. WCRT analysis establishes temporal guarantees: WCRT eWCETh h ij comm j queue . AdaptiveEventOffloading algorithm implements multi-criteria optimization for dynamic execution placement. Results. A comparative analysis of four architectural strategies was conducted: local processing, cloud offloading, edge computing, and adaptive hybrid distribution. Local processing provides the highest determinism but increases energy consumption; cloud offloading reduces device energy but introduces latency variability; edge computing achieves intermediate trade-offs; adaptive hybrid strategies achieve balanced multi-dimensional performance. The WCRT-based analytical evaluation provides provable upper bounds on response time at the design stage without profiling. Scientific novelty. The study integrates algebraic system specification, WCRT analysis, and graph-based dependency modeling into a unified architectural evaluation framework. An explicit multi-dimensional trade-off model is developed between latency, energy, and determinism within device–edge–cloud hybrid systems. Adaptive execution placement is formalized as a constrained multi-criteria optimization problem. The work proposes a structural shift from implementation-level profiling to architectural-level predictive modeling. Practical importance. The methodology enables systematic design of event-driven mobile real-time systems through early-stage architectural decisions and supports temporal prediction without full implementation. Application domains include autonomous navigation, augmented reality, intelligent transportation, and telemedicine. | |
| dc.description.abstracteng | Мета. Розробка формальної методології для архітектурного моделювання та аналізу продуктивності подієво-орієнтованих мобільних систем реального часу, що враховує обмежений час відгуку, мінімізацію енергії та передбачувану поведінку за умов обмежених ресурсів та динамічних мереж. Методика. Інтеграція алгебраїчного моделювання, графо-теоретичного аналізу та оцінки WCET. Система формалізована як кортеж ⟨𝐸𝐸𝐸𝐸, 𝐻𝐻𝐻𝐻, 𝐶𝐶𝐶𝐶, 𝑇𝑇𝑇𝑇, 𝑅𝑅𝑅𝑅⟩ що представляє події, обробники, відображення, часові обмеження та місця виконання. Аналіз WCRT встановлює часові гарантії: WCRT eWCETh h ij comm j queue. Алгоритм AdaptiveEventOffloading реалізує багатокритеріальну оптимізацію для динамічного розміщення виконання. Результати. Було проведено порівняльний аналіз чотирьох архітектурних стратегій: локальна обробка, розвантаження хмари, периферійні обчислення та адаптивний гібридний розподіл. Локальна обробка забезпечує найвищий детермінізм зі збільшеним споживанням енергії; розвантаження хмари зменшує енергоспоживання пристроїв, але вводить дисперсію затримки; периферійні обчислення досягають проміжних характеристик; адаптивні гібридні стратегії забезпечують збалансовану продуктивність. Аналітична оцінка на основі WCRT забезпечує доведені верхні межі часу відгуку на етапі проектування без профілювання. Наукова новизна. Досягнуто інтеграції алгебраїчної специфікації системи, аналізу WCRT та моделювання залежностей на основі графів в єдину архітектурну систему оцінки. Розроблено явну багатовимірну систему компромісів між затримкою, енергією та детермінізмом у гібридних системах пристрій-периферія-хмара. Адаптивне розміщення виконання було формалізовано як проблему обмеженої багатокритеріальної оптимізації. Запропоновано структурний перехід від профілювання на рівні реалізації до прогнозного моделювання на рівні архітектури. Практична значимість. Методологія забезпечує систематичне проєктування подієво-орієнтованих мобільних систем реального часу через архітектурні рішення на ранній стадії та підтримує часове прогнозування без повної реалізації. Прикладні домени: автономна навігація, доповнена реальність, інтелектуальний транспорт, телемедицина. | |
| dc.identifier.citation | Liushenko, A. M. Architectural modeling and performance analysis of event-driven real-time mobile systems = Архітектурне моделювання та аналіз продуктивності подієво-орієнтованих мобільних систем реального часу / A. M. Liushenko // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : Гельветика, 2026. – № 1 (504), т. 2. – С. 118–124. | |
| dc.identifier.govdoc | https://doi.org/10.15589/znp2026.1(503).2.14 | |
| dc.identifier.issn | 2311-3405 (Print) | |
| dc.identifier.issn | 2313-0415 (Online) | |
| dc.identifier.uri | https://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/13756 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.relation.ispartofseries | UDC 004.451.2:004.724 | |
| dc.subject | event-driven architecture | |
| dc.subject | real-time systems | |
| dc.subject | mobile computing | |
| dc.subject | worst-case response time | |
| dc.subject | energy-aware scheduling | |
| dc.subject | edge computing | |
| dc.subject | latency optimization | |
| dc.subject | architectural modeling | |
| dc.subject | подієво-орієнтована архітектура | |
| dc.subject | системи реального часу | |
| dc.subject | найгірший час відгуку | |
| dc.subject | мобільні обчислення | |
| dc.subject | периферійні обчислення | |
| dc.subject | енерго-орієнтоване планування | |
| dc.subject | оптимізація затримки | |
| dc.subject | архітектурне моделювання | |
| dc.title | Architectural modeling and performance analysis of event-driven real-time mobile systems | |
| dc.title.alternative | Архітектурне моделювання та аналіз продуктивності подієво-орієнтованих мобільних систем реального часу | |
| dc.type | Стаття |
Files
Original bundle
1 - 1 of 1