Г.В. Себекин1, А.А. Маслов2, А.О. Щурков3

1−3 «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)» (Москва, Россия)
1 sebekin.gv@mipt.ru, 2 maslov.aa@mipt.ru, 3 shchurkov.ao@mipt.ru

Постановка проблемы. Для реализации функций планирования и распределения канального ресурса в сетях на базе космических аппаратов с высокой пропускной способностью на геостационарной и высокоэллиптических орбитах требуется разработка моделей процессов совместного обслуживания мультисервисного трафика реального времени и эластичного трафика данных. Модели должны учитывать особенности функционирования таких сетей, включающие в себя неравномерность потоков данных для разных локальных зон лучей бортовых антенн, ограничения по интервалу скоростей эластичного трафика данных, по числу обслуживаемых заявок разных типов, групповое поступление заявок данных. Кроме того, в процессе эксплуатации существует ограничение по времени получения управляющих решений, что требует разработки упрощенных моделей для приближенной оценки показателей с относительно небольшой вычислительной сложностью.

Цель. Провести моделирование совместного обслуживания мультисервисного трафика реального времени и эластичного трафика данных в сетях на базе космических аппаратов с высокой пропускной способностью.

Результаты. Построены: модель на основе многомерных ступенчатых марковских процессов и имитационная модель для сети с произвольным числом типов трафика реального времени и эластичным трафиком данных. Разработана модель приближенной оценки доли заявок, потерянных из-за отсутствия свободного канального ресурса, учитывающая ранее накопленный опыт численных экспериментов для трехсервисной сети, в которой обслуживаются низкоскоростной и высокоскоростной трафик реального времени, а также эластичный трафик данных. Для каждой модели определены условия ее предпочтительного использования при решении задач планирования и распределения канального ресурса. Проведен количественный анализ, подтвердивший высокую точность оценок показателей качества обслуживания для имитационной модели и модели приближенной оценки.

Практическая значимость. Разработанные модели могут быть использованы для построения систем управления сетью передачи информации на базе космических аппаратов с высокой пропускной способностью.

Себекин Г.В., Маслов А.А., Щурков А.О. Моделирование совместного обслуживания мультисервисного трафика реального времени и эластичного трафика данных в сетях на базе космических аппаратов с высокой пропускной способностью // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2024. Т. 22. № 1. С. 11−22. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202401-02

1. Урличич Ю. Старые и новые идеи в спутниковой связи // Первая миля. 2021. № 3. С. 14−21.
2. Кот И. Космические проекты Газпрома // Доклад на XIV Междунар. конф. SAT-ELLITE RUSSIA & CIS. Спутниковая связь и космические аппараты на разных орбитах в эпоху глобальной трансформации отрасли.
3. Локшин Б.А. «Экспресс-РВ» – перспективная система связи со спутниками на высокоэллиптических орбитах // Специальный выпуск. Каталог «Спутниковая связь и вещание – 2019». С. 62−71.
4. Степанов С.Н. Теория телетрафика: концепции, модели, приложения. М.: Горячая линия – Телеком. 2015. 868 с.
5. Степанов С.Н., Степанов М.С. Планирование ресурса передачи при совместном обслуживании мультисервисного трафика реального времени и эластичного трафика данных // Автоматика и телемеханика, 2017. № 11. 79−93.
6. Stepanov S.N., Stepanov M.S. The model and algorithms for estimation the performance measures of access node serving the mixture of real time and elastic data // Communications in Computer and Information Science. 2018. Т. 919. P. 264−275.
7. Andrabi U.M., Stepanov S.N. The Model of Conjoint Servicing of Real-Time Traffic of Surveillance Cameras and Elastic Traffic Devices with Access Control // 2nd International Informatics and Software Engineering Conference (IISEC). Ankara, Turkey. 2021. P. 1−6.
8. Stepanov S.N., Andrabi U.M., Stepanov M.S., Ndayikunda J. Reservation Based Joint Servicing of Real Time and Batched Traffic in Inter Satellite Link // Proc. of 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. Moscow, Russia. 2020. P. 1−5.
9. Stepanov S.N., Romanov A.I., Stepanov M.S., Vasilyev A.P. Analytical modeling of call admission control for real-time and elastic services in inter satellite link // Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. 2018.
10. Маков С.В., Маслов А.А., Себекин Г.В. Оценка эффективности использования ресурса пропускной способности каналов ретрансляции космических аппаратов класса HTS на геостационарной и высокоэллиптической орбите для организации сети передачи трех типов трафика // Наноиндустрия. Специальный выпуск 9s. Т. 16(119). 2023. С. 613−619.
11. Таха. Хедми А. Введение в исследование операций: Пер. с англ. Изд. 7-е. М.: Издательский дом «Вильямс». 2005. 912 с.