А.М. Межуев1, А.В. Коренной2, Т.Ю. Урывская3, Д.Л. Стуров4

1-4 ВУНЦ «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж, Россия)

Постановка проблемы. Традиционно для анализа и оценки эффективности информационного обмена (информационной эффективности) в телекоммуникационных системах (ТКС) различной сложности используют методы аналитического и имитационного моделирования [1–4]. Аналитические модели предполагают получение математических выражений и зависимостей, связывающих основные параметры информационного обмена с техническими характеристиками ТКС, поэтому, как правило, применяются простейшие структурные модели ТКС или отдельные одноканальные системы (например, модель Клейнрока [5]). Аналитическое описание функций информационной эффективности ТКС различной структурной сложности может быть использовано для реализации функций мониторинга физических (логических) топологий систем, а также при проектировании и организации ТКС под конкретные условия информационного обмена. Поэтому актуальным на сегодняшний день является разработка подхода к определению аналитических выражений для функций информационной эффективности ТКС с различными структурами, полученных в процессе имитационного моделирования, при котором возможно будет сочетать преимущества методов имитационного и аналитического моделирования, а также классифицировать функции информационной эффективности для различных типов структурного построения систем.

Цель. Представить аналитические выражения для функций информационной эффективности ТКС, сформированных при имитационном моделировании, а также определить классификационные признаки по характеру зависимости коэффициента полезного использования (КПИ) от входного трафика для различных вариантов структурного построения ТКС.

Результаты. Определены особенности аналитического и имитационного моделирования при оценке эффективности информационного обмена в ТКС. Рассмотрена классическая аналитическая модель Клейнрока для одноканальной системы с организацией множественного доступа по алгоритму синхронная ALOHA, в которой применены обобщенные показатели оценки информационной эффективности ТКС. Введено понятие функции информационной эффективности ТКС как зависимости КПИ от входного трафика. Представлены аналитические выражения для функций информационной эффективности ТКС с различными структурами. Построены графики этих функций для элементарных структур узлового, контурного и регулярного типа. Показано, что полученные зависимости с высокой степенью точности соответствуют результатам имитационного моделирования. Проведен анализ сформированных зависимостей, определены их классификационные признаки по принадлежности к определенному типу структур и сформулированы практические рекомендации по их применению при решении задач мониторинга, проектирования и организации эффективного функционирования телекоммуникационных систем, исходя из конкретных условий информационного обмена.

Практическая значимость. Предложенный подход, сочетающий в себе достоинства методов имитационного и аналитического моделирования, может быть использован при решении практических задач мониторинга функционирования ТКС с различными физическими (логическими) топологиями, а также при проектировании и организации систем с учетом их технических характеристик, изменений интенсивности входного трафика и воздействия различных дестабилизирующих факторов.

Межуев А.М., Коренной А.В., Урывская Т.Ю., Стуров Д.Л. Аналитическое описание функций информационной эффектив-
ности телекоммуникационных систем с различными структурами // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 9. С. 113−125.
DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202209-12

1. Шехтман Л.И. Системы телекоммуникаций: проблемы и перспективы. (Опыт системного исследования.) М.: Радио и связь. 1998. 280 с.
2. Асеев А.А., Боев В.Д., Кулешов И.А., Сеченев Д.М. Основы моделирования систем связи и автоматизации на GPSS/PC: Учеб. пособие. СПб: ВАС. 2000. 228 с.
3. Боев В.Д. Компьютерное моделирование: пособие для практических занятий, курсового и дипломного проектирования в AnyLogic 7. СПб: ВАС. 2014. 432 с.
4. Шелухин О.И., Тенякшев А.М., Осин А.В. Моделирование информационных систем: Учеб. пособие. М.: Радиотехника. 2005. 368 с.
5. Kleinrock L., Gail R. Queueing Systems: Problems and Solutions. Wiley-Interscience. 1996. 240 p.
6. Межуев А.М., Коренной А.В. Оценка эффективности сетевых информационных систем обобщенным показателем // Радиотехника. 2021. № 3. С. 65-77.
7. Межуев А.М., Пасечников И.И., Коренной А.В. Анализ функции эффективности информационной сети и алгоритм оценки режимов информационного обмена на основе производных обобщенного показателя // Электромагнитные волны и электронные системы. 2017. № 5. С. 12-22.
8. Патент №2571917 (РФ), МПК7 Н 04 L 29/00. Способ оценки эффективности информационного обмена системы связи / Межуев А.М., Пасечников И.И., Роговенко О.Н.; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА». № 2014140578/08;
   заявл. 07.10.2014; опубл. 27.12.2015. Бюл. № 36. 3 с.
9. Назаров А.Н., Сычев К.И. Модели и методы расчета показателей качества функционирования узлового оборудования и структурно-сетевых параметров сетей связи следующего поколения. Красноярск: Поликом. 2010. 389 с.
10. Пискунов И.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для втузов: Учеб. пособие. М.: Интеграл-Пресс. 2004. 584 с.
11. Тактаров Н.Г. Справочник по высшей математике для студентов вузов. М.: Книжный дом «Либроком». 2016. 880 с.
12. Свидетельство о гос. рег. программы для ЭВМ 2017618951 (РФ). Имитационная модель мобильной радиосети с различными алгоритмами маршрутизации для исследования параметров информационного обмена / Межуев А.М., Стуров Д.Л., Родзевич А.И., Пасечников И.И.; заявл. 21.06.2017; зарег. 11.08.2017. 1 с.
13. Будко П.А., Чихачев А.В., Баринов М.А., Винограденко А.М. Принципы организации и планирования сильносвязной телекоммуникационной среды сил специального назначения // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2013. Т. 7. № 6. С. 8-12.