А.М. Межуев1, В.В. Неровный2, Д.В. Родионов3, Н.М. Пономарев4, Д.А. Межуев5

1,3,4 ВУНЦ ВВС «ВВА» (г. Воронеж, Россия)

2 АО НВП «ПРОТЕК» (г. Воронеж, Россия)

5 Воронежский государственный университет (г. Воронеж, Россия)

Постановка проблемы. Для организации цифровых сетей связи (ЦСС) в диапазоне метровых и дециметровых волн (МВ-ДМВ), а также при обеспечении на их основе связи в труднодоступных районах возникают проблемы, связанные с поддержанием устойчивости и непрерывности информационного обмена между узлами коммутации наземной инфраструктуры. Существующие на сегодняшний день подходы к разрешению данных задач базируются на использовании средств ретрансляции с применением радиорелейных станций и отдельных летно-подъемных средств. Однако при ограниченном времени на развертывание в условиях чрезвычайных ситуаций и при выполнении специальных задач данные подходы неприемлемы в силу объективных причин. Поэтому актуальным является поиск путей совершенствования ЦСС МВ-ДМВ-диапазона, который имеет важное научное и практическое значение для обеспечения устойчивости и непрерывности информационного обмена между наземными узлами коммутации в заданном районе.

Цель. Разработать структурно устойчивую модель цифровых сетей связи МВ-ДМВ-диапазона на основе группы беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), обеспечивающую организацию непрерывного информационного обмена наземных узлов коммутации в заданном районе на требуемый период времени.

Результаты. Предложена модель логической конфигурации роя БПЛА в виде распределенной точки доступа, организованной в топологию типа «тор» из 25 элементов. Проведен структурный анализ разработанной модели на основе спектральной теории графов в сравнении с общепринятыми подходами, базирующимися на применении радиорелейных станций и ретранслятора вертолетного типа, который показал высокие значения характеристик ее структурной устойчивости. Показано, что определение оптимального числа БПЛА для построения тороидальной сети ретрансляторов может быть реализовано на основе разработки алгоритма ее функционирования в процессе информационного обмена и оценки информационной эффективности ЦСС МВ-ДМВ-диапазона с применением системы обобщенных показателей. Сформулированы практические рекомендации по использованию полученных результатов для решения задач организации, восстановления и резервирования, а также оперативного наращивания на заданный интервал времени ЦСС МВ-ДМВ-диапазона в неблагоприятных условиях функционирования. Определены дальнейшие перспективы исследований при организации работы структурного контура комплексной многоконтурной адаптации ЦСС различного назначения.

Практическая значимость. Представленные результаты могут быть использованы в области спутниковой радионавигации при разработке локальных навигационных систем.

Межуев А.М., Неровный В.В., Родионов Д.В., Пономарев Н.М., Межуев Д.А. Структурные модели на основе спектральной теории графов для цифровых сетей связи наземно-воздушного базирования // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 7. С. 50-59. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202307-06

1. Голдсмит А. Беспроводные коммуникации. М.: Техносфера. 2011. 904 с.
2. Соколов Н.А. Задачи планирования сетей электросвязи. СПб: Техника связи. 2012. 432 с.
3. Ананьев А.В., Ерзин И.Х., Щербаков А.А. Аэромобильная сеть связи – эффективная система ретрансляции воздушного эшелона объединенной автоматизированной цифровой системы связи в условиях вооруженного конфликта // Военная мысль. 2017. № 4. С. 26-34.
4. Макаренко С.И., Иванов М.С. Сетецентрическая война – принципы, технологии, примеры и перспективы: монография. СПб: Наукоемкие технологии. 2018. 898 с.
5. Головин О.В., Простов С.П. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи. М.: «Горячая линия – Телеком». 2006. 600 с.
6. Цветкович Д., Дуб М., Захс Х. Спектры графов теория и применение: монография. Киев: Наукова думка. 1984. 384 с.
7. Diestel R. Graph Theory. Electronic Edition. NY: Springer-Verlag. 2016. 447 p.
8. Mezhuev A.M., Pasechnikov I.I. The adaptive algorithm of change of structural redundancy network information systems on the basis of the spectral theories of graphs // Applied Mathematics, Computational Science and Mechanics: Current Problems // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. 2020. V. 1479. Р. 012070.
9. Кирсанов М.Н. Графы в MAPLE. Задач, алгоритмы, программы: пособие по дискретной математике для студентов университетов. М.: Физматлит. 2007. 163 с.
10. Межуев А.М., Родионов Д.В. Способ организации пространственно-распределенной системы связи с использованием беспилотных летательных аппаратов // Материалы X Междунар. науч.-технич. конф. «Современное состояние и перспективы развития систем связи и радиотехнического обеспечения в управлении авиацией» (19-20 октября 2021 г.). Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА». 2021. С. 72-75.
11. Пасечников И.И. Методология анализа и синтеза предельно нагруженных информационных сетей: монография. М.: Машиностроение-1. 2004. 216 с.
12. Горев П.Г., Гораздовский Т.Я., Пасечников И.И., Желонкин В.В. Формирование структур пакетных радиосетей различной сложности // Радиотехника. 2001. Т. 65. № 4. С. 25-30.
13. Патент № 2653242 (РФ), МПК7 Н 04 L 12/701. Способ распределения пакетов в цифровой сети связи с неоднородной тороидальной топологической структурой. / Головченко Е.В., Федюнин П.А., Дьяченко В.А., Дьяченко Ю.В., Афанасьев А.Д.; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА». № 2017112479; заявл. 11.04.2017; опубл. 07.05.2018, Бюл. № 13.
14. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2021667416 (РФ). Исследование спектральных и структурных характеристик тороидальной топологии сетевой информационной системы. / Межуев А.М., Родионов Д.В., Шкедя В.А., Шамаев Е.И., Попов М.И., Никитин А.В.; заявл. 12.10.2021; зарег. 28.10.2021.
15. Межуев А.М., Коренной А.В. Оценка эффективности сетевых информационных систем обобщенным показателем // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 3. С. 65-77. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202103-07.
16. Mezhuev A.M., Pasechnikov I.I., Sturov D.L., Rybakov D.V. Method of structural adaptation of network information systems considering admissible information losses // International Journal of Advanced Science and Technology. 2020. V. 29. №. 4s. P. 2644–2657.