А.М. Межуев1, А.В. Коренной2, Д.Л. Стуров3, Д.В. Родионов4

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

Постановка проблемы. В настоящее время для обеспечения информационного обмена в труднодоступных районах и построения цифровых сетей связи (ЦСС) в диапазоне метровых и дециметровых волн (МВ-ДМВ) используются ретрансляторы, расположенные на средствах воздушного базирования. Однако в условиях постоянно увеличивающихся объемов передаваемой информации и интенсивности входного трафика при воздействии дестабилизирующих факторов сложно организовать эффективное распределение информационных потоков и бесконфликтную доставку информации с применением одиночных ретрансляторов на существующих летно-подъемных средствах. Решить данную проблему с помощью структурно устойчивой сети ретрансляции на базе беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), обеспечивающей формирование пространственно-распределенной точки доступа для наземных и воздушных пользователей. Чтобы подтвердить эффективность предлагаемого подхода, необходимо выполнить сравнительную оценку функционирования рассматриваемых ЦСС с использованием существующих средств ретрансляции и предлагаемых сетей ретрансляторов на БПЛА. Для чего, в свою очередь, требуется разработать алгоритмы и модели оценивания эффективности информационного обмена (информационной эффективности) на основе обобщенного показателя, обеспечивающих адекватную оценку в условиях изменения входного трафика и воздействия помех.

Цель. Представить алгоритмическое и программное обеспечение для оценки информационной эффективности ЦСС МВ-ДМВ-диапазона на существующих средствах ретрансляции и ЦСС с использованием сети ретрансляторов на БПЛА, обеспечивающих поддержание требуемой эффективности информационного обмена при изменениях входного трафика и дестабилизирующих воздействиях.

Результаты. Разработаны алгоритм и модели для оценки информационной эффективности исследуемых ЦСС с использованием базовых моделей на одиночных ретрансляторах, а также структурно устойчивых моделей сетей ретрансляции на базе БПЛА. Для адекватной оценки информационной эффективности ЦСС в условиях резких изменений высокого входного трафика и воздействия дестабилизирующих факторов наряду с общеизвестными параметрами предложен обобщенный показатель - удельная интегральная нагрузка ЦСС в смысле передачи и хранения информации. С использованием таких понятий, как функция информационной эффективности и полоса пропускания по входному трафику на основе обоснованно выбранного порогового критерия выполнена интервальная оценка качества функционирования исследуемых ЦСС. Определены области высокой эффективности информационного обмена для базовых вариантов моделей ЦСС, а также перспективных систем с использованием сетей ретрансляторов на базе БПЛА тороидальной структуры в условиях изменений входного трафика и воздействия дестабилизирующих факторов. По результатам исследований сформулированы практические рекомендации для выбора оптимального варианта построения исследуемых ЦСС в рассматриваемых условиях функционирования.

Практическая значимость. Представленные результаты могут быть использованы при организации комплексной многоконтурной адаптации высокомобильных ЦСС со сложными и динамически изменяющимися структурами.

Межуев А.М., Коренной А.В., Стуров Д.Л., Родионов Д.В. Оценка эффективности информационного обмена в цифровых сетях связи наземно-воздушного базирования: алгоритмическое и программное обеспечение // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 9.
С. 138−148. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202309-12

1. Соколов Н.А. Задачи планирования сетей электросвязи. СПб: Техника связи, 2012. 432 с.
2. Макаренко С.И., Иванов М.С. Сетецентрическая война – принципы, технологии, примеры и перспективы: монография. СПб: Наукоемкие технологии. 2018. 898 с.
3. 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.
4. Bertsekas D., Gallager R. Data Networks. 2nd ed. Prentice-Hall. Englewood Cliffs. NJ. 1992. 556 р.
5. Шелухин О.И., Тенякшев А.М., Осин А.В. Моделирование информационных систем: Учеб. пособие. М.: Радиотехника. 2005. 368 с.
6. Назаров А.Н., Сычев К.И. Модели и методы расчета показателей качества функционирования узлового оборудования и структурно-сетевых параметров сетей связи следующего поколения. Красноярск: Изд-во «Поликом». 2010. 389 с.
7. Донован Алан А.А., Керниган Брайан У. Язык программирования Go. М.: ООО «И.Д. Вильямс». 2016. 432 с.
8. 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.
9. 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.
10. Харкевич А.А. Очерки общей теории связи.  М.: Рипол Классик. 2013. 134 с.
11. Межуев А.М., Пасечников И.И., Коренной А.В. Тензорная ортогональная модель с учетом влияния помеховой обстановки при оценке информационной эффективности инфокоммуникационных сетей // Радиотехника. 2018. Т. 82. № 10. С. 96-108. DOI: 10.18127/j00338486-201810-13.
12. Касюк С.Т., Логвинова А.А. Высшая математика на компьютере программе Maple 14: Учеб. пособие. Челябинск: ЮФО. 2011. 57 с.
13. Butler S., Chung F. Spectral graph theory. In Handbook of Linear Algebra. 2nd edition. Ed. L. Hogben. CRC Press. 2017. 1904 p.
14. Межуев А.М., Коренной А.В., Пасечников И.И. Структурно-информационный анализ эффективности тороидальных структур телекоммуникационных систем // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 4(8). С. 14-26. DOI: 10.18127/j00338486-202004(8)-02.