А.М. Межуев1, К.А. Кобелев2, Д.Л. Стуров3, С.И. Бабусенко4

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

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

1 multitenzor@mail.ru; 2 kobelev036@mail.ru; 3 777dmitry.sturov777@gmail.com; 4 protek@protek-vrn.ru

Постановка проблемы. Значительное увеличение интенсивности входного трафика, а также повышение требований к качеству обслуживания разнородной информации в цифровых системах связи (ЦСС) приводят существенным перегрузкам не только в отдельных узлах коммутации (УК), но и в целых сегментах системы, что приводит к недопустимому снижению эффективности информационного обмена (ИО). При этом возникает противоречие между канально-сетевым ресурсом, которым обладает ЦСС, и возможностью его эффективного использования для обеспечения ИО с требуемым качеством в условиях высокого входного трафика. Разрешение данного противоречия возможно на основе реализации комплекса мероприятий, обеспечивающих оптимальное распределение информационных потоков (маршрутизации) с учетом возможностей ЦСС по передаче и хранению информации. Однако существующие подходы, алгоритмы и реализованные протоколы маршрутизации построены на использовании локальных метрических параметров, которые не могут в полной мере обеспечить разрешение отмеченного противоречия. Следовательно, необходимы новые способы эффективного распределения информационных потоков, позволяющих улучшить такие важные характеристики ИО, как средняя временна́я задержка пакета, количество потерь, производительность ЦСС. Для реализации этих способов требуется обобщенный показатель информационной эффективности, который на сетевом уровне одновременно характеризовал бы возможности ЦСС по передаче и хранению информации. Таким образом, решение данной задачи имеет важное научное и практическое значение для обеспечения своевременности и достоверности передачи информации в ЦСС.

Цель. Рассмотреть возможность повышения качества ИО в ЦСС путем эффективного распределения информационных потоков и определения оптимального маршрута передачи на основе использования обобщенного показателя – коэффициента полезного использования (КПИ) возможностей ЦСС по передаче и хранению информации на маршруте.

Результаты. Разработан способ распределения информационных потоков для маршрутизации в ЦСС на основе обобщенного показателя - коэффициента полезного использования (КПИ) возможностей ЦСС по передаче и хранению информации на маршруте. Представлена схема реализующего предложенный способ устройства на основе существующей элементной базы. С помощью математического аппарата теории систем массового обслуживания проведено имитационное моделирование ИО в ЦСС с заданной структурой при организации маршрутизации по разработанному способу, а также по способу, осуществляющему минимизацию числа транзитных УК с использованием алгоритма поиска кратчайших путей Дейкстры. Проведен сравнительный анализ результатов моделирования, который показал, что при использовании предлагаемого способа маршрутизации в ЦСС характеристики ИО улучшаются: средняя временна́я задержка и потери пакетов уменьшаются, производительности системы увеличивается. Сформулированы практические рекомендации для использования разработанного способа распределения информационных потоков при реализации процедур алгоритмического контура комплексной многоконтурной адаптации, которые позволят своевременно реагировать на изменения условий функционирования ЦСС и обеспечить поддержание высокой эффективности ИО в широком интервале изменения входного трафика. Определены перспективы дальнейших исследований при организации высокомобильных ЦСС различного назначения со сложными и динамически изменяющимися структурами, в том числе, с использованием сети ретрансляторов на базе группы беспилотных летательных аппаратов.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для организации высокомобильных ЦСС различного назначения со сложными и динамически изменяющимися структурами, в том числе с использованием сети ретрансляторов на базе группы беспилотных летательных аппаратов.

Межуев А.М., Кобелев К.А., Стуров Д.Л., Бабусенко С.И. Способ распределения информационных потоков в цифровой системе связи с использованием обобщенного показателя // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 7. С. 92-103. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202407-18

1. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: Пер. с англ. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит. 1992. Ч. 1. 336 с.
2. Голдсмит А. Беспроводные коммуникации. М.: Техносфера. 2011. 904 с.
3. Клейнрок Л. Коммуникационные сети (стохастические потоки и задержки сообщений. М.: Наука. 1970. 256 с.
4. Берсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных. Изд. 2-е. Прентис-Холл, Энглвуд-Клиффс. Нью-Джерси. 1992. 556 р.
5. Клейнрок Л., Гейл Р. Системы массового обслуживания: проблемы и решения. Wiley-Interscience. 1996. 240 с.
6. Пасечников И.И. Методология анализа и синтеза предельно нагруженных информационных сетей. Монография. М.: Машиностроение-1. 2004. 216 с.
7. Парфенов В.И., Золотарев С.В. Тензорный подход к решению задачи оптимальной маршрутизации в информационных сетях // Теория и техника радиосвязи. 2007. № 2. С. 5–11.
8. Request for Comments (RFC): 1142 OSI IS-IS Intra-domain Routing Protocol // Network Working Group. Digital Equipment Corp. February 1990. 152 p.
9. Request for Comments (RFC): 2328 OSPF Version 2 // Network Working Group. Ascend Communications, Inc. April 1998. 244 p.
10. Request for Comments (RFC): 1058 Routing Information Protocol // Network Working Group. Rutgers University. June 1988. 33 p.
11. Request for Comments (RFC): 2453 RIP Version 2 // Network Working Group. Bay Networks. November 1998. 39 p.
12. Патент № 2320092 (РФ), МПК7 H 04 J3/00. Способ и устройство для мультиплексирования элементов данных при асинхронном режиме передачи. / Пасечников И.И., Головченко Е.В., Лунев В.С., Воспитанюк А.В.; заявитель и патентообладатель ОАО ТНИИР «Эфир». № 2006121886; заявл. 19.06.2006; опубл. 20.03.2008, Бюл. № 8.
13. Межуев А.М., Коренной А.В. Оценка эффективности сетевых информационных систем обобщенным показателем // Радиотехника. 2021. № 3. С. 65-77. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202103-07.
14. Карташевский В.Г. Основы теории массового обслуживания: Учеб. для вузов. М.: Горячая линия - Телеком. 2013. 130 с.
15. Меzhuev А.М., Pasechnikov I.I., Sturov D.L., Rybakov D.V. Method and the device of an estimation of information efficiency of telecommunication systems taking into account information losses // Applied Mathematics, Computational Science and Mechanics: Current Problems. IOP Conf. Series. Journal of Physics. Conf. Series 1902. 2021. 012124.
16. Коренной А.В. и др. Прикладные задачи навигации, связи и управления. Методы анализа и синтеза: коллективная монография. М.: Радиотехника. 2015. 161 с.
17. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб: БХВ – Петербург. 2010. 832 с.
18. Боев В.Д. Исследование адекватности GPSS World и AnyLogic при моделировании дискретно-событийных процессов: монография. СПб: ВАС. 2011. 404 с.
19. 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.
20. 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.
21. Шелухин О.И., Тенякшев А.М., Осин А.В. Моделирование информационных систем: Учеб. пособие. М.: Радиотехника. 2005. 368 с.
22. Межуев А.М., Пасечников И.И., Назаров А.С., Рыбаков Д.В. Метод алгоритмической адаптации информационных сетевых систем к изменяющимся условиям эксплуатации // Международный журнал передовой науки и технологий. 2020. Т. 29. № 4с.
    С. 2658-2666.
23. 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. № 9. С. 138–148. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202309-12.