О.В. Рудакова1

1 ФГУП «НТЦ «Орион» (Москва, Россия)
1 rudakovaov@mcc.rsa.ru

Постановка проблемы. В соответствии с документом «Основы государственной политики в области использования результатов космической деятельности в интересах модернизации экономики Российской Федерации и развития ее регионов на период до 2030 года» одними из основных задач государственной политики являются повышение эффективности использования результатов космической деятельности, создаваемых при реализации программ пилотируемых космических полетов и фундаментальных исследований космоса, а также создание перспективных технологий комплексного информационно-навигационного обеспечения и космического мониторинга. Одним из путей решения поставленных задач является реализация мер по повышению оперативности передачи информации в каналах спутниковой связи. В соответствии с федеральным проектом «Спутниковая связь и наблюдения за Землей» государственной программы Российской Федерации «Космическая деятельность России», входящим в состав Национального проекта «Развитие космической деятельности Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2036 года» планируется увеличение количества абонентов на околоземных орбитах, использующих технологии спутниковой ретрансляции передаваемой целевой и бортовой информации. В связи с этим задача увеличения информативности путем повышения скорости передачи сообщений в спутниковых каналах связи, в условиях появления мультиорбитальных космических систем в околоземном пространстве, является весьма актуальной. Широкое распространение в системах спутниковой связи (CCC) получили динамические мультиплексоры, способные адаптировать структуру кадра мультиплексированных цифровых потоков (МЦП) к текущим требованиям уплотняемых источников сообщений (ИС), что позволяет существенно повысить скорость относительно систем мультиплексирования с жестким закреплением позиций кадра, выделенных уплотняемым ИС. Однако существенным недостатком динамических мультиплексоров является необходимость выделения значительной доли пропускной способности для передачи сообщений в каналах управления (КУ). В ряде случаев эта доля достигает 20% от пропускной способности канала связи с мультиплексированием. В результате при необходимости уплотнения ИС, суммарная скорость которых близка к пропускной способности канала связи, наблюдается снижение качества обслуживания.

Цель. Обосновать подход к разрешению противоречия между необходимостью повышения оперативности передачи сообщений в каналах ССС с динамическим мультиплексированием и отсутствием методов снижения объемов сообщений в КУ динамических мультиплексоров при ограничениях на пропускную способность каналов ССС с динамическим мультиплексированием.

Результаты. Рассмотрен подход к решению задачи повышения скорости передачи в каналах связи с динамическим мультиплексированием в ССС на основе организации КУ МЦП, обеспечивающей снижение доли кадра, выделяемой для их передачи. Показана актуальность исследования моделирования процессов смены структур кадров МЦП, учитывающих распределения вероятностей поступления заявок на передачу сообщений, в мультиплексированных потоках. На основе математической схемы процесса гибели и размножения разработана математическая модель цифрового потока с динамическим мультиплексированием, позволяющая осуществить синтез алгоритма управления структурой кадра МЦП, при использовании экономных методов кодирования сообщений в КУ МЦП.

Практическая значимость. Предложен подход к организации КУ в каналах связи с мультиплексированием в ССС в условиях случайного характера заявок ИС, предполагающий размещение позиций ИС в кадре МЦП с учетом экономного кодирования, основанного на использовании арифметической прогрессии и рандомизированной стратегии принятии решения о выделяемых ИС позициях кадра МЦП.

Рудакова О.В. Формирование сообщений в каналах управления цифровых потоков с динамическим мультиплексированием на основе арифметической прогрессии // Наукоемкие технологии. 2026. Т. 27. № 1. С. 38−47. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j19998465-202601-04

1. Фокин В.Г., Оптические мультиплексоры OADM/ROADM и коммутаторы PXC в мультисервисной транспортной сети : Учеб. пособие Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики. 2011. 206 с.
2. Григорьев В.А., Григорьев С.В. Передача сообщений. СПб.: ВУС. 2002. 460 с.
3. Иванов В.И. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов / Под ред. В.И. Иванова. М.: Горячая Линия Телеком. 2003. 232 с.
4. Ильин В.А., Садовничий В.А., Сендов Бл.Х., Математический анализ. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ. Ч. 1.1985. 358 с.
5. Кондаков Л.А., Голубев А.И., Гордеев В.В., Овандер В.Б., Фурманов В.А., Кармугин Б.В. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение. 1994. 448 с.
6. Горшков А.А., Плахов А.В., Щуров К.С. Повышение оперативности передачи сообщений в каналах управления мультиплексированными цифровых потоков // Изв. Тульского гос. ун-та. Сер.: Технические науки. 2016. Вып. 9. С. 60–69.
7. Баранов В.А., Конышев М.Ю., Еременко А.И., Комолов Д.В., Шинаков С.В. Теория информации и кодирования. Орел: Академия ФСО. 2014. 343 с.
8. Колмогоров А.Н. Теория информации и теория алгоритмов. М.: Наука. 1987. С. 304.
9. Плахов А.В. Метод организации канала управления в системах видеосвязи с мультиплексированием // Изв. Тульского гос. ун-та. Сер.: Технические науки. 2018. № 9. С. 137–147.
10. Шкредов И.Д. Теорема Семереди и задачи об арифметических прогрессиях // УМН. 2006. Т. 61. № 6(372). С. 111–178. Russian Math. Surveys. 2006. Т. 61. № 6. С. 1101–1166.
11. Григорьев В.А., Григорьев С.В. Передача сообщений / Под ред. В.А. Григорьева. СПб.: ВУС. 2002. 460 с.
12. Близнюк В.И., Конышев М.Ю., Захаркин С.В., Харченко С.В., Марченков Р.Р. Математическая модель дискретного канала связи с динамическим мультиплексированием // Изв. Института инженерной физики. Серпухов. 2014. Вып.4 (№ 34). С. 71−75.
13. Гмурман В.Е., Теория вероятностей и математическая статистика: Учебник для вузов. Изд.12-е. М.: Юрайт. 2024. 479 с.
14. Баруча-Рид А.Т., Элементы теории марковских процессов и их приложения. М.: Наука. 1969. 512 с.
15. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания: Пер. с англ. И.И. Грушко / Под ред. В.И. Неймана. М.: Машиностроение. 1979. 432 с.