Модели и алгоритмы динамического резервирования радиоресурса космического аппарата связи при обслуживании нестационарных информационных потоков с учетом задержки в управлении

Авторы

Ковальский А. А.^*, Зиннуров С. Х.^**

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия

*e-mail: sake636@mail.ru
**e-mail: zinnurov_salavat@mail.ru

Аннотация

В статье сформулированы задачи динамического резервирования радиоресурса космического аппарата связи в виде задачи нелинейного программирования и приведен пример ее решения при обслуживании нестационарного потока сообщений, формируемого группой речевых абонентов. В качестве модели нестационарного потока сообщений, формируемого речевыми абонентами с учетом подавления сигнала в паузах, использован модулированный марковский процесс и его частный случай – прерываемый пуассоновский процесс. Разработана математическая модель процесса обслуживания модулированного марковского процесса с задержкой в подключении дополнительных каналов в виде трехмерной марковской цепи. Разработан алгоритм и приведен числовой пример решения поставленной задачи для случая, когда входной поток формируется лишь одним абонентом и описывается прерываемым пуассоновским процессом.

Разработана и описана имитационная модель динамического резервирования радиоресурса космического аппарата связи на основе программного продукта, рекомендованного для проведения научных исследований в области математического и имитационного моделирования – Matlab/Simulink/SimEvents, вместе с интерактивным инструментом разработки сложных моделей Stateflow. Программный продукт Stateflow основан на использовании теории конечных автоматов и систем массового обслуживания – предназначен для проектирования логических систем массового обслуживания.

Распространение разработанного подхода к управлению ограниченным ресурсом КАС на случай подключения к каждой ЗС группы из множества абонентов, позволит добиться еще более существенного выигрыша в экономии радиоресурса КАС за счет динамического перераспределения его между радионаправлениями.

Ключевые слова:

космический аппарат связи, динамическое резервирование, радиоресурс, земная станция, прерываемый пуассоновский поток, модулированный марковский процесс, нестационарные информационные потоки, управление с задержкой, речевой трафик

Библиографический список

1. Антонян А.Б. Пакетная коммутация для передачи речи // Вестник связи. 1999. № 5. С. 68 – 71.

2. Bae J.J., Suda T. Survey of Traffic Control Schemes and Protocols in ATM Networks // Proc. IEEE, 1991, vol. 79, no. 2, pp. 170 – 186.

3. Chandra K. Statistical Multiplexing. The Wiley Encyclopedia of Telecommunicatins, John Wiley & Sons Publication, 2002, vol. 5, pp. 2420 – 2432.

4. Cox C. An Introduction to LTE: LTE, LTE-Advanced, SAE and 4G Mobile Communications, Jоhn Wilеу & Sons Ltd, 2012, 337 p.

5. Коган А.В. IP-телефония: оценка качества речи // Технологии и средства связи. 2001. № 1. С. 78 – 84.

6. Петров В.В. Структура телетрафика и алгоритм обеспечения качества обслуживания при влиянии эффекта самоподобия: дис. ... канд. техн. наук. – М.: 2004. – 199 с.

7. Michiel H., Laevens K. Teletraffic Engineering in a Broad-Band Era // Proc. IEEE, 1997, vol. 85, no 12, pp. 2007 – 2033.

8. Шелухин О.И., Лукьянцев Н.Ф. Цифровая обработка речи. – М.: Радио и связь, 2000. – 256 с.

9. Bazaraa M.S., Shetty C.M. Nonlinear Programming: Theory and Algorithms. N. Y., John Wiley & Sons, 1979, 872 p.

10. Ковальский А.А., Терещенко С.В., Шаповалов А.А. Модели и алгоритмы статистического уплотнения разнородного трафика в земных станциях спутниковой связи // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2016. № 654. С. 34 – 42.

11. Ковальский А.А. Модели статистического уплотнения и алгоритмы диспетчеризации разнородного трафика земных станций спутниковой связи в условиях изменяющейся помеховой обстановки // Труды МАИ. 2016. № 90. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=74818

12. Ковальский А.А. Организация динамического мультиплексирования трафика мультисервисных сетей в каналообразующей аппаратуре земных станций спутниковой связи с учетом изменяющейся помеховой обстановки // Системы управления, связи и безопасности. 2017. № 1. С. 175 – 212

13. Кузичкин А.В., Зиннуров С.Х., Ковальский А.А. Динамическое распределение радиорадиоресурса ретранслятора с учетом неоднородности трафика и запаздывания при управлении // Прикладная физика и математика. 2014. № 6. С. 8 – 14.

14. Кузичкин А.В., Зиннуров С.Х., Ковальский А.А. Оперативное распределение радиорадиоресурса спутника-ретранслятора при нестационарном входном потоке сообщений с учетом запаздывания в управлении // Инженерная физика. 2015. № 6. С. 49 – 57.

15. Топорков И.С., Ковальский А.А., Зиннуров С.Х. Модель и алгоритм управления процессом резервирования радиоресурса сети спутниковой связи при обслуживании мультисервисного нестационарных информационных потоков // Известия института инженерной физики. 2016. Т. 1. № 39. С. 37 – 47.

16. Новиков Е.А. Оперативное распределение радиоресурса спутника-ретранслятора при нестационарном входном потоке сообщений с учетом запаздывания в управлении // Информационно-управляющие системы. 2014. T. 2. № 69. С. 79 – 86.

17. Новиков Е.А. Оценка пропускной способности спутника-ретранслятора при резервировании радиоресурса с упреждением // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2014. T. 3. № 15. С. 62 – 69.

18. Шелухин О.И., Тенякшев А.М., Осин А.В. Моделирование информационных систем. – М.: Радиотехника, 2005. – 368 с.

19. Макаренко С.И. Методика оценки времени задержки пакета в канале связи в условиях нестабильности входного трафика // Инфокоммуникационные технологии. 2007. Т. 5. № 3. С. 95 – 96.

20. Кихтенко А.В., Макаренко С.И. Методика оценки времени задержки пакета в спутниковой сети связи в условиях нестабильности входного трафика // Системы управления и информационные технологии. 2007. Т. 27. № 1.3. С. 344 – 348.

21. Adas A. Traffic models in broadband networks // IEEE Communication magazine, 1997, vol. 35, no. 7, pp. 82 – 89.

22. Muscariello L. Markov models of internet traffic and a new hierarchical MMPP model // Computer communications, 2005, vol. 28, no. 16, pp. 1835 – 1851.

23. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. Пер. с англ. / Под ред. Б.С. Цыбакова. – М.: Мир, 1979. – 600 c.

24. Новиков Е. А., Макаренко С. И. Оперативное управление ресурсом АТМ-коммутатора при обеспечении заданного качества обслуживания нестационарных информационных потоков // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2013. Т. 1. № 9. С. 43 – 52.

25. Бахтин А.А., Омельянчук Е.В., Семенова А.Ю. Анализ современных возможностей организации сверхвысокоскоростных спутниковых радиолиний // Труды МАИ. 2017. № 96. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=85828

26. Генов А.А., Осипов В.В., Савилкин С.Б. Принципы реализации сети спутниковой связи стандарта DVB-RCS с пространственно-частотно-временным разделением ресурса на основе многолучевых АФАР Х-диапазона // Труды МАИ. 2016. № 87. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=69734

Скачать статью