CC BY
16
Doi: 10.36724/2409-5419-2021-13-2-16-24
МЕТОД МНОГОМЕРНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ В РАДИОСЕТИ
ПАВЛИКОВ Сергей Николаевич1
ЗИМАРЕВА Евгения Андреевна2
БОГДАН
Милена Денисовна3
ЦЕПЕЛЕВА Алена Сергеевна4
Сведения об авторах:
к.т.н., профессор, профессор Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского, г. Владивосток, Россия, psn1953@mall.ru
2аспирант Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского, г. Владивосток, Россия, fogetmenots@mall.ru
3аспирант Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского, г. Владивосток, Россия, mllkotlm@yandex.ru
4аспирант Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского, г. Владивосток, Россия, alena.tsepeleva@mall.ru
АННОТАЦИЯ
Введение: Внедрение информационных технологий во все сферы деятельности привело к необходимости разработки новых методов по увеличению качественных параметров систем связи. Цель исследования состоит в разработки способа динамической многомерной маршрутизации в телекоммуникационной сети с пакетной передачей данных в соответствии с выбранным критерием. Методы: достижение поставленной цели осуществляется в следующей последовательности, на первом этапе рассмотрена задача по расширению функций ретрансляторов, на втором - функции ретранслятора совмещены с функциями коммутатора, а затем рассматривается возможность получения сверхсуммарного эффекта за счет системного использования функций маршрутизации-ретрансляции-коммутации-преобразования. Результаты: пространственное кодирование трасс доставки сообщений через реальные и виртуальные ретрансляторы позволяют расширить множество траекторий, через которые по заданным критериям происходит передача пакетов, в точках пространства, согласованных абонентами, происходит формирование пакетов в укрупненные группы, преобразование по методам объединения, разделения, дополнения, удаления и пространственной коммутации до следующих точек ретрансляции. Проведено моделирование процесса формирования пространственного поля точек ретрансляции и визуализация разделения трасс доставки радиосообщений. Практическая значимость: формирование в точках преобразований нескольких сигналов реализует процессы получения требуемых пакетов и блоков сообщения, при этом совместная обработка блоков и пакетов в нескольких точках ретрансляции обеспечивают получение новых свойств формируемых и считываемых полей по пространству, например для проведения сеанса с абонентом в зоны неуверенного приема. Новизна представлена в совместном применения расширенного комплекса процессов преобразований. Обсуждение: реализация новой совокупности принципов информационного управления ресурсами при выполнении задачи доставки сообщения создает условия значительного увеличения одновременно используемых информационных технологий в единице пространства, что позволяет реализовать новый подход, заключающийся в совмещении процессов разделения и кооперации средств информационного обмена в самоорганизующиеся системы, для совместного выполнения расширенного круга задач.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: метод; многомерная динамическая маршрутизация; радиосеть; ретранслятор; коммутатор.
Для цитирования: Павликов С.Н., Зимарева Е.А., Богдан М.Д., Цепелева А.С. Метод многомерной динамической маршрутизации в радиосети // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2021. Т. 13. № 2. С. 16-24. Doi: 10.36724/ 2409-5419-2021-13-2-16-24
Введение
Внедрение информационных технологий во все сферы деятельности привело к необходимости разработки новых методов по увеличению качественных параметров систем связи, особенно актуально повышение эффективности в мобильных приложениях, для которых значимы не только абсолютные, но и удельные параметры, например пропускной способности на единицу кубического метра, мобильности, на единицу скорости взаимного перемещения абонентов, результативности на единицу энергетических затрат участников взаимодействия и др. Среди основных тенденций развития инфокоммуникационных технологий особое место отводится децентрализации, расширению функций и передачи их части точкам ретрансляции, доступа, коммутации, самоорганизации сетевых технологий, адаптации под меняющиеся условия и проведение обработки сигналов в самом канале. Поэтому значимость применения сигналов с большой базой возрастает, однако для этого приходится использовать сложные сигналы [1]. Среда радиоканала меняется во времени и по пространству, что оказывает существенное влияние на раскорреляцию широкополосных сигналов, однако чем сложнее сигнал, тем труднее сохранить его устойчивые параметры, характеристики и свойства. Этим объясняется применение во всех сферах деятельности относительно узкополосных сигналов, для которых принципы обнаружения, измерения, селекции и др. меняются незначительно. Радиопромышленность не готова самостоятельно менять узкополосные антенны на пространственные преобразователи с низкой добротностью.
Новые требования к широкополосным технологиям формируют новые задачи, модели сигналов, каналов, систем и их элементов [2]. Цель исследования состоит в разработке способа динамической многомерной маршрутизации в телекоммуникационной сети с пакетной передачей данных в соответствии с выбранным критерием. Интенсивное внедрение телекоммуникационных технологий приводит: к быстрому росту количества одновременно работающих абонентов в ограниченном пространственно временном объеме радиосети, построению сетей на основе принципа многоэтажного частотно-временного планирования, когда в одном и том же частотном диапазоне работают одновременно тысячи информационных каналов между абонентами. И увеличение взаимных помех не мешает качеству радиосвязи, а при определенных значениях параметров применяемых сигналов и согласованных фильтров даже увеличивает помехоустойчивость и развед-защищенность. Использование моделей каналов с виртуальными антеннами, случайными антенными решетками [3] расширяет область информационного взаимодействия и является фундаментом расширения теории и практики инфокоммуникационных технологий. Развитие методов
несанкционированного использования информации обострило значимость поиска новых методов защиты, скрытности, помехоустойчивости. Значимость исследований возрастает с учетом широкого внедрения Интернет-вещей, новых критериев, новых технологии М2М, P2P, M2I и др. [4, стр. 238 и 108]. В работе [5] рассмотрены варианты объединения сетей различного уровня и с различными протоколами информационного обмена. Показано, что построение интегрированных гибридных многоуровневых и динамически перестраиваемых сетей является перспективным в решении проблем нехватки связного ресурса. Исследованиям адаптивных маршрутизаторов посвящена работа [6] в которой рассмотрена многослойная архитектура и алгоритм управления постепенным расширением пространства для формирования маршрутов в ответ на возникающие перегрузки. Авторы работ [7 и 8] приводят обзор возможностей и перспектив внедрения скоростных вычислений, основанных на гибридной архитектуре с параллельной обработкой данных и пространственным распределением промежуточных результатов и организации их хранения. В работе [9] описаны процедуры обработки запросов и распределенных потоков данных в сети. В работах [10, 11 и 12] рассмотрены особенности применения методов множественного доступа для повышения эффективности разделения каналов с использованием технологий расширения спектра, ортогональных сочетаний сигналов и их параметров в каналах. В работе [13] сеть рассматривается как слоистая архитектура, в которой маршрутизация и планирование реализуются совместно, что позволяет значительно улучшить пропускную способность, облегчает практическое осуществление, путем сведения к минимуму межслойных операций и реализации принципа модульности, когда одновременно реализуются алгоритмы совместного и раздельного выполнения маршрутизации и планирования, что обеспечивает надежность работы, даже если один из них перестал работать. В работе [14] приводятся особенности поколений до 5G включительно, показаны структурные и технологические изменения, позволяющие обеспечить эффективность расширенного спектра инфокоммуникационных услуг с разнообразными требованиями и в долгосрочной перспективе. В статье [15] Гутковской О.Л и Понамарёва Д. Ю. предложен метод оптимального распределения потоков трафика по минимуму пакетов во всей сети. В работе [16] предложено для повышения эффективности управления трафиком использовать степень снижения вычислительной сложности. Автор в работе [17] предлагает оптимизацию отдельно для беспроводных каналов, данных и видео.
Анализ приведенных работ в данной области показал наличие потенциальных направлений по увеличению эффективности управления динамической маршрутиза-
цией в сети путем расширению процессов и методов обработки в узлах и непосредственно в каналах распространения сигналов.
Предлагается решать проблему управления динамической маршрутизацией путем увеличения количества каналов за счет дополнительных квазивиртуальных узлов ретрансляции с возможным расширением функции по
Анализ технических решений по мар:
маршрутизации, коммутации и преобразований в виде хранения, сжатия, применение других сигналов физического уровня, модуляции, кодирования и др. Для поиска приемлемых сочетаний технологий преобразований сигналов, каналов, маршрутов и их кратности и последовательности в сети был проведен поиск технических решений, результаты приведены в табл. 1.
Таблица 1
'тизации пакетов данных в радиосети
Способ маршрутизации пакетов в радиосети Недостаток
Пат. Республики Казахстан 10964 / Глухих А.В., Опубл. 15.11.2001, Бюл. №11. Расчет маршрутов осуществляется только на участках пути от одного промежуточного к другому ближайшему узлу. Ретрансляция сообщений от одного узла к другому ближайшему неизбежно приведет к увеличению количества ретрансляций, загруженности радиоканала и увеличению времени доставки сообщения.
Пат. Республики Казахстан №22321, МПК НШ 3/26, Опубл. 15.02.2010, Бюл. №2 Адрес назначения пакета и адреса принимающего и передающего ретрансляторов содержатся в каждом пакете данных, а адрес следующего ретранслятора, минимально удаленного от адреса назначения пакета, вычисляется процессором каждого принимающего ретранслятора, который по результатам непрерывного контроля пакетов, проходящих по каналу радиосети, формирует собственный динамически изменяющийся список адресов других ретрансляторов и строит математическую модель относительных позиций всех ретрансляторов, потенциально способных участвовать в процессе доставки пакета конечному адресату, что значительно увеличивает трафик сети служебной информацией.
Пат. РФ №2608678. Приор. 17.11.2017, 0публ.23.01.2017,Бюл. № 3 Формирование многомерных маршрутов проводится без полного учета факторов взаимного влияния сигналов входящих в него каналов связи. Управляя только скоростью передачи информации трудно добиться эффективности сети связи.
Анализ приведенных способов показал наличие тенденции по расширению функции и задач ретрансляторов, применение процесса реконфигурации структуры сети и сопряжения с технологиями обработки трафика. На первом этапе рассмотрим задачу с применением в маршрутизаторах ретрансляторов (MR), на втором добавим функции коммутатора (MRK) и затем рассматривается возможность получения сверхсуммарного эффекта за счет системного использования в маршрутизаторах ретранслятора-коммутатора-преобразователя (MRKT).
Первый этап исследования, заключающийся в применении и расширении функции ретрансляторов. Анализ возможных направлений решения проблемы показал, что наибольший потенциал связного ресурса связан с пространственным разделением каналов. Известно, что в этой области эксплуатируется схемы, которые условно обозначается MIMO, SIMO и др. [18, стр. 93]. В них участвуют одиночные или многоканальные передающие и приемные стороны. В работе [19] введен дополнительный элемент ретранслятор (R) или множество ретрансляторов (MR), роль которых может выполнять известное техническое решение
или природные отражатели в пространстве радиоканала. В данный момент чаще всего используют передачу по MIMO, когда множество излучающих антенн соединяются с множеством приемных антенн. Однако увеличение количества только элементов антенн на передающей и приемной сторонах не позволяют получить необходимое количество каналов с требуемым качеством связи. Предложено рассмотреть варианты доставки сообщений через распределение трасс в трехмерном пространстве. В итоге получим технологию MIMRMO [19]. В табл. 3 приведена сравнительная оценка эффективности методов пространственного преобразования. Самый эффективный метод MIMRMO с параметрами 2х3х2 получил значение С = 0,845. Чем больше элементов MIMRMO, тем больше пропускная способность, выше скрытность и помехоустойчивость, тем сложнее станции противной стороны своевременно собрать всю информацию. При этом роль ретранслятора может быть выполнена за счет метеорных следов, естественных отражателей в виде характерного рельефа или слоев тропосферы, космических аппаратов, а также неоднородности в канале распространения. В предпочтительном варианте техниче-
ского решения мобильный терминал содержит ретранслятор с передачей части функций базовой станции для расширения зоны действия и обеспечение связанности базовой станции с мобильным терминалов на границе зоны уверенного приема. Другой вариант реализации пространственного разделения является метод, в котором происходит сбор
информационного пакета из двух и более блоков, один из которых ключ для получения пакета, и так в каждой точке пространства, известных на передающей и приемной сторонах. Алгоритм пространственного распределения трасс и результаты визуализации работы данного технического решения приведены в работе [20].
Таблица 2
Сравнительная оценка эффективности методов М1МЯМО
№ Передатчики, Ретрансляторы, Приемники, Эффективность,
варианта MI MR MO C = log(MI + MR + MO)
1 1 1 1 0,477
2 1 1 2 0,602
3 1 2 2 0,699
4 2 1 1 0,602
5 2 1 2 0,699
6 2 2 2 0,778
7 1 2 1 0,602
8 2 2 1 0,699
9 1 3 1 0,699
10 2 3 1 0,778
11 2 3 2 0,845
Второй этап — совмещение функции ретранслятора с функциями коммутатора (МЯК) [19]. Рассмотрим возможности коммутации пакетов в расширенном пространстве методов разделения каналов, сигналов, часть которых приведена в выражении для управления пропускной способности каналов [2]:
С = ■
AF
Л©г
(8/ + Af) (8? + At) (8©г + Л©З°) Л©° ЛП ЛПД,
(1)
(8©в +А©Зв) (8П + АПЗ) (8ПД,- + А1Ш,-)
АФ ДД 1
(8Ф + АФ) (8ДД + АДД) Т'
где А^—полоса радиосвязи; 5/— ширина радиоканала; А/— защитная полоса радиоканала; Т — интервал сеанса связи;
5/ — временной интервал элемента радиосообщения; А/ — защитный интервал;
о
Д©г/в — сектор в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
5©г/в — ширина характеристики направленности канала радиосвязи;
А0Зг/в—защитный интервал по угловому пространству;
АП — интервал поляризационных значений;
5П — ширина поляризации радиоканала;
АПЗ — защитный интервал поляризационных изменений;
АПЛ — размерность пространства ортогональных протоколов каналов на физическом I = 1 и других уровнях модели радиосистемы, I = 1,7;
5ПЛ — расстояние между ортогональными протоколами каналов на физическом I = 1 и других уровнях модели радиосистемы, / = 1,7;
5ПЖт. — защитный интервал ортогональных к из т протоколов обмена на I уровне, например I = 1 на физическом уровне;
АФ — размерность пространства форм ортогональных сигналов;
5Ф — градация форм сигналов;
АФЗ — защитный интервал форм сигналов;
ДД — динамический диапазон мощности сигналов в радиоканале;
5ДД — интервал мощности одного радиоканала;
АДД — защитный интервал мощности между соседними радиоканалами.
Выбор вариантов управления информационными каналами для достижения требуемого качества обслуживания абонентов может быть возложен на систему, ведущую мониторинг загруженности сети, электромагнитной обстанов-
ки, рельефа местности и др. факторов с целью определения сочетания методов преобразования сигналов, разделения каналов, методов коммутации и маршрутизации, а также скорости перемещения по трассам с временным хранением в узлах сети и их использования в данный момент и в течении допустимого периода сеанса связи. При этом учет возможностей противной стороны для несанкционированного съема информации приведет к расширению процедур с сигналами и каналами по расширенному спектру параметров каналов, например, путем разделения исходного пакета на подпакеты и передачи их одновременно через различные узлы различных сетей (через двух и более сотовых операторов). На рис. 1 и 2 представлены процессы формирования необходимого количества информационных каналов. Прохождение линий указывает на значения выбранных параметров информационного пространства, участвующих в формировании траектории информационного канала. Если трассы по параметрам информационного пространства не пересекаются, значит, взаимное влияние минимально, что соответствует — ортогональности друг другу, а в случае пересечений трасс, но не в точках параметров — квазиор-тогональны. Один из вариантов реализации способа маршрутизации с расширенным пространством коммутации приведен на рис. 3, где обозначены: 1 — контроль качества входящих в узлы каналов сети связи; 2 — обмен между узлами связи; 3 и 4 — формирование одномерных и соответственно многомерных маршрутов; 5 определение целевой функции; 6 — формирование набора вариантов сочетаний: допустимых методов разделения сигналов, переносчиков пакетов по каналам связи, определяемых в каждом узле для каждого канала связи, в каждом маршруте, а также при их совместном использовании и кратности их применения; 7 — уточнение целевой функции; 8 — управление многомерной динамической маршрутизацией; 9 — уточненный контроль качества входящих в узлы каналов сети связи
Рис. 2. Принцип формирования информационного пространства трасс каналов
Рис. 1. Процессы управления формирования информационного пространства трасс каналов
Рис. 3. Способа маршрутизации
Принцип работы. В узлах связи проводят мониторинг входящих в них каналов связи, результаты передаются на доступные узлы связи, формируется набор вариантов маршрутов в виде сочетаний: допустимых методов разделения сигналов, переносчиков пакетов по каналам связи, определяемых в каждом узле для каждого канала связи, в каждом маршруте, а также при их совместном использовании, уточняют целевые функции многомерного динамического распределения маршрутов в сети осуществляют по результатам оценки сформированных вариантов комбинаций (сочетаний) назначенных методов разделения ка-
налов между узлами связи, обеспечивающих выполнение требований при допустимых параметрах и их соотношениях, таких как: вероятность ошибки, отношения сигнал/ помеха, скорости передачи, затрат связного ресурса и их комбинаций, а также кратности их использования и выбор оптимальных многомерных динамических трасс связи, при этом управление определяется назначением и согласованием для смежных каналов методов разделения каналов между узлами связи, сочетаний маршрутов и кратности их использования, при этом методы разделения каналов между узлами связи включают технологии использования: различных физических полей, сред распространения сигналов и временного, частотного, поляризационного, кодового, по мощности, по пространственному кодированию, модуляции, кодирования сигнала, скорости передачи, форме сигнала, протоколам обмена, и их комплексирова-ния, а также кратности их использования в соответствии с целевой функцией. Контроль качества входящих в узлы каналов осуществляют по расширенному спектру методов разделения сигналов каналов узлов связи, сочетаний маршрутов и кратности их использования, а также с учетом изменения целевой функции, характеристик и параметров каналов сети связи.
В табл. 3 приведены формулы вычисления количества информационных траекторий, определяемого числом сочетаний из п методов разделения каналов по к. Анализ показывают, что увеличение количества коммутаций сигналов в узлах ретрансляции составляет от несколько десятков до сотен раз.
На третьем этапе планируется расширение функций точек коммутации траекторий до комплексной трансформации в виде ретранслятора-коммутатора-преобразователя (МККТ). Это направление известно как интегрированные, гибридные, комплексные методы формирования трасс доставки сообщений в расширенном классе преобразований физических сигналов и сред распространения: акустические, гидроакустические, электро-магнитные радио
Число информац
и оптические, электрические, а также их разновидностей, например радиосигналы спутниковые, приповерхностные, метеорные и др.
Поэтому работы по поиску технологий и методикам их совместного применения при решении задач доставки сообщений в расширенном понимании эффективности процесса продолжаются. В процессе решения задач были получены следующие результаты. Предложен модернизированный метод многомасштабной многомерной адаптивной маршрутизации, который соответствует протоколам и гибридной и геомаршрутизации.
В отличие от известных технических решений см. табл. 1 методов маршрутизации и методов коммутации предложено следующие.
Структура сети представлена в виде фрактальной математической модели с возможностью планирования трасс от источника к потребителю, в зависимости от суммарной длинны трасс, с несколькими этапами, привязанными к территориям (зонам ответственности).
Для этого в начале на электронной карте размещаются абоненты и узлы сети, и отслеживается их перемещение. Оценивается их подвижность, загруженность, резервы и др. параметры.
Многомасштабное параллельное планирование ведется в мелком масштабе с выбором зон ответственности по территории сети, с учетом критических параметров, влияющих на качество сети, направлений (не менее двух) и ключевых нодов (узлов) через которые предусмотрено обязательное прохождение пакетов с восстановление частей или сообщения в целом, соответствует классу проактивных протоколов. И так для каждой зоны ответственности в направлении от источника информации к получателю.
Многомасштабное планирование продолжается в крупном масштабе внутри зон ответственности, что соответствует реализации класса реактивных протоколов, где реализуется один из вариантов.
Таблица 3
шых траекторий
Числом сочетаний из п методов разделения каналов по к Формула Величина при п = 6 и к = 4 Величина при п = 7 и к = 4 Величина при п = 9 и к = 4
Число сочетаний из п по к fск - n {k) n k l(n - k)l 15 35 126
Число сочетаний с повторениями из п по к равно ( n + k -к (-n | ( k J-[J-(+ к -1)! к!(n -1)! 126 210 495
В отличие от известных в алгоритме заложена возможность отступления (увеличение расстояния до получателя или текущего промежуточного узла, построение обходных путей зон с высоким уровнем шумов или низкой надежности работы узлов).
Пополнение базы данных с описанием прецедентов и вариантов успешного их решения.
Предложено параллельное распределение пакетов и их дублирование по маршрутам с применением реактивных протоколов, с последующей оценкой достоверности и др. качественных параметров, в том числе и затрат в ключевых нодах, как до, так и после преобразований с последующим сравнением полученного результата с результатами от других ключевых нодов, одного и того-же этапа и принятия корректирующих действий в виде регулировки скорости передачи или др.
В роли ключевых нод выбираются или стационарные или малоподвижные узлы на границах
Заключение
Результаты: пространственное кодирование трасс доставки сообщений через реальные и виртуальные ретрансляторы позволяют расширить множество трасс, через которые по заданным критериям происходит передача пакетов, в точках пространства, согласованных абонентами, происходит формирование пакетов в укрупненные группы, преобразование по методам разделения и пространственной направленности передачи до следующих точек МЯКТ коммутации. Проведено моделирование процесса формирования пространственного поля точек ретрансляции и визуализация разделения трасс доставки радиосообщений. Рассмотренные в работе технологии позволяют компенсировать указанные выше недостатки известных технических решений, например по обеспечению требуемого времени достоверной сообщения абоненту при минимальной вероятности её несанкционированного получения конкурирующей стороной. Практическая значимость заключается в расширении координатного пространства действия сети, в том числе и в зонах неуверенного приема, путем формирование в точках ретрансляции нескольких сигналов над которыми выполняются процессы преобразований.
Реализация новой совокупности принципов информационного управления ресурсами при выполнении задачи доставки сообщения создает условия значительного увеличения одновременно используемых информационных технологий в единице пространства, что позволяет реализовать новый подход не разделения, а кооперации средств информационного обмена в самоорганизующиеся системы, для совместного выполнения расширенного круга задач.
Литература
1. Скляр Б. Цифровая связь: Теоретические основы и практическое применение. М.: Вильямс, 2016. 1099 с.
2. Мочалов А. В., Павликов С. Н., Убанкин Е.И. Новые направления в развитии телекоммуникационных систем. Владивосток: ВГУЭС. 2016. 116 с.
3. Винник Л. В., Колесниченко В. И., Литвинов А. В., Мищенко С. Е., Шацкий В. В. Метод синтеза линейной виртуальной антенной решетки // Журнал радиоэлектроники. 2020. № 1. URL: http://jre.cplire.ru/jre/jan20/2/text.pdf (дата обращения: 20.03.2021). Doi: 10.30898/1684-1719.2020.1.2
4. Степутин А.Н, Николаев А. Д. Мобильная связь на пути к 6G. Вологда; Инфра-инженерия, 2018. Т. 2. 420 с.
5. Yin P., Diamond S., Lin B., Boyd S. Network Optimization for Unified Packet and Circuit Switched Networks. March 2020. Doi:10.1007/s11081-019-09439-0.
6. Ping Yin, Sen Yang, Jun Xu, Jim Dai, Bill Lin. Improving backpressure-based adaptive routing via incremental expansion of routing choices // In Proceedings of the Symposium on Architectures for Networking and Communications Systems. 2017. Pp. 1-12. Doi: 10.1109/ANCS.2017.11
7. BiswasR., JiangZ., KechezhiK., KnyshS., MandraS., O'Gor-man B., Perdomo-Ortiz A., Petukhov A., Realpe-Gomez J., Rieffel E., Venturelli D., Vasko F, Wang Z. A NASA perspective on quantum computing: Opportunities and challenges; Parallel Computing. 2017. Vol. 64. Pp 81-98. Doi: 10.1016/j.parco.2016.11.002
8. Weiming Lu, Yaoguang Wang, Jingyuan Juang, Jian Liu, Yapeng Shen, Baogang Wei. Hybrid storage architecture and efficient MapReduce processing for unstructured data; Parallel Computing.
2017. Vol. 69. Pp. 63-77. Doi: 10.1016/j.parco.2017.08.008
9. DaichiAmagata, Takashiro Hara, Shojiro Nishio. Sliding window top-k dominating query processing over distributed data streams; Distributed and Parallel Databases. 2016. Vol. 34. Iss. 4. Pp 535-566. Doi: 10.1007/s10619-015-7187-9
10. Mahdi Sharifi, Mohammad Jafar Pour Jalali. Using chaotic sequence in direct sequence spread spectrum based on code division multiple access (DS-CDMA) // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Vol. 12. No. 20. Pp. 5837-5846. Doi: 10.9790/2834-1203021622
11. Nguyen X., Nguyen C. T., BarletP., Dojen R. A novel approach to security enhancement of chaotic DSSS systems // IEEE ICCE2016: 2016 IEEE Sixth International Conference on Communications and Electronics: Novotel, Ha Long, Vietnam. 2016. Pp. 471-476. Doi:10.1109/CCE.2016.7562681
12. Hordiichuk V. Method of accuracy increase in radio control systems with orthogonal frequency multiplexising at the consideration of the timer signal constructions use // Advanced Information Systems.
2018. Vol. 2. No. 4. Pp. 108-113. Doi: 10.20998/2522-9052.2018.4.18
13. Seferoglu H., Modiano E. Separation of Routing and Scheduling in Backpressure-Based Wireless Networks // IEEE/ACM Transactions on Networking. 2016. Vol. 24. No. 3. Pp. 1787-1800. Doi: 10.1109/ TNET.2015.2436217
14. Yazar A., Arslan H. Flexible Multi-Numerology Systems for 5G New Radio // Journal of Mobile Multimedia. 2018. Vol. 14. No. 4. Pp. 367-394. Doi: https://doi.org/10.13052/jmm1550-4646.1442
15. Гутковкая О. Л., Пономарёв Д. Ю. Применение ортогональной модели телекоммуникационной сети для решения задачи оптимального распределения трафика // Кибернетика и программирование. 2017. № 1. С. 11-29. Doi: 10.7256/ 2306-4196.2017.1.21810URL
16. Симаков Д. В. Управление трафиком в сети с высокой динамикой метрик сетевых маршрутов // Интернет-журнал «Науковедение». 2016. Т. 8. № 1. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/ 60TVN116.pdf (дата обращения: 20.03.2021). Doi: 10.15862/ 60TVN116
17. ZhangX. LTE optimization engineering handbook Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons Singapore Pte. Ltd, 2018. 827 p.
18. Степутин А.Н, Николаев А. Д. Мобильная связь на пути к 6G. Вологда; Инфра-инженерия, 2018, Т 1. 384 с.
19. Стволовая А. К., Павликов С. Н. Разработка алгоритма и визуализация пространственного распределения трасс доставки сообщений в условиях угрозы несанкциниорованного съема // Современные наукоемкие технологии. 2018. № 2. С. 104-109. URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=36914 (дата обращения: 20.03.2021).
20. Свидетельство на программный продукт для ЭВМ РФ 2018616795. Программа имитации разделения трасс доставки радиосообщений / Павликов С. Н., Стволовая А. К., Котович Е. Е. Заявл. 06.06.2018.
MULTIDIMENSIONAL DYNAMIC ROUTING METHOD IN RADIO NETWORK
SERGEJ N. PAVLIKOV
Vladivostok, Russia, psn1953@mall.ru
EVGENIA A. ZIMAREVA
Vladivostok, Russia, fogetmenots@mall.ru
MILENA D. BOGDAN
Vladivostok, Russia, milkotim@yandex.ru
ALENA S. CEPELEVA
Vladivostok, Russia, alena.tsepeleva@mail.ru
KEYWORDS: method multidimensional dynamic routing radio network; the relay switch.
ABSTRACT
Introduction: The introduction of information technology has accelerated the development of methods to improve communication systems. The aim of the study is to improve the efficiency of the network with batch data transmission. Methods: achieving the goal is carried out in three stages, the first stage is considered the task of expanding the functions of repeaters, the second - the functions of the relay are combined with the functions of the switch, and then considered the possibility of obtaining a super-sumar effect through the system use of the repeater-switch-converter. Results: spatial coding of message delivery tracks through real and virtual repeaters allows you to expand the many routes through which, according to the specified criteria, packages are transferred, in the points of space agreed by subscribers is the formation of packages in enlarged groups, transformation by separation methods and spatial switching to the fol-
lowing switching points. The process of forming a spatial field of relay points and visualization of the separation of routes of radio transmissions was carried out. Practical significance: the formation of multiple signals at the focus points implements transformation processes, and the joint processing of processes at multiple relay points provides a switching through the space, for example, for the coordinate space, the lighting of the area of uncertain reception. Discussion: The implementation of a new set of resource management principles in the delivery of communication creates conditions for a significant increase in the simultaneous use of information technologies in a unit of space, allowing for the implementation of a new approach, which is to combine the processes of separation and cooperation of the means of information exchange into self-organizing systems, to jointly perform an expanded range of tasks.
REFERENCES
1. Sklar B. Digital Communication: Theoretical Basics and Practical Application. Moscow: Williams, 2016. 1099 p. (In Rus)
2. Mochalov A.V., Pavlikov S.N., Ubankin E.I. New directions in the development of telecommunications systems: monograph. Vladivostok: VSUES. 2016. 116 p. (In Rus)
3. Vinnik L.V., Kolesnichenko V.I., Litvinov A.V., Mishchenko S.E., Shatsky V.V. Method of synthesis of linear virtual antenna grille. The Journal of Electronics. 2020. No. 1. URL: http://jre.cplire.rU/jre/jan20/2/text.pdf. doi: 10.30898/1684-1719.2020.1.2 (In Rus)
4. Steputin A.N., Nikolaev A.D. Mobile Communication on the way to 6G. Infra-engineering, 2018. Vol. 2. 420 p. (In Rus)
5. Yin P., Diamond S., Lin B., Boyd S. Network Optimization for Unified Packet and Circuit Switched Networks. March 2020. Doi:10.1007/ s11081-019-09439-0.
6. Ping Yin, Sen Yang, Jun Xu, Jim Dai, Bill Lin. Improving backpressure-based adaptive routing via incremental expansion of routing choices. In Proceedings of the Symposium on Architectures for Networking and Communications Systems. 2017. Pp. 1-12. Doi: 10.1109/ANCS.2017.11
7. Biswas R., Jiang Z., Kechezhi K., Knysh S., Mandra S., O'Gorman B., Perdomo-Ortiz A., Petukhov A., Realpe-Gomez J., Rieffel E., Venturelli D., Vasko F., Wang Z. A NASA perspective on quantum computing: Opportunities and challenges; Parallel Computing. 2017. Vol. 64. Pp 81-98. Doi: 10.1016/j.parco.2016.11.002
8. Weiming Lu, Yaoguang Wang, Jingyuan Juang, Jian Liu, Yap-eng Shen, Baogang Wei. Hybrid storage architecture and efficient MapReduce processing for unstructured data; Parallel Computing. 2017. Vol. 69. Pp. 63-77. Doi: 10.1016/j.parco.2017.08.008
9. Daichi Amagata, Takashiro Hara, Shojiro Nishio. Sliding window top-k dominating query processing over distributed data streams; Distributed and Parallel Databases, 2016. Vol. 34. Iss. 4. Pp 535-566. Doi: 10.1007/s10619-015-7187-9
10. Mahdi Sharifi, Mohammad Jafar Pour Jalali. Using chaotic sequence in direct sequence spread spectrum based on code division multiple access (DS-CDMA). ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Vol. 12. No. 20. Pp. 5837-5846. Doi: 10.9790/2834-1203021622
11. Nguyen X., Nguyen C. T., Barlet P., Dojen R. A novel approach to security enhancement of chaotic DSSS systems. IEEE ICCE2016: 2016 IEEE Sixth International Conference on Communications and Electronics: Novotel, Ha Long, Vietnam. 2016. Pp. 471-476.
Doi:10.1109/CCE.2016.7562681
12. Hordiichuk V. Method of accuracy increase in radio control systems with orthogonal frequency multiplexising at the consideration of the timer signal constructions use. Advanced Information Systems. 2018. Vol. 2. No. 4. Pp. 108-113. Doi: 10.20998/2522-9052.2018.4.18
13. Seferoglu H., Modiano E. Separation of Routing and Scheduling in Backpressure-Based Wireless Networks. IEEE/ACM Transactions on Networking. 2016. Vol. 24. No. 3. Pp. 1787-1800. Doi: 10.1109/ TNET.2015.2436217
14. Yazar A., Arslan H. Flexible Multi-Numerology Systems for 5G New Radio. Journal of Mobile Multimedia. 2018. Vol. 14 . No. 4. Pp. 367-394. Doi: https://doi.org/10.13052/jmm1550-4646.1442
15. Gutkovka O.L., Ponomar in D.J. Applying an orthogonal model of the telecommunications network to solve the problem of optimal traffic distribution. Cybernetics and programming. 2017. No. 1. Pp. 11-29. Doi: 10.7256/2306-4196.2017.1.21810URL (In Rus)
16. Simakov D.V. Traffic Management in a network with high dynamics of network route metrics. Internet magazine "SCIENCE". 2016. Vol. 8. No. 1. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/60TVN116.pdf (date of access 09.03.2021). Doi: 10.15862/60TVN116 (In Rus)
17. Zhang X. LTE optimization engineering handbook Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons Singapore Pte. Ltd, 2018. 827 p.
18. Steputin A.N., Nikolaev A.D. Mobile Communication on the way to 6G. Infra-engineering, 2018. Vol. 1. 384 p. (In Rus)
19. Stvolovaj A.K., Pavlikov S.N. Development of an algorithm and visualization of spatial distribution of routes of delivery of messages in the face of the threat of unauthorized removal. Modern Science-Intensive Technologies. 2018. No. 2. Pp. 104-109. URL: http://top-technolo-gies.ru/ru/article/view?id=36914 (date of access 09.03.2021). (In Rus)
20. Testimony on the software product for computer RF 2018616795. The program simulates the separation of routes of radio delivery / Pavlikov S.N., Stvolovaj A.K., Kotovich E.E. Pablished 06.06.2018. (In Rus)
INFORMATION ABOUT AUTHORS:
Pavlikov S.N., PhD, Professor Full, Professor of Admiral Nevelskoy Maritime State University;
Zimareva E.A., postgraduate student of Admiral Nevelskoy Maritime State University;
Bogdan M.D., postgraduate student of Admiral Nevelskoy Maritime State University;
Cepeleva A.S., postgraduate student of Admiral Nevelskoy Maritime State University;
For citation: Pavlikov S.N., Zimareva E.A., Bogdan M.D., Cepeleva A.S. Multidimensional dynamic routing method in radio network. H&ES Research. 2021. Vol. 13. No. 2. Pp. 16-24. Doi: 10.36724/2409-5419-2021-13-2-16-24 (In Rus)
