Модель оценки устойчивости сети многоканальной радиосвязи Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Список литературы

1. Попов Е.П. Динамика систем автоматического регулирования. M.: Высш. шк., 1970. 798 с.

2. Бесекерский В.А., Орлов В.Л., Полонская Л.В., Федоров С.В. Проектирование следящих систем малой мощности. Ленинград: Судпром-гиз, 1958. 508 с.

Коржук Николай Львович, канд. техн. наук, профессор, nikolaikorzhuk@,mail. ru, . Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Кулешов Владимир Вениаминович, канд. техн. наук, доцент, v47kuleshov@,gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет

CHANGE OF DYNAMIC CHARACTERISTICS OF COMPACTING MECHATRONIC

SYSTEM

N.L. Korzhuk, V.V. Kuleshov

The issues of construction and determination of parameters of the mechatronic system of the compensation type are considered. The results obtained can be used in the development of high-precision mechatronic systems used in control circuits for stabilization and navigation of moving objects.

Key words: mechatronic system, feedback loops, topological synthesis, the bandwidth, the cutoff frequency.

Nikolai Lvovich Korzhuk, candidate of technical sciences, professor, nikolaikor-zhuk@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Vladimir Veniaminovich Kuleshov, candidate of technical sciences, docent, v4 7kuleshov@,gmail. com, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.391

МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ СЕТИ МНОГОКАНАЛЬНОЙ

РАДИОСВЯЗИ

Х.Б. Нгуен

Показаны сложность архитектуры и разнородность средств сети многоканальной радиосвязи. Обоснована важность показателя устойчивости сети в условиях воздействия деструктивных факторов. Представлена обобщенная аналитическая модель для расчета устойчивости сети, учитывающая ее морфологические параметры и негативное деструктивное воздействие.

Ключевые слова: сеть многоканальной радиосвязи, устойчивость, морфологические параметры сети, деструктивные факторы.

Современная сеть связи - это сложная иерархическая структура, состоящая из узлов коммутации и разнородных линий связи, соединяющих их. Ее особенностью являются высокая динамичность и широкая

93

разветвленность не только в горизонтальной, но и вертикальной плоскости с использованием ретрансляторов связи на летно-подъемных средствах. В этом случае ведущая роль в создании такой сети принадлежит линиям многоканальной радиосвязи (МКРС), построенным средствами радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи, размещенными в космическом, воздушном, наземном и морском эшелонах. Такая сеть имеет высокую устойчивость к внутренним воздействиям за счет максимальной разветв-ленности линий и маневренности каналов [1, 2]. Вместе с тем, открытость среды распространения радиоволн в линиях МКРС способствует негативному воздействию внешних деструктивных факторов (ДСФ), которые ухудшают устойчивость сети. Поэтому дальнейшие исследования будут посвящены вопросу оценки устойчивости сети в условиях воздействия ДСФ.

Актуальность оценки устойчивости сети МКРС в условиях воздействия деструктивных факторов. Спецификой мобильной сети МКРС является ее функционирование в условиях воздействия ДСФ [1], а, следовательно, на первый план выдвигается характеристика устойчивости сети. При этом под устойчивостью сети будем понимать ее способность выполнять свои функции при выходе из строя части элементов в результате воздействия ДСФ [3, 4]. При этом выполнение функций обеспечивается реализацией управляющих решений. В настоящей работе ДСФ имеют внешнюю природу и включают в себя воздействие преднамеренных и непреднамеренных помех на радиолинии сети; физико-географические условия в местах развертывания сети МКРС; природные и техногенные катастрофы.

Для оценки устойчивости мобильной сети МКРС необходимо построить ее морфологическую модель. В настоящее время существует большое количество моделей оценки устойчивости сложных сетей связи, в том числе и в условиях внешнего деструктивного воздействия. Однако общим их недостатком является отсутствие аналитической взаимосвязи между характеристиками не только средств и воздействия ДСФ, но и структурных параметров сети.

Поэтому возникает актуальная задача по разработке модели оценки устойчивости мобильной сети МКРС в условиях воздействия внешних ДСФ, учитывающей морфологические параметры сети: состав элементов, их взаимосвязь и показатели устойчивости, структурные параметры, которые включают связность и вес элементов сети.

Структура сети МКРС и ее морфологические параметры. Структура сети МКРС хорошо описывается морфологическими характеристиками с точки зрения ее состава, взаимного соединения и расположения ее элементов. Они с заданной степенью детализации определяют конфигурацию сети связи. Поэтому оценку устойчивости будем рассматривать на всех уровнях структуры сети.

Компонентами сети МКРС являются: наземный эшелон, который содержит взаимоувязанную совокупностью стационарных и подвижных узлов и линий различных родов МКРС; воздушный эшелон, построенный

94

на основе средств воздушно-наземной связи и ретрансляторов связи на летно-подъемных средствах различного назначения; морской эшелон сети МКРС, состоящий из стационарно-мобильных узлов связи, автоматизированных комплексов связи, летательных аппаратов, соединенных линиями различных родов связи; космический эшелон, созданный на основе средств земных станций спутниковой связи и ретрансляторов связи на космических аппаратах. Таким образом, сеть МКРС представляет собой сложную иерархическую структуру, которую можно декомпозировать на следующие структурные уровни: сеть, направление; линия; интервал; средство связи.

Низшим уровнем структурной иерархии сети являются средства МКРС, которые обладают различной устойчивостью к воздействию ДСФ и технической надежностью. Каждое средство связи взаимодействует с другими средствами и формирует интервалы и линии, являющиеся ветвями структуры сети МКРС. Ветви структуры образуют информационные направления, из которых формируется сеть связи. Поэтому для оценки устойчивости сети МКРС в целом необходимо определить устойчивость на всех уровнях сети. При этом должны учитываться особенности сети МКРС, представляющей собой 4-эшелонную структуру, способы формирования и структурные показатели сети, влияющие на ее устойчивость. Формирование модели сети будем осуществлять по принципу: учет параметров связности сети, веса элементов сети и воздействия ДСФ через вероятность доступности к элементам сети. Управление сетью можно рассматриваться как процедуру изменения ее состояния в каждый момент времени с учетом поведения в предыдущем состоянии.

Модель структуры сети МКРС с учетом воздействия ДСФ. Модель сети МКРС с учетом воздействия ДСФ представлена на рисунке. Тогда задача определения устойчивости сети будет сводиться к вероятностной модели, которая позволяет оценивать устойчивость сети МКРС как усреднённую устойчивость с учетом морфологических параметров ее элементов. При этом устойчивость сети в условиях воздействия ДСФ зависит от изменения путей графа (сети) и/или добавления ребер (линии связи) с учетом вероятности доступности.

Система

Система в°з- Сеть ^ управления

действия ДСФ ^^ многоканальной сетью

(Р) радиосвязи „

(а, о)

♦ ♦ ♦

тг Сеть Канал

Канал „

_ многоканальной наблюдения за

наблюдения за >

состояниями

сети ДСФ ДСФ

Модель сети МКРС под воздействием ДСФ

Каждое средство связи взаимодействует с другим средством и формирует интервалы, тогда устойчивость интервала

радиосвязи под состояниями

воздействием воздействия

Ру = п Р£, (1)

к

где Ру - вероятность устойчивости интервала; Р 1 - вероятность

уин Уср

устойчивости к-го средства.

С учетом доступности ДСФ к средствам сети МКРС выражение (1) примет вид

Руин = Й11 - вк № ' (2)

где вк - вероятности доступности к к-му элементу сети.

С учетом наличия связности средства с другими средствами сети МКРС вероятность устойчивости интервала выражается в следующем виде:

2 ( К Г /, \ / /,\\ /,\ЛЛ

руин = п к=1

1

П (1 - б<(1 - вк)) р(к)

г=Л \ I усР.

(3)

Г=1Ч ( /

где - наличие связности к-го средства с другими средствами в сети; К - ресурс средства сети.

В этом случае формирование математической модели оценки устойчивости сети МКРС может быть следующей. Так как линии МКРС состоят из нескольких интервалов, то вероятность устойчивости линии Рул выражается формулой

Ру =ПР^ , (4)

ул уин

1 =1

где Рул - вероятность устойчивости линии; 1 = 1,1 - интервалы линии связи.

Направление связи (НС) состоит из совокупности независимых линий связи, поэтому вероятность устойчивости НС Рунс определяется формулой

= 1 -П (1 - Р№ 1, (5)

АА ул )

Рунс .

]=1К

где Рунс - вероятность устойчивости НС; ] = 1, J - линии передачи в НС сети МКРС.

С точки зрения влияния устойчивости сети на совокупность передаваемой информации между узлами коммутации сети необходимо учитывать важность (вес) информационного НС в передаче информации в сети. В то же время с учетом важности информационных НС устойчивость сети может быть определена как сумма устойчивостей НС Рунс , нормированных через их важность:

N

P

Усеть

I аnP

n

n=l

Унс

N

: I an n=1

J

П

j=1

7=1

n Уин

с учетом формулы (3) получим

P

усеть

N

: I а n

n=1

1

J

П

j=1

1

I 2

ПП

i=1 k=1

1

R

П

r=1V

1 _ g(k) (1 _ ekijn) )

{kij уср

P

(6)

где ап - важность п-го НС сети МКРС; п = 1, N - количество НС в сети.

Таким образом, модель (6) оценки устойчивости мобильной сети МКРС в условиях воздействия ДСФ отражает взаимосвязь показателя воздействия и структурных параметров сети, включающих количество НС, линий связи и интервалов связи, их связность и вес в сети.

1

1

Список литературы

1. Якушенко С. А., Сазонов М.А., Бибарсов М.Р. Радиорелейные и спутниковые системы передачи специального назначения: учебник / под ред. С. А. Якушенко. СПб.: ВАС, 2016. Ч. 1. 486 с.

2. Якушенко С.А., Сазонов М.А. Методология создания перспективных средств многоканальной радиосвязи на новых технических принципах. // Успехи современной радиоэлектроники. 2016. №2 11. С. 18 - 24.

3. ГОСТ Р 53111-2008. Устойчивость функционирования сети связи общего пользования. Требования и методы проверки. М.: Стандартинформ, 2009. 16 с.

4. Снежко В.К. Методика оценки устойчивости сетей многоканальной радиосвязи. СПб.: ВАС, 1987. 127 с.

Нгуен Хай Бинь, адъюнкт, binhnguyen1987vn@gmail. com, Россия, Санкт Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного

MODEL ASSESSMENT OF THE STABILITY MULTI-CHANNEL RADIO COMMUNICATION NETWORK

H.B. Nguyen

The complexity of the architecture and the heterogeneity of the multi-channel radio communication network are shown. The importance of the indicator of network stability under the influence of destructive factors is substantiated. A generalized analytical model for calculating the stability of the network, taking into account its morphological parameters and negative destructive effects, is presented.

Key words: multi-channel radio communication network, stability, morphological network parameters, destructive factors.

Nguyen Hai Binh, adjunct, binhnguyen1987vn@gmail. com, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny