Подход к оценке характеристик, отражающих особенности функционирования сети многоканальной радиосвязи Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

/ TECHNICAL science

35

УДК 621.391

Якушенко Сергей Алексеевич профессор, кандидат технических наук, доцент Государственный университет аэрокосмического приборостроения

(г. Санкт-Петербург) Забело Александр Николаевич доцент, кандидат военных наук Антонов Владимир Владимирович старший преподаватель Веркин Сергей Сергеевич преподаватель, кандидат технических наук Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного

(г. Санкт-Петербург) Р01: 10.24411/2520-6990-2019-10929 ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ХАРАКТЕРИСТИК, ОТРАЖАЮЩИХ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕТИ МНОГОКАНАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Yakushenko Sergey Alekseevich

Professor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor State University of Aerospace Instrumentation, (Saint Petersburg)

Zabelo Alexander Nikolaevich

Associate Professor, Candidate of Military Sciences Antonov Vladimir Vladimirovich Senior Lecturer

Verkin Sergey Sergeevich

Lecturer, Candidate of Technical Sciences Military Academy of Communications. Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny

(Saint Petersburg)

APPROACH TO THE ASSESSMENT OF CHARACTERISTICS REFLECTING THE FEATURES OF FUNCTIONING OF A MULTI-CHANNEL RADIO COMMUNICATION NETWORK

Аннотация

В статье рассматривается подход к оценке показателя устойчивости сети многоканальной радиосвязи в условиях деструктивных воздействий. Приведены расчеты морфологических параметров сети многоканальной радиосвязи.

Abstract

The article discusses the approach to assessing the stability index of a multichannel radio network under conditions of destructive impacts. The calculations of the morphological parameters of a multichannel radio communication network are presented.

Ключевые слова: сеть многоканальной радиосвязи, устойчивость, связность, важность

Keywords: multichannel radio network, stability, connectivity, importance

Сеть многоканальной радиосвязи является полевой частью цифровой системы связи и включает в себя средства и линии радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи. Такая сеть состоит из нескольких эшелонов, под которыми понимается совокупность телекоммуникационных средств и комплексов, размещенных в пространственной среде (космической, воздушной, морской и наземной): наземный эшелон - узлы и линии связи, наземные ретрансляторы, станции доступа, возимые и носимые средства связи; воздушный эшелон - система ретрансляторов на летно-подъемных средствах; морской эшелон - средства связи берегового и корабельного базирования; космический эшелон - система ретрансляторов на искусственных спутниках Земли.

Наибольшую угрозу для средств связи, и в первую очередь для сети многоканальной радио-

связи, будут представ внешние деструктивные факторы, которые могут иметь разную природу: воздействие преднамеренных и непреднамеренных помех на радиолинии сети; воздействие огневых средств наземного, воздушного и космического базирования (средств физического поражения).

Несмотря на возрастающие потребности сети по другим показателям (мобильность, доступность, управляемость и т.д.), устойчивость является важнейшим требованием, которое необходимо обеспечивать в условиях интенсивно воздействия дестабилизирующих факторов. Под устойчивостью сети будем понимать способность сети связи выполнять свои функции при выходе из строя части элементов сети в условиях воздействия дестабилизирующих факторов [1].

В большинстве научных работ устойчивость рассматривается как интегральное свойство, кото-

36

TECHNICAL SCIENCE /

рое представляет собой живучесть, помехоустойчивость, помехозащищенность и техническую надежность [1-3].

В зависимости от характера проявления дестабилизирующих факторов можно выделить объектовую (элементную), структурную и функциональную составляющие устойчивости. При этом каждая из составляющих устойчивости, в зависимости от условий функционирования сети связи, может характеризоваться живучестью, надежностью и/или помехоустойчивостью.

Кроме того, устойчивость может пониматься как вероятность работоспособного состояния сети по совокупности действия всех факторов, т.е. поражения, подавления и технической надежности [4]. Для оценки устойчивости мобильной сети МКРС необходимо построить ее морфологическую модель [5, 6].

Р.

У.Сеть

N

=X а

П=1

1-П

j=i

При этом возникает актуальная задача по разработке модели оценки устойчивости мобильной сети многоканальной радиосвязи в условиях воздействия внешних дестабилизирующих факторов, учитывающей морфологические параметры сети.

Морфологической моделью является неориентированный граф с характеристиками его элементов. На основе морфологического описания каждый элемент сети описывается своими характеристиками (морфологическими параметрами), такими как линии и узлы связи.

Морфологические параметры сети многоканальной радиосвязи представляют собой состав элементов, их взаимосвязь и показатели устойчивости, структурные параметры, которые включают связность и вес элементов сети.

На основе морфологических параметров показатель устойчивости сети многоканальной радиосвязи определяется формулой [5]:

1 - 5к' (1 - вЩ I Р |Л (1)

1 - п П fi - П i1 - s(kr) i1 - вт) PSi

i=1 k=1 v r=1 ^ 'J

где И - важность направления связи;

Р{куп)

- коэффициент доступности к элементам

сети; - наличие связи между элементами

Г>{куп) „

сети; -1уСр - устойчивость элементов сети, которая определяется как устойчивость отдельной станции, так и узловых и ретрансляционных пунктов;

I — и - —

интервалы линии связи;

j=1, J-

ли-

нии передачи в направлении связи сети; П — 1, N

- количество направлений связи в сети; Я - ресурс средств сети.

В данной статье предположим подход к оценки морфологических параметров сети многоканальной радиосвязи, состоящих из важности направлений связи, связности элементов сети и устойчиво-

сти средств многоканальной радиосвязи (отдельной станции, узловых и ретрансляционных пунктов).

Важность направления связи определяется долей информационной нагрузки по отношению ко всей нагрузки сети:

М N Мп

а =

где

XCnm 1 XXCn m=1 n=1 m=1

N

(2)

X аи=1

п—1

Под связностью элементов сети будем понимать вероятность наличия взаимосвязей одного элемента с другими элементами. Коэффициент

я(кг)

связности 5 может принимать следующие значения:

5<kr4

1, при k=r;

<kr)

I

—77г, при наличии направления связи между k и г средствами;

L«)

0 , при всех остальных случаях,

1(кг)

где I - число направления связи от к-ого к

г-му средству связи; - общее число направлений связи (путей, маршрутов), организованных от /-ого средства.

Для оценки устойчивости отдельного средства

(линии, узла связи) Ру^ необходимо учитывать

особенности МКРС: передача и ретрансляция радиоволн с использованием различных механизмов, их распространения от многих пользователей. При

этом существуют ретрансляционные пункты, узловые станции, или узел радиорелейной (тропосферной, космической) связи, состоящие из отдельной станции или группы станции.

Тогда устойчивость отдельной станции, узловых и ретрансляционных пунктов определяется нижеприведенными формулами.

Устойчивость отдельной станции [3, 6]:

p =р p p 1 у.СТ 1 ж.СТ1 ТН.СТ1 ДРЭВ ;

V

/ technical science

37

где Рж£т - коэффициент живучести станции; - коэффициент технической надежности

- коэффициент деструктивного ра-

станции; РДРЭВ

Ртн=1 - РТО=1 -Пi1 - раб) 1=1

(4)

где I 1, —фб - число функциональных блоков; - - показатель технической надежности

Р

УС.СТ

Pq - показатель технического отказа

средства;

средства; P^g - вероятности работоспособности

диоэлектронного воздействия.

Станция представляет собой последовательно-параллельное соединение различных функциональных блоков (блок антенн и фидерных трактов, блок усилителей мощности передачи, блок приемников, блок формирования сигналов, блок электропитания):

блоков.

Показатель живучести определяется формулой

[7]:

,) (5)

РЖ = 1 - Рпор =1

РОМС PyHC (1 РУ„СП

где - - вероятность поражения средства;

Ромс - вероятность определения местоположения средства; - - вероятность уничтожения

средства связи;

Р

унСп

вероятность уничтоже-

ния средства поражения.

Отсюда коэффициент устойчивости отдельной станции определяется следующей формулой:

1 - Р P (1 - Р

1 1 ОМС1 У„С (1 1 У„СП

1-п (1-рб)

¿=1

1

ДРЭВ ,

(6)

В общем случае узловые (ретрансляционные) пункты можно рассматривать с трех позиций [7]:

1. Станции, работающие на центре, выполняют поставленные задачи независимо друг от друга:

р,ц=!- П а- Рк)

у.СТ

) =

(7)

к=1

где РуЦ - коэффициент устойчивости пункта;

Р

(к)

у.СТ

- коэффициент устойчивости станции,

которые находятся на пункте; к — 1, K - число станций на пункте.

г

Руц = 1-

Л

1-П Рк)

у.СТ

Г

2. Станции связаны друг с другом при выполнении поставленных задач (ретрансляция):

ц . .

Р„=п Рк

у.СТ ■

(8)

где

R }

к=1

число взаимосвязанных ра-

диоэлектронных средств (станций).

3. На практике встречаются случаи комбинированного выполнения задач. Из общего числа станции К, входящих в центр, R станций функционируют взаимосвязано:

П (1Ру.СТ )

(9)

R

А Кц -«ц

ц

Таким образом, модель (1) оценки устойчивости мобильной сети многоканальной радиосвязи в условиях воздействия дестабилизирующих факторов отражает взаимосвязь показателя воздействия и структурных параметров сети, включающих количество направлений связи, линий связи и интервалов связи, их связность и вес в сети. В данной работе представляется способ расчета ее компонентов (связность, важность, устойчивость элементов сети) в формулах [2-9]. Дальнейшим направлением исследования предполагается совершенствование модели оценки устойчивости сети многоканальной радиосвязи в условиях воздействия деструктивного радиоэлектронного воздействия с учетом процедуры управления сетью как динамической системой.

Список литературы

1. ГОСТ Р 53111 - 2008. Устойчивость функционирования сети связи общего пользования.

2. Михайлов Р.Л., Макаренко С.И. Оценка устойчивости сети в условиях воздействия на нее

дестабилизирующих факторов. Радиотехнические и телекоммуникационные системы, 2013, №4.

3. Боговик А.В., Игнатов В.В. Эффективность систем военной связи и методы ее оценки. СПБ. ВАС, 2006. с.183.

4. Еремин С.А., Кожаров А.В. Методическая основа расчета устойчивости системы связи. Журнал «Вестник связи» 2016 г. вып №12, с. 17-21.

5. Нгуен Х.Б. Модель оценки устойчивости сети многоканальной радиосвязи. Журнал «Известия Тульского государственного университета» 2019 г. вып. № 6. с.93-97.

6. Якушенко С.А., Забело А.Н., Антонов В.В., Веркин С.С. Подход к оценке устойчивости пространственно-распределенных разнородных сетей радиосвязи. Журнал «Colloquium-journal» 2019. № 21-1 (45). с. 4-6.

7. Снежко В.К. Методика оценки устойчивости сетей многоканальной радиосвязи. ВАС, 1987, с.127.