Научная статья на тему 'ПРОБЛЕМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЕ'

ПРОБЛЕМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЕ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
58
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ / ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ / ГЛОБАЛЬНЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Карпенко Е.А., Кравчин М.В., Сергиенко А.В., Андрашитов Д.С.

Введение: В настоящее время в развитых странах мира сформировался устойчивый тренд на целенаправленную информатизацию разведывательного сообщества. Это объясняется, тем, что в современных условиях политической, экономической и технологической обстановки информационные технологии рассматриваются в качестве инновационного инструмента повышения возможностей и конкурентоспособности государства при одновременной экономии средств. Цель исследования: Актуальным в настоящее время является создание глобальной низкоорбитальной космической информационной системы (ГКНИС), основу которой составляет многоспутниковая орбитальная группировка малогабаритных космических аппаратов (МГКА) по принципу кластерной организации. Существенным отличием ГКНИС, как облачной сети, является то, что существующие облачные технологии адаптированы для наземных немобильных компьютеров, среди которых значительная часть играет роль не вычислителей, а просто накопителей и "держателей" данных. Таким образом, возникает проблема обеспечения управляемости ГКНИС при ограниченности вычислительных ресурсов каждого из отдельных КА, которые составляют космическую систему. Вряд ли будет эффективным путь решения этой проблемы путем включения в состав космической системы отдельных "больших" КА, масса и габариты которых позволят установить на борту мощную БЦВМ, чтобы позволить таким КА играть роль вычислительных узлов в рамках орбитальной системы. Очевидно, что экономическая состоятельность ГКНИС будет в первую очередь зависеть от возможности использовать в её составе КА именно малой массы и габаритов, унифицированных по платформе служебных систем и производимых поточно конвейерным способом. Разработка подобной технологии может оказаться ключевым моментом в создании экономически состоятельной ГКНИС. Результаты: В работе рассматриваются проблемы организации управления многофункциональной системой спутниковой связи при решении задач информационного обмена с использованием облачных технологий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Карпенко Е.А., Кравчин М.В., Сергиенко А.В., Андрашитов Д.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROBLEMS OF CLOUD TECHNOLOGY IMPLEMENTATION IN LOW-ORBIT SPACE SYSTEMS OF PERSONAL SATELLITE COMMUNICATIONS AND DATA TRANSMISSION AND TELECONTROL

Introduction: Currently, a steady trend has been formed for targeted informatization of the intelligence community. This is explained by the fact that in the current conditions of the political, economic and technological environment, information technologies are considered as an innovative tool for increasing the capabilities and competitiveness of the state while saving money. Purpose of the study: At present, the creation of a global low-orbit space information system, which is based on a multi-satellite orbital constellation of small-sized spacecraft based on the principle of cluster organization, is currently relevant. The essential difference between the global low-orbit space information systemas a cloud network is that the existing cloud technologies are adapted for terrestrial non-mobile computers, among which a significant part plays the role of not computers, but simply data storage devices and "holders". Thus, the problem arises of ensuring the controllability of the GKNIS with limited computing resources for each of the individual spacecraft that make up the space system. It is unlikely that there will be an effective way to solve this problem by including separate "large" spacecraft in the space system, the mass and dimensions of which will allow installing a powerful onboard computer on board to allow such spacecraft to play the role of computing nodes within the orbital system. It is obvious that the economic viability of the GKNIS will primarily depend on the ability to use in its composition spacecraft of precisely small mass and dimensions, unified by the platform of service systems and produced in-line by a conveyor method. The development of such a technology could be a key moment in the creation of an economically viable global low-orbit space information system. Results: The paper deals with the problems of managing the management of a multifunctional satellite communication system in solving problems of information exchange using cloud technologies.

Текст научной работы на тему «ПРОБЛЕМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЕ»

НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т. 15. № 1-2023

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА Сс1: 10.36724/2409-5419-2023-15-1-4-9

ПРОБЛЕМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЕ

КАРПЕНКО Елена Анатольевна1

КРАВЧИНА Максим Витальевич2

СЕРГИЕНКО Алексей Викторович 3

АНДРАШИТОВ Дмитрий Сергеевич4

Сведения об авторах:

1 Северо-Кавказский филиал ордена Трудового Красного Знамени ФГБОУ ВО "Московский технический университет связи и информатики", г Ростов-на-Дону, Россия

2 Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-дону, Россия

3 Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-дону, Россия

4 Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Балашиха, Россия

Работа подготовлена в рамках научной темы "Разработка беспилотных технологий на основе комплексной поэтапной оптимизации с редукцией экстремальных задач и инструментов нейро-нечеткого моделирования" (FZNE-2022-0006).

АННОТАЦИЯ

Введение: В настоящее время в развитых странах мира сформировался устойчивый тренд на целенаправленную информатизацию разведывательного сообщества. Это объясняется, тем, что в современных условиях политической, экономической и технологической обстановки информационные технологии рассматриваются в качестве инновационного инструмента повышения возможностей и конкурентоспособности государства при одновременной экономии средств. Цель исследования: Актуальным в настоящее время является создание глобальной низкоорбитальной космической информационной системы (ГКНИС), основу которой составляет многоспутниковая орбитальная группировка малогабаритных космических аппаратов (МГКА) по принципу кластерной организации. Существенным отличием ГКНИС, как облачной сети, является то, что существующие облачные технологии адаптированы для наземных немобильных компьютеров, среди которых значительная часть играет роль не вычислителей, а просто накопителей и "держателей" данных. Таким образом, возникает проблема обеспечения управляемости ГКНИС при ограниченности вычислительных ресурсов каждого из отдельных КА, которые составляют космическую систему. Вряд ли будет эффективным путь решения этой проблемы путем включения в состав космической системы отдельных "больших" КА, масса и габариты которых позволят установить на борту мощную БЦВМ, чтобы позволить таким КА играть роль вычислительных узлов в рамках орбитальной системы. Очевидно, что экономическая состоятельность ГКНИС будет в первую очередь зависеть от возможности использовать в её составе КА именно малой массы и габаритов, унифицированных по платформе служебных систем и производимых поточно конвейерным способом. Разработка подобной технологии может оказаться ключевым моментом в создании экономически состоятельной ГКНИС. Результаты: В работе рассматриваются проблемы организации управления многофункциональной системой спутниковой связи при решении задач информационного обмена с использованием облачных технологий.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: спутниковая связь, облачные технологии, передача данных, глобальные навигационные спутниковые системы.

Для цитирования: Карпенко Е.А., Кравчина М.В., Сергиенко А.В., Андрашитов Д.С. Проблемы реализации облачных технологий в низкоорбитальных космических системах персональной спутниковой связи и передачи данных и телеуправление // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2023. Т. 15. № 1. С. 4-9. Сс1: 10.36724/2409-5419-2023-15-1-4-9

Введение

В области использования информации наблюдается тенденция расширения численности пользователей при одновременном понижении их ранга (от стратегического уровня к тактическому, вплоть до единичного потребителя). В настоящее время в развитых странах мира сформировался устойчивый тренд на целенаправленную информатизацию разведывательного сообщества. Это объясняется тем, что в современных условиях политической, экономической и технологической обстановки информационные технологии рассматриваются в качестве инновационного инструмента повышения возможностей и конкурентоспособности государства при одновременной экономии средств [1].

Такие пользователи отличаются высоким уровнем требований к детальности, обзорности, периодичности и оперативности доставки информации [2], которые не обеспечиваются современными наземными системами управления и мониторинга. Для удовлетворения этих требований все чаще используются системы аэрокосмического мониторинга регионального и глобального масштаба, включающие различные опто-электронные, радиолокационные и лазерные съемочные системы, глобальные навигационные спутниковые системы ГЛОНАСС и ГЛОНАСС/GPS, [6-9] а также современные спутниковые системы связи [10-15].

Постановка задачи

На данный момент отечественная космическая группировка по дистанционному зондированию Земли, включает всего лишь три спутника: гидрометеорологический спутник второго поколения «Электро-Л», гидрометеорологический и океанографический «Метеор-М» №1 и космический аппарат (КА) дистанционного зондирования Земли «Ресурс-ДК 1», а также спутник «Монитор-Э», который практически не эксплуатируется по целевому назначению [3]. Таким образом, объем требований к данным спутникам никак не сопоставим с их возможностями. Весьма важной остается и проблема отсутствия системы единых форматов хранения и представления данных по дистанционному зондированию земли и информационных продуктов в ведомственных информационных системах.

Решить указанные недостатки позволяет использование данных, полученных с иностранных космических аппаратов, в частности МЧС получает информацию с аппаратов Terra, Aqua, SPOT 4/5 и др. Однако оплата за предоставляемые услуги довольно высока.

Актуальным в настоящее время является создание глобальной низкоорбитальной космической информационной системы (ГКНИС), основу которой составляет многоспутниковая орбитальная группировка малогабаритных космических аппаратов (МГКА) по принципу кластерной организации.

Под кластером МГКА понимается иерархически структурированная группа совместно выполняющих целевую задачу космических аппаратов, воспринимаемая как потребителем, так и наземным комплексом управления, как единый объект. Иерархию кластера составляют малогабаритный космический

аппарат (МКА)-лидер, решающий задачи организации межспутникового взаимодействия и информационного обмена с наземным комплексом управления и потребителем, и несколько КА-ведомых, в рамках кластера решающих целевые задачи. Ключевым фактором успешного функционирования кластера МГКА является его способность решать самостоятельно часть задач, которые в настоящее время по традиционной технологии управления КА решаются наземными службами.

Прежде всего это относится к возможности предварительной обработки полученной информации. Непрерывное (или высокопериодическое) наблюдение в режиме слежения, которое предполагается основным режимом работы ГКНИС на базе МГКА позволяет передавать потребителю не всю информацию, а лишь ту её часть, которая содержит существенные с точки зрения потребителя изменения с момента прошедшего наблюдения. Возможность резко снизить объем передаваемых данных является важнейшим условием реализуемости ГКНИС, так как канал связи «космос-земля» довольно энергоемок. Но осуществить такой режим работы можно лишь в случае способности бортовой аппаратуры отдельного космического аппарата произвести значительный объем вычислений в ходе предварительной обработки информации. Кроме того, такую обработку информации необходимо осуществлять крайне оперативно, фактически в режиме реального времени.

Это приводит к возникновению еще одной проблемы -ограниченности вычислительных ресурсов отдельно взятого МКА вне зависимости от его специализации в иерархии кластера. Очевидно, что как МКА-лидер, так и МКА-ведомый нуждаются в значительных вычислительных ресурсах. Трудности создания высокопроизводительного компьютера малых габаритов, массы и низкого уровня энергопотребления, способного стабильно работать в условиях космического полета, предопределяют трудность создания МКА, способного решить требуемые вычислительные задачи в ходе своего функционирования.

При этом трудность усугубляется тем, что если системные эффекты и позволяют снизить требования к массе и габаритам целевой аппаратуры, то необходимость их реализации в ходе многозвенного взаимодействия динамичных, удаленных друг от друга объектов наоборот предъявляет дополнительные требования к количеству и скорости обработки информации в каждом отдельном космическом аппарате. В результате при реализации ГКНИС её создателям придется иметь дело с ещё одним барьером - вычислительным, который обусловлен низкой производительностью вычислительных систем каждого отдельного МКА орбитальной группировки.

Важно отметить, что преодоление этого барьера не зависит от степени энерговооруженности КА - вычисления являются не энергоемким процессом, а производительность компьютера слабо зависит от мощности системы электропитания.

Таким образом, возникает проблема обеспечения управляемости ГКНИС при ограниченности вычислительных ресурсов каждого из отдельных КА, которые составляют космическую систему. Вряд ли будет эффективным путь решения этой проблемы путем включения в состав космической

системы отдельных «больших» КА, масса и габариты которых позволят установить на борту мощную БЦВМ, чтобы позволить таким КА играть роль вычислительных узлов в рамках орбитальной системы.

Очевидно, что экономическая состоятельность ГКНИС будет в первую очередь зависеть от возможности использовать в её составе КА именно малой массы и габаритов, унифицированных по платформе служебных систем и производимых поточно конвейерным способом.

Предпосылками решения этой проблемы при сохранении унификации МКА в орбитальной системе может быть учет двух важных особенностей ГКНИС.

Первая особенность ГКНИС заключается в том, что её МКА в силу своей многочисленности действуют в зоне прямой видимости друг друга в условиях отсутствия помех со стороны атмосферы Земли. Максимальная дальность взаимодействия двух КА низкоорбитальной группировки зависит от высоты орбиты и высоты верхней границы атмосферы, ниже которой помехи взаимной связи приходится принимать в расчет.

В простейшем случае максимальная дальность Бца между двумя КА (КА1 - КАг) на круговой орбите вычисляется по формуле, представлено на рисунке 1.

Аса + HKA)2 -(R + Hд)2

(1)

где Яз = 6371 км - радиус Земли; Яка - высота орбиты КА, км; На - высота верхней границы атмосферы, км.

Для случая Яд=150 км можно представить зависимость дальности Бца от высоты орбиты Яка, в качестве которой взяты типичные высоты для низкоорбитальной системы мониторинга, представлено на рисунке 2.

Рис. 1. Максимальная дальность взаимодействия между КА орбитальной группировки без помех со стороны атмосферы

Рис. 2. Зависимость дальности взаимодействия КА

при условной высоте верхней границы атмосферы Ha=150 км

Несмотря на значительные расстояния, условия космического полета позволяют организовать между космическими аппаратами обмен данными при незначительных энергетических затратах. Примером может быть канал межспутниковой связи космической системы Iridium.

В этой системе каждый КА орбитальной группировки имеет радиолинии связи с двумя соседними КА, находящимися в одной орбитальной плоскости с ним, и двумя КА в соседних (слева и справа) орбитальных плоскостях. Для поддержания межспутниковой связи на каждом КА имеются четыре щелевые антенные решетки с коэффициентом усиления 36 дБ.

Точность управления диаграммой направленности каждой антенны составляет ±5°. Используется полоса частот шириной 200 МГц в диапазоне 23,18-23,38 ГГц. Для исключения взаимных помех в межспутниковых каналах связи полоса частот шириной 200 МГц разбита на 8 отдельных частотных полос, которые образуют отдельные каналы связи. Скорость передачи информации в каждом канале 25 Мбит/с.

В радиолинии применяется временное разделение каналов. При помощи фазовой манипуляции ФМ-4 производится кодирование информации, которое обеспечивает сжатие речевой информации в цифровом виде. Информация о сжатии, а также сигналы циклической и тактовой синхронизации передаются по каналу управления, для чего в радиолинии «КА-абонент» задействовано 4 радиоканала.

Коэффициент сжатия, информации (2,2/1) позволяет обеспечить передачу в радиолинии «КА-абонент» 55 речевых каналов на 25 несущих частотах.

При передаче радиотелефонной информации вероятность ошибки на бит не выше 0,001, при передаче цифровых данных - 0,000001. Каждый канал межспутниковой линии связи поддерживает 600 телефонных каналов без сжатия (1300 каналов при коэффициенте сжатия информации 2,2/1).

Современные технологии связи, в том числе в области миллиметровых волн и особенно в оптическом диапазоне (по лазерному лучу) способны за пределами атмосферы обеспечить высокую пропускную способность обмена данными. Важно, что при этом энергоемкость типичного МКА является достаточной для организации межспутникового канала связи.

Вторая особенность заключается в том, что объекты наблюдения, которые могут интересовать потребителя ГКНИС, на поверхности Земли расположены довольно неравномерно, иллюстрируется на рисунке 3.

Рис. 3. Зоны интенсивности наблюдения ГКНИС (условно)

При этом зоны интереса потребителя могут иметь как постоянный характер, что позволяет планировать использование ресурсов ГКНИС заблаговременно, так и ситуационный характер, что вызывает необходимость рассчитывать технические возможности ГКНИС для случая оперативного перенацеливания внимания на район, ранее не наблюдаемый, либо для случая повышения интенсивности наблюдения в зоне постоянного интереса.

Неравномерность интенсивности использования целевой аппаратуры космических аппаратов ГКНИС в сочетании с технологиями межспутникового обмена данными предоставляют возможность преодолеть «вычислительный барьер» отдельных КА путем организации взаимодействия между ними в рамках всей системы.

Основой такого взаимодействия является превращение всей совокупности МКА ГКНИС в единую вычислительную сеть, в которой перегруженный вычислениями объект имеет возможность передать часть своих функций по обработке информации другому объекту, который в данный момент используется не в полной мере. Эта идея полностью соответствует сущности сетевым информационным технологиям.

Такие сетевые информационные технологии обеспечивают при развёртывании орбитальной группировки КА достижение потенциальных возможностей космических систем по глобальности и оперативности, по доступу к информации о любых пространственных объектах в космическом и воздушном пространствах, на суше и море.

Сегодня к таким технологиям, в первую очередь, относится получение и анализ изображений с низким, средним и высоким пространственным разрешением элементов земного

рельефа, населенных пунктов и водной поверхности в различной цветовой гамме из космоса. Для задач оперативного контроля состояния природных ресурсов и экономически важных и/или опасных объектов РФ методы дистанционного зондирования Земли позволяют получать объективные данные в режиме реального времени с больших площадей, производить эффективную оценку ситуации на данной территории и оперативного принятия решения в чрезвычайной ситуации.

Эти методы дают хороший экономический результат в части рационального использования предоставляемых ресурсов, а также с более высокой достоверностью позволяют производить учет материального ущерба, причиненного различного рода катаклизмами. Технологии дистанционного зондирования Земли позволяют создавать аналитические модели суточного прогнозирования на основе физических законов, но для прогнозирования развития ситуации требуются также данные за большие периоды времени, плюс дополнительная гидрометеорологическая информация, наземные замеры.

Вся эта информация в комплексе даёт актуальный, объективный, прозрачный срез данных, необходимый для всех заинтересованных структур. Создание подобной сетевой архитектуры возможно только при широком использовании космических средств, при этом глобальность и оперативность могут обеспечить только низкоорбитальные КС с соответствующими задачам орбитальной группировки КА.

В настоящее время к такой сетевой технологии относится, так называемая, облачная или рассеянная технология [4]. Она представляет собой технологию обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются «КА-абоненту» как Интернет-сервис. «КА-абонент» имеет доступ к собственным данным, но не может управлять и не должен заботиться об инфраструктуре, операционной системе и собственно программном обеспечении, с которым он работает.

С этой точки зрения всю систему ГКНИС, как совокупность взаимодействующих кластеров МГКА можно представить в виде единой сети. Ведь структурной основой реализации облачной технологии для наземных средств является кластерное построение сети компьютеров, которое в космосе может быть реализовано в виде кластерного построения многоспутниковой орбитальной группировки МКА, каждый из которых с точки зрения управления представляет собой периферийный компьютер ограниченной мощности в единой сети, предназначенной для решения ресурсоемких задач.

Такое описание кластеров МКА практически соответствует определению кластера в терминологии облачной технологий как типа параллельной или распределенной вычислительной системы, состоящей из набора соединенных между собой и работающих совместно однородных компьютеров, которые рассматриваются как «единый интегрированный вычислительный ресурс» (Single System Image, SSI).

Особенностью облачных технологий является обеспечение совместного использования ресурсов, распределенных по разным административным и географическим доменам, что применительно к орбитальной группировке, позволяет организовать информационный обмен не только между МКА одного кластера, но и между кластерами. Естественным для таких условий является решение передать часть ресурсоемких задач обработки информации от кластера, непосредственно

решающего задачу наблюдения, к «незагруженным» на данный момент кластерам МКА.

Такой подход требует представления всей орбитальной группировки МКА в виде единой иерархичной пространственно-распределенной сети разнородных вычислительных устройств, предназначенной для решения задач, вычислительный объем которых превышает не только возможности бортового цифрового вычислительного комплекса отдельного МКА, но и вычислительные возможности отдельного кластера МКА такой орбитальной группировки.

Существенным отличием ГКНИС, как облачной сети, является то, что существующие облачные технологии адаптированы для наземных немобильных компьютеров, среди которых значительная часть играет роль не вычислителей, а просто накопителей и «держателей» данных.

В терминологии облачных вычислений такие компьютеры относят к первому уровню иерархии, в которой нулевой уровень представлен датчиками получения первичной информации, а второй уровень - периферийные компьютеры, собственно, и решающие задачу обработки информации. В ГКНИС роль нулевого уровня облачной иерархии играют МКА-ведомые, решающие целевую задачу по получению первичной информации. Они же, вместе с МКА-лидерами кластеров могут играть роль объектов второго уровня иерархии, обрабатывающих полученную информацию.

Трудность возникает в том, что функции первого уровня иерархии, как хранилища накопленной информации, готовой для дальнейшей обработки, в ГКНИС возлагать на космические аппараты непродуктивно, а использование в качестве промежуточного хранилища наземной аппаратуры немедленно влечет за собой недопустимое увеличение объема передачи данных по линии «космос-земля-космос».

Заключение

В этой связи актуальным становится исследование вопроса о создании на базе мобильных космических носителей хранилища данных в виде управляемой «информационной волны». Предполагается, что первичные данные от целевых МКА (нулевого уровня облачной иерархии) будут переданы на некоторую совокупность МКА, территориально близких к КА нулевого уровня и временно играющих роль хранилища информации, к которому могут обращаться МКА второго уровня иерархии, решающие задачу обработки данных.

Поскольку КА-хранилища через определенный промежуток времени окажутся в зоне интересов потребителя и будут привлечены к выполнению целевых задач, они обязаны передать свою часть базовой информации следующим за ними свободным КА. Процесс должен напоминать волну, перетекающую от одного носителя к другому с целью удержать гребень этой волны над теми участками Земли, где основная масса МКА ГКНИС не задействована для решения целевых задач.

С учетом того, что ГКНИС должна быть рассчитана на обслуживание оперативно возникающих зон ситуативного интереса потребителя, возникает необходимость в разработке не только технологии формирования и поддержания «информационной волны», но и технологии её реконфигурации и переноса на другой участок «информационного затишья».

В рамках существующих облачных технологий подобные задачи пока не решены, поскольку специфика наземных компьютеров не вызывала необходимости в их разработке. В то же время разработка подобной технологии может оказаться ключевым моментом в создании экономически состоятельной ГКНИС.

Литература

1. Кондратьев А., Затуливетер Ю. Облачное будущее по-американски II Независимое военное обозрение. 2013. №4(745). С. 8-9.

2. Макаренко Д. М., Потюпкин А. Ю. Проблемы реализации GRID-технологий для решения задач информационного обмена в глобальной низкоорбитальной космической информационной системе II Вестник МАТИ. 2012. №19. С. 242-249.

3. Галъкееич А. И. Концепция и перспектива создания и использования глобальной космической низкоорбитальной информационной системы "Космонет" для информационного обеспечения техносферной безопасности II Технологии техносферной безопасности. 2011. №4(38). С. 1-7.

4. Широкова Е. А. Облачные технологии II Современные тен-денциитехническихнаук. 2011. С. 30-33.

5. Cherckesova L.V., Safaryan O.A., Trubchik I., Chumakov V., Yukhnov V.I., Yengibaryan I.A. Modification and optimization of Miller -Rabin simplicity test algorithm implemented by parallel computation. В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Сер. "International Scientific and Practical Conference Environmental Risks and Safety in Mechanical Engineering, ERSME 2020" 2020. C. 012064.

6. Platonov S.A., Platonov A.V., Postnikov M.E., Khadonova S.V., Dymkova S.S. Using global navigation satellite systems to solve complex application problems IIВ сборнике: 2019 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, SOSG 2019. 2019. C. 8706807.

7. Dymkova S.S. Conjunction and synchronization methods of earth satellite images with local cartographic data II В сборнике: 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. 2020. C. 9078561.

8. Dymkova S.S. Earth observation and global navigation satellite systems analitical report part i (aviation and space) II Synchroinfo Journal. 2022.T.8.№1.C. 30-41.

9. Дымкоеа С. С. Облачные iot платформы и приложения для оптимизационного управления транспортом II REDS: Телекоммуникационные устройства и системы. 2020. Т. 10. № 4. С. 39-50.

10. Алешин B.C. Оценка реализуемости активной фазированной антенной решётки терминала системы спутниковой связи "Экс-пресс-РВ" II T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2021. Т. 15. №8. С. 13-21.

11. Алешин B.C., Догаев С.Г. Задержки распространения сигналов в сетях спутниковой связи II T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Т. 13. № 5. С. 4-11.

12. Аджемов С.С., Рюмшин К.Ю., Чадов Т.А. Декодер блочных турбокодов II T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2018. Т. 12. № 9. С. 50-53.

13. Pavlov S. V., Dokuchaev V.A., Mytenkov S.S. Model of a fuzzy dynamic decision support system II T-Comm. 2020. T. 14. № 9. C. 43-47.

14. Шухардин A.H., Шкорина A.B. Методика оперативного оценивания вероятностей и сроков доставки сообщений в информационно-телекоммуникационных системах II Труды Северо-Кавказского филиала Московского технического университета связи и информатики. 2021. № 1. С. 153-157.

15. Алешин B.C. Пять мифов о спутниковой связи II Телекоммуникации и информационные технологии. 2019. Т. 6. № 2. С. 5-11.

PROBLEMS OF CLOUD TECHNOLOGY IMPLEMENTATION IN LOW-ORBIT SPACE SYSTEMS OF PERSONAL SATELLITE COMMUNICATIONS AND DATA TRANSMISSION AND TELECONTROL

ELENA A. KARPENKO

Rostov-on-Don, Russia

MAKSIM V. KRAVCHINA

Rostov-on-Don, Russia

ALEXEY V. SERGIENKO

Rostov-on-Don, Russia

KEYWORDS: satellite communication, cloud technology, data transfer, global low-orbit space information system

DMITRIY S. ANDRASHITOV

Balashikha, Russia

ABSTRACT

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Introduction: Currently, a steady trend has been formed for targeted informatization of the intelligence community. This is explained by the fact that in the current conditions of the political, economic and technological environment, information technologies are considered as an innovative tool for increasing the capabilities and competitiveness of the state while saving money. Purpose of the study: At present, the creation of a global low-orbit space information system, which is based on a multi-satellite orbital constellation of small-sized spacecraft based on the principle of cluster organization, is currently relevant. The essential difference between the global low-orbit space information systemas a cloud network is that the existing cloud technologies are adapted for terrestrial nonmobile computers, among which a significant part plays the role of not computers, but simply data storage devices and "holders". Thus, the problem arises of ensuring the controllability of the GKNIS with limited

computing resources for each of the individual spacecraft that make up the space system. It is unlikely that there will be an effective way to solve this problem by including separate "large" spacecraft in the space system, the mass and dimensions of which will allow installing a powerful onboard computer on board to allow such spacecraft to play the role of computing nodes within the orbital system. It is obvious that the economic viability of the GKNIS will primarily depend on the ability to use in its composition spacecraft of precisely small mass and dimensions, unified by the platform of service systems and produced in-line by a conveyor method. The development of such a technology could be a key moment in the creation of an economically viable global low-orbit space information system. Results: The paper deals with the problems of managing the management of a multifunctional satellite communication system in solving problems of information exchange using cloud technologies.

REFERENCES

1. A. Kondrat'ev, Yu. Zatuliveter. Cloudy American future. Independent military review. 2013. No.4(745), pp. 8-9.

2. D.M. Makarenkoo, A.Yu. Potypkin. Problems of implementation of GRID-technologies for solving problems of information exchange in the global low-orbit space information system. Vestnik MATI. 2012. No.19, pp. 242-249.

3. A. I. Galkevich. The concept and prospects for the creation and use of global space low-orbit information system "Cosmonet" for information support of technosphere security. Technospheric safety technologies. 2011. No.4(38), pp. 1-7.

4. E. A. Shirokova. Cloud technologies. Modern trends in engineering sciences. 2011, pp. 30-33.

5. L.V. Cherckesova, O.A. Safaryan, I. Trubchik, V. Chumakov, V.I. Yukhnov, I.A. Yengibaryan. Modification and optimization of Miller - Rabin simplicity test algorithm implemented by parallel computation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Сер. "International Scientific and Practical Conference Environmental Risks and Safety in Mechanical Engineering, ERSME2020" 2020. P. 012064.

6. S.A. Platonov, A.V. Platonov, M.E.Postnikov, S.V. Khadonova, S.S. Dymkova. Using global navigation satellite systems to solve complex application problems. 2019 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, SOSG 2019. 2019. P. 8706807.

7. S.S. Dymkova. Conjunction and synchronization methods of earth satellite images with local cartographic data. 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications.

2020. P. 9078561.

8. S.S. Dymkova. Earth observation and global navigation satellite systems analitical report part i (aviation and space). Synchroinfo Journal. 2022. Vol. 8. No. 1, pp. 30-41.

9. S.S. Dymkova. Облачные iot платформы и приложения для оптимизационного управления транспортом. REDS. 2020. Vol. 10. No. 4, pp. 39-50.

10. V. S. Aleshin. Estimation of an active phased antenna array feasibility of the satellite communication system "Express-RV" terminal. T-Comm.

2021. Vol. 15. No. 8, pp. 13-21.

11. V. S. Aleshin., S. G. Dogaev. Signal propagation delays in satellite networks. T-Comm. 2019. Vol. 13. No. 5, pp. 4-11.

12. S.S. Adzhemov, K.Yu. Ryumshin, T.A. Chadov. Block Turbo Code Decoder. T-Comm. 2018. Vol. 12. No. 9, pp. 50-53.

13. S.V. Pavlov, V.A. Dokuchaev, S.S.Mytenkov. Model of a fuzzy dynamic decision support system. T-Comm. 2020. Vol. 14. No. 9, pp. 43-47.

14. A.N. Shukhardin, A.V. Shkorina. Methods of operational estimation of probabilities and terms of message delivery in information and telecommunication systems. Proceedings of the North Caucasian branch of MTUCI. 2021. No. 1, pp. 153-157.

15. VS. Aleshin. Five myths about satellite communications. Telecommunications and information technologies. 2019. Vol. 6. No. 2, pp. 5-11.

INFORMATION ABOUT AUTHORS:

Karpenko E.A., North Caucasus branch of Moscow Technical University of Communications and Informatics, Rostov-on-Don, Russia Kravchina M.V., Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia Sergienko A.V., Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia

Andrashitov D.S., Peter the Great Military Academy of Strategic Missile Forces, Balashikha, Russia

For citation: Karpenko E.A., Kravchina M.V., Sergienko A.V., Andrashitov D.S. Problems of cloud technology implementation in low-orbit space systems of personal satellite communications and data transmission and telecontrol. H&ES Reserch. 2023. Vol. 15. No 1. P. 4-9. doi: 10.36724/2409-5419-2023-15-1-4-9 (In Rus)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.