Оценка эффективности механизмов случайного и определенного доступа абонентов к широкополосной сети спутниковой связи

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Рост числа терминалов и интенсивности подключений в спутниковых сетях с топологией «звезда» обостряет задачу выбора эффективного механизма доступа к общему радиоканалу. Существующие подходы – определенный (TDMA) и случайный (ALOHA) доступ – имеют существенные ограничения, а критерии их выбора в зависимости от нагрузки недостаточно формализованы. Целью исследования является сравнение эффективности двух рассматриваемых механизмов и выявлении условий, при которых один из них обеспечивает лучшую производительность. В ходе исследования были использованы методы аналитического и имитационного моделирования. Для случайного доступа строго выведена формула математического ожидания числа слотов, занятых ровно одним терминалом. Аналитическая модель верифицирована с помощью стохастического моделирования на Python.Результат. Получена и подтверждена аналитическая модель, точно прогнозирующая эффективность случайного доступа. Научная новизна. Впервые строго выведена и верифицирована формула для ожидаемого числа успешно занятых слотов, что позволяет оценивать производительность без ресурсоемкого моделирования. Установлен количественный критерий выбора между определенным и случайным доступом. Модель учитывает реальную конкуренцию терминалов и применима к протоколам ALOHA и TDMA.Практическая значимость. Представленное решение предлагается использовать при проектировании и адаптивном управлении MAC-уровнем в спутниковых сетях VSAT, IoT-системах и сетях телеметрии. Полученные критерии выбора механизма доступа могут быть реализованы в виде алгоритмов динамической реконфигурации в программно-конфигурируемых сетях (SDN), позволяя автоматически переключаться между режимами в зависимости от текущей нагрузки. Это обеспечит оптимальное использование полосы пропускания, минимизацию задержек и повышение общей устойчивости сети

Об авторах

М. С. Парфенов

Военная академия связи им. С.М. Буденного

Email: mikhail.parfenov.88.88@bk.ru
ORCID iD: 0009-0000-9118-0200

В. А. Фукалов

Военная академия связи им. С.М. Буденного

Email: vladfukalov@ya.ru
ORCID iD: 0009-0008-9068-9054

А. А. Шевченко

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Email: alex_pavel1991@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9113-1089

Д. Ф. Ткачев

Военная академия связи им. С.М. Буденного

Email: dimas.portnoy@inbox.ru
ORCID iD: 0009-0004-2256-9270

Список литературы

  1. Зинкин С.В., Мурсаев А.Н. Особенности многостанционного доступа с временным разделением каналов в системах спутниковой связи // Наука, техника и образование. 2021. Т. 7(82). С. 11–15. doi: 10.24411/2312-8267-2021-10701. EDN:DOOFCL
  2. Перегудов М.А., Стешковой А.С. Модель централизованной синхронизации элементов сетей цифровой радиосвязи со случайным множественным доступом к среде типа CSMA/CA // Труды СПИИРАН. 2020. Т. 19. № 1. С. 128–154. doi: 10.15622/sp.2020.19.1.5. EDN:UHASTF
  3. Pratt T., Bostian C.W., Allnutt J.E. Satellite Communications. Wiley, 2003.
  4. Stallings W. Data and Computer Communications. Pearson, 2017.
  5. Чуднов А.М. Математические основы моделирования, анализа и синтеза систем. СПб.: ВАС, 2021. EDN:YKTFWD
  6. Аниканов Г.А., Коновальчик П.М., Моргунов В.М., Овчаров В.А. Контролируемый многомодельный доступ к среде беспроводных сетей передачи данных // Труды СПИИРАН. 2015. № 1(38). С. 246–286. EDN:TQURCP
  7. Petkovic M., Devaja T., Vukobratovic D., Escribano F.J., Stefanović Č. Reliability Analysis of Slotted Aloha with Capture for an OWC-based IoT system // Proceedings of the 17th International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS, Berlin, Germany, 06–09 September 2021). IEEE, 2021. doi: 10.1109/ISWCS49558.2021.9562172
  8. Sklar B. Digital Communications: Fundamentals and Applications. Pearson, 2021.
  9. Степанов С.Н. Модель совместного обслуживания трафика сервисов реального времени и трафика данных. II // Автоматика и телемеханика. 2011. № 5. С. 139–147. EDN:NTUBKV
  10. Чуднов А.М., Положинцев Б.И., Кичко Я.В. Анализ помехозащищенности обмена данными группы беспилотных летательных аппаратов в условиях оптимизированных помех // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 12. С. 33−47. doi: 10.18127/j00338486-202212-03. EDN:BDEIHK
  11. Пономарев Д.Ю., Демичева А.А., Гаипов К.Э. Имитационная модель обслуживания вызовов в спутниковой сети с учетом использования частотного ресурса // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2023. Т. 11. № 4(43). С. 29. doi: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.014. EDN:LBZEVH
  12. Ross S.M. Introduction to Probability Models. Academic Press, 2019.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».