Управление качеством обслуживания в сетях спутниковой связи при изменяющейся многоприоритетной нагрузке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат наук Максименко, Андрей Владимирович

• Максименко, Андрей Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Максименко, Андрей Владимирович

Оглавление

Введение

1 Анализ применения УБА Г-технологии при построении корпоративных сетей спутниковой связи и пути повышения эффективности их

функционирования

1.1 Требования к видам услуг, предоставляемых корпоративными сетями спутниковой связи, и технологии их построения

1.2 Методы многостанционного доступа и способы предоставления ресурса, используемые в УБА Т-сетях спутниковой связи

1.3 Сравнительный анализ и обоснование целесообразных методов МД и способов предоставления ресурсов для корпоративных УвАТ-ССС

1.4 Принципы построения автоматизированной подсистемы управления УБАТ-сети спутниковой связи

1.5 Постановка задачи управления порогами резервирования ресурса ретранслятора (зонами доступности к ресурсу) при обслуживании многоприоритетных потоков заявок пользователей

Выводы по главе 1

2 Модели многоприоритетных потоков требований и методы оценки

состояния и янялияа эффективности функционирования КССС

2.1 Обоснование модели многоприоритетного потока требований на основе аппарата управляемых цепей Маркова

2.2 Принцип разделения и сущность этапов разработки алгоритма текущей оценки интенсивности входящего потока требований, оптимального в смысле МСКО и алгоритма управления при зашумленных наблюдениях за состоянием нагрузки на основе метода динамического программирования

2.3 Методы оценки эффективности функционирования корпоративной сети спутниковой связи

Выводы по главе 2

3 Алгоритмы управления качеством обслуживания многоприоритетного трафика в У5АГ-корпоративных сетях спутниковой связи и

предложения по его реализации в составе АСУ КССС

3.1 Рекуррентный алгоритм оптимизации порогов резервирования ресурса ретранслятора при обслуживании многоприоритетного потока требований пользователей

3.2 Разработка итерационного алгоритма оптимизации порогов резервирования ресурса ретранслятора при обслуживании многоприоритетного потока требований пользователей

3.3 Примеры решения задачи оптимизации порогов резервирования при обслуживании заявок различных приоритетов на основе предложенного итерационного алгоритма

3.4 Сравнительная оценка эффективности функционирования КССС при обслуживании многоприоритетных потоков требований пользователей и использовании в системе распределения ресурсов ретранслятора разработанного алгоритма оптимизации порогов резервирования

Выводы но главе 3

Заключение

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление качеством обслуживания в сетях спутниковой связи при изменяющейся многоприоритетной нагрузке»

Введение

Сложность решения поставленных президентом РФ задач по диверсификации экономики России, а также управления государством в условиях мировых кризисных явлений, роста числа природных и техногенных катастроф, национальных конфликтов и террористических угроз приводит к необходимости ужесточения требований к качеству информационного обмена в системах управления народным хозяйством всех уровней. При этом основными задачами государственной политики в информационной сфере становятся существенное расширение номенклатуры предоставляемых информационных услуг, повышение эффективности использования сетевых ресурсов и снижение эксплуатационных расходов на основе разработки и внедрения современных эффективных сетевых и информационных технологий.

Анализ задач информационного обеспечения показал, что для их эффективного решения современная система связи уже на сегодняшний день должна предоставлять возможность [6, 18, 30, 33, 45, 58]:

• передачи файлов большого объема, содержащих мультимедийную информацию;

• удаленного доступа к базам данных в реальном масштабе времени;

• организации видеоконференций;

ч » обмена электронной почтой (электронного документооборота).

Устойчивая тенденция значительного роста информационных потоков, необходимых для принятия решений в органах управления обусловлена, с одной стороны, ростом обмена официальными документами, с другой стороны, сокращением сроков их прохождения. Все это требует существенного роста пропускной способности су,, ществующих сетей связи (особенно спутниковых) и поиска путей по ее обеспечению в изменяющихся условиях функционирования.

Исходя из этого, развитие телекоммуникационной составляющей системы информационного обеспечения должно осуществляться в направлении создания мульти-сервисной транспортной сети, позволяющей осуществлять высокоскоростной обмен цифровой информацией и организовывать территориально распределенные вычислительные сети, при безусловном соблюдении требований информационной безопасности и интеграции с действующими сетями связи.

Особую роль в создании специальных (корпоративных) систем связи и управления в последние десятилетия играют сети спутниковой связи [6, 30, 58] в силу наличия у них таких свойств как глобальность связи, устойчивость к наземным катаклизмам (землетрясению, наводнению, урагану, селям и т.п.) мобильность, высокое качество услуг связи и оперативность их предоставления.

Широко используемая в настоящее время для построении коммерческих сетей спутниковой связи технология VSAT (Very small aperture terminal) [2, 3, 6, 25, 58] ориентирована на значительное повышение пропускной способности (расширение перечня и качества услуг), малые апертуры антенн абонентских станций, использование ретрансляторов связи на геостационарных искусственных спутниках Земли (ИСЗ), а также методы обработки радиосигналов и сетевые технологии, особо чувствительные к нестабильности характеристик и параметров линий (сети) связи, что делает затруднительным прямое использование технологии VSAT в выделенных (корпоративных) сетях спутниковой связи (КССС). Кроме того, VSAT-сети практически не имеют энергетического запаса на решение вопроса помехоустойчивости, не обеспечивают встречной работы со старым парком средств и требуют серьезных финансовых затрат на дооборудование существующих наземных терминалов. С другой стороны, заложенные в семидесятые годы прошлого столетия технические решения по построению ретрансляторов связи и парка наземных средств ведомственных сетей спутниковой связи фиксированной службы принципиально не позволяют реализовать в них современные перечень и качество услуг связи, сравнимые с VSAT-сетями.

Все это требует адаптации технологии VSAT к специфическим условиям функционирования корпоративных сетей спутниковой связи, и в частности, разработки дополнительных алгоритмов обеспечения требуемой безопасности и помехозащищенности этих сетей связи, а также текущего управления качеством обслуживания абонентов в условиях изменяющейся многоприоритетной нагрузки и наличия технических отказов бортовой и наземной аппаратуры. Последнее определяет актуальность темы проводимого в работе исследования - «Управление качеством обслуживания в сетях спутниковой связи при изменяющейся многоприоритетной нагрузке» и позволяет сформулировать цель и решаемую в ней научную задачу.

Целью проводимого в работе исследования является повышение эффективности функционирования корпоративных VSAT - сетей спутниковой связи (по показателям своевременности доставки сообщений и степени использования ресурсов) при обслуживании многоприоритетного трафика пользователей на основе совершенствования алгоритмов динамической оптимизации плана распределения ресурсов ретранслятора.

Научная задача состоит в разработке алгоритмов оптимального управления порогами резервирования ресурса ретранслятора (зонами доступности) для потоков заявок различного приоритета, обеспечивающего максимизацию суммарной обслуженной нагрузки при гарантированном выполнении требований к качеству обслу-

живания высокоприоритетных заявок пользователей.

Работа выполнена с использованием математического аппарата теорий вероятности и случайных процессов, сложных систем, стохастического оптимального управления, чувствительности и эффективности целенаправленных процессов.

Учитывая случайный и динамический характер возмущений (флуктуации нагрузки, помех, технических отказов аппаратуры), действующих на КССС, задачи управления в ней решаются с использованием методов теории стохастического оптимального управления.

Применительно к задаче управления качеством обслуживания в КССС это ведет к необходимости последовательной разработки алгоритма рекуррентного оценивания (прогноза) интенсивности потоков требований, а также оптимального в смысле выбранной системы критериев алгоритма перераспределения порогов резервирования ресурса ретранслятора, выделяемого в интересах обслуживания многоприоритетных потоков требований пользователей.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

• аналитические модели потоков требований, методика и алгоритм анализа эффективности функционирования КССС, реализующей технологию УБАТ, и использующей в составе систему массового обслуживания (СМО) автоматизированной системы управления (АСУ) КССС алгоритм оптимального управления ресурсом ретранслятора в условиях случайных изменений многоприоритетной нагрузки;

• рекуррентный и итерационный алгоритмы оптимального управления порогами резервирования ресурса ретранслятора (зонами доступности к ресурсу) для потоков заявок различного приоритета, обеспечивающий максимизацию суммарной обслуженной нагрузки при гарантированном качестве обслуживания требований высшего приоритета в условиях изменяющейся нагрузки;

• результаты оценки эффективности функционирования и предложения по программно-аппаратной реализации алгоритмов управления качеством обслуживания многоприоритетных потоков требований в составе СМО АСУ перспективных КССС.

Диссертационная работа содержит введение, три главы, заключение и список использованных источников.

Во введении обосновывается актуальность решения задачи разработки дополнительного алгоритма управления качеством обслуживания многоприоритетных потоков требований в составе специального математического обеспечения АСУ КССС, использующих технологию УБАТ, и структурируются этапы ее решения.

В первой главе проводится анализ задач КССС по информационному обеспечению органов управления, формулируются требования к перечню и качеству предоставляемых КССС услуг связи, проводится обзор и обоснование перспективных струк-

тур и способов управления, формулируется научная задача, решаемая в работе и обосновываются эффективные пути ее решения.

Во второй главе обосновываются и разрабатываются математические методы представления многоприоритетных потоков требований пользователей, методы оценки и прогнозирования их параметров, а также анализа эффективности управления зонами доступности к ресурсу ретранслятора со стороны разноприоритетных потоков заявок.

В третьей главе на основе предложенных моделей, критериев оптимальности функционирования КССС разрабатываются обобщенный рекуррентный и итерационный алгоритмы управления порогами резервирования (зонами доступности) ресурса ретранслятора в условиях случайно изменяющейся многоприоритетной нагрузки и заданных требованиях к качеству ее обслуживания. Проводятся исследования сходимости и эффективности предложенного алгоритма во всем диапазоне возможных изменений разноприоритетной нагрузки. Предложены варианты аппаратно - программной реализации алгоритма управления качеством в составе СМО АСУ КССС.

Глава 1

Анализ применения VSAT-технологии при построении корпоративных сетей спутниковой связи и пути повышения эффективности их функционирования

1.1 Требования к видам услуг, предоставляемых корпоративными сетями спутниковой связи, и технологии их построения

В перспективных сетях спутниковой связи фиксированная служба планирует предоставление абонентам следующих инфо-телекоммуникационных услуг [б, 18, 30, 33, 45, 58]:

• речь и передача данных на основе поддерживаемых сетью протоколов (Х.25, Frame Relay, TCP/IP, SNA)]

• услуги по организации подключения пользователей к сети;

• услуги сети ISDN;

• доступ через межсетевое соединение в российские и зарубежные телекоммуникационные сети;

• услуги системы электронной почты (Х-400, IP, cc:Mail, NetWare MHS/SMF-70, UUCP)-,

• услуги систем телефакса, телекса и телетайпа;

• комплекс телематических услуг (дистанционный сбор, обработка, хранение данных о состоянии объектов и передача команд управления ими);

• услуги с повышенным потребительским качеством (предоставление глобальных высокоскоростных соединений «точка-точка» для передачи речи, данных и видеоинформации) .

В таблице 1.1 представлен возможный вариант оперативно-технических требований, предъявляемых к корпоративной сети спутниковой связи фиксированной службы.

Поскольку территория РФ не может быть перекрыта зоной обслуживания одного ретранслятора связи (РС), находящегося на геостационарной орбите (ГСО), а также с целью повышения надежности корпоративной сети спутниковой связи, необходимо иметь как минимум два приемопередающих центра (ППЦ).

Таблица 1.1. Вариант оперативно-технических требований, предъявляемых к корпоративной сети спутниковой связи фиксированной службы

Тип сети, метод много- Звездообразная конфигурация, ВРК/МДВР

станционного доступа

Число станций в сети До 16 ООО

Мощность/ширина поло- 1/10 от всего ретранслятора (в зависимости от раз-

сы частот спутника меров сети, трафика, антенны и т.п.)

Исходящая передача • одна или несколько несущих ВРК (256 или 512

(центральная станция кбит/с)

- удаленные станции) • несколько несущих ВРК с доступом по методу

МДЧР

Входящая передача (уда- • от 1 до 4 несущих МДВР (64 или 128 кбит/с),

ленная станция доступные каждой станции

- центральная станция) • к каждой несущей МДВР имеет доступ группа станций (одна группа: до 4000 станций) • несколько несущих МДВР с доступом по методу

МДЧР

Формат передачи Пакеты {HDLC)

Входящие / исходящие 4 (возможно увеличение): RS-232, V.35. и т.д.

порты для данных

удаленной станции

Предоставление каналов • случайное предоставление каналов (ALOHA)

на исходящем • предоставление по требованию (резервирование)

направлении • фиксированная емкость

Возможен автоматический переход от одного мето-

да к другому

Частотный диапазон 14/10-12 ГГц 6/4 ГГц

Характеристики удален-

ной станции:

• диаметр антенны 1,2-2,4 м 2,4-3,4 м

(неследящей)

• шумовая температура 160 К 70 К

приемника

• С/Т 15,5-21,5 дБ/К 17,7-20,5 дБ/К

• твердотельный усили- 1-5 Вт 2-10 Вт

тель мощности

• ЭИИМ 42-55дБВт 45-55 дБВт

Прием ВРК (с декодиро- Eb/No = 8 дБ при ВЕЯ = 109

ванием КИО)

Передача МДВР ФМн-2 (-гсверточное кодирование со скоростью 1/2)

Характеристики цен-

тральной станции:

• диаметр антенны 5-9 м 8-11 м

• шумовая температура 110-160 К 40-70 К

приемника

• в/Т 29,5-34,6 дБ/К 28-32 дБ/К

ч • усилитель большой 500-750 Вт 500-750 Вт

мощности (ЛБВ)

Прием МДВР Eb/No = 7 дБ при BER = 107

Передача ВРК ФМн-2 (+сверточное кодирование со скоростью 1/2)

Таким образом, для достижения выдвинутых требований корпоративная стационарная ССС (рис. 1.1) должна базироваться на ресурсах PC орбитальных группировок, принадлежащих ФГУП «Космическая связь», ОАО «Газпром космические системы» и Министерству обороны РФ, обеспечивать работу в двух основных режимах: предоставления каналов по требованиям абонентов (сеть типа «звезда» или «каждый с каждым») и фиксированного закрепления ресурса (при наличии достаточного ресурса PC). При этом скорость передачи информации от узловых станций должна составлять до 2048 кбит/с, от оконечных станций в отдельных направлениях может составить вепичину до 512 кбит/с (от подвижных ЗС - 4,8 . 9,6 кбит/с)

Рис. 1.1: Структура корпоративной сети спутниковой связи

Основные направления развития и совершенствования КССС включают [6, 30] следующие этапы.

1. Оптимизация состава, структуры, алгоритмов функционирования и оперативно-технических характеристик КССС, приведение их в соответствие с задачами управления соответствующего уровня иерархии.

2. Техническое дооснащение комплекса земных средств КССС дополнительными аппаратно-программными средствами, необходимыми для существенного повышения пропускной способности (реализации современного комплекса и качества услуг) корпоративных сетей спутниковой связи фиксированной службы, особенно в мирное время.

3. Создание подсистемы управления КССС, взаимосвязанной с вышестоящей системой оперативно-технического управления (ОТУ) связью, оптимизация ее структуры и алгоритмов управления, дальнейшая автоматизация управления.

Таким образом, успешное решение задач по реализации перспективных услуг связи (высокоскоростной передачи данных, групповой видеоконференции и видеотелефонии, передачи и приема программ телевещания, доступа в Интернет) определяет необходимость существенной модернизацией существующих средств и комплексов спутниковой связи, применяемых в интересах создания корпоративных сетей, на основе использования современных технологий их построения и дальнейшего совершенствования автоматизированной системы управления ими.

Одной из таких технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность КССС фиксированной службы, является технология VSAT (Very Small Aperture Terminal), основанная на организации сетей различной структуры на базе абонентских станций с очень малой апертурой антенн [2, 3, 6, 18, 25, 30, 33, 45, 58, 59].

Сеть спутниковой связи на базе VSAT включает в себя три основных элемента: центральная (либо координирующая) земная станция, спутник-ретранслятор и абонентские УЗДТ-терминалы.

Центральная земная станция (ЦЗС) в сети спутниковой связи выполняет функции центрального узла и обеспечивает управление работой всей сети, перераспределение ее ресурсов, выявление неисправностей, тарификацию услуг сети и сопряжение с наземными линиями связи. Обычно ЦЗС устанавливается на узле сети с наибольшим трафиком.

Сети VSAT строятся на базе геостационарных спутников-ретрансляторов в диапазонах С, Ки либо Ка, что позволяет максимально упрощать конструкцию абонентских терминалов и снабжать их простыми фиксированными антеннами без системы слежения за спутником. Стандартный ствол имеет полосу пропускания 36 МГц, что соответствует максимальной пропускной способности около 40 Мбит/с. Мощность передатчиков колеблется от 20 до 100 Вт. Для обеспечения работы через малогабаритные абонентские станции типа VSAT требуются передатчики ретрансляторов

с выходной мощностью порядка 40 Вт. Действующие российские спутники имеют передатчики меньшей мощности, поэтому большое количество российских корпоративных сетей строятся на базе зарубежных спутников.

Терминал VSAT состоит из трех основных элементов: антенной системы, наружного блока (OutDoor Unit - ODU), размещаемого непосредственно на антенне, и внутреннего (InDoor Unit - IDU), устанавливаемого в помещении пользователя.

В абонентских станциях VSAT обычно используется маломощный передатчик 5-20 Вт, антенна диаметром 0,9-3,7 м, а скорость передачи изменяется в пределах от 1,2 кбит/с до 2,048 Мбит/с.

Внешний блок включает в себя входные устройства, общий тракт приемника, передающий СВЧ-тракт и устройства контроля и управления.

Внутренний блок обеспечивает сопряжение спутникового канала с терминальным оборудованием пользователя (компьютер, сервер ЛВС, телефон, факс и т. д.).

Терминалы VSAT являются наиболее эффективным средством для организации корпоративных, ведомственных и операторских региональных сетей по передаче телефонного трафика, трафика данных либо мультисервисного трафика путем подключения к ним необходимого телекоммуникационного оборудования по стандартным интерфейсам. Установка и включение в сеть терминала класса VSAT занимает несколько часов. Сети VSAT обеспечивают достоверность передачи цифровой информации не хуже 10~7. Современные терминалы класса VSAT позволяют строить сети связи различной архитектуры и назначения и обеспечивают среднее время наработки на отказ до 100 тыс. часов.

К основным преимуществам технологии VSAT относятся низкая себестоимость; быстрое развертывание; высокая пропускная способность и качество связи; возможность реализации большого семейства архитектур типа «точка - точка», «звезда», «каждый с каждым»; простота реконфигурации; высокая надежность; большой перечень предоставляемых услуг (передача голоса, данных, изображений, видеоконференции. доступ в Интернет, мультимедиа).

В настоящее время терминалы VSAT стоят от 3 до 5 тыс. долл. в базовой конфигурации и обеспечивают скорость передачи от 16 кбит/с до 2 Мбит/с.

Большинство недостатков спутниковых VSAT-сетей (наличие электромагнитной доступности к передаваемым сообщениям, значительные ослабления сигнала в атмосфере и гидрометеорах, возможность постановки преднамеренных помех) преодолеваются путем грамотного проектирования, выбора технологии и места установки антенн.

В зависимости от распределения трафика между абонентами и организации доступа к ресурсу ретранслятора архитектура VSAT-сетей спутниковой связи может относиться к трем основным классам [25, 58].

Сеть «точка — точка» позволяет обеспечивать прямую дуплексную связь между двумя удаленными абонентскими станциями по выделенным каналам. Такая схе-

ма связи наиболее эффективна при большой загрузке каналов (не менее 30-40 %). Преимуществом такой архитектуры является простота организации каналов связи и их полная прозрачность для различных протоколов обмена. Кроме того, такая сеть не требует системы управления.

Сеть типа «звезда» является наиболее распространенной архитектурой построения ССС с абонентскими станциями класса VSAT. Такая сеть обеспечивает многонаправленный радиальный трафик между центральной земной станцией (ЦЗС или HUB в английской литературе) и удаленными периферийными станциями (терминалами) по энергетически выгодной схеме: малая ЗС - большая ЦЗС, оснащенная антенной большого диаметра и мощным передатчиком.

Недостатком архитектуры «звезда» является наличие двойного скачка при связи между терминалами сети, что приводит к заметным задержкам сигнала. Сети VSAT подобной архитектуры широко используются для организации обмена данными между большим числом удаленных терминалов, не имеющих существенного взаимного трафика, и центральным офисом фирмы, различными транспортными, производственными и финансовыми учреждениями.

Функции контроля и управления в сети типа «звезда» обычно централизованы и сосредоточены в центральной управляющей станции (ЦУС) сети. ЦУС выполняет служебные функции установления соединений между абонентами сети (как наземными, так и спутниковыми терминалами) и поддержания рабочего состояния всех периферийных устройств.

Обычно функции ЦЗС/ЦУС совмещены в одном комплексе, который выполняет роль коммутатора трафика и интерфейса спутниковой сети с наземными каналами.

В сети «каждый с каждым» обеспечиваются прямые соединения между любыми абонентскими станциями (так называемый «односкачковый» режим связи). Одна из абонентских станций выполняет роль координатора сети и обеспечивает рациональное перераспределение ресурса между запросными и информационными каналами. Количество требуемых дуплексных радиоканалов равно N (N - 1), где N - число абонентских станций в сети. При этом каждая абонентская станция должна иметь N — 1 каналов приема-передачи. Такая архитектура оптимальна для телефонных сетей, создаваемых в труднодоступных или удаленных районах, а также для сетей передачи данных с относительно небольшим числом удаленных терминалов.

В связи с тем, что для работы между двумя малыми терминалами от VSAT-станции требуются большие энергетические ресурсы в сравнении с сетью «звезда», в сетях типа «каждый с каждым» на абонентских станциях приходится использовать более мощные передатчики и антенны большего диаметра, что заметно отражается на их цене.

В реальных ситуациях часто требуется предоставление достаточно широкого спектра услуг, каждая из которых лучше реализуется в разных структурах, что делает целесообразным реализацию смешанной архитектуры VSAT-сети.

В сетях VSAT может быть реализована видео конференцсвязь, организуемая в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т Н.320 [25, 58].

С целью сопряжения с Единой сетью электросвязи (ЕСЭ) РФ современные ЗС обеспечивают сопряжение:

• с наземной первичной сетью электросвязи по стыкам Cl-ТЧ, С1-ФЛ-БИ;

• наземными сетями передачи данных ISDN, Frame Relay, IP, ATM.

Типовые характеристики VSAT-сетей, использующих архитектуру типа «звезда» и «каждый с каждым», представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Эксплуатационные характеристики сети VSAT

Производитель, МЕХТАЯ,-1У NEXTAR-BOD

тип оборудования

Назначение сети УБАТ-сетъ VSAT-сеть VSAT-сеть VБАТ-сеть

АА/ТВМА, с закреп- для передачи только на

маш. обмен, ленными речевого сиг- прием, вы-

финансовые каналами, нала, теле- сокоскорост-

транзакции высокоско- конференц- ная ПД,

ростная ПД, связь аудил, видео-

видео и теле- передача

конференц-

связь

Тип сети «звезда» «звезда», «каждый с каждым» «звезда», «каждый с каждым» «звезда»

Трафик данные/ данные по речь/данные данные/

цифровые предостав- аудио/видео

потоки ляемому каналу

Метод многостан- А А/ТИМА SCPC/MCPC SCPC БСРС

ционного доступа

Способ предостав- РАМА PAMA/DAMA PAMA/DAMA РАМА

ления ресурса

Вид модуляции ФМ-2 ФМ-2, ФМ-4 ФМ-4 ФМ-2, ФМ-4

Скорость пере- 64/128 9,6 кбит/с - АЗС - 35 9,6 кбит/с -

дачи на несущей кбит/с 2,048 Мбит/с кбит/с; ЦЗС 2,048 Мбит/с

ССС - 75 кбит/с

Помехоустойчивое 1/2 сверточ- 1/2, 3/4 свер- 1/2 сверточ- 1/2, 3/4 свер-

кодирование ное точное ное точное

Кодирование речи 16 кбит/с MDP, LD-CELP, 32 кбит/с АДИКМ

Интерфейс поль- Д5-232с, RS-232с, 2-пров. FXC, Я5-232с,

зователя К35, RS-449, К35, FXO 4-пров., Д5-449, V. 35,

Е1А-530, G.703 EhM,RS- С. 703

ЬАЫ802.3 232с

1.2 Методы многостанционного доступа и способы предоставления ресурса, используемые в УвАТ-сетях спутниковой связи

Качество обслуживания пользователей и степень использования ресурса пропускной способности ретранслятора УБАТ-сетея спутниковой связи в условиях случайно изменяющейся нагрузки и наличия возмущающих факторов в значительной степени определяется оптимальностью принятых метода многостанционного доступа (МД) [25, 59], способа предоставления и алгоритма управления ресурсом ретранслятора [1, 36], поэтому их совершенствование является одной из первостепенных задач. На рисунке 1.2 представлена классификация способов многостанционного доступа, используемых в УБАТ-сетях спутниковой связи.

Здесь использованы следующие обозначения: МДЧР, МДВР, МДКР - многостанционный доступ с частотным, временным и кодовым разделением сигналов земных станций соответственно; ФЗР, СЗР, ЗРпоЗ - фиксированное случайное и по запросу (по требованиям пользователей) закрепление ресурса ретранслятора; СРР - система распределения ресурса.

Выбранный способ МД должен удовлетворять требованиям по качеству обслуживания заявок пользователей, обеспечивать высокий коэффициент использования ресурса пропускной способности ретранслятора и устойчивость процесса обслуживания при изменениях нагрузки, допускать простую и экономичную техническую его реализацию и определяться структурой сети (числом ретрансляторов и земных станций, ее топологией, необходимой пропускной способностью), параметрами трафика пользователей и среды распространения [1, 36, 56, 59, 67].

Рис. 1.2: Классификация способов многостанционного доступа, используемых в VSAT-сетях спутниковой связи

Наряду с различными по виду ресурса способами МД - частотного, временного, кодового либо комбинированного - выделяют три основных группы методов предоставления физического ресурса: с фиксированным (статическим) закреплением; со случайным доступом; а также динамическим предоставлением ресурса ретранслятора (его резервированием) по требованиям (запросам) пользователей.

Статические (фиксированные) способы многостанционного доступа: частотный (FDMA - Frequency Division Multiple); временной (TDMА - Time Division Multiple Access) и кодовый (CDMA - Code Division Multiple Access) [58, 59].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Максименко, Андрей Владимирович, 2013 год

Литература

[1] G. Bongiovanni, D. Coppersmith, and С. K. Wong. An optimum time slot assignment algorithm for an SS/TDMA system with variable number of transponders // IEEE Transactions on Communications, 29(5) :721—726, May 1981.

[2] DVB-S.2 Standard Specification, ETSI EN 302 307 VI.1.1 (2005-03).

[3] ETSI EN 301 790 VI.2.2 «Digital Video Broadcasting (DVB); Interaction channel for satellite distribution

[4] Fletcher, R. "Practical Methods of Optimization,"Vol. 1, Unconstrained Optimization, and Vol. 2, Constrained Optimization // John Wiley and Sons, 1980.

[5] Segall A. Stochastic Process in Estimation Theory. // ESL- P- 588, Electronic System Laboratory, M.I.T, January 1975.

[6] Аннилогов В. P. Российский рынок спутниковой связи и вещания. Анализ состояния и перспектив развития // Технологии и средства связи, спецвыпуск «Спутниковая связи и вещание». 2007 г., с. 20-33.

[7] Банкет В. Л., Дорофеев В. М. Цифровые методы в спутниковой связи. // М.: Радио и связь, 1988. - 240 с.

[8] Беллман Р. Динамическое программирование. // М.: изд. Иностранная литература, 1960.-400с.

[9] Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. // М.: Наука, 1986.

[10] Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. // М.: Наука, 1978.- 399с.

[11] Бусленко Н.П., Шрейдер Ю. А. Метод статистических испытаний (Монте-Карло) и его реализация на цифровых вычислительных машинах. // М.: ГИФМЛ. 1961. - 226 с.

[12] Вальд А. Последовательный анализ.// М.: Физматгиз, 1960.

[13] Вентцель Е.С., Овчаров Л.Ф. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. // М.: Наука.-1988.-480с.

[14] Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. // М.: Наука, 1988.- 208с.

[15] Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. //М.: Высшая школа, 1999.- 479с.

[16] Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. // М.: Наука, 1987,- 336с.

[17] Головин О. В. Радиосвязь // О. В. Головин, Н. И. Чистяков, В. Шварц, И. Хардон Агиляр ; под ред. О. В. Головина. - М. : Горячая линия - Телеком, 2001. - 288 с.

[18] ГОСТ 24375-80. Термины и определения.

[19] Дьяконов В. П., Абраменкова И. В. Система символьной математики MatLab // М.: Нолидж. - 1999. - 640 с.

[20] Ершов В. А., Ершов Д. В. Управление канальными ресурсами ЦСИС на основе его резервирования // Электросвязь. 1994. № 12.

[21] Закс Ш. Теория статистических выводов.// М.: Мир, 1975. 776 с.

[22] Захаров П. П. Информационно-аналитическая система исследования управляемых моделей надежности и эффективности, а также СМО. // М.: Журнал «Надежность», №4, 2005г.

[23] Зюко А. Г., Кловский Д.Д., Коржик В. И., Назаров М.В., Теория электрической связи // Под ред. Д. Д. Кловского — Учебник для ВУЗов. — М.: Радио и связь, 1999.

[24] Ивченко Г. И., Каштанов В. А., Коваленко И. Н. Теория массового обслуживания. // Высшая школа. Москва, 1982 х од.

[25] Камнев В. Е., Черкасов В. В., Чечин Г. В. Спутниковые сети связи: Учебное пособие // М.: «Альпина Паблишер», 2004. 536 е.: ил.

[26] Кирьянов Д.В. Самоучитель Matead 13. // СПб.: БХВ- Петербург,2006.-528с.

[27] Клейнрок J1. Теория массового обслуживания. // М.: Машиностроение, 1979.-432с.

[28] Кловский Д. Д., Конторович В. Я., Ширков С. М. Модели непрерывных каналов связи на основе стохастических дифференциальных уравнений. // М.: Радио и связь, 1984. - 248 с.

[29] Колесников А. А., Воронин С. В. Основы теории управления. Учебное пособие. // СПб.: Военная академия связи. 2006. - 144 с.

[30] Корнев Ю. П. Специальная связь в системе государственного управления России. История и современность // Ю. П. Корнев и др. М.: Медиа Пресс, 2006. -200 с. : 34 с. systems».

[31] Кульман Н. К., Тихонов В. И., Нелинейная фильтрация и квазикогерентный прием сигналов. // М.: Советское радио, 1975. - 704 с.

[32] Ли.Ц., Джадж Д., Зельнер А. Оценивание параметров Марковских моделей по агрегированным временным рядам. // М.: Статистика, 1977. 221 с.

[33] Макаров В.В., Телекоммуникации в России: состояние, тенденции и пути развития // М.: ИРИАС, 2011.

[34] Макаров И.Н. и др. Теория выбора и принятия решений. // М.: Наука, 1982.-328с.

[35] Максименко А. В., Дубровин А.Г., Терентьев В.М., Алгоритм динамической оптимизации порогов резервирования ресурса ретранслятора при обслуживании многоприоритетных требований в корпоративных сетях спутниковой связи. // М.: «Телекоммуникации», 2012 г. - № 5. - С .13-15.

[36] Максименко А. В., Терентьев В. М., Сравнительная оценка методов распределения ресурса ретранслятора в сетях спутниковой связи при обслуживании многоприоритетных потоков заявок пользователей. // Сборник научных трудов Академии ФСО России. Выпуск №29 (6). Орёл: Академия ФСО России, 2012-С.38-43.

[37] Максименко А. В., Терентьев В. М., Использование генетических алгоритмов многокритериальной оптимизации в задачах распределения ресурсов ретранслятора при обслуживании многоприоритетного потока требований пользователей.// Сборник трудов 7-й Научно-практической конференции «Проблемы развития технологических систем государственной охраны, специальной связи и специального информационного обеспечения». Часть 2. Орёл: Академия ФСО России. 2011.- С.172-175.

[38] Максименко А. В., Терентьев В. М., Осипов А. Н., Алгоритм динамической оптимизации порогов резервирования ресурса ретранслятора при обслуживании многоприоритетных требований в корпоративных сетях спутниковой связи.// Сборник трудов 7-й Научно-практической конференции «Проблемы развития технологических систем государственной охраны, специальной связи и специального информационного обеспечения». Часть 2. Орёл: Академия ФСО России. 2011.— С.108-110.

[39] Максименко A.B. Сравнение методов распределения ресурса ретранслятора при обслуживании многоприоритетного трафика в сетях спутниковой связи. // Журнал «Информационные системы и технологии». Выпуск №3 (77). Орёл, 2013. С.85-90.

[40] Максименко A.B. Устройство динамического распределения радиоресурса ретранслятора в сети спутниковой связи при обслуживании многоприоритетных по-

ч токов заявок пользователей. //Патент РФ на полезную модель RU 119550, Н04В

7/00, приоритет 02.11.2011, опубл. 20.08.2012, бюлл. №23.

[41] Максименко A.B. Алгоритм распределения ресурсов спутникового ретранслятора для многоприоритетного трафика. //Журнал «Информационные технологии и вычислительные системы». Выпуск № 2013/01. Москва, 2013.

[42] Максименко A.B. Рекуррентный алгоритм резервирования радиоресурсов ретранслятора при обслуживании многоприоритетных потоков заявок пользователей в корпоративных VSAT-сетях спутниковой связи.// Сборник трудов конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 55-летию со дня образования НИИ автоматической аппаратуры им. B.C. Семенихина. - Москва: НИИ АА им. B.C. Семенихина. 2011.

[43] Максименко A.B. Задача оптимизации алгоритма резервирования ресурса ретранслятора при обслуживании многоприоритетных потоков заявок пользователей в корпоративных VSAT-сетях спутниковой связи.//Сборник тезисов докладов Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Прикладные научно-технические проблемы современной теории управления системами и процессами». - М.: ОАО Концерн «Вега», Россия, 2012.

[44] Миронов М. А. Оценка параметров модели авторегрессии и скользящего среднего по экспериментальным данным // Радиотехника. 2001. № 10 - С. 8-12.

[45] Орлов С.Н., Подведены итоги года в телекоммуникационной отрасли // Вестник связи, 2011 - №10.

[46] Основы государственной политики Российской Федерации по военному строительству на период до 2010 года от 17 августа 2000 г. № ПР-1428.

[47] Петухов Г.Б. Основы теории эффективности целенаправленных процессов. Часть 1. Методология, методы, модели. // С.-Пб.: МО СССР, 1989.- 660с.

[48] Подиновский В. В., Ногин В. Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач // М.: Наука, 1982

[49] Прокис Дж. Цифровая связь // Пер. с англ. Под ред. Д. Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 2000. - 797с.

[50] Романовский, В. И. Дискретные цепи Маркова. // М.: Гостехиздат, 1949. - 434 с.

[51] Сайт ОАО «Газпром космические системы» http://www.gascom.ru/

[52] Сайт ФГУП «Космическая связь» http://www.rscc.ru/

[53] Сейдж Э., Мелса Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. Пер. с англ. под ред. Б.Р. Левина // М., Связь, 1976.

[54] Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. // Киев: Техника, 1977.

[55] Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практичекое применение, 2-е издание.: Пер. с англ. // М.: Издательский дом «Вильяме», 2003.- 1104 с.

[56] Смирнов Н. И, Горгадзе С. Ф., Загнетко М. А. Эффективность спутниковой системы передачи информации с кодовым разделением абонентов // Электросвязь.

- 1994. - № 1.

[57] Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлев Л.А. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. // СПб: БХВ-Петербург, 2001. — 464

[58] Справочник. Фиксированная спутниковая связь. Принципы иотроения систем и средств. В 3 кн. Кн. 3. // МСЭ, 2000. - 628 с.

[59] Терентьев В. М., Илюхин А. А., Куцакин А. И., Осипов А. Н. Основы построения сетей спутниковой связи с подвижными объектами: Учебное пособие. // Орел: Академия Спецсвязи России, 2004. - 222 с.

[60] Терентьев В. М., Илюхин А. А. Управление телекоммуникационными системами.

- Пособие. // Орел: Академия ФАПСИ, 2003. - 182 с.

[61] Терентьев В.М., Илюхин А.А. Моделирование и оценка состояния зашумленной управляемой цепи Маркова. //М.: «Телекоммуникации», 2004 г. - № 4. - С. 5-8.

[62] Терентьев В.М. Методика обоснования требований к показателям качества АСМКРС. // Л.: ВАС, 1991.

[63] Терентьев В.М., Санин Ю.В. Анализ эффективности функционирования автоматизированных сетей многоканальной радиосвязи. // С.-Петербург: ВАС, 1992

[64] Терентьев В. М. Проблемы векторного анализа эффективности функционирования сетей специальной спутниковой связи. // Тезисы доклада на 5 Всероссийской НК «Проблемы совершенствования и развития специальной связи и информации, предоставляемым ГО», Орел: Академия ФСО России, 2007.

[65] Терентьев В. М., Илюхин А. А., Куцакин А. И., Осипов А. Н., Мельнов А. И. Устройство контроля и управления использования ресурсов обратной линии системы спутниковой связи с кодовым многостанционным доступом. // Патент РФ RU 2 260 911 С2 , Н 04 В 7/204, приоритет 02.04.2003, опубл. 20.09.2005, Бюлл. № 29.

[66] Тихонов В.И. Нелинейные преобразования случайных процессов. // М.: Радио и связь, 1986.- 296с.

[67] Тузов Г. И., Сивов В. А., Прытков В. И. и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами // Под ред. Г. И. Тузова. М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.

[68] Указ Президента РФ «О Концепции национальной безопасности Российской Федерации» от 10 января 2000 г. № 24.

[69] Указ Президента РФ «Об утверждении Военной доктрины Российской Федерации» от 21 апреля 2000 г. № 706.

[70] Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. В 2-х томах. // М.: Мир, 1984.

[71] Финк Jl. М. Теория передачи дискретных сообщений. // М.: Советское радио, 1970. 728 с.

[72] Ховард P.A. Динамическое программирование и марковские процессы. // М.: Советское радио, 1964 - 189 с.

[73] Хокни Р., Джессхоуп К. Параллельные ЭВМ. Архитектура, программирование и алгоритмы. // М.: Радио и связь. 1986. 392 с.

[74] Хофер Э-; Лунлерттттедт Р. Численные методы оптимизации. // М.: Мир, 1981.-192с.

[75] Шелухин О. И., Лукьянцев Н. Ф. Цифровая обработка и передача речи // Под ред. О. И. Шелухина. - М.: Радио и связь, 2000. - 456 с.

[76] Яглом А. М., Яглом И. М. Вероятность и информация. // М.: Наука., 1973. -511 с.