Том 9, № 3 (2023)
Статьи
Оценка качества матричного маскирования цифровых звуковых данных
Аннотация
Рассмотрена задача обеспечения конфиденциальности звуковой информации, передаваемой по каналу связи с пакетной передачей. Анализ предметной области показал, что для обеспечения конфиденциальности переговоров используются, в основном, криптографические методы. Однако, наряду с ними, начинают применяться матричные методы защитного кодирования, с реализацией на программируемых логических интегральных схемах или процессорах цифровой обработки сигналов. Данные методы, используя случайные матрицы, накладывают дополнительные инструментальные ошибки при декодировании. Целью исследования является оценка качества защитного кодирования – маскирования звуковых данных квазиортогональными структурированными матрицами. Предложенный в работе метод маскирования цифровой звуковой информации квазиортогональными матрицами отличается от известных предсказуемыми результатами и простотой реализацией. Предложен подход оценки результата маскирования, альтернативный классическому использованию метрик. Он основан на анализе спектральной составляющей сигнала. Показано, что маскирование квадратной матрицей Мерсенна ‒ Уолша приводит цифровую звуковую информацию, представленную в виде матрицы, к виду, близкому по спектру к белому шуму. Это надежно защищает ее в коммуникационном канале от несанкционированного доступа. Полученные результаты показывают перспективность применения предлагаемого метода и предполагают исследование влияния выбора структур ортогональных матриц и их размеров на результаты маскирования.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):6-13
6-13
Графовые нейронные сети для классификации трафика в каналах спутниковой связи: сравнительный анализ
Аннотация
В данной статье представлено всестороннее сравнение графовых нейронных сетей (GNN), в частности ‒ графовых сверточных сетей (GCN) и сетей внимания к графам (GAT), для классификации трафика в спутниковых коммуникационных каналах. Производительность этих методов, основанных на GNN, сравнивается с традиционными алгоритмами многослойного персептрона (MLP). Результаты показывают, что GNN обладают превосходной точностью и эффективностью по сравнению с MLP, что подчеркивает их потенциал для применения в системах спутниковой связи. Кроме того, в рамках исследования изучается влияние различных факторов на производительность алгоритма GNN, предоставляя информацию о наиболее эффективных стратегиях реализации GNN в задачах классификации трафика. Это исследование предлагает ценные знания о преимуществах и потенциальных применениях GNN в системах спутниковой связи.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):14-27
14-27
Метод автоматического повторного запроса прикладного уровня для потоковой передачи данных по сети БПЛА
Аннотация
В работе предложен и исследован метод кооперативного автоматического повторного запроса прикладного уровня ALC-ARQ, предназначенный для потоковой передачи данных по автономным сетям БПЛА. Имитационная модель в сетевом симуляторе NS-3 реализована для оценки производительности алгоритма и проведения сравнительного анализа с известными протоколами маршрутизации ‒ AODV и OLSR. Измеренными показателями качества обслуживания являются коэффициент потери пакетов и односторонняя задержка передачи. Результаты показывают, что предложенный метод превосходит указанные протоколы таким параметрам, как: объявление информации о состоянии канала, скорость кооперативной ретрансляции и дальность передачи. Также он улучшает метрики качества обслуживания, сохраняет стабильность передачи с точки зрения восстановления потерянных пакетов в диапазоне передачи узла-ретранслятора и удерживает показатели односторонней задержки ниже допустимых значений.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):28-41
28-41
Модель интеграции граничных вычислений в структуру сети «воздух‒земля» и метод выгрузки трафика для сетей Интернета Вещей высокой и сверхвысокой плотности
Аннотация
Статья посвящена научной проблеме интеграции граничных вычислений в структуру сети «воздух‒земля» для сетей Интернета Вещей высокой и сверхвысокой плотности. Подобные проблемы являются наиболее актуальными сегодня в связи с появлением концепции интегрированных сетей «космос‒воздух‒земля‒море». Разработана модель сети, в которой предложено для уменьшения задержки и энергопотребления использовать мобильные серверы граничных вычислений, расположенные на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), а также метод выгрузки трафика с наземной сети на мобильные серверы граничных вычислений на БПЛА. При этом процедура выгрузки трафика является трехуровневой, а на оконечных устройствах используется программный профилировщик, который определяет сложность вычисляемой задачи и по результатам его работы механизм принятия решения делает вывод о необходимости выгрузки трафика. Для оптимизации структуры сети «воздух‒земля» для сетей Интернета Вещей высокой и сверхвысокой плотности с целью минимизации задержки и энергопотребления при выгрузке трафика с наземной сети на серверы граничных вычислений БПЛА разработан метаэвристический алгоритм на основе хаотического «роя сальп». Результаты моделирования показали, что предложенные модель и метод обеспечивают существенное уменьшение задержки и энергопотребления, а также доли заблокированных задач при выгрузке трафика по сравнению с известными решениями.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):42-59
42-59
Методика учета влияния параметров сферической подстилающей поверхности с конечной проводимостью на характеристики антенн ОНЧ-диапазона
Аннотация
Подстилающая поверхность Земли оказывает существенное влияние на характеристики антенны и энергетические параметры радиотрассы. Несмотря на то, что теоретические аспекты влияния конечной проводимости подстилающей поверхности на антенны достаточно исследованы, требуется разработка частной методики, позволяющей автоматизировать расчеты энергетических параметров радиотрасс скачковым методом. В статье представлена методика учета электрических характеристик подстилающей поверхности, отличающаяся возможностью использования цифровых карт и автоматизации вычислений, представлены отдельные результаты расчетов поправочных антенных коэффициентов, подтверждающие теоретические выкладки. Разработанная методика может применяться при расчетах энергетических параметров радиотрасс скачковыми методами.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):60-66
60-66
Разработка системы тестирования доступности сервиса развертывания виртуальных машин в облаке
Аннотация
В данной статье представлена разработанная система тестирования доступности сервиса развертывания виртуальных машин в облаке. Рассмотрены методы, используемые для мониторинга облачных систем на основе решений с открытым исходным кодом (от англ. Opensource), такие как Kubernetes, Prometheus и Selenium. Описаны ключевые этапы проектирования системы, а именно сбор и анализ требований, архитектура, а также особенности реализации. Данная система позволяет предупредить возможные проблемы до их возникновения, а также повысить надежность сервиса. Интеграция с системами на основе открытых исходных кодов позволяет уменьшить стоимость разработки и эксплуатации системы, а также ускорить сроки внедрения. Данная система также может быть быстро адаптирована и настроена с учетом конкретных потребностей. Для анализа целесообразности построения системы была собрана производственная статистика резервирований виртуальных машин с помощью системы мониторинга Prometheus.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):68-73
68-73
Разработка модельной сети и анализ сетевого трафика управления роботом-манипулятором
Аннотация
В статье рассматривается проблематика дистанционного управления роботами-манипуляторами по сети связи. Представлена структура разработанной модельной сети для перехвата и анализа сетевого трафика, генерируемого при дистанционном управлении роботами-манипуляторами, а также описаны ее основные компоненты. Представлены основные характеристики перехваченного сетевого трафика для четырех различных Приложений использования робота-манипулятора в базовом сценарии взаимодействия, а также с учетом использования предложенного автором улучшенного сетевого алгоритма управления роботами-манипуляторами или их кластерами. Проведена оценка коэффициента самоподобия полученного сетевого трафика.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):75-81
75-81
Метод вычисления временных характеристик обслуживания в сервисных платформах инфокоммуникационных транзакционных услуг с параллельной обработкой запросов
Аннотация
В данной работе рассматривается проблема объединения слабосвязанных сервисов в единый рабочий процесс и исследуются методы расчета его временных характеристик с целью обеспечения контроля качества обслуживания и выявления «узких мест» в информационной системе. В дополнение к анализу процессов обслуживания запросов в цепочках локальных транзакций, рассматривается возможность внедрения инструментов массового обслуживания, таких как параллельное обслуживание системой Fork-Join, которые могут повысить эффективность обслуживания и улучшить производительность системы. В работе рассмотрен математический аппарат сетей Джексона, который используется для определения временных характеристик рабочего процесса транзакционной системы как сети систем массового обслуживания. Основным результатом исследования является разработка и представление математического инструмента для определения временных характеристик рабочего процесса транзакционной системы. Разработанный математический аппарат может быть использован для расчета временных характеристик рабочих процессов в разрабатываемых и эксплуатируемых информационных системах, для обеспечения высокого уровня качества обслуживания.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):82-90
82-90
Методика расчета пропускной способности радиорелейной линии миллиметрового диапазона с адаптивной модуляцией в условиях замираний
Аннотация
Статья посвящена разработке методики расчета пропускной способности радиорелейной линии (РРЛ) с адаптивной модуляцией в условиях замираний, характерных для миллиметрового диапазона волн. Показана взаимосвязь пропускной способности с коэффициентами неготовности интервалов РРЛ с разными градациями скорости передачи при известной функции распределения замираний. Представлены результаты обработки статистики замираний на интервалах РРЛ в диапазоне E-band (71–76/81–86 ГГц) и метеоданных, на основе которых была выявлена их взаимосвязь, учтенная в предлагаемом аналитическом выражении функции распределения замираний. Проведен сравнительный анализ результатов расчета коэффициентов неготовности и пропускной способности интервалов РРЛ в диапазоне E-band на основе предлагаемой и используемых в существующих методиках функций распределения. Показана высокая адекватность разработанной методики результатам измерений.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):91-103
91-103
Hybrid-NOMA для беспроводной системы связи
Аннотация
С развитием систем беспроводной связи возрастает потребность в спектральной эффективности, безопасности, энергоэффективности, высокой скорости передачи данных и пропускной способности. Неортогональный множественный доступ в домене мощности (NOMA) ‒ один из известных алгоритмов для выполнения основного требования к настройке беспроводной связи. В этой статье предлагается новый алгоритм, называемый гибридным NOMA (H-NOMA). H-NOMA может улучшить энергоэффективность, спектральную эффективность, коэффициент ошибок по символам и секретность суммы. Он основан на Hybrid Constellation Shaping для поддержки системы беспроводной связи. Безопасность ‒ еще одна первостепенная задача для всех систем связи; предлагаемый H-NOMA также обеспечивает лучшую секретность по сравнению с NOMA. Эта статья содержит базовую структуру предлагаемого алгоритма. Анализ моделирования выполняется для коэффициента ошибочных символов, энергоэффективности и секретности. Генетический алгоритм машинного обучения также используется для оптимизации параметров системы.
Труды учебных заведений связи. 2023;9(3):104-111
104-111