Гельфман Татьяна Элевна, кафедры радиоэлектронных систем и комплексов Института радиоэлектроники и информатики
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Tatyana E. Gelfman, Associate Professor, Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Electronics and Informatics
119454, Moscow, Vernadskogo pr., 78
Пирхавка Алексей Петрович, к.т.н., доцент кафедры радиоэлектронных систем и комплексов Институтарадиоэлектроники и информатики
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Aleksei P. Pirkhavka, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Electronics and Informatics
119454, Moscow, Vernadskogo pr., 78
Цели. Важнейшим отличительным признаком спутниковых сетей связи (ССС) является топология, характеризующая схему объединения узлов и каналов связи в единую структуру и во многом определяющая основные характеристики систем связи. В ССС используются следующие топологии: полносвязная, древовидная, кольцевая и радиальная (типа «звезда»). Топологию можно изменять в зависимости от решаемых задач, например, для обеспечения высоких показателей надежности. Общим, наиболее часто применяемым показателем, характеризующим надежность сетей связи, является коэффициент готовности. Рассматривая ССС как сложную восстанавливаемую систему, целесообразно наряду с коэффициентом готовности анализировать коэффициент оперативной готовности. В работе исследуется влияние топологии сети на надежность ССС.Методы. Используется теория массового обслуживания для анализа потока событий, то есть потока отказов и восстановлений.Результаты. Полагая, что для центрального узла при радиальной топологии сети можно использовать экспоненциальную модель наработки до отказа, получены зависимости коэффициента оперативной готовности от времени. Выполнено сравнение надежности сетей с кольцевой и радиальной топологией по коэффициенту оперативной готовности.Выводы. Показано, что для достижения более высокой надежности необходимо использовать ССС с радиальной структурой. Например, на интервале времени 12000 часов коэффициент оперативной готовности двухузловой ССС с радиальной структурой равен 0.9, а для ССС с кольцевой топологией при количестве узлов 2, 3, 4 соответственно равен 0.7, 0.59, 0.5. Исследование также показало, что радиальная топология эффективнее даже при менее надежных узлах, то есть при увеличении интенсивности отказов. Преимущество радиальной топологии сети возрастает по мере увеличения числа узлов. Однако в ССС с радиальной топологией выход из строя центрального узла приводит к полной деградации всей системы.
Objectives. The most important distinguishing feature of satellite communication networks (SCNs) is topology, which consolidates the scheme for combining nodes and communication channels into a single structure and largely determines the main characteristics of communication systems. The following topologies are used in SCNs: fully connected, tree-like, ring-shaped, and radial (“star” type). The topology can be changed depending on the tasks being solved; for example, to ensure high reliability rates. The most frequently used indicator characterizing the reliability of communication networks is the readiness factor. Considering the SCN as a complex recoverable system, it is advisable to analyze the operational readiness factor along with the readiness factor. This paper investigates the influence of the network topology on the reliability of the SCN.Methods. Queuing theory was used to analyze the flow of events, that is, the flow of failures and recoveries.Results. Assuming that the exponential Mean Time Between Failures (MTBF) model can be used for a central node with a radial network topology, the time dependences of the operational readiness factor were obtained. The reliability of networks with ring and radial topology was compared in terms of the operational readiness factor.Conclusions. To achieve a higher reliability, it is necessary to use an SCN with a radial structure. For example, on a time interval of 12000 h, the operational readiness factor of a two-node SCN with a radial structure is 0.9, and for an SCN with a ring topology with the number of nodes 2, 3, 4, it is 0.7, 0.59, and 0.5, respectively. The study also showed that radial topology is more efficient even with less reliable nodes, that is, with higher failure rates. The advantage of a radial network topology increases as the number of nodes increases. However, in an SCN with a radial topology, failure of the central unit leads to complete degradation of the entire system.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.