Коэффициент оперативной готовности спутниковых сетей связи

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.

1. Ямпурин Н.П., Баранова А.В. Основы надежности электронных средств. М.: Академия; 2010. 240 с. ISBN: 978-5-7695-5908-2

2. Гельфман Т.Э., Калмыков М.Н., Сердитов А.А., Чуев Е.А., Богачев В.Н., Харитонов А.Ю. Надежность систем космической связи. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. Материалы Международной научно-технической конференции «INTERMATIC – 2012». 2012. Ч. 6. С. 157−161. URL: https://conf.mirea.ru/CD2012/pdf/p6/35.pdf

3. Гельфман Т.Э., Гнучев О.Е., Лобынцев Р.Ю. Методы резервирования спутниковых систем связи. Актуальные проблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем «Радиоинфоком – 2017». Сб. научных трудов III Международной научно-практической конференции. М.: Московский технологический университет (МИРЭА); 2017. С. 366−374.

4. Кислаев А.Г., Хропов А.Н. Оптимальное резервирование, как метод повышения надежности систем космической связи. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. Материалы Международной научно-технической конференции «INTERMATIC – 2010». 2010. Ч. 1–3. C. 109–112. URL: https://conf.mirea.ru/CD2010/pdf/p3/26.pdf

5. Шерстнева О.Г. Определение показателей структурной надежности сети связи. Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2020;72:48−54. https://doi.org/10.21667/1995-4565-2020-72-48-54

6. Туляков Ю.М., Пронин А.В. Параметрическая взаимосвязь надежности подвижной радиосвязи с устойчивостью сети связи. Проектирование и технология электронных средств. 2020;4:3−10.

7. Фархадов М.П., Блинова О.В., Васьковский С.В. Оценка надежности системы связи с подвижными узлами. Датчики и системы. 2018;5(225):3−8.

8. Королев П.С., Седов К.Д., Соснин А.И. Разработка программного комплекса для расчета количественных характеристик показателей надежности составных частей систем спутниковой связи. XII Международная научно-техническая конференция «Технологии информационного общества». М.: Медиа Паблишер; 2018. Т. 1. С. 187−188.

9. Михайлов М.Ю. Методика оценки и повышения надежности функционирования узлов электросвязи мультисервисных инфокоммуникационных сетей связи. Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2012;4(2):20−22.

10. Давыдов А.Е., Смирнов П.И., Парамонов А.И. Проектирование телекоммуникационных систем и сетей. Раздел Коммутируемые сети связи. Расчет параметров сетей связи и анализ трафика. СПб.: Университет ИТМО; 2016. 47 с.

11. Лейбов А.З., Майзульс Р.А., Шавдия Ю.Д. Нормирование показателей надежности сетей цифрового телевизионного вещания. Broadcasting. Телевидение и радиовещание. 2014;3:24−28. URL: http://lib.broadcasting.ru/articles2/Regandstan/normirovanie-pokazateleynadezhnosti-setey-tsifrovogo-televizionnogo-veschaniya

12. Богатырев В.А., Богатырев А.В. Оценка надежности и выбор сетевой структуры с учетом отказов узлов и связей. В сб.: Информационные технологии цифровой экономики. СПб.: СПбГЭУ; 2017. С. 20−24.

13. Камнев В.Е., Черкасов В.В., Чечин Г.В. Спутниковые сети связи. М.: Военный парад; 2010. 608 с. ISBN: 978-5-902975-19-9