Дослідження методів обробки інформації про місцезнаходження абонентських терміналів у низькоорбітальних супутникових мережах зв’язку
Автор: Бойко Ігор Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інформаційні мережі зв'язку
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Оптимальне керування трафіком в низькоорбітальних супутникових мережах зв’язку (НСМЗ) є важливою науковою задачею [1,2]. Складність цього завдання обумовлена мінливістю взаємного розташування супутників і їх рухом щодо абонентів [3]. В найближчі роки очікується збільшення кількості зв’язкових супутників і кількаразове зростання навантаження на супутникову інфраструктуру, що призведе до необхідності розробки нових методів оптимального управління навантаженням в НСМЗ [4,5]. Управлінню трафіком в супутникових мережах зв’язку присвячено достатню кількість робіт, які невтратили актуальність і донині. У той же час, проблемам розподіленого зберігання на супутниках даних про місцезнаходження абонентських терміналів дослідники досі приділяють недостатньо уваги.У зв’язку з вищевказаним тема цієї магістерської кваліфікаційної роботи є актуальною. Перший розділ роботи присвячено аналізу методів обробки інформації про географічне розташування абонентських терміналів у низькоорбітальних супутникових мережах зв’язку. Низькоорбітальні супутникові мережі зв’язку мають ряд технічних переваг, що обумовлює практичну значимість їх застосування для вирішення широкого кола зв’язкових завдань , відповідно у роботі розглянуто їх особливості. Описано завдання, які виконує кожен супутник в НСМЗ для передачі даних. Завдання визначення супутника терміналу-одержувача вирішується методом обробки інформації про місцезнаходження абонентських терміналів. Методи обробки інформації про місцезнаходження абонентських терміналів в НСМЗ можна розділити на три групи відповідно до того, які типи методів бралися за основу при їх створенні та / або з якими типами систем повинні бути сумісні ці методи, внаслідок чого у роботі представлено їх класифікацію. У другому розділі представлено розроблений метод розподіленої обробки інформації про місцезнаходження абонентських терміналів у НСМЗ, в якому обробка проводиться повністю супутниковим угрупованням без звернення до наземного сегменту. Пропонований метод базується на двох методах: розсилки інформації про нове місцезнаходження абонентського терміналу та запиту інформації про його місцезнаходження. Метод розсилки інформації про місцезнаходження полягає в розсилці інформації про місцезнаходження певного набору супутників, так званої групи розсилки, до якої відносяться такі супутники: попередній, новий, всі видимі, та всі, що знаходяться в межах ?? стрибків від видимих супутників. Представлено блок-схеми методу перевірки правильності розташування абонентського терміналу та методу пересилання запиту по «старому» місцерозташуванню абонентського терміналу. Якщо час визначення місцерозташування терміналу не новіший від того, який записано у пакеті запиту по старому місцерозташуванню, то цей пакет пересилається далі одержувачу. Якщо новіший, то супутник розраховує набір видимих супутників і визначає нового одержувача, після чого створює новий пакет запиту і відправляє новому одержувачу. У третьому розділі здійснено імітаційне моделювання функціонування розробленого методу. Для аналізу методів обробки інформації про місцезнаходження абонентських терміналів в НСМЗ використано комп’ютерну модель повнозв’язної НСМЗ з міжсупутникових ліній, найпоширенішим прикладом якої є «Iridium». Здійснено розрахунок загасання при поширенні в атмосфері і у вільному просторі. Графічно представлено результати розсилки запитів всім супутникам та розсилку запитів по старому місцю розташування абонентського терміналу. Четвертий розділ присвячено дослідженню ефективності використання розробленого методу у порівнянні з іншими методами: з методами, що використовують тип областей розташування, який визначається областю покриття супутника, та з методами, які використовують географічні області розташування, коли поверхня землі розбивається на області. Таким чином, за результатами здійсненого моделювання, запропонований розподілений метод забезпечує найменшу затримку відповіді на запит розташування серед розглянутих методів. Також при низькій інтенсивності запитів про місцезнаходження кількість службових пакетів у запропонованого методу не перевищує більше, ніж 2,5 рази в порівнянні з іншими розглянутими методами, при високій інтенсивності запитів кількість службових пакетів мінімальна. Відповідно результати імітаційного моделювання підтверджують доцільність використання розробленого методу обробки інформації про місцезнаходження абонентських терміналів. У п’ятому розділі здійснено оцінку рентабельності створення та впровадження проекту на основі використання розподілених хмарних технологій у мережі існуючої компанії, який дозволяє істотно зменшити капітальні витрати завдяки оренді програмного забезпечення та серверів, внаслідок чого проект є економічно ефективним, та відповідно придатним до реалізації. Об’єкт досліджень – низькоорбітальні супутникові мережі зв’язку. Предмет досліджень - методи обробки інформації про місцезнаходження абонентських терміналів в низькоорбітальних супутникових мережах зв’язку. Метою магістерської кваліфікаційної роботи є підвищення ефективності передачі даних в низькоорбітальних супутникових мережах зв’язку за рахунок використання нових методів обробки інформації про місцезнаходження абонентських терміналів . Методи дослідження. У роботі використано теорію алгоритмів, теорію ймовірностей, теорію графів, теорію множин, статистичне та комп’ютерне моделювання. Ключові слова: низькоорбітальні супутникові мережі, обробка інформації, Iridium, абонентський термінал, супутник. Література 1. Туровський, О., Панадій, С., Ліщиновська, Н. (2020). Особливості та завдання щодо оцінювання несучої частоти сучасних супутникових систем передачі даних. Телекомунікаційні та інформаційні технології. doi: 10.31673/2412-4338.2020.011787 2. Pelishok, V. (2012). The 2D - 3D - 2D’ method for communication system research. 2012 International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science (TCSET), 168-169. 3. Ярош, С., Буданов, М., Гапонов, О., Флячок, Ю. (2019). Застосування глобальних систем визначення місцеположення для підключення бойових можливостей зенітних ракетних військ. Збірник наукових праць Харківського національного університету Повітряних Сил, № 2(60). doi: 10.30748/zhups.2019.60.05 4. Ki-yun, Kim (2013). Analysis of Anti-Jamming Techniques for Satellite Navigation Systems. Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences. doi: 10.7840/kics.2013.38C.12.1216. 5. Zhalilo, A., & Shokalo, V. (2010). Status and prospects of differential navigation and high precision positioning GNSS-technologies in Ukraine. 2010 International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science (TCSET), 112-116.