№ 12 журнала «Электросвязь» за 2020 год

Журнал «Электросвязь» поздравляет своих читателей, коллег и друзей с Новым годом и Рождеством!

Радиочастотный спектр, как любой другой ограниченный ресурс, довольно сложно поделить между старыми и новыми технологиями радиосвязи и при этом учесть интересы и влиятельных ведомств, и телеком-операторов, и рядовых пользователей. О буднях и трудностях этой работы в непростом для всего мира 2020 году — в специальном интервью журналу «Электросвязь» директора Департамента государственной политики в сфере связи Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации, руководителя аппарата ГКРЧ Андрея Канцурова.

Кризис COVID-19, вызванный пандемией, высветил не только критическую роль информационно-коммуникационных технологий для развития и функционирования общества, но и поразительное цифровое неравенство между странами и внутри них, неготовность правительств и организаций эффективно реагировать на чрезвычайные ситуации. В обзоре эксперта Международной академии связи Бориса Ластовича отражены вопросы использования современной пространственной и коммуникационной основы цифровой инфраструктуры стран и мира — широкополосных сетей электросвязи нового поколения.

В ноябре 2020 г. состоялся XXIV Международный форум Международной общественной академии связи. В материале А.П. Оситис и В.А. Ефимушкина «Новые задачи цифровой трансформации экономики в целях устойчивого развития» представлены вопросы применения сквозных цифровых технологий для создания цифровых коммуникаций в интересах устойчивого развития государства, общества, личности в мире и в нашей стране, а также аспекты развития волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), безопасности сетей, услуг и контента, перспектив новых технологий.

В разделе «События отрасли» представлены итоги работы 46-й Международной конференции «Мобильный бизнес: перспективы развития и проблемы реализации систем радиосвязи в России и за рубежом», посвященной вопросам внедрения нового поколения профессиональной радиосвязи МАКВИЛ, информация об утверждении Сектором радиосвязи МСЭ спецификаций IMT-2020 для технологий 5G, анонс четвертого номера сборника статей «Труды НИИР».

В новом номере журнала опубликованы следующие научные статьи:

 СЕТИ И СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ 

ОЦЕНКА РАЗВЯЗКИ МЕЖДУ ПРИЕМНОЙ И ПЕРЕДАЮЩЕЙ АНТЕННАМИ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ С ПОЛНЫМ ДУПЛЕКСОМ

• М.А. Быховский, профессор, д.т.н.; bykhmark@gmail.com

УДК 621.391
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.001

Представлен метод расчета развязки между антеннами и определены расстояния, на которые требуется их разнести, для того чтобы развязка между передающим и приемными трактами имела максимально возможное значение. Отмечено, что при построении систем связи с полным дуплексом нецелесообразно использовать раздельные антенны для передачи и приема сигналов. Более рационально в таких системах применять одну приёмопередающую антенну и непосредственно в антенно-фидерном тракте устанавливать специальные технические средства для разделения передаваемых и принимаемых сигналов. В работе получены формулы, позволяющие оценить развязку между передающей и приемной антеннами в зависимости от расстояния между ними, частоты, которая используется для передачи и приема сигналов, и коэффициента усиления антенн, а также приведены соответствующие расчеты. Полученные результаты могут быть использованы для повышения спектральной эффективности систем связи.

Ключевые слова: полный дуплекс, спектральная эффективность систем связи, антенны, развязка между антеннами, принцип Гойгенса-Френеля.

С. 15−19

ВЫБОР СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ГОЛОВНОГО УЗЛА В ГЕТЕРОГЕННОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СЕНСОРНОЙ СЕТИ С ПОДВИЖНЫМИ ГОЛОВНЫМИ УЗЛАМИ

• Д.М. Воробьева, аспирант кафедры сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича; da_shutka@mail.ru
• А.И. Парамонов, профессор кафедры сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, д.т.н.; alex-in-spb@yandex.ru
• А.Е. Кучерявый, заведующий кафедрой сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, д.т.н., профессор; akouch@mail.ru

УДК 004.725.5
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.002

Рассматривается гетерогенная сенсорная сеть, построенная с применением различных технологий. Для сбора данных в сети используются гетерогенные подвижные головные узлы (ПГУ). Предлагается модель сети и метод, позволяющий выбрать оптимальную скорость движения ПГУ с учетом радиуса связи и времени, необходимого для передачи данных от сенсорного узла. Приведены выражения для оценки оптимальной скорости движения ПГУ как для каждого из типов узлов, так и для гетерогенной сети в целом. Получены результаты, позволяющие выбирать параметры движения ПГУ и оценивать качество обслуживания.

Ключевые слова: беспроводная сенсорная сеть, гетерогенная сеть, подвижные головные узлы, качество обслуживания, скорость движения.

С. 20−24

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧЕК ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ УСЛУГ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТРАФИКА ДЛЯ СЕТЕЙ СВЯЗИ С УЛЬТРАМАЛЫМИ ЗАДЕРЖКАМИ

• Н.А. Чистова, аспирант кафедры сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича; chistova.na@spbgut.ru

УДК 004.725.5
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.003

Предложены методы определения динамического распределения точек предоставления услуг (центров обработки данных) и прогнозирования трафика для сетей связи с ультрамалыми задержками (СУМЗ). Для методов прогнозирования использованы статистические данные, экспертные оценки и эмпирические прогнозы. Методы построены с учетом проникновения наиболее востребованных и перспективных услуг связи в СУМЗ, а также изменения числа пользователей и удельного трафика пользователя.

Ключевые слова: тактильный интернет, дополненная реальность, виртуальная реальность, системы управления и телеавтоматики, распределение электроэнергии, трафик, задержка, прогнозирование, точки предоставления услуг.

С. 25−29

 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 

СОЗДАНИЕ ЧЕТЫРЕХКАНАЛЬНОГО КОГЕРЕНТНОГО SDR-ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ БСПС САМОЛЕТОВ В ВОЗДУХЕ

• А.А. Костюк, начальник сектора лаборатории «Архитектура и технологии программно-аппаратной интеграции бортового оборудования» Государственного научно-исследовательского института авиационных систем (ГосНИИАС); aakostjuk@2100.gosniias.ru
• П.И. Симонов, старший научный сотрудник лаборатории «Архитектура и технологии программно-аппаратной интеграции бортового оборудования» ГосНИИАС, к.т.н.; pisimonov@2100.gosniias.ru
• А.А. Макаренко, инженер 1 категории лаборатории «Архитектура и технологии программно-аппаратной интеграции бортового оборудования» ГосНИИАС; aamakarenko@2100.gosniias.ru

УДК 620.1.08, 629.7.05, 621.396.963.8
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.004

Дается оценка актуальности проверки функционирования бортовых систем предупреждения столкновения самолетов (БСПС) в воздухе на стадиях их жизненного цикла в соответствии с руководящими документами ARP4754, DO-254 и DO-178С. Показаны недостатки узкоспециализированных систем, используемых в настоящее время для этих целей. Сделан вывод о необходимости разработки универсального инструментария, позволяющего проверять БСПС, согласно ARP4754, DO-254 и DO-178С, а также проводить их сертификацию по требованиям DO-185. Рассмотрена возможность создания универсального автоматизированного измерительного стенда за счет разработки и использования в его составе 4-канального когерентного приемопередатчика на основе технологии виртуальных приборов и программно-определяемого радио на основе FPGA.

Ключевые слова: ПЛИС, БСПС, автоматизация, измерения, PXI, измерительный стенд, программно-аппаратное моделирование, программно-определяемое радио.

С. 30−34

 ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 

МОЙ ЦИФРОВОЙ ДВОЙНИК

• В.А. Ефимушкин, ведущий советник, Аналитический центр при Правительстве Российской Федерации, главный ученый секретарь Международной академии связи, к.ф.-м.н., доцент; v.efimushkin@ac.gov.ru

УДК 004:654.02:519.872.4
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.005

Предлагается новая, еще не исследованная сфера применения сквозных цифровых технологий виртуальной и дополненной реальности, нейротехнологий и искусственного интеллекта на базе облачных технологий, больших данных, технологий распределенных реестров и квантовых вычислений: создание персонального (ПЦД) и производственного (ПрЦД) цифрового двойника с разнообразным и глубоким самообучаемым функционалом в целях совершенствования жизнедеятельности человека в процессе работы, отдыха, перемещения, конкретных мероприятий и др. Рассмотрены базовые аспекты создания персонального цифрового двойника, области его применения, архитектура и функциональная архитектура платформы ПЦД, типы запросов и сценарии их обработки. Представлен подход к построению аналитических моделей ПЦД в виде графо-матричных моделей, а также к их расчету. Дается прогноз дальнейшего развития направления ПЦД.

Ключевые слова: сквозная цифровая технология, цифровой двойник, персональный цифровой двойник, виртуальная реальность, дополненная реальность, искусственный интеллект, база знаний, облачные технологии, нательная сеть, сеть подвижной радиотелефонной связи.

С. 35−45

УМНЫЕ ЦЕПОЧКИ В ЦИФРОВОЙ УПАКОВКЕ

• В.К. Шульцева, старший научный сотрудник ИМЭМО РАН; vshul@imemo.ru

УДК 338.24+621.391
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.006

ИКТ-индустрия рассматривается как один из важнейших инструментов глобального сотрудничества и эффективной трансформации мировой экономики в ракурсе особенностей формирования и развития цифровых, или умных, цепочекдобав-ленной стоимости в докризисный период. Показаны вероятные эволюционные изменения ситуации в ближайшей перспективе.

Ключевые слова: цифровизация, технологии, инновации, экономика, глобальные цепочки добавленной стоимости (ГЦДС), ИКТ-комплекс, hi-tech.

С. 46−49

 РАДИОЛОКАЦИЯ 

ОШИБКИ РАЗНОСТНО-ФАЗОВОГО ПЕЛЕНГОВАНИЯ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ, ОБЛАДАЮЩИХ ФАЗОУГЛОВОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ

• В.Н. Юдин, профессор кафедры теоретической радиотехники Московского авиационного института (МАИ), д.т.н.; vn_yudin@mail.ru
• А.М. Волков, аспирант кафедры теоретической радиотехники МАИ; afv92@yandex.ru

УДК 621.396.96
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.007

Выведены формульные соотношения для расчета ошибок пеленгования парного излучателя с использованием разностно-фазового пеленгатора. Оценено влияние различных параметров парного излучателя на величину ошибки пеленгования этого излучателя.

Ключевые слова: фазовый пеленгатор, ошибка разностно-фазового пеленгования, фазоугловая зависимость.

С. 50−53

 ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА САМОПОДОБИЯ СЕТЕВОГО ТРАФИКА КАК ПОДХОД К ОБНАРУЖЕНИЮ КИБЕРАТАК НА КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

• И.В. Котенко, профессор, заведующий лабораторией проблем компьютерной безопасности Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра Российской академии наук (СПб ФИЦ РАН), д.т.н.; ivkote@comsec.spb.ru
• А.М. Крибель, Военная академия связи им. С.М. Буденного, соискатель; nemo4ka74@gmail.com
• О.С. Лаута, профессор Государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова, д.т.н.; laos-82@yandex.ru
• И.Б. Саенко, профессор, ведущий научный сотрудник СПб ФИЦ РАН, д.т.н.; ibsaen@comsec.spb.ru

УДК 621.396.61: 621.391.82
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.008

Предложен подход к обнаружению кибератак на компьютерные сети, основанный на выявлении аномалий в сетевом трафике путем оценки свойства самоподобия. Рассмотрены методы выявления долговременной зависимости в фрактальном броуновском движении и реальном сетевом трафике компьютерных сетей. Показано, что трафиктелекоммуникационной сети является самоподобной структурой и его поведение близко к фрактальному броуновскому движению. В качестве инструментов при разработке данного подхода были использованы фрактальный анализ и математическая статистика. Анализируются вопросы программной реализации предлагаемого подхода и формирования набора данных, содержащего сетевые пакеты компьютерных сетей. Экспериментальные результаты, полученные с использованием сгенерированного набораданных, про -демонстрировали наличие самоподобия у сетевого трафика компьютерных сетей и подтвердили высокую эффективность предлагаемого подхода: он позволяет обнаруживать кибератаки в реальном или близком к реальному масштабе времени.

Ключевые слова: временной ряд, фрактальный анализ, фрактальная размерность, показательХерста, показатель скейлинга, компьютерные сети, кибератаки.

С. 54−59

 РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ АППАРАТУРА 

АДАПТАЦИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПРИ ПОМОЩИ РАСЧЕТНЫХ МОДУЛЕЙ САПР

• A.И. Репнева, ассистент кафедры 404 МАИ, к.т.н.; dckaf_404@mail.ru
  B.Н. Постникова, доцент кафедры 404 МАИ, с.н.с., к.т.н.; vpost16@yandex.ru

УДК 536.24:621.396; 004.94/519.876.5; 621.396.6.049.75
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.009

Показаны основные недостатки традиционных подходов к решению теплотехнических задач посредством аэродинамического моделирования при помощи ЭВМ для твердотельных моделей. Определены пути повышения эффективности и снижения трудоемкости проведения подобных расчетов благодаря методике поэтапного упрощения (адаптации) твердотельной геометрии. Произведена оценка экономии затрат системных ресурсов и машинного времени при использовании методики поэтапного упрощения твердотельной геометрии. Выявлена возможность расчета более сложных моделей при ограниченных аппаратных ресурсах за счет предложенного подхода.

Ключевые слова: САПР, твердотельная модель, аэродинамическое моделирование, трудоемкость, метод конечных объемов, эффективность, экономия, радиоэлектронные устройства.

С. 60−63

 ЭЛЕМЕНТЫ И СХЕМЫ 

ФОРМИРОВАНИЕ ВЕРОЯТНОСТНОЙ МОДЕЛИ ЦИКЛОСТАЦИОНАРНЫХ СИГНАЛОВ В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

• М.А. Коновалюк, доцент кафедры теоретической радиотехники Московского авиационного института (МАИ), к.т.н.; konovaluk@mai-trt.ru
• А.Б. Баев, доцент кафедры теоретической радиотехники МАИ, доцент, к.т.н.; baev@mai-trt.ru
• А.А. Горбунова, доцент кафедры теоретической радиотехники МАИ, к.т.н.; gorbunova@mai-trt.ru
• Ю.В. Кузнецов, заведующий кафедрой теоретической радиотехники МАИ, профессор, д.т.н.; kuznetsov@mai-trt.ru

УДК 621.391.6
DOI: 10.34 832/ELSV.2020.13.12.010

При оценке целостности информационных сигналов, передаваемых по высокоскоростным линиям передачи, возникает необходимость в использовании вероятностных моделей случайных процессов. В существующих системах автоматизированного проектирования имитационное моделирование проводится для конечного числа реализаций сигнала, что ограничиваетточность оценки статистических характеристик. При проведении контрольных измерений применяются тестовые псевдослучайные последовательности конечной длительности. Контролируемые уровни вероятности ошибки могут составлять величины порядка 10^-12. В таких случаях в программном обеспечении измерительной техники прибегают к оцениванию параметров вероятностных моделей. Существующие модели не позволяют проводить обработку сигналов для компенсации помех, вызванных электромагнитными наводками. В данной работе предложена модель двумерных плотностей вероятностей измеренных сигналов и помех, использование которой совместно с методом принципиальных и независимых компонент позволит в будущем компенсировать искажения полезного сигнала за счет наводок.

Ключевые слова: ДИМ сигнал, циклостационарный случайный процесс, перекрестные помехи, вероятностная модель, целостность сигналов, электромагнитная помеха, электромагнитная совместимость.

С. 64−71

***