№ 8 журнала «Электросвязь» за 2021 год

Журнал «Электросвязь» продолжает цикл публикаций, посвященных теме  СЕТИ СВЯЗИ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ЭКОНОМИКИ  (с. 16−37). Авторы — эксперты международного уровня — предлагают разработанные ими решения, позволяющие реализовать задачи цифровой трансформации: создание сверхнадежных соединений в сети 5G и транспортных сетей 5G на базе технологий SDN/NFV, устранение петель в сети тактовой синхронизации, системы интернета вещей на базе технологии LoRa с ограниченными ресурсами и поддержкой QoS. Особый интерес представляет построенный на строгой статистике материал, в котором показаны возможность и необходимость строительства сетей связи для сокращения цифрового разрыва между регионами России.

Имиджевая часть посвящена 30-ЛЕТНЕМУ ЮБИЛЕЮ РЕГИОНАЛЬНОГО СОДРУЖЕСТВА В ОБЛАСТИ СВЯЗИ (РСС).

В статье генерального директора Исполнительного комитета РСС Нурудина Мухитдинова «Работа в интересах каждого и на благо всех» показаны основные этапы деятельности первого на постсоветском пространстве профессионального объединения связистов: от налаживания согласованных действий в сфере электрической и почтовой связи для обеспечения бесперебойных надежных коммуникаций до развития информационного общества и цифровой трансформации на пространстве РСС.

Тесное взаимодействие администраций связи позволяет Содружеству эффективно защищать национальные интересы стран региона в международных организациях, прежде всего в рамках Международного союза электросвязи и Всемирного почтового союза. РСС постоянно совершенствует формы и методы работы, руководствуясь в своей деятельности демократическими принципами. РСС намерен и в дальнейшем проводить взвешенную политику, направленную на укрепление авторитета организации на мировой арене, на защиту интересов как отдельных участников, так и Содружества в целом.

Сегодня одной из приоритетных задач РСС является реализация программы ООН «Цели в области устойчивого развития» (ЦУР). 2021 год открыл для телеком-сообщества десятилетие решительных действий по достижению ЦУР к 2030 году. Региональное содружество в области связи располагает достаточным инструментарием для выполнения поставленных задач. Эта тема отражена в статье заместителя генерального директора Исполнительного комитета РСС Натальи Зори «Региональные инициативы: цифровая повестка».

В журнале опубликованы следующие научные статьи:

 СЕТИ СВЯЗИ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ЭКОНОМИКИ 

Модель и метод использования множественных связей для реализации сверхнадежных соединений в сети 5G

• Д.В. Кашкаров, аспирант кафедры сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А. Бончч-Бруевича; dk@sigma-spb.net
• А.И. Парамонов, профессор кафедры сетей связи и передачи данныхСПбГУТ 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, научный руководитель лаборатории инновационных инфокоммуникаций ПАО «Ростелеком» в СПбГУТ, профессор, д.т.н.; akouch@mail.ru

УДК 004.725.5
DOI: 10.34 832/ELSV.2021.21.8.001

Представлен анализ, модель и метод решения задачи обеспечения требований по надежности доставки данных при организации сверхнадежных соединений с ультрамалыми задержками (URLLC — Ultra Reliable Low Latency Communications) в сетях 5G. Рассматривается подход, основанный на организации множественных соединений (multi-connectivity) и дублировании передаваемых данных. Приведена аналитическая модель для оценки вероятности отказа, учитывающая интенсивность трафика, вероятность отказа элементов и количество используемых соединений. Предложен метод повышения надежности доставки данных путем оптимизации числа соединений.

Ключевые слова: сеть связи, URLLC, сверхнадежные соединения, ультрамалые задержки.

С. 16−22

Метод глубокого обучения с подкреплением для систем интернета вещей на базе технологии LoRa с ограниченными ресурсами и поддержкой QoS

• М.С. Мутанна, аспирант кафедры сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича; muthanna@mail.ru
• А.С. Мутханна, доцент кафедры сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, к.т.н; ammarexpress@gmail.com
• А.С. Бородин, представитель ПАО «Ростелеком» в МСЭ, к.т.н; alexey.borodin@rt.ru

УДК 621.391
DOI: 10.34 832/ELSV.2021.21.8.002

Достижение высокого качества обслуживания (QoS) по-прежнему остается достаточно сложной задачей для технологии LoRa. В принципе высокий уровень QoS может быть достигнут за счет оптимизации параметров передачи, например, пропускной способности и скорости передачи информации в сети. Известные на сегодняшний день решения не дают возможности оптимизировать параметры передачи данных для сетей LoRa. В статье предложен эффективный метод передачи данных, обеспечивающий требования по QoS при использовании технологии LoRa. Ранжирование параметров QoS для узлов интернета вещей определяется новым полем структуры фрейма LoRa (QRank) для приоритетной и неприоритетной информации. Для обеспечения эффективной передачи применяется быстрое глубокое обучение с подкреплением, для которого используются как параметры качества обслуживания, так и отношение сигнал/шум. Метод передачи оптимизирован с учетом коэффициента распространения, скорости передачи данных, полосы пропускания и несущей частоты. Оценка производительности при применении предложенного метода проведена с использованием модуля LoRaWANв пакете имитационного моделирования NS3.26. Производительность оценивается на основе параметров задержки и пропускной способности.

Ключевые слова: технология LoRa, интернет вещей, 1оТ, оптимизация параметров метода передачи, глубокое обучение с подкреплением, качество обслуживания, QoS.

С. 23−26

Сети связи как основа сокращения цифрового разрыва между регионами Российской Федерации

• Н.А. Чистова, аспирант кафедры сетей связи и передачи данных Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций (СПбГУТ) им. проф. М.А. Бонч-Бруевича; chistova.na@spbgut.ru
• А.С. Бородин, представитель ПАС «Ростелеком» в Международном союзе электросвязи, к.т.н., к.полит.н.; aleksey.borodin@rt.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 621.394/.396
DOI: 10.34 832/ELSV.2021.21.8.003

Статья посвящена анализу возможностей сетей связи для сокращения цифрового разрыва между регионами Российской Федерации. Основным результатом статьи является установление взаимосвязи валового регионального продукта и доли занятых в сфере информатизации и связи в общем числе занятых во всех отраслях. Результаты статьи могут быть использованы заинтересованными министерствами и ведомствами при реализации программы цифровой экономики, научными и проектными организациями при планировании и проектировании сетей связи, а также университетами в учебном процессе.

Ключевые слова: сети связи с ультрамалыми задержками, цифровой кластер, валовый региональный продукт.

С. 27−29

Метод устранения петель в сети тактовой синхронизации

• М.В. Лобастова, старший преподаватель кафедры сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича; mlobastovabk1@rambler.ru
• А.Ю. Матюхин, доцент кафедры сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А.Бонч-Бруевича, к.т.н.; matukhin@list.ru
• А.Е. Кучерявый, заведующий кафедрой сетей связи и передачи данных СПбГУТ им. проф. М.А.Бонч-Бруевича, научный руководитель лаборатории инновационных инфокоммуникаций ПАО «Ростелеком» в СПбГУТ, профессор, д.т.н.; akouch@mail.ru

УДК 621.391
DOI: 10.34 832/ELSV.2021.21.8.004

Рассмотрены вопросы организации тактовой сетевой синхронизации (ТСС) в сетях пятого поколения. Предложен новый метод обнаружения и устранения петель в сети ТСС на основе определения компонент связности графа и анализа матрицы циклов графа сети синхронизации, оценена эффективность его использования. Основным математическим аппаратом, используемым для описания предложенного метода, является теория графов и матриц.

Ключевые слова: тактовая сетевая синхронизация, петли в сети синхронизации, компонента связности, матрица достижимости, матрица связности, матрица циклов.

С. 30−33

Планирование структуры транспортных сетей 5G на базе технологий SDN/NFV

• А.Ю. Цым, и.о. директора НЦ-21 ФГУП ЦНИИС, д.т.н.; 4 639 528@mail.ru
• О.А. Бычкова, и.о. генерального директора ФГУП ЦНИИС; o.bychkova@zniis.ru

УДК 621.391:621.37
DOI: 10.34 832/ELSV.2021.21.8.005

Сформулированы основные требования к построению транспортных сетей 5С на основе технологий программно-конфигурируемых сетей Приведены положения типовой методики планирования структуры транспортных сетей 5С. Показаны алгоритмы расчета и оптимального расположения контроллеров в структуре сетей 5С, а также определения оптимальных групп коммутаторов, общая нагрузка на которые не превышает максимальную производительность контроллеров сети 5С.

Ключевые слова: транспортные сети, сети5С, программно-конфигурируемыесети, структура, планирование, контроллеры, коммутаторы.

С. 33−36

 ЦИФРОВАЯ ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ 

Возможности сокращения аппаратурной и временной избыточности средств обнаружения и коррекции байтовых ошибок в цифровых системах передачи данных

• А.А. Павлов, профессор кафедры филиала Военной академии Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого
  (ВА РВСН), д.т.н., профессор; Pavlov_iif@mail.ru
• Ю.А. Романенко, ведущий научный сотрудник филиала ВА РВСН им. Петра Великого, д.т.н., профессор; info@iifrf.ru
• А.Н. Царьков, президент — председатель правления Межрегионального общественного учреждения (МОУ) «Институт
  инженерной физики», д.т.н., профессор; info@iifrf.ru
• А.Ю. Романенко, научный сотрудник МОУ «Институт инженерной физики», к.т.н.; info@iifrf.ru
• А.А. Михеев, младший научный сотрудник МОУ «Институт инженерной физики»; info@iifrf.ru

УДК 681.32.004.12:681.581.54
DOI: 10.34 832/ELSV.2021.21.8.006

Обоснована необходимость разработки методического аппарата, связанного с построением кода, корректирующего ошибки в заданном числе байтов информации с алгебраическим синдромным декодированием и оценкой аппаратурных и временных затрат, связанных с этой целью. Представлены правила построения корректирующего кода, исправляющего ошибки в заданном числе байтов информации, реализующего линейную процедуру построения корректирующего кода с синдромным декодированием и использованием аддитивного вектора ошибок, что позволило сократить аппаратурные затраты на построение декодирующего устройства (сократить объем памяти для хранения значений векторов ошибок). Получены выражения для оценки аппаратурных затрат на кодирование и декодирование информации при использовании предлагаемого метода коррекции пакетных ошибок.

Ключевые слова: цифровая система передачи данных, корректирующий алгебраический линейный код, байты ошибок, информационные разряды, проверочные разряды, синдром ошибок, аддитивный вектор ошибок.

С. 38−43

 КОДИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ 

Неортогональный множественный доступ на основе парциального кодирования

• Д.К. Мазуренко, главный научный сотрудник ФГУП ЦНИИС, к.т.н.; dm.ma2010@yandex.ru

УДК 621.394
DOI: 10.34 832/ELSV.2021.21.8.007

Рассмотрены вопросы повышения эффективности использования спектра частот при построении систем сотовой связи 5G и 6G, а также проблемы снижения вычислительных затрат при реализации алгоритма последовательного подавления взаимного влияния сигналов. Подробно проанализирована суть нового принципа неортогонального множественного доступа на основе парциального кодирования, а также проведено его сравнение с методом разделения сигналов по мощности Power Division Non-Orthogonal Multiple Access (РD-NOMA). Результаты получены с помощью программы «Моделирование Telecomm», предназначенной для численного математического моделирования систем связи на физическом уровне.

Ключевые слова: сеть сотовой связи 5G, сети 6G, спектральная плотность мощности сигнала, парциальное кодирование, преобразование Фурье, подавление взаимного влияния, снижение вычислительных затрат, численное математическое моделирование.

С. 44−48

Постановка задачи совместного автовыбора антенн и прекодирования в системах связи Massive MIMO

• В.Б. Крейнделин, заведующий кафедрой теории электрических цепей МТУСИ, профессор, д.т.н.; vitkrend@gmail.com
• М.В. Голубев, соискатель МТУСИ; golubevm@inbox.ru

УДК 621.371.2
DOI: 10.34 832/ELSV.2021.21.8.008

Совместный с прекодингом автовыбор антенн на приемной и передающей стороне — одно из перспективных направлений исследований для реализации технологий Multiple Transmission and Reception Points (Multi-TRP, множество точек передачи и приема) в системах со многими передающими и приемными антеннами Massive MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output), которые активно развиваются в стандарте 5G. Проанализированы законодательные ограничения, влияющие на применимость технологий Massive MIMO, и специфика реализации разрабатываемого алгоритма в миллиметровом диапазоне длин волн. Рассмотрены алгоритмы формирования матриц автовыбора антенн как на передающей, так и на приемной стороне. Сформулирована строгая математическая постановка задачи для двух критериев работы алгоритма: максимизация взаимной информации и минимизация среднеквадратичной ошибки.

Ключевые слова: Massive MIMO, автовыбор антенн, канальная матрица сниженной размерности.

С. 48−53

 РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 

Физические основы использования объемных отражательных голограмм в устройствах радиофотоники

• А.Г. Прыгунов, доцент кафедры «Радиоэлектроника» ФГБОУ ВО ДГТУ, к.т.н.; agprygunov@mail.ru

УДК 535.4(076.5)
DOI: 10.34 832/ELSV.2021.21.8.009

Предлагается технология создания устройств радиофотоники на основе использования в них объемных отражательных голограмм. Построена математическая модель взаимосвязи параметров радиосигнала и пространственно-спектрального распределения интенсивности оптического поля в плоскости интерферограммы, формируемой световыми потоками, дифрагировавшими на объемной отражательной голограмме. Проведен анализ чувствительности параметров интерферограммы, формируемой в голографическом радиофотонном устройстве.

Ключевые слова: радиофотоника, объемная голограмма, радиосигнал, оптическое излучение, модуляция, электрооптический кристалл, фаза светового потока, интерферограмма, математическая модель, чувствительность.

• Прыгунов А.Г. — Физические основы использования объемных отражательных голограмм в устройствах радиофотоники