Предмет и цель работы. Технологический стек .NET Framework широко используется в сельскохозяйственных исследованиях при математическом моделировании агроэкосистем. Одним из актуальных направлений исследований являются ансамблевые расчеты. Для проведения таких исследований требуется легковесный механизм удаленного вызова процедур, обеспечивающий эффективное сетевое взаимодействие приложений. Методы: технологический стек .NET Framework с ранее разработанными библиотеками платформы RW.Ring; объектно-ориентированное программирование; приемы работы с сетевыми протоколами TCP и HTTP; методы построения сервис-ориентированной архитектуры. Результат. Разработанный модуль поддерживает разные способы сетевого взаимодействия: механизм удаленного вызова процедур и бинарных команд, а также их интеграцию в клиент-серверную архитектуру. Подчеркнуты преимущества модуля по сравнению с технологией WCF: высокая производительность, компактность кода, минимизация вычислительных ресурсов и гибкость настройки под различные задачи. Модуль поддерживает протоколы TCP и HTTP, что позволяет разработчикам адаптировать его для обработки больших объемов данных, включая сериализацию и аутентификацию пользователей. Рассмотрены примеры применения модуля в исследованиях агроэкосистем, где он обеспечивает анализ влияния климатических изменений на урожайность культур, минимизируя затраты на полевые эксперименты. Модуль упрощает интеграцию в распределенные системы, оптимизирует использование ресурсов и поддерживает оперативное сопровождение полевых исследований. Научная новизна заключается в создании легковесной альтернативы традиционным технологиям сетевого взаимодействия, что снижает издержки и повышает производительность. Предложен более универсальный механизм бинарных команд, дополняющий традиционную сервис-ориентированную архитектуру. Практическая значимость проявляется в повышении эффективности работы исследователей, работающих с большими данными, и в поддержке принятия решений в сельском хозяйстве. Модуль позволяет интегрироваться с системами дистанционного зондирования для автоматического анализа фотоснимков, что расширяет его применение в агропромышленном комплексе. Платформа RW.Ring вносит значительный вклад в развитие цифровых технологий для сельского хозяйства, предлагая инновационный подход к организации распределенных вычислений и сетевого взаимодействия, что делает ее перспективным инструментом для международных научных коллабораций.

Актуальность. Современное образовательное пространство переживает трансформацию, обусловленную глобальной цифровизацией, развитием информационных технологий и необходимостью повышения качества образования. Целью статьи является разработка модифицированной архитектуры цифровой образовательной среды для повышения эффективности интеллектуального сопровождения учебного процесса. Реализация адаптивного взаимодействия участников образовательного процесса осуществляется за счет компонентов интеллектуального сопровождения с оценкой результатов взаимодействия для последующего принятия решений в процессе обучения на примере структуры высших учебных заведений. Методы. Для выявления функций рассмотренных подсистем цифровой среды использовали структурно-функциональный анализ. В интересах разработки концептуального представления архитектуры образовательной среды применяли моделирование с учетом логических связей между компонентами среды. Результат. В статье проведен анализ базовых компонентов архитектуры цифровых сред образовательных организационных структур, разработана модифицированная архитектура цифровой образовательной среды для интеллектуального сопровождения образовательного процесса. Научная новизна заключается в разработке модифицированной архитектуры цифровой среды с обоснованием информационного и коммуникационного компонентов для реализации интеллектуального взаимодействия участников образовательного процесса. Практическая значимость проявляется в повышении эффективности адаптивного взаимодействия участников образовательного процесса за счет интеллектуального сопровождения на базе модифицированной архитектуры цифровой образовательной среды с информационным и коммуникационным компонентами.

Постановка задачи: разработка концепции развития предприятий по производству минеральных удобрений, направленной на совершенствование интегрированных автоматизированных систем информационно-аналитического обеспечения процесса принятия решений по управлению всеми стадиями производства. Целью работы является представление разработанной концепции развития АО «Апатит», направленной на совершенствование информационно-аналитического сопровождения производства минеральных удобрений для повышения эффективности этого процесса. Новизна разработанной концепции заключается в обеспечении инновационного характера управления производством за счет создания возможности полного информационно-аналитического обеспечения процессов выработки и принятия решений на всех стадиях производства. Результат: разработана концепция развития АО «Апатит», в рамках которой предлагается совершенствование информационно-аналитического сопровождения производства, которое позволит обеспечить его инновационный характер за счет использования интеллектуальных цифровых технологий. Приведены первичные результаты реализации концепции, представляющие собой платформу промышленного интернета вещей ZIIOT, базовые компоненты цифровизации MES ZIAK, а также распределенную систему управления EXTERNUM. В рамках концепции развития для достижения ее целей разработана сквозная процедура информационно-аналитического сопровождения производства на базе цифровой платформы Zyfra IIOT Platform, конструктора Zyfra Industrial Automation Kit и интеллектуальных технологий. Практическая значимость: реализация концепции позволит повысить оперативность и обоснованность решений по управлению производством минеральных удобрений, снизить затраты и потери, улучшить взаимодействие между всеми подразделениями производства, а также повысить эффективность деятельности персонала.

В статье рассматривается задача динамического выбора подканалов в гетерогенных сетях Интернета вещей с учетом изменений параметров сети и ограниченных вычислительных ресурсов устройств. Предметом исследования являются гетерогенные сети Интернета вещей, использующие различные технологии передачи данных. В исследовании применяется метод обучения с подкреплением для динамического выбора подканалов на основе анализа исторических данных и текущего состояния сети, также используется алгоритм перетягивания каната для распределения ресурсов между подканалами. Основные результаты. Разработан метод динамического выбора подканалов, который позволяет учитывать вероятность успешной передачи данных, частоту использования подканала и вероятность отказов, обеспечивая баланс между эффективностью передачи и вычислительными затратами. Практическая значимость результатов заключается в повышении производительности и надежности гетерогенных сетей Интернета вещей при высокой нагрузке и ограниченных ресурсах устройств.

В статье рассматривается применимость моделей и методов машинного обучения при спектральном зондировании для повышения скорости сканирования и анализа сигналов стандарта LTE. Описывается порядок работы программного модуля сканирования сигналов стандарта LTE по алгоритму спектрального зондирования в широком диапазоне частот. Методом исследования является натурный эксперимент с использованием плат программно-конфигурируемого радио. Результатом сканирования и анализа является обнаружение сигналов базовых станций стандарта LTE, работающих на передачу в заданном районе. Эффективность обнаружения базовых станций оценивается посредством классификации участков спектра методами машинного обучения. Практическая значимость: объединение программного модуля панорамного сканирования в широком диапазоне и программного модуля анализа в информационной полосе частот позволяет существенно сократить время обнаружения базовых станций стандарта LTE в заданном районе.

Постановка задачи. Программное радио позволяет гибко реализовывать алгоритмы обработки сигналов в радиосвязи. Прием сигналов возможен только при наличии синхронизации во временно́й и частотной областях, учитывающих свойства сигналов. При разработке систем связи требуется выбрать алгоритмы, позволяющие эффективно решить задачу синхронизации. Выбор алгоритма выполняется с использованием моделирования и тестовой реализации. В работе представлен прототип системы связи с ортогональным частотным мультиплексированием, реализованный на платформе Adalm Pluto с использованием библиотеки libiio. Цель исследования ‒ анализ и программная реализация алгоритмов символьной и частотной синхронизации при приеме сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием. Для этого применена преамбула на основе последовательности Задова ‒ Чу. Оценка частотного смещения выполнена двумя методами: с использованием циклического префикса символов и с применением преамбулы Задова ‒ Чу. Новизна. Разработанные алгоритмы реализованы в виде программ, без применения специализированных библиотек готовых модулей и протестированы на аппаратной платформе Adalm Pluto. Практическая значимость состоит в экспериментальном подтверждении работоспособности предложенных решений, что позволяет использовать их в системах программного радио при реализации каналов связи различных автономных систем.

Постановка задачи. Методы машинного обучения и нейронные сети являются перспективным инструментом для прогнозирования и определения объектов в режиме реального времени, что позволяет найти применение подобным технологиям в обеспечении безопасности дорожного движения. Целью работы является разработка решения, способного с помощью методов искусственного интеллекта детектировать и классифицировать объекты, реализующее функции интеллектуальной системы помощи водителю на борту транспортного средства. Используемые методы: создание сервиса интеллектуального ассистирования на основе сверточных нейронных сетей. Элементом новизны представленного решения является реализация сервиса помощи принятия решения водителю на основе компактной маломощной вычислительной базы. Результат: выбранный сервис интеллектуальной системы помощи принятия решений водителю реализован на компактном маломощном вычислительном устройстве с точностью 87 % по оценке показателя средней точности (mAP) при средней частоте 32 кадра в секунду. Практическая значимость: представленное решение позволяет внедрить систему с использованием алгоритмов искусственного интеллекта на базу транспортного средства благодаря низкому энергопотреблению и нейропроцессорному модулю, способному работать с видеопотоком в режиме реального времени.

Постановка задачи. Управление уличным освещением с использованием современных технологий Интернета вещей связано со стремлением общества к созданию энергоэффективной системы, являющейся частью концепции «умного» города. Основными функциями автоматических систем освещения являются: управление линиями наружного освещения, индивидуальное и групповое диммирование, адаптация освещения под погодные условия, присутствие пешеходов и дорожный трафик. Для реализации задачи управления освещением требуется доступ к каждому светильнику, который может быть реализован на основе беспроводных технологий Интернета вещей. Целью работы является расчет параметров системы дистанционного управления уличным освещением. Используемые методы: для определения количества базовых станций, необходимых для дистанционного управления светильниками, используется модель распространения радиоволн Окамуры ‒ Хата. Эта модель позволяет определить радиус действия базовой станции в районах с типичной городской застройкой. Новизна исследования состоит в том, что проведено сравнение технологий низкоэнергетических сетей с широкой зоной покрытия для задачи управления освещением. Показано, что для повышения емкости сети можно использовать семь частотных каналов для передачи по каналу «вверх» и один фиксированный частотный канал для передачи по каналу «вниз». При этом вероятность доставки пакетов составляет 99 %. Результат: представлены результаты планирования сети начального приближения на основе технологии LoRa в системе проектирования RadioPlanner.

Постановка задачи. Современные сценарии высокоточного позиционирования в беспроводных локальных сетях требуют преодоления ограничений, связанных с многолучевым распространением сигналов и нелинейными задержками. Для реализации дальномерного метода позиционирования при отсутствии синхронизации между опорными приемопередающими узлами используется известный метод симметричного двустороннего двунаправленного измерения расстояния. Целью работы является исследование применения технологии симметричного двустороннего двунаправленного измерения расстояния в контексте определения местоположения пользовательского устройства в беспроводной локальной сети по технологии nanoLOC с нестационарной окружающей средой внутри помещений. Новизна заключается в разработке методического сопровождения для экспериментальной оценки точности позиционирования устройств внутри помещений с использованием технологии nanoLOC. Результаты показывают, что применение системы nanoLOC для решения задачи определения местоположения пользовательского устройства может обеспечить точность измерения в пределах нескольких дециметров за счет применения метода симметричного двустороннего двунаправленного измерения расстояния. Практическая значимость: представленное исследование может быть использовано для прикладной конфигурации сценариев определения местоположения внутри помещений с настройкой модулей сбора и обработки дальномерных измерений nanoLOC, а также для проведения лабораторных занятий по курсам систем прикладного радиодоступа.

Постановка задачи. Статья посвящена решению задачи выбора оптимальной стратегии передачи данных в гетерогенных сетях Интернета вещей. Для оценки и выбора стратегий с учетом таких противоречивых факторов, как энергопотребление, задержки и потери пакетов, предложен подход на основе нечеткого многокритериального анализа, позволяющий находить эффективные компромиссные решения в условиях неопределенности и нечеткости исходных данных, характерных для сетей Интернета вещей. Метод исследования: нечеткий многокритериальный анализ, обеспечивающий учет и обработку множества критериев и нечетких данных. Результаты: доказана эффективность предложенного подхода для определения стратегий передачи, обеспечивающих оптимальный баланс между энергопотреблением, задержками и потерями пакетов, что способствует повышению общей производительности сети. Практическая значимость: разработанный подход может применяться для оптимизации передачи данных в реальных сетях Интернета вещей, в том числе для снижения энергопотребления и задержек при сохранении высокой вероятности доставки, что актуально для приложений умного города и промышленной автоматизации.

Предмет и цель работы. Статья посвящена решению проблемы балансировки нагрузки в условиях нетерпеливых пользователей и разнородного трафика в телекоммуникационных системах. Целью работы является разработка концептуального фреймворка, сочетающего аналитические методы теории массового обслуживания и современные подходы машинного обучения для минимизации совокупного штрафа, учитывающего задержки обслуживания и стоимость отказов. Используемые методы. В основе исследования лежит аналитическая модель M/G/1/K с нетерпеливыми пользователями, позволяющая оценить ключевые показатели системы. Для случаев, когда аналитическое решение невозможно или неэффективно, предложено применение: (1) прогнозирования временных рядов для предсказания нагрузки, (2) бинарной классификации для оценки вероятности оттока, обучения с подкреплением для оптимизации целевой функции. Новизна работы заключается в системном подходе к сочетанию аналитических методов и методов машинного обучения для задач балансировки, а также в том, что учитывается разнородная стоимость отказов для различных классов трафика. Предложена новая формализация задачи через призму обучения с подкреплением. Основные результаты. Разработана концепция интеллектуальной системы балансировки, демонстрирующая потенциальные преимущества перед традиционными методами. Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании систем управления нагрузкой в автономных сетях.

Постановка задачи. В условиях растущего объема чувствительных данных и ужесточения требований к их защите традиционные централизованные методы машинного обучения становятся неприемлемыми из-за рисков утечек и нарушения конфиденциальности. Особенно остро эта проблема стоит в таких сферах, как здравоохранение и финансы, где передача персональных данных на центральный сервер недопустима. Одним из перспективных решений является федеративное обучение, позволяющее обучать глобальные модели без передачи исходных данных, однако сохранение баланса между точностью модели и уровнем приватности остается ключевым вызовом. Методы: для решения задачи предложен подход, сочетающий алгоритм агрегации FedAvg с механизмами дифференциальной приватности, включая обрезку градиентов и добавление гауссовского шума на стороне клиентов. Экспериментальная валидация проведена на наборе данных MNIST с использованием сверточной нейронной сети при различных параметрах дифференциальной приватности. Результаты: при оптимальных настройках (σ=0,5; ε≈3) достигнута точность 97,80 %, что лишь на 1 % уступает централизованному обучению (98,79 %). Безопасная агрегация с 10 клиентами за пять раундов показала точность 93,21 %. Анализ выявил четкую зависимость точности от параметров приватности, что позволяет гибко настраивать систему под конкретные требования. Практическая значимость: предложенная методика обеспечивает прозрачную и воспроизводимую оценку компромисса «точность ‒ приватность», что делает ее применимой для внедрения в реальные системы с чувствительными данными; результаты могут быть использованы в качестве базы для адаптации федеративного обучения в медицинских, финансовых и других критически важных приложениях, где конфиденциальность является приоритетом.

Постановка задачи. В современных радиотехнических системах обеспечение необходимого компромисса между энергетической и спектральной эффективностью рассматривается как одна из наиболее актуальных задач. При этом применение сигнально-кодовых конструкций путем рационального объединения методов помехоустойчивого кодирования и многопозиционной модуляции представляется перспективным направлением для совместной оптимизации энергетической и спектральной эффективности, что и обуславливает актуальность данного исследования. Цель работы: исследование энергетической эффективности сигнально-кодовых конструкций на основе решетчатой кодовой модуляции и многоуровневой кодовой модуляции при их сочетании с помехоустойчивыми каскадными кодами и турбокодами. Метод исследования основан на компьютерном моделировании в среде MATLAB с целью оценки различных вариантов построения сигнально-кодовых конструкций в радиотехнических системах путем сравнения вероятности битовой ошибки в зависимости от отношения сигнал / шум. Научная новизна заключается в разработке и исследовании энергетической эффективности сигнально-кодовых конструкций с использованием помехоустойчивых каскадных и турбокодов в рамках структур решетчатой и многоуровневой кодовой модуляции и фазовой манипуляции. Результаты моделирования демонстрируют повышенную энергетическую эффективность применения сигнально-кодовых конструкций на основе совместного использования каскадных и турбокодов в схемах решетчатой кодовой модуляции и многоуровневой кодовой модуляции по сравнению с традиционными подходами, где кодирование и модуляция разделены на отдельные последовательные процессы. Теоретическая и практическая значимость: представленные результаты могут быть применены в перспективных радиотехнических системах с целью повышения энергетической и спектральной эффективности при передаче данных по каналам с постоянными параметрами и аддитивных белым гауссовским шумом.

Постановка задачи: Расширение использования цифровых двойников в критически важных отраслях сопровождается ростом киберугроз, нацеленных как на сами двойники, так и на инфраструктуру, с которой они взаимодействуют. Современные подходы в информационной безопасности либо используют цифровых двойников как инструмент моделирования угроз, либо направлены на их защиту как объектов, однако редко учитывают их двуединую природу. Возникает необходимость в создании двуединой архитектуры, способной интегрировать цифровых двойников в замкнутый контур киберзащиты. Цель исследования: разработка концептуальной модели, обеспечивающей двустороннее взаимодействие цифровых двойников в рамках систем информационной безопасности, где цифровой двойник одновременно выступает как активный предиктивный элемент и как объект защиты. Методы: в работе использованы методы формальной логики, вероятностного моделирования, а также симуляционные подходы для генерации сценариев кибератак. Архитектура модели формализована в виде динамической системы с двумя взаимосвязанными подсистемами ‒ прогнозирования и защиты. Результаты: построена концептуальная модель двустороннего взаимодействия цифровых двойников в системе информационной безопасности, включающая компоненты предикции, симуляции атак, обнаружения аномалий, управления доступом и формальной верификации. Проведен эксперимент с синтетическими данными, моделирующими DDoS-атаки. Продемонстрировано повышение точности прогнозов угроз на 12 % и улучшение устойчивости цифровых двойников к повторным атакам. Новизна: предложена концепция интеграции цифрового двойника как субъекта и объекта информационной безопасности в единой модели с адаптивной корректировкой параметров на основе анализа угроз. Практическая значимость: разработанная модель применима при проектировании защищенных цифровых двойников, а также может использоваться в качестве основы для стандартизации решений в области информационной безопасности.

Цель работы – разработка методологии моделирования и развертывания интегрированной цифровой экосистемы на основе концепции Open Digital Architecture для модернизации телекоммуникационных систем. Исследование базируется на использовании современных технологий контейнеризации и оркестрации, включая Docker, Kubernetes и Helm, а также на применении стандартизированных API для обеспечения беспрепятственной интеграции микросервисов. Методика исследования предусматривает поэтапное создание и упаковку сервисов в контейнеры, их автоматизированное развертывание в кластере Kubernetes и управление конфигурацией с помощью Helm-чартов. Проведенное тестирование подтвердило корректность взаимодействия компонентов и устойчивость системы при изменении эксплуатационных условий. Новизна исследования заключается в комплексном подходе, объединяющем принципы Open Digital Architecture с технологиями автоматизации и оркестрации, что позволяет сократить время внедрения новых сервисов и снизить операционные затраты. Практическая значимость работы определяется возможностью применения разработанной модели для оптимизации управления телекоммуникационными сетями, повышения их гибкости и адаптивности к динамичным изменениям нагрузки. Выводы исследования указывают на эффективность предложенной методологии для создания адаптивных цифровых экосистем, что открывает перспективы для дальнейшего развития инструментов мониторинга и предиктивной аналитики в условиях современной телекоммуникационной инфраструктуры.

Постановка задачи. В современных сетях четвертого поколений (4G), особенно в условиях городской застройки и внутри помещений, точность позиционирования устройств часто снижается из-за ограничений существующих методов, таких как A-GNSS и Cell-ID. Это обусловлено отсутствием прямой видимости спутников и низкой точностью идентификации соты. Настоящее исследование посвящено анализу корреляционных функций сигналов синхронизации и опорных сигналов в сетях 4G для оптимизации процесса оценки временно́й задержки. Целью работы является исследование автокорреляционной функции сигналов синхронизации и опорных сигналов для повышения точности позиционирования устройств. Работа включает разработку математической модели оценки автокорреляционной функции, анализ влияния распределения пилотных поднесущих, числа ресурсных блоков и других параметров системы на характеристики автокорреляционной функции, а также оценку их воздействия на точность определения временно́й задержки. В исследовании применены методы моделирования OFDM-сигналов, анализа структуры сигналов 4G на физическом уровне и математические вычисления временно́й задержки по автокорреляционной функции опорных сигналов с использованием метода максимального правдоподобия. Новизна работы заключается в математической формализации оценки автокорреляционной функции опорных сигналов, в зависимости от ширины полосы частот с научным обоснованием потенциальной точности первичных измерений времени прихода сигналов в канале аддитивного белого гауссовского шума. Результаты. Исследование показывает, что увеличение числа ресурсных блоков приводит к сужению главного лепестка автокорреляционной функции, что повышает точность первичных измерений времени прихода сигналов. Равномерное распределение пилотных поднесущих в опорных сигналах вызывает появление периодических корреляционных пиков, что также способствует более точной оценке параметров сигнала. Теоретическая значимость работы заключается в разработке математической модели вычисления автокорреляционной функции для опорных сигналов 4G, которая служит основой для оценки точности первичных измерений времени прихода сигналов, включая последующее сравнение с нижней границей Крамера ‒ Рао. Практическая значимость заключается в научном обосновании требуемых полос частот сигналов 4G для достижения заданной точности первичных измерений времени прихода сигналов в сетях 4G, а также для разработки аналогичных моделей в сетях пятого поколений (5G) с OFDM-сигналами.

Постановка задачи. Локальные навигационные системы разнообразны и могут быть разделены на группы по своим характерным особенностям. Такая классификация необходима для определения шагов разработки метода для аппаратной реализации системы. Цель работы: формирование требований к локальной навигационной системе беспилотных летательных аппаратов с учетом анализа существующих систем. Используемые методы: структурирование и анализ особенностей известных локальных навигационных систем, выделение общих признаков, объединение их в группы по схожести признаков; метод сценариев для выбора способа реализации локальной навигационной системы с учетом сформулированных требований. Результат: разработана система критериев локальной навигационной системы для использования в беспилотных летательных аппаратах; среди представленных методов реализации был выбран угломерно-разностно-дальномерный метод с набором параметров как наиболее отвечающий требованиям к рассматриваемой системе. Новизна: предложена система классификации локальных навигационных систем по выделенным группам признаков, а также система требований к ним с учетом технических особенностей беспилотных аппаратов. Теоретическая / практическая значимость: получены научно обоснованные требования к локальной навигационной системе, позволяющие в дальнейшем сократить время на разработку данной системы.

Постановка задачи. Существующие сверхширокополосные каналы работают в диапазоне от 3,1 до 10 ГГц, при этом механизмы их формирования позволяют добиться высокой эффективности радиоканала. Так как в настоящее время достаточно много систем радиосвязи действуют в нижней части сверхвысокочастотного диапазона, то большой интерес вызывает разработка приемо-передающих устройств сверхширокополосной радиосвязи. Однако ряд сложностей, возникающих с понижением частоты, требует разработки модели сверхширокополосного канала для определения наиболее эффективных его параметров. Цель работы: разработка опорной модели сверхширокополосного канала и сравнение ее основных параметров (отношение сигнал / шум и коэффициент битовых ошибок) при различных модуляциях. Используемые методы: моделирование сверхширокополосного канала для различных модуляций, например, BPSK, QPSK, QAM, QAM16, QAM64, анализ коэффициента битовых ошибок, отношения сигнал / шум. Новизна: предложена математическая модель сверхширокополосного канала и разработана ее диаграмма в среде Simulink. Результат: разработана опорная модель сверхширокополосного канала, пригодная для дальнейших исследований; проведена оценка указанной модели по количественным параметрам – отношению сигнал / шум и коэффициенту битовых ошибок. Теоретическая / практическая значимость: оценка основных рабочих характеристик показала, что наиболее перспективной модуляцией для разработки сверхширокополосного канала является QPSK. Модель, используемая в исследовании, при дальнейшем улучшении позволит накопить достаточное количество данных для перехода к практической реализации.