Сообщение
2025 год, том 13, № 3
© СПбГУТ © Автор(ы) статей Неисключительные права на все материалы, опубликованные в настоящем журнале принадлежат СПбГУТ. Воспроизведение, копирование, распространение возможно при наличии письменного разрешения от СПбГУТ. По вопросам приобретения неисключительных прав и использования журнала обращайтесь
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
. Ссылка на первоисточник обязательна.
|
|
Багаев Е. С., Шаламов П. А., Фокин Г. А.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова сеть связи, системы определения местоположения, беспроводная локальная сеть, пользовательское устройство, nanoLOC, ToA (time of arrival), ToF (time of flight), SDS-TWR (symmetric double-sided two way ranging). DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-2-1-31 EDN QEDDVK |
|
Хоанг Ф. Н., Парамонов А. И.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова Интернет вещей, гетерогенные сети, стратегия передачи, нечеткий анализ, многокритериальная оптимизация. DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-2-32-42 EDN ZUDPTT
|
|
Редругина Н. М., Тарабанов И. Ф.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова машинное обучение, теория массового обслуживания, нагрузка, математическое моделирование, миграция, балансировка. DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-2-43-51 EDN FMMVHK
|
|
Аль-Свейти М. А. М., Ким З. В., Маршев Д. В.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова федеративное обучение, дифференциальная приватность, машинное обучение, защита данных, компромисс «точность ‒ приватность», безопасная агрегация. DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-2-52-68 EDN YHQXCK
|
|
Ву Т. З., Глушанков Е. И., Фам К. К.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова сигнально-кодовые конструкции, решетчатая кодовая модуляция, многоуровневая кодовая модуляция, помехоустойчивость, каскадные коды, турбокоды, фазовая манипуляция. DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-2-69-81 EDN OLWQTV
|
© СПбГУТ © Автор(ы) статей

|
Цифровые двойники как объект и инструмент информационной безопасности
|
|
Митяков Е. С.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова цифровой двойник, информационная безопасность, моделирование, киберугрозы, концептуальная модель взаимодействия, симуляция атак, защита цифровых двойников. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-4-1-12 EDN RQVZLW
|
|
Применение Open Digital Architecture для создания интегрированных цифровых экосистем
|
|
Белозеров К. В., Ганюшин Д. С., Зайдуллин Р. Р., Кисляков С. В.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова Open Digital Architecture (ODA), цифровая экосистема, контейнеризация, оркестрация, Kubernetes, Helm, микросервисы. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-4-13-21 EDN TYVQYB
|
|
Позиционирование устройств в сетях LTE. Часть 3. Исследование корреляционных функций опорных сигналов
|
|
Хыа Х. К., Фокин Г. А., Рютин К. Е.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова 4G, MATLAB, корреляционная функция, OFDM, оценка точности первичных измерений, позиционирование, время задержки, сигнал синхронизации, опорный сигнал. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-4-22-37 EDN TFCKCC
|
|
Выбор метода реализации локальной навигационной системы для беспилотного летательного аппарата
|
|
Шалунов С. Б., Курочкин А. С., Изместьева Е. А.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова классификация, локальная навигационная система, навигационная система, система внутреннего позиционирования, беспилотный летательный аппарат. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-4-38-50 EDN MWOJKY
|
|
Моделирование и анализ сверхширокополосного канала связи
|
|
Кокин С. А., Симонина О. А.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова сверхширокополосный канал, коэффициент битовых ошибок, цифровая модуляция, отношение сигнал / шум. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-4-51-63 EDN GSTYER
|
© СПбГУТ © Автор(ы) статей

|
Парамонов А. И., Хоанг Ф. Н.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова гетерогенные сети, канал связи, Интернет вещей, алгоритм перетягивания каната, обучение с подкреплением. DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-1-1-13 EDN DYOMML
|
|
Цап В. В., Фокин Г. А.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова спектральное зондирование, стандарт LTE, программно-конфигурируемое радио, машинное обучение. DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-1-14-22 EDN XYAPHF
|
|
Калачиков А. А., Попович И. А., Пушница В. А.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова программное радио, временна́я синхронизация приема сигналов, частотная синхронизация приема сигналов. DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-1-23-39 EDN TOKWFI
|
|
Виницкий М. А., Дусталев Е. В., Минин Д. А., Бабич В. Н., Бобровский В. И.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова Advanced Driver’s Assistance System, сверточные нейронные сети, искусственный интеллект, машинное обучение, интеллектуальные транспортные системы, определение объектов. DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-1-40-46 EDN ZZGRGL
|
|
Фазылов Д. А., Кравец Е. В.
|
|
Аннотация
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. Ключевые слова уличное освещение, Интернет вещей, технология LoRa, «умный» город, «умное» освещение. DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-1-47-58 EDN TQUHQG
|
© СПбГУТ © Автор(ы) статей

|
Трехмерное размещение воздушных базовых станций для поддержки наземной сети на основе адаптивной оптимизации роя частиц
|
|
Чан Т. З., Кучерявый А. Е.
|
|
Аннотация
Постановка задачи: В условиях растущей нагрузки на наземные сети связи требуется внедрение новых решений для обеспечения стабильного и качественного обслуживания пользователей. Одним из перспективных подходов является применение воздушных базовых станций (ABS, аббр. от англ. Aerial Base Stations), которые могут оперативно развертываться в районах с высокой плотностью пользователей или при чрезвычайных ситуациях. В данной статье рассматривается задача трехмерного размещения ABS с целью поддержки наземной сети связи в условиях, когда количество пользователей превышает возможности существующей наземной инфраструктуры. Основная цель этой работы ‒ определить минимальное количество ABS и их оптимальное расположение с учетом удовлетворения требований к обслуживанию пользователей. Однако это NP-сложная задача (NP-трудность ‒ недетерминированная полиномиальная трудность по времени), поэтому для решения проблемы предлагается использовать адаптивную оптимизацию скопления частиц. Научная новизна предлагаемого подхода заключается в разработке метода оптимизации трехмерного размещения ABS с использованием адаптивного алгоритма роя частиц, направленного на минимизацию количества ABS при сохранении высокого качества обслуживания пользователей. В отличие от классического метода роя частиц, предложенный алгоритм позволяет подключить большее число пользователей к ABS за счет повышения эффективности распределения ресурсов и выбора местоположения ABS. Результаты моделирования показывают, что данный алгоритм обеспечивает высокие показатели охвата в средах с различным распределением пользователей. Практическая значимость: результаты могут быть использованы при планировании и размещения ABS в условиях перегрузки или чрезвычайных ситуаций для обеспечения устойчивого покрытия. Ключевые слова воздушные базовые станции, трехмерное размещение, наземные базовые станции, покрытие, пропускная способность, адаптивная оптимизация роя частиц. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-3-1-12 EDN CIQWAM
|
|
Позиционирования устройств в сетях LTE. Часть 2. Исследование влияния топологии базовых станций на точность оценок координат
|
|
Хыа Х. К., Фокин Г. А., Нгуен Х. Н.
|
|
Аннотация
Постановка задачи. В последнее десятилетие в сетях четвертого и пятого поколений (4G и 5G) наблюдается активное развитие услуг позиционирования, что обуславливает необходимость повышения точности оценки координат. В первой части исследования, опубликованной в предыдущем номере данного журнала, показано, что ширина полосы сигнала существенно влияет на точность позиционирования. В данной работе исследуется влияние топологии базовых станций на точность оценок координат, которое характеризуется геометрическим фактором снижения точности позиционирования. Целью работы является анализ влияния топологии базовых станций на точность позиционирования методом разности времени прихода сигналов для разных сценариев. Используемые методы: в рамках исследования проведено имитационное моделирование вычисления геометрического фактора снижения точности позиционирования разностно-дальномерного метода в сотовых сетях связи 4G LTE с применением среды MATLAB. Математическая модель базируется на двух подходах: обработке абсолютных дальностей и псевдодальностей. Анализируется влияние различных сценариев распределения базовых станций на значения геометрических факторов. Новизна исследования заключается в комплексном анализе влияния топологии базовых станций на точность позиционирования, что позволяет выявить наиболее удачные по критерию минимизации геометрического фактора снижения точности позиционирования топологии размещения базовых станций с учетом как их горизонтального, так и вертикального распределения. Это способствует более глубокому пониманию взаимосвязи между территориальной конфигурацией топологии сети и точностью оценки координат. Результат: исследование показывает, что не во всех случаях увеличение числа базовых станций в заданной области приводит к снижению геометрического фактора снижения точности позиционирования. С увеличением разности высот базовых станций происходит уменьшение указанного фактора, что положительно сказывается на точности позиционирования по вертикали. Также определена топология базовых станций для оценки координат транспортных средств на дороге в условиях городской застройки. Теоретическая / Практическая значимость: результаты работы могут быть использованы для разработки и оптимизации сценариев территориального распределения базовых станций для позиционирования в существующих и проектируемых сетях 4G и 5G, что крайне востребовано в задачах повышения качества навигационных и геолокационных сервисов, а также при решении задач сетевого позиционирования. Ключевые слова геометрический фактор, оценка координат, топология, позиционирование, 4G, MATLAB, транспортные средства, метод разности времени прихода сигналов. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-3-13-28 EDN KONADC
|
|
Услуги телеприсутствия и их будущее в развивающейся среде туманных вычислений: обзор исследований и примеров использования
|
|
Данг В. Т., Волков А. Н.
|
|
Аннотация
Постановка задачи. Исследование направлено на анализ технологий туманных вычислений и их интеграции в будущие сети 6G для поддержки услуг телеприсутствия. Главная задача ‒ выявить основные тенденции, направления и проблемы развития технологий телеприсутствия, включая нестабильность сети и безопасность данных. Целью работы является проведение обзора исследований телеприсутствия и изучение применения туманных вычислений для его поддержки в сетях 5G и 6G. Используемые методы: анализ более 700 публикаций из базы данных IEEE Xplore по темам исследований, посвященных телеприсутствию и туманным вычислениям; обзор современных технологий и подходов в области туманных вычислений; критический анализ существующих моделей туманных вычислений, включая иерархическую и многоуровневую архитектуры; статистический анализ для выявления основных тенденций и направлений исследований. Новизна работы заключается в проведении статистического анализа текущих исследований по телеприсутствию, выполненного в таком объеме впервые. Проанализированы ограничения существующих моделей туманных вычислений, предложены пути их преодоления для эффективного применения в сетях 6G. Особое внимание уделено важности интеграции туманных вычислений для решения проблем задержки и нестабильности сети в услугах телеприсутствия. Результаты работы включают выявление ключевых направлений исследований в области телеприсутствия, таких как разработка роботов для медицины, образования и других сфер, где они могут заменить человека, улучшая эффективность и доступность услуг. Обоснована перспектива применения туманных вычислений для поддержки приложений телеприсутствия в реальном времени, что позволяет существенно снизить задержки и повысить стабильность сети. Подчеркнута необходимость совершенствования архитектур туманных вычислений с целью обеспечения высокой надежности, масштабируемости и минимизации задержек в сетях 5G и 6G. Теоретическая значимость: работа имеет теоретическую ценность, поскольку создает основу для дальнейших исследований в области телеприсутствия и туманных вычислений, а также расширяет понимание их применения для решения проблем задержек и нестабильности сети. Практическая значимость заключается в возможности использования результатов для разработки более эффективных архитектур сетей 6G и внедрения инновационных решений в телеприсутствии, что повысит качество связи, снизит задержки и улучшит взаимодействие в удаленных средах. Ключевые слова сети 6G, туманные вычисления, облачные вычисления, телеприсутствие, мобильная связь, сети следующего поколения. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-3-29-51 EDN RDQBHH
|
|
Исследование адаптивных цифровых линий радиосвязи с обратной связью
|
|
Фам К. К., Глушанков Е. И., Ву Т. З.
|
|
Аннотация
Постановка задачи. Развитие эффективных систем цифровой радиосвязи предполагает разработку методов, обеспечивающих повышение их энергетической и спектральной эффективности. Один из подходов к решению этой задачи подразумевает оценку состояния канала связи и выбор оптимальных методов модуляции в цифровой системе передачи с обратной связью. Целью работы является исследование современных методов кодирования и модуляции в канале с обратной связью. Предлагаются способы применения этих методов в адаптивной системе с обратной связью для обеспечения оптимальных значений спектральной и энергетической эффективности. Используемые методы: сравнительный анализ различных подходов к построению адаптивной системы с обратной связью выполнен на основе моделирования в среде MATLAB с учетом воздействия различных типов шумов на процесс передачи данных в канале с обратной связью. Новизна работы заключается в комплексном исследовании и сравнительном анализе современных методов кодирования и многопозиционной модуляции в каналах с обратной связью, а также в разработке предложений по их применению в адаптивных системах. В результате исследования была разработана адаптивная система передачи данных с обратной связью, обеспечивающая более высокую скорость передачи данных по сравнению с системами без обратной связи при сохранении требований к надежности канала связи. Практическая значимость: предложенное решение рекомендуется к применению в случаях, когда требуется обеспечить высокую надежность передачи данных при одновременном сохранении высокой скорости. Это особенно актуально в условиях низкого качества принимаемого сигнала, обусловленного влиянием окружающей среды с высоким уровнем помех, например, при передаче через каналы с замираниями. Ключевые слова адаптивная система, канал с обратной связью, турбокод, каскадный код, низкоплотностный код, код Боуза ‒ Чоудхури ‒ Хоквингема, многопозиционная модуляция, райсовский канал, эффект Доплера, MATLAB. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-3-52-67 EDN VZWUMY
|
|
Анализ протоколов IP для сетевых вселенных
|
|
Ким З. В., Чуева А. А., Назаров Д. В., Горбачева Л. С.
|
|
Аннотация
Постановка проблемы. Интенсивное развитие сетевых вселенных и виртуальных миров сопровождается возникновением новых вызовов для сетевой инфраструктуры. IP-протоколы, будучи основой цифрового взаимодействия, сталкиваются с рядом ограничений, включая высокие задержки, недостаточную масштабируемость, уязвимости безопасности и сложность управления разнообразным трафиком. Целью данной работы является комплексный анализ IP-протоколов (IPv4 / IPv6, UDP / TCP / QUIC) и современных технологий (периферийные вычисления, блокчейн) в контексте их применимости к цифровым экосистемам. Методы исследования включают мониторинг сетевого трафика, моделирование нагрузок и сравнительный анализ характеристик протоколов в условиях виртуальных сред. Научная новизна заключается в интеграции междисциплинарного подхода к оценке сетевых протоколов в условиях многопользовательских цифровых миров. Результаты исследования заключаются в выявлении критических ограничений существующих решений и формулировании рекомендаций по их преодолению ‒ таких, как переход на протокол IPv6, внедрение протокола QUIC, использование периферийных вычислений и технологии блокчейна. Практическая значимость исследования выражается в возможности применения полученных рекомендаций для проектирования устойчивых, масштабируемых и безопасных инфраструктур сетевых вселенных. Ключевые слова сетевые вселенные, метавселенные, IP-протоколы, протокол IPv6, протокол QUIC, периферийные вычисления, масштабируемость, задержка передачи данных, совместимость, мультивселенная. DOI 10.31854/2307-1303-2024-12-3-68-83 EDN NTQFAN
|
© СПбГУТ © Автор(ы) статей
Авторизация