Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення
Досліджуються питання моделювання параметрів систем зв'язку з використанням підсистем віртуального оточення, які дозволяють обґрунтувати вибір компонент радіообладнання. Исследуются вопросы моделирования параметров систем связи с использованием подсистем виртуального окружения, которые позволяю...
Saved in:
| Published in: | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46497 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення / В.П. Зінченко, О.В. Плетінка, Н.Й. Броварська, А.Ф. Потапенко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2012. — № 11. — С. 137-142. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860207738095665152 |
|---|---|
| author | Зінченко, В.П. Плетінка, О.В. Броварська, Н.Й. Потапенко, А.Ф. |
| author_facet | Зінченко, В.П. Плетінка, О.В. Броварська, Н.Й. Потапенко, А.Ф. |
| citation_txt | Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення / В.П. Зінченко, О.В. Плетінка, Н.Й. Броварська, А.Ф. Потапенко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2012. — № 11. — С. 137-142. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
| description | Досліджуються питання моделювання параметрів систем зв'язку з використанням підсистем віртуального оточення, які дозволяють обґрунтувати вибір компонент радіообладнання.
Исследуются вопросы моделирования параметров систем связи с использованием подсистем виртуального окружения, которые позволяют обосновать выбор компонент радиооборудования.
The questions of modeling of parameters of the communication systems with the use of subsystems of virtual environment, which allow to justify the choice of components of radio equipment are investigated.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:13:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012. № 11 137
V. Zinchenko, O. Pletinka,
N. Brovarska, A. Potapenko
SIMULATION OF THE
PARAMETERS OF
COMMUNICATION SYSTEMS
WITH THE USE OF
TECHNOLOGY OF VIRTUAL
ENVIRONMENT
The questions of modeling of para-
meters of the communication sys-
tems with the use of subsystems of
virtual environment, which allow to
justify the choice of components of
radio equipment are investigated.
Key words: the virtual environment,
satellite communications, modeling.
Исследуются вопросы моделиро-
вания параметров систем связи с
использованием подсистем вир-
туального окружения, которые
позволяют обосновать выбор
компонент радиооборудования.
Ключевые слова: виртуальное ок-
ружение, спутниковая связь, мо-
делирование.
Досліджуються питання моде-
лювання параметрів систем зв'яз-
ку з використанням підсистем
віртуального оточення, які дозво-
ляють обґрунтувати вибір ком-
понент радіообладнання.
Ключові слова: віртуальне ото-
чення,. супутниковий зв'язок, мо-
делювання.
В.П. Зінченко, О.В. Плетінка,
Н.Й. Броварська,
А.Ф. Потапенко, 2012
УДК 681.3.06
В.П. ЗІНЧЕНКО, О.В. ПЛЕТІНКА,
Н.Й. БРОВАРСЬКА, А.Ф. ПОТАПЕНКО
МОДЕЛЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ
СИСТЕМ ЗВ'ЯЗКУ
З ВИКОРИСТАННЯМ ТЕХНОЛОГІЇ
ВІРТУАЛЬНОГО ОТОЧЕННЯ
Вступ. У роботі розглянуті питання пов’я-
зані з підсистемами супутникового зв'язку
які обумовлені використанням мікросупут-
ників, застосування яких поширюється на
різні галузі науки, що важливо для страте-
гічної участі України в освоєнні космосу. В
секторі космічних досліджень, серед бага-
тьох сучасних високих технологій, важливе
місце займають платформи віртуалізації (ві-
ртуальні системи та системи віртуального
оточення) які останнім часом набули стрім-
кого розвитку і отримали довіру користува-
ча. Особлива увага приділяється питанням
аналізу енергетики радіоканалів, принципам
передачі даних, правилам їх формування,
методам підвищення завадостійкості з ціллю
їх ефективного використання в технологіях
віртуального оточення. Робота містить ре-
зультати моделювання мікросупутника (МС)
у віртуальному оточенні на базі віртуальної
лабораторії МС_НТУУ (Київського політех-
нічного інституту).
Загальна частина. У роботі досліджують-
ся питання моделювання параметрів систем
зв'язку з використанням підсистем віртуаль-
ного оточення, які дозволяють проаналізува-
ти варіанти штатних та нештатних обме-
жень для параметрів енергетичних супутни-
кових радіоліній з ціллю обгрунтування па-
раметрів абонентських прийомопередавачів
мікросупутників радіомережі. В даний час
для обміну даними між космічними об'єкта-
ми застосовуються протоколи, що дозволя-
ють реалізувати міжнародні угоди по вза-
В.П. ЗІНЧЕНКО, О.В. ПЛЕТІНКА, Н.Й. БРОВАРСЬКА, А.Ф. ПОТАПЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012. № 11 138
ємодії відкритих систем. Особливістю супутникових каналів зв'язку є наявність
великих втрат сигналів, зумовлених затуханням (ослабленням і розсіюванням)
його енергії на трасах великої протяжності. Коефіцієнт затухання енергії радіо-
хвиль, який характеризує зменшення густини потоку потужності при віддаленні
від випромінювача енергії, визначається виразом:
2 2 2
0 16π /λ ,L d
де довжина хвилі; d дальність (відстань між антенами передавача і прий-
мача сигналів) [1].
c/f,
де
83 10 м / сc ; f частота сигналу.
Як правило, канал передачі інформації реалізується на одній інтегральній
схемі програмувальної структури (ІСПС), а канал прийому на іншій. При
цьому такі ІСПС повинні мати інтерфейси для тестування.
Проектування таких систем зводиться до реалізації передавально/прий-
мального каналів, де передбачена синхронізація телеметричної (ТМ) інформації і
кодування за допомогою кодів, що виправляють помилки. Такі розробки мають
враховувати рекомендації Консультативного комітету з космічних інформаційних
систем (КККИС або CCSDS), де визначені наступні співвідношення між
протоколами і моделями відкритих систем взаємодії (ВСВ) або Open System
Interconnection (OSI) (табл. 1).
ТАБЛИЦЯ 1
OSI-рівні CCSDS-рівні CCSDS-протоколи
Мережа і верхні
рівні
Мережа і верхні рівні
Єднальний рівень
даних
Підрівень протоколу зв’язку
даних
TM або космічний протокол зв’язку
даних
Підрівень синхронізації і
кодування каналу
TM синхронізації і кодування каналу
Фізичний рівень Фізичний рівень Радіочастотні і модуляційні системи
Підрівень синхронізації і кодування каналу виконує три функції: кодування з
виправленням помилок, включаючи перевірку фрейму; синхронізацію та псевдо
рандомізацію. В CCSDS також рекомендовано три типи кодів, що виправляють
помилки: згортаючі коди; коди Ріда Соломона; турбокоди [2].
Для синхронізації фрейму передачі рекомендується приєднувати до початку
кодового блоку синхромаркер (Attached Sync Marker – ASM або АСМ), який
також може усувати неоднозначності в даних. Для підвищення щільності
передачі символів застосовується метод псевдо-рандомізації [3].
Структура каналу передачі включає внутрішню організацію синхронізації і
МОДЕЛЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМ ЗВ'ЯЗКУ З ВИКОРИСТАННЯМ ТЕХНОЛОГІЇ….
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012. № 11 139
кодування каналу передачі. Визначаються функції підшарів і логічний
взаємозв'язок цих функцій. Протоколом підрівня зв'язку даних каналу передачі
(рис. 1) приймається передача фреймів фіксованої довжини, визначаються задані
функції і посилається послідовний і безупинний потік символів у фізичний
простір [4].
Проектування пристроїв каналу передачі базується на тій умові,
що телеметричний кадр (ТК) відповідно до рекомендацій CCSDS має склада-
тися з початкового синхромаркера і наступного безпосередньо за ним блоку
даних. Шаблон синхромаркера для даних без кодування складається з 32 біт:
1ACFFC10h, 0001 1010 1100 1111 1111 1100 0001 1101b. Розмір блоку даних без
кодування завжди кратний будь-якому цілому числу байт, але не повинний
перевищувати 2048 байт. Розмір ТК протягом фази передачі/прийому не
змінюється і визначається вибором на попередній фазі.
РИС. 1. Внутрішня організація підрівня передачі інформації
Структурна схема каналів передачі/прийому, яка відповідає специфікації
CCSDS 131.0-B-1, показана на рис. 2. На вхід подається бінарний код, що коду-
ється за допомогою одного з трьох кодерів. Далі сигнал подається на мульти-
плексор (MUX) і зашумляється. Блок синхроімпульсів (БВС) формує керуючі
сигнали для формувача блоку даних (ФБД). Після чого інформація надходить
безпосередньо у канал передачі [4].
При прийомі сигнал надходить на мультиплексор (MUX)/декодер
(Convolutіonal) після чого на синхронізуючий пристрій (Синхр) і далі на фільтр.
Далі цей сигнал поступає на один з двох декодерів відповідно до алгоритму, що
кодує, далі через мультиплексор на вихід.
До складу формувача ТК входять блоки згортаючого кодування/декодування,
рандомізатор і блок додавання синхромаркера (ASM) структурної схеми,
складеної у відповідності до рекомендацій CCSDS.
У процесі розробки досліджені методи завадостійкого кодування/деко-
дування інформації (згортуючий, Ріда Соломона, турбо) і вибраний оптималь-
Підкаскад протоколу передачі
Кодер Ріда – Соломона або турбо
Згортаюча дешифрація
Приєднання АСМ
Передача даних
Кодовий блок чи фрейм передачі
Генерація псевдовипадкової послідовності
Засоби доступу до даних
В.П. ЗІНЧЕНКО, О.В. ПЛЕТІНКА, Н.Й. БРОВАРСЬКА, А.Ф. ПОТАПЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012. № 11 140
ний метод для формування телеметричного кадру МС_НТУУ. Дослідження
проведене при кодуванні/декодуванні тексту, зображення і звуку різними
методами [4].
РИС. 2. Структурна схема каналу передачі інформації
Наприклад, дослідження на кодування тексту кодом Ріда Соломона з
розміром блоку 10+4 байт та спотворенням даних на 10 % (рис. 3) і відновлення
тексту (рис. 4).
Як тестовий приклад взятий випадковий сигнал, закодований згортаючим
кодом, кодом Ріда Соломона і турбокодом. На сигнал накладено гаусів шум
різної потужності та виконано декодування. Аналіз залежності частоти
помилкових біт від рівня шуму для різних методів кодування показав, що
найбільш ефективним є турбокод.
Шнж79 итт00орп тььорорпхп отнести 1948
шроабббтбтьбтьжжзнам стаолрпщт Клод Шен045
9576 5779765-075прлпра возмжнорор безпров88
Гппомтсмт таащ в
РИС. 3. Спотворений текст
Начало истории кодирования можно отнести к 1948
году, когда была опубликована знаменитая статья
Клода Шеннона, доказывающего принципиальную
возможность безпроволочной передачи сигналов
РИС. 4. Відновлений текст
МОДЕЛЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМ ЗВ'ЯЗКУ З ВИКОРИСТАННЯМ ТЕХНОЛОГІЇ….
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012. № 11 141
Дослідження проведені у віртуальному оточенні лабораторії МС_НТУУ за
допомогою комп’ютерного моделювання систем передачі даних.
Також виявлений такий факт, що з незначним ростом кількості ітерацій
турбодекодера, частота помилкових біт різко падає (рис. 5) і немає необхідності
змінювати структуру декодера.
РИС. 5. Залежність частоти помилкових біт від числа ітерацій турбодекодера
Так як МС_НТУУ може бути використаний для передачі зображення, то
перевірена ефективність турбокодів при кодуванні зображень. Вже на 2-й
ітерації турбодекодера завади практично відсутні. Порівняльні характеристики
ефективності методів кодування зображень приведені в табл. 2.
вфі
В.П. ЗІНЧЕНКО, О.В. ПЛЕТІНКА, Н.Й. БРОВАРСЬКА, А.Ф. ПОТАПЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012. № 11 142
ТАБЛИЦЯ 2
Метод
Eb/No db
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Ріда – Соломона
0
.6921
0
.6456
0
.5474
0
.4553
0
.3044
0
.0149
Згорткові коди
0
.5982
0
.3947
0
.2053
0
.0807
0
.0202
0
.0053
Турбокоди
0
.4211
0
.0535
0
.0035
0
0
0
0
0
0
Отже, можна зробити висновок, що для побудови формувача телеметричного
кадру МС_НТУУ найкращим методом є турбокодування.
Висновки. Наведені вирази дозволяють визначити та обґрунтувати вибір
параметрів радіообладнання і антенних систем мікросупутника та наземних
станцій. Що дає змогу моделювати систему зв’язку у віртуальному оточенні з
дійсними параметрами підсистем передачі інформації.
Результати дослідження методів завадостійкого кодування інформації
представлені в роботі підтвердили те, що для побудови формувача теле-
метричного кадру МС_НТУУ найкращим методом є турбокодування. Проведені
розробки враховують рекомендації Консультативного комітету з космічних
інформаційних систем.
Дані досліджень у повній мірі використовуються в віртуальній лабораторії
МС_НТУУ.
1. Весоловський К. Системы подвижной радиосвязи. М.: Горячая линия-Телеком, 2006.
536 с.
2. Бунин С.Г., Войтер А.П. Вычислительные сети с пакетной радиосвязью. Киев: Техника,
1989. 223 с.
3. Плетінка О.В. Дослідження енергетики супутникових радіоліній та обґрунтування пара-
метрів абонентських прийомопередавачів мікросупутникової радіомережі // Збірник на-
укових праць військового інституту Київського національного університету імені Тараса
Шевченка. 2012. С. 200 202.
4. Зинченко В.П., Буров В.А., Зинченко С.В., Штефлюк А.В. Оптимизация систем передачи
телеметрической информации // Матеріали XXXIII Міжнар. конф. “Вопросы оптимиза-
ции вычислений”. – ІК НАН України ім. В.М. Глушкова, Кацивелі, 2005. – С. 104 107.
Одержано 12.10.2012
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-46497 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:13:22Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Зінченко, В.П. Плетінка, О.В. Броварська, Н.Й. Потапенко, А.Ф. 2013-06-30T12:12:18Z 2013-06-30T12:12:18Z 2012 Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення / В.П. Зінченко, О.В. Плетінка, Н.Й. Броварська, А.Ф. Потапенко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2012. — № 11. — С. 137-142. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46497 681.3.06 Досліджуються питання моделювання параметрів систем зв'язку з використанням підсистем віртуального оточення, які дозволяють обґрунтувати вибір компонент радіообладнання. Исследуются вопросы моделирования параметров систем связи с использованием подсистем виртуального окружения, которые позволяют обосновать выбор компонент радиооборудования. The questions of modeling of parameters of the communication systems with the use of subsystems of virtual environment, which allow to justify the choice of components of radio equipment are investigated. uk Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Комп’ютерні засоби, мережі та системи Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення Simulation of the parameters of communication systems with the use of technology of virtual environment Article published earlier |
| spellingShingle | Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення Зінченко, В.П. Плетінка, О.В. Броварська, Н.Й. Потапенко, А.Ф. |
| title | Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення |
| title_alt | Simulation of the parameters of communication systems with the use of technology of virtual environment |
| title_full | Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення |
| title_fullStr | Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення |
| title_full_unstemmed | Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення |
| title_short | Моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення |
| title_sort | моделювання параметрів систем зв’язку з використанням технології віртуального оточення |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46497 |
| work_keys_str_mv | AT zínčenkovp modelûvannâparametrívsistemzvâzkuzvikoristannâmtehnologíívírtualʹnogootočennâ AT pletínkaov modelûvannâparametrívsistemzvâzkuzvikoristannâmtehnologíívírtualʹnogootočennâ AT brovarsʹkani modelûvannâparametrívsistemzvâzkuzvikoristannâmtehnologíívírtualʹnogootočennâ AT potapenkoaf modelûvannâparametrívsistemzvâzkuzvikoristannâmtehnologíívírtualʹnogootočennâ AT zínčenkovp simulationoftheparametersofcommunicationsystemswiththeuseoftechnologyofvirtualenvironment AT pletínkaov simulationoftheparametersofcommunicationsystemswiththeuseoftechnologyofvirtualenvironment AT brovarsʹkani simulationoftheparametersofcommunicationsystemswiththeuseoftechnologyofvirtualenvironment AT potapenkoaf simulationoftheparametersofcommunicationsystemswiththeuseoftechnologyofvirtualenvironment |