Preview

Труды учебных заведений связи

Расширенный поиск

Журнал "Труды учебных заведений связи" публикует результаты оригинальных научных исследований в областях:

– математическое моделирование, численные методы и комплексы программ,

– оптические и оптико-электронные приборы и комплексы,

– радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения,

– антенны, СВЧ-устройства и их технологии,

– системы, сети и устройства телекоммуникаций,

– радиолокация и радионавигация,

– системный анализ, управление и обработка информации,

– методы и системы защиты информации, информационная безопасность,

в рамках научных специальностей (приказ Минобнауки России № 118 от 24.02.2021):

1.2.2; 2.2.6; 2.2.13; 2.2.14; 2.2.15; 2.2.16; 2.3.1; 2.3.6

Целевой аудиторией журнала являются ученые и специалисты-практики в области связи, телекоммуникаций и смежных областей знаний, а также профессорско-преподавательский состав и студенты, обучающиеся по программам аспирантуры, магистратуры и бакалавриата профессиональных вузов и кафедр.

Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (распоряжение Минобрнауки России № 21-р от 12.02.2019).

Решением Межведомственной рабочей группы по формированию и актуализации «Белого списка» научных журналов журнал «Труды учебных заведений связи» включен в Единый государственный перечень научных изданий – «Белый список» (ЕГПНИ).

Текущий выпуск

Том 11, № 5 (2025)
Скачать выпуск PDF

РЕДАКЦИОННАЯ СТАТЬЯ

5-6 39
Аннотация

13 октября 1930 г. вышло постановление Совнаркома СССР об организации на базе Высших инженерных курсов переподготовки инженеров связи Ленинградского института инженеров связи (ЛИИС), объединившего научно-техническую интеллигенцию в целях разработки передовых технологий в области связи. В 1938 г. ЛИИС был переименован в ЛЭИС – Ленинградский электротехнический институт связи, а 8 июня 1940 г. институту было присвоено имя проф. М.А. Бонч-Бруевича. В 1993 г. вуз был переименован в Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. Идея о новом названии университета – Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций (СПбГУТ) была высказана проф. Сиверсом М.А. В сохранении имени проф. М.А. Бонч-Бруевича в названии университета непосредственное участие принял проф. Гоголь А.А.

95-летняя история СПбГУТ представляется временны́ми периодами, связанными с деятельностью его руководителей.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

9-20 14
Аннотация

Актуальность: в настоящее время для обнаружения признаков аномального поведения трафика применяется сигнатурный анализ, однако данный метод имеет свои ограничения. Учитывая недостатки сигнатурного анализа, становится ясным, что использование только этого метода может ограничить возможности обнаружения и предотвращения новых и неизвестных аномалий. Рассмотрено внедрение поведенческого анализа в дополнение к сигнатурному, чтобы обеспечить более полную и надежную защиту
информационной системы.

Цель исследования: повышение оперативности обнаружения признаков аномального поведения трафика за счет использования методов искусственного интеллекта.

Используемые методы: для решения задачи обнаружения аномального поведения трафика без обучения на основании анализа принято решение о комбинировании алгоритма k-ближайших соседей и метода главных компонент.

Результаты: разработаны алгоритм обнаружения сетевых аномалий, программное средство «Обнаружение сетевых аномалий на основе методов искусственного интеллекта», программный стенд.

Новизна исследования заключается в том, что программное средство позволяет вычислять критерии обнаружения аномалий сетевого трафика за период времени меньший, чем у ранее представленных аналогов, и позволяет обнаруживать различные аномалии без предварительного обучения на готовых шаблонах аномалий.

Практическая значимость: полученные в работе результаты могут быть использованы для классификации аномалий сетевого трафика в информационных системах и инфраструктурах.

21-27 6
Аннотация

Актуальность исследования. Современные тенденции развития научной мысли в области информационной безопасности обусловлены ростом числа угроз, связанных с утечкой речевой информации из помещений по акустическим и виброакустическим каналам. Применяемые способы пассивной и активной защиты помещений, основанные на генерации шумов и использовании библиотек предзаписанных звуковых сигналов, не всегда позволяют достичь требуемого уровня защиты из-за отсутствия адаптации к параметрам реальной речи и особенностям акустической обстановки в помещении, а также из-за пренебрежения к требованиям нормативных документов по уровню шума в помещении. Все это обусловило необходимость разработки новых алгоритмов активной защиты офисных помещений от утечки, в частности, по акустовибрационному каналу, основанных на использовании речевых сигналов субъектов переговоров.

Цель исследования заключается в обеспечении требуемого значения коэффициента словесной разборчивости на границе контролируемой зоны офисного помещения на основе совершенствования средств активной защиты информации за счет разработки и применения алгоритма формирования адаптивной к изменению параметров речи субъектов переговоров речевой обстановки в офисном помещении, речеподобной помехи при учете требований нормативных документов по уровню шума. Для решения поставленных задач использованы методы теории информации, цифровой обработки сигналов.

Результаты исследования. Разработан алгоритм формирования адаптивной речеподобной помехи для применения в активных средствах защиты информации в офисном помещении. Предложенный алгоритм формирования адаптивной речеподобной помехи позволяет генерировать ее из речевых сигналов субъектов переговоров только при их наличии, что повышает маскирующие свойства помехи.

Научная новизна представленного результата заключается во введении процедур многоканальной генерации формирования адаптивной речеподобной помехи.

Теоретическая значимость исследования состоит в расширении представлений о методах, моделях и способах адаптивного акустического маскирования речевой информации и разработке алгоритма формирования речеподобных помех на основе анализа речевых параметров.

Практическая значимость. Разработанный алгоритм может быть реализован на базе стандартных вычислительных устройств и акустических систем. Это обусловливает его применимость в составе как современных, так и перспективных средств активной защиты речевой информации.

28-40 4
Аннотация

Актуальность. В условиях стремительного развития цифровой экономики архитектуры цифровых платформ становятся ключевым предметом научного и прикладного анализа. При этом большинство существующих таксономий и классификаций цифровых платформ сосредоточены на целях, функциях или бизнес-моделях, в то время как архитектурные особенности зачастую остаются недостаточно структурированными. Особенно остро стоит вопрос в отношении архитектур аналитических цифровых платформ, сочетающих в себе функциональность традиционных цифровых решений и методов машинного обучения, что требует комплексного системного подхода к их описанию и проектированию.

Цель исследования состоит в систематизации и анализе архитектурных компонентов цифровых платформ с позиций различных подходов системного анализа, а также в проектировании прототипа функциональной архитектуры цифровой аналитической платформы на примере аграрной сферы. В работе применены методы системного анализа, таксономического моделирования, сравнительной типологизации, а также проектного синтеза архитектурных решений с использованием функционального, структурного, объектно-ориентированного, кибернетического, сетевого, эволюционного и онтологического подходов.

Результаты. Сформирована обобщенная модель архитектуры аналитической цифровой платформы с указанием состава подсистем, элементов, связей, границ, среды и идентификаторов в каждом из семи подходов системного анализа. В качестве примера разработана архитектура прототипа платформы анализа рентабельности сельскохозяйственных организаций, реализующая пайплайн обработки, анализа, прогнозирования и визуализации данных.

Новизна исследования заключается в комплексном применении всех ключевых подходов системного анализа к описанию архитектур аналитических цифровых платформ, а также в формализации архитектуры, интегрирующей уровни данных, моделей, сценариев и онтологического описания сущностей.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования предложенной архитектурной модели при проектировании цифровых платформ поддержки решений в отраслях, требующих сложной аналитики.

ЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬ

42-59 7
Аннотация

Актуальность. По мере того, как беспроводные системы 6G стремятся удовлетворить экстремальные требования к пропускной способности, задержке, надежности и адаптивности, проектирование схем канального кодирования приобретает все более критическое значение. В данной статье представлен всесторонний сравнительный анализ кодов с малой плотностью проверок на четность (LDPC) и полярных кодов – двух наиболее перспективных кандидатов на роль канальных кодов для 6G. Рассматриваются их сильные стороны по ключевым метрикам, включая пропускную способность передачи данных, помехоустойчивость, сложность декодирования, аппаратную реализацию и адаптивность к динамичным условиям связи. Кроме того, обсуждаются современные подходы к созданию унифицированных фреймворков канального кодирования, включая обобщенные коды LDPC с компонентами, аналогичными полярным, и декодеры, основанные на искусственном интеллекте, направленные на сокращение разрыва в производительности в различных сценариях 6G. Целью данной работы является проведение систематического и измеримого сравнения LDPC и полярных кодов для 6G, а также изучение возможностей унифицированных кодовых структур для преодоления их разрыва в производительности.

Используемые методы. В данном исследовании применяется систематический обзор литературы. Анализ начинается с оценки кодов LDPC и полярных кодов по четырем ключевым метрикам: пропускная способность, помехоустойчивость, сложность декодирования и аппаратная реализация, а также гибкость. Затем рассматриваются достижения в области проектирования длинных и коротких блочных кодов, а также унифицированные фреймворки. Сравнение подкреплено количественным анализом документированных данных о производительности.

Результаты. Коды LDPC демонстрируют высокую масштабируемость и возможность параллельной аппаратной реализации, тогда как полярные коды показывают преимущества в коррекции ошибок при коротких блоках. Унифицированные подходы позволяют объединить их сильные стороны, повышая адаптивность к различным сценариям.

Новизна. В отличие от предыдущих работ с фрагментарным анализом, данное исследование объединяет сравнительную оценку с рассмотрением унифицированных подходов, формируя целостное представление.

Теоретическая значимость. Результаты обогащают теоретическое понимание компромиссов при выборе кодов для 6G и расширяют знания о перспективах их развития. Работа предлагает прикладные ориентиры для исследователей и органов стандартизации при разработке стратегий построения кодовых схем следующего поколения.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании систем связи 6G для оптимизации выбора между кодами: полярные коды – для коротких пакетов с требованиями низкой задержки и высокой энергоэффективности; LDPC (в частности, SC-LDPC) – для длинных кодов, где критичны аппаратная масштабируемость и распараллеливание. Результаты также применимы для разработки унифицированных декодеров и адаптивных систем, динамически переключающихся между схемами, что повышает гибкость и эффективность телекоммуникационных инфраструктур.

60-73 6
Аннотация

В работе исследуется зависимость величин прикладной задержки и потери кадров FPV-видеопотока от размера передаваемых кадров, сжатых нейросетевым кодеком, при реализации каналов информационного обмена между беспилотными воздушными судами и станцией внешнего пилота в космическом сегменте гибридной орбитально-наземной сети связи. Рассмотрены спутниковые каналы информационного обмена, построенные на базе спутниковых группировок низкой околоземной орбиты Starlink, а также геостационарных орбит Ямал-402 и Ямал-601. Актуальность работы обусловлена необходимостью достижения заданного уровня качества услуги FPV-управления в спутниковых сетях связи.

Используемые методы. Прикладные задержки передачи и потери кадров видеопотока при использовании нейросетевых кодеков измерены методом натурных испытаний. Кадры видеопотока сегментируются, передаются по транспортному протоколу UDP и восстанавливаются. Плотность распределения вероятности задержек восстанавливается методом Розенблатта  Парзена с функцией оценки плотности с Гауссовым ядром.

Результаты. Получены средние задержки передачи и потерь кадров видеопотока (сжатых нейросетевым кодеком) через спутниковые системы связи на низкой околоземной и геостационарных орбитах. Восстановлены распределения зависимостей задержек видеопотока от размера полезной нагрузки. Найден характер распределения задержки видеопотока, сжатого нейросетевым кодеком. Новизна полученных результатов заключается в исследовании характера задержек видепотока при реализации услуги FPV-управления через различные космические сегменты гибридной орбитально-наземной сети связи при использовании нейросетевых кодеков сжатия видеопотока.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при моделировании прикладных спутниковых каналов информационного обмена для реализации услуги FPV-управления с целью формирования оптимальной конфигурации используемых нейросетевых кодеков.

74-83 6
Аннотация

Актуальность. Адаптивная обработка сигналов является ключевой технологией в современных спутниковых системах. Ее применение позволяет значительно повысить эффективность работы радиотехнических комплексов за счет улучшения помехозащищенности, увеличения дальности действия. Для реализации пространственной фильтрации в реальном времени используют итерационные алгоритмы адаптации. Анализ существующих разработок показывает, что подавляющее большинство решений основано на алгоритмах наименьших средних квадратов (LMS) и рекурсивных наименьших квадратов (RLS). Популярность этих методов обусловлена их относительной простотой реализации и оптимальными характеристиками в стационарной электромагнитной среде. Однако в условиях динамически изменяющейся сигнально-помеховой обстановки их эффективность резко снижается, и в этих условиях используют нестационарные алгоритмы на основе фильтра Калмана, среди которых наиболее известными являются алгоритм постоянного модуля на основе несмещенного фильтра Калмана (UKF-CMA) и алгоритм минимальной дисперсии без искажений на основе расширенного фильтра Калмана (EKF-MVDR).

Целью исследования являлось повышение отношения сигнал / шум за счет использования алгоритмов адаптивной обработки сигналов в геостационарных системах спутниковой связи.

Методы: математическое моделирование адаптивных алгоритмов пространственной фильтрации для спутникового канала связи в среде MATLAB.

В ходе решения научной задачи было выполнено исследование устойчивости как стационарных алгоритмов (LMS и RLS), так и нестационарных, основанных на калмановской фильтрации (UKF-CMA, EKF-MVDR, UKF-MVDR), в системе геостационарной спутниковой связи для различных сред, таких как город, пригород и сельская местность. Также для исследуемых алгоритмов был проведен анализ вычислительной сложности, скорости сходимости и выигрышу в отношении сигнал / шум в условиях стационарной и нестационарной сигнально-помеховой обстановки. Научная новизна данной работы заключается в предложении модификации алгоритма EKF-MVDR на основе несмещенного фильтра Калмана (UKF-MVDR) для повышения устойчивости алгоритма в условиях нестационарной сигнально-помеховой обстановки применительно к задачам адаптивной обработки сигналов.

Теоретическая значимость работы заключается в использовании алгоритмов пространственной
обработки сигналов в геостационарных системах спутниковой связи для обеспечения устойчивой работы в условиях стационарной и динамической сигнально-помеховой обстановки.

84-96 4
Аннотация

Эффективное планирование радиоресурсов на уровне доступа к среде является критически важной задачей для обеспечения качества обслуживания в мобильных сетях. Перспективным направлением становится использование машинного обучения и искусственного интеллекта для решения задачи планирования на MAC-уровне. Существующие универсальные симуляторы (MATLAB, ns-3, OMNeT++) мало оптимизированы для глубокого исследования алгоритмов планирования ресурсов и имеют ограничения при их интеграции.

Целью настоящей статьи является разработка специализированной имитационной модели планирования ресурсов сети LTE (Long Term Evolution) на уровне доступа для исследования классических и интеллектуальных алгоритмов планирования.

Сущность предлагаемого решения заключается в создании модульной имитационной модели, включающей различные модели мобильности пользователей, распространения радиосигналов, генерации трафика и классические алгоритмы планирования (Round Robin, Proportional Fair, Best CQI). Модель специализируется на детальной разработке процессов MAC-уровня. Система реализована на языке Python с модульной архитектурой, обеспечивающей интеграцию алгоритмов на базе машинного обучения и искусственного интеллекта. Исходный код размещен в открытом репозитории GitHub.

Эксперименты проводились для имитационного сценария бесконечного буфера, тремя пользователями различных классов мобильности в городской среде. Испытывались три классических алгоритма планирования с оценкой пропускной способности, индекса справедливости Джейна и спектральной эффективности.

Научная новизна решения состоит в создании специализированной имитационной модели, оптимизированной для исследования алгоритмов планирования MAC-уровня с возможностью интеграции методов машинного обучения и обеспечивающей гибкость настройки различных сценариев моделирования.

Теоретическая значимость заключается в расширении инструментария для исследования алгоритмов планирования ресурсов мобильных сетей и создании основы для разработки интеллектуальных планировщиков.

Практическая значимость состоит в предоставлении исследователям специализированного инструмента для разработки, тестирования и сравнения алгоритмов планирования, а также в возможности адаптации модели для сетей 5G / 6G и интеграции планировщиков с учетом качества обслуживания.

97-118 10
Аннотация

Технологии beamforming в 5G / 6G и fractional lambda switching невозможны без быстрой (за времена <1 нс) пакетной коммутации. Существующие средства на микрорезонаторах и подобные ориентированы на малофотонные сигналы и не эффективны на традиционных волоконно-оптических линиях по G.703/G.802.3ba. Поэтому актуальными являются методы и устройства быстрой коммутации оптических пакетов.

Цель работы: создание нового нереляционного метода быстрой коммутации сигналов / пакетов в полностью оптических сетях на базе чирпа импульсов. Научной задачей является разработка многопортового интерференционного устройства разделения по длинам волн с малым шагом.

Используемые методы: численное моделирование в пакете HFSS, методы теории вероятностей.

В ходе решения научной задачи получена интерференционная картина в рабочей области устройства, спроектировано спектрально избирательное выходное зеркало, и уточнен градиент показателя преломления.

Новизна: предложен метод быстрой оптической коммутации, двухрезонаторное устройство разделения с разработанной структурой выходного зеркала и уточненным показателем преломления.

Практическая значимость: устройство предназначено для пакетных сетей 5G / 6G без буферизации. Результаты работы интересны при проектирования новых поколений оптических коммутаторов.

Практическая реализация устройства повышает производительность сетей с коммутацией пакетов.

119-126 6
Аннотация

Актуальность. Рост числа терминалов и интенсивности подключений в спутниковых сетях с топологией «звезда» обостряет задачу выбора эффективного механизма доступа к общему радиоканалу. Существующие подходы – определенный (TDMA) и случайный (ALOHA) доступ – имеют существенные ограничения, а критерии их выбора в зависимости от нагрузки недостаточно формализованы.

Целью исследования является сравнение эффективности двух рассматриваемых механизмов и выявлении условий, при которых один из них обеспечивает лучшую производительность. В ходе исследования были использованы методы аналитического и имитационного моделирования. Для случайного доступа строго выведена формула математического ожидания числа слотов, занятых ровно одним терминалом. Аналитическая модель верифицирована с помощью стохастического моделирования на Python.

Результат. Получена и подтверждена аналитическая модель, точно прогнозирующая эффективность случайного доступа.

Научная новизна. Впервые строго выведена и верифицирована формула для ожидаемого числа успешно занятых слотов, что позволяет оценивать производительность без ресурсоемкого моделирования. Установлен количественный критерий выбора между определенным и случайным доступом. Модель учитывает реальную конкуренцию терминалов и применима к протоколам ALOHA и TDMA.

Практическая значимость. Представленное решение предлагается использовать при проектировании и адаптивном управлении MAC-уровнем в спутниковых сетях VSAT, IoT-системах и сетях телеметрии. Полученные критерии выбора механизма доступа могут быть реализованы в виде алгоритмов динамической реконфигурации в программно-конфигурируемых сетях (SDN), позволяя автоматически переключаться между режимами в зависимости от текущей нагрузки. Это обеспечит оптимальное использование полосы пропускания, минимизацию задержек и повышение общей устойчивости сети

127-144 6
Аннотация

В данной статье рассматривается концепция сети вычислительных мощностей CPN (Computing Power Network) ‒ новой парадигмы распределенных вычислений, предназначенной для распределения, управления и оптимального использования вычислительных ресурсов по запросу пользователей по аналогии с распределением электрической энергии в энергосистемах.

Актуальность исследования обусловлена тем, что с развитием цифрового общества все больше и больше приложений требуют не только высокой вычислительной мощности, но и низкой задержки, что делает вычисления и сети связи тесно интегрированными. В отличие от технологий облачных, граничных и туманных вычислений, требуется новая парадигма организации территориально-распределенных вычислений, которая сможет обеспечить более гибкое, эффективное и качественное предоставление вычислительных мощностей по запросу пользователей для поддержки разнообразных перспективных приложений (искусственный интеллект / машинное обучение, анализ больших данных, промышленный интернет
вещей, умное производство, беспилотный транспорт и др.). По аналогии с распределением электрической энергии в энергосистемах, сравнительно недавно была предложена новая модель распределения вычислительных ресурсов – CPN. Она представляет «вычислительную энергию», которая может передаваться, накапливаться и потребляться в распределенной сети узлов – аналогично тому, как электрическая энергия распределяется между генераторами, подстанциями и потребителями в энергосетях.

Цель исследования – изучение архитектурных и функциональных особенностей сетей вычислительных мощностей, а также анализ современного состояния международной стандартизации данной технологии.

Методы включают обзор научной и нормативной литературы, оценку состояния уровня международной стандартизации технологий сетей вычислительных мощностей.

Результаты. В ходе исследования были проанализированы общие принципы построения, структура и функциональная архитектура сети вычислительных мощностей и определено, что для полноценного функционирования CPN требуется развитая сетевая инфраструктура, прежде всего на базе технологий программно-конфигурируемых сетей SDN и платформ управления сетью с использованием искусственного интеллекта.

Новизна. Проведенное исследование является первой попыткой провести системный анализ концепции сети вычислительных мощностей в контексте русскоязычной научной литературы. Работа восполняет существующий пробел в отечественной науке, предлагая всесторонний взгляд на возможности построения и функционирования сети вычислительных мощностей с использованием технологий существующих и перспективных сетей связи.

Теоретическая значимость работы заключается в создании основы для изучения и интеграции перспективных сетей фиксированной F5G и мобильной 5G / 6G связи c облачными и периферийными вычислениями для реализации концепции сети вычислительных мощностей.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.