Вероятностная оценка помехозащищенности составных радиолиний передачи видео в условиях взаимных помех

Обложка
  • Авторы: Дворников С.В1, Маслова А.А2, Васильева Д.В1
  • Учреждения:
    1. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» (ГУАП)
    2. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»
  • Выпуск: Том 24, № 4 (2025)
  • Страницы: 1182-1205
  • Раздел: Цифровые информационно-коммуникационные технологии
  • URL: https://journals.rcsi.science/2713-3192/article/view/350738
  • DOI: https://doi.org/10.15622/ia.24.4.7
  • ID: 350738

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Переход к автоматизированным системам регулирования на неохраняемых железнодорожных переездах обусловил необходимость решения вопросов их безопасности. Наиболее рациональным решением указанной проблемы является применение систем видеонаблюдения, обеспечивающих трансляцию изображений, как на железнодорожные станции, в зоне ответственности которых находятся железнодорожные переезды, так и на локомотивы подвижных составов. С этой целью активно используют системы передачи информации, организованные на основе сетей широкополосного доступа и LTE. Но поскольку работа таких сетей организуется вдоль железнодорожных путей, в том числе в условиях активного применения различных излучающих средств, то для них характерном является нарушение условий электромагнитной совместимости, приводящее к сбою работы в результате непреднамеренного блокирования отдельных каналов. Поэтому анализ условий, при которых наступает сбой работы сети передачи видео, а также прогнозный расчет параметров радиолиний, при которых обеспечивается заданный уровень устойчивости работы сети, является актуальными. Рассмотрены технологии и особенности работы сетей стандарта LTE. Обоснованы показатели и критерии оценки функционирования линий передачи видео в рамках технических возможностей стандарта. Проведена математическая постановка задачи исследования. Определены исходные данные для разработки аналитической модели вероятностной оценки функционирования сети передачи видео. Разработан аналитический аппарат расчета вероятности блокирования каналов, учитывающий взаимную интенсивность использования частотного трафика конфликтующими средствами. Проанализированы требования ГОСТ Р 53111-2008, определяющего условиях, при которых обеспечивается устойчивость функционирования сети связи общего пользования. Получено выражение вероятностной оценки, характеризующее вероятность нарушения (блокирования) работы сети, определяемой как канальными шумами и замираниями, так и помехами непреднамеренного характера от сторонних источников радиоизлучений при нарушении условий их электромагнитной совместимости. Представлены результаты аналитического моделирования, раскрывающие условия, при которых обеспечивается успешное функционирование сети передачи результатов видеонаблюдения. Обосновано, что работа сетей передачи видео в условиях взаимных помех при нарушении требований по электромагнитной совместимости, более чувствительна к изменению отношения значений интенсивностей потоков сети и источников сторонних излучений, работающих в режиме с программной перестройкой рабочей частоты, чем к энергетическим соотношениям полезного и мешающего сигналов.

Об авторах

С. В Дворников

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» (ГУАП)

Email: practicdsv@yandex.ru
Тихорецкий проспект 67

А. А Маслова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

Email: Bloodyelis@yandex.ru
Московский проспект 9

Д. В Васильева

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» (ГУАП)

Email: dolli.dina@mail.ru
улица Большая Морская 67

Список литературы

  1. Синецкий А.С. Перспективы развития технических средств ЖАТ на переездах // Автоматика, связь, информатика. 2023. № 11. С. 10–11.
  2. Ахмедзянов Г.Г., Дремин В.В., Литвинов А.В. Совершенствование учета параметров объектов железнодорожной инфраструктуры для повышения эффективности эксплуатации железнодорожного переездного комплекса // Современные наукоемкие технологии. 2022. № 1. С. 9–13. doi: 10.17513/snt.39002.
  3. Трунаев А.М., Иваницкая И.Л. Анализ средств обеспечения безопасности на железнодорожных переездах // Сборник научных трудов Донецкого института железнодорожного транспорта. 2021. № 63. С. 4–12.
  4. Имарова О.Б. Следящая система управления торможением поезда в зоне сближения с неохраняемым и необслуживаемым железнодорожным переездом // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2020. № 3(79). С. 43–51. doi: 10.46973/0201-727X_2020_3_43.
  5. Лукьянов А.С., Толстых Д. С., Буравцова А.Н. Технологии мобильного широкополосного доступа в сетях LTE и применение в ведомственных структурах // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2019. № 13(1). С. 116–119.
  6. Singh U., Dua A., Kumar N., Guizani M. QoS Aware Uplink Scheduling for M2M Communication in LTE/LTE-A Network: A Game Theoretic Approach // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2022. vol. 71. no. 4. pp. 4156–4170. doi: 10.1109/TVT.2021.3132535.
  7. Дворников С. В., Степынин Д. В., Дворников А. С., Букарева А. П. Формирование векторов признаков сигналов из вейвлет-коэффициентов их фреймовых преобразований // Информационные технологии. 2013. № 5. С. 46–49.
  8. Фокин Г.А., Волгушев Д.Б. Использование SDR-технологии для задач сетевого позиционирования. Процедуры приема и обработки опорных сигналов LTE // Вестник СибГУТИ. 2023. Т. 17. № 1. С. 52–65. doi: 10.55648/1998-6920-2023-17-1-52-65.
  9. Dvornikov S.S., Zheglov K.D., Dvornikov S.V. SSB signals with controlled pilot level // T-Comm. 2023. vol. 17. no. 3. pp. 41–47. doi: 10.36724/2072-8735-2023-17-3-41-47.
  10. Abusalma A. The effect of implementing artificial intelligence on job performance in commercial banks of Jordan // Management Science Letters. 2021. vol. 11. pp. 2061–2070. doi: 10.5267/j.msl.2021.3.003.
  11. Артюшенко В.М., Воловач В.И. Оценка влияния гауссовского шума, помех гармонического типа и комбинированных помех на беспроводные устройства ближнего радиуса действия // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 9. С. 124–137. doi: 10.18127/j00338486-202309-11.
  12. Алексеев В. Сравнительные характеристики широкополосных и узкополосных сетей LPWAN нелицензируемого диапазона для приложений М2М и IoT // Беспроводные технологии. 2019. № 3(56). С. 10–20.
  13. Li J., Li X., Li H., et al. Fabrication of the Cu/AgCuTi/Nb composite for superconducting radio-frequency material under extreme service conditions based on electroplating additive manufacturing // Materials & Design. 2024. vol. 244. pp. 113220. doi: 10.1016/j.matdes.2024.113220.
  14. Flores Soriano M. Solar radio bursts impact on the International GNSS Service Network during Solar Cycle 24 // Journal of Space Weather and Space Climate. 2024. vol. 14. doi: 10.1051/swsc/2024034.
  15. Иванова Д.В., Маркова Е.В., Шоргин С.Я., Гайдамака Ю.В. Модели совместного обслуживания трафика EMBB и URLLC на основе приоритетов в промышленных развертываниях 5G NR // Информатика и ее применения. 2023. Т. 17. № 4. С. 64–70. doi: 10.14357/19922264230409.
  16. Журавлев Д.В., Кузьменко Р.В., Чепелев М.Ю., Минаков Д.С. Разработка и реализация алгоритма анализа сигналов стандарта Bluetooth // Вестник Воронежского института ФСИН России. 2021. № 3. С. 14–22.
  17. Vasilyeva D.V., Dvornikov S.V., Yakushenko S.Al., Dvornikov S.S. Automation of detection procedures based on the results of processing images from video surveillance systems. Collection of abstracts of reports of the III International Forum “Mathematical methods and models in high-tech production”. 2023. pp. 157–158.
  18. Vasilieva D.V., Dvornikov S.V., Yakushenko S.A., Dvornikov S.S. Automation of forest fire detection procedures based on the results of video processing // Scientific and analytical journal “Bulletin of the St. Petersburg University of the State Fire Fighting Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia”. 2024. vol. 2023. no. 4. pp. 47–58. doi: 10.61260/2218-130X-2024-2023-4-47-58.
  19. Дворников С.В., Дворников С.С., Коноплев М.А. Алгоритм распознавания сигналов радиосвязи на основе симметрических матриц. Информационные Технологии. 2010. № 9. С. 75–77.
  20. Abbasov I.B. Image Recognition in Agriculture and Landscape Protection // International Journal of Science and Research. 2020. vol. 9. no. 12. pp. 757–763. doi: 10.21275/SR201212144831.
  21. Себекин Г.В., Щурков А.О., Маслов А.А., Андреев Ю.В. Построение мультисервисной платформы спутниковой связи на основе решений для сетей передачи данных стандарта LTE (3GPP) // Успехи современной радиоэлектроники. 2024. № 2. С. 66–75. doi: 10.18127/j20700784-202402-06.
  22. Батенков К.А., Королев А.В., Миронов А.Е. Эффективность использования канального ресурса при объединении и кластеризации передаточных возможностей звена мультисервисной сети связи // Информационные системы и технологии. 2020. № 2(118). С. 101–105.
  23. Макаренко С.И. Интероперабельность организационно-технических систем. Санкт-Петербург: Наукоемкие технологии, 2024. 313 с.
  24. Дворников С.С., Дворников С.В., Леонов Д.М., Махфуд М.Г. Эффективность функционирования локальных радиосетей в сложной радиоэлектронной обстановке // Информация и космос. 2023. № 1. С. 29–34.
  25. Дюк В.А., Малыгин И.Г. Сравнение алгоритмов распознавания типов транспортных средств по параметрам их силуэтов // Морские интеллектуальные технологии. 2018. № 4-4(42). С. 197–201.
  26. Чубарико В.Н. Обобщённая формула бинома Ньютона и формулы суммирования. Чебышевский сборник. 2020. Т. 21. № 4. С. 270–301. doi: 10.22405/2226-8383-2020-21-4-270-301.
  27. Ананьевский С.М., Невзоров В.Б. О некоторых вероятностных распределениях, связанных с классической схемой Бернулли // Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия. 2022. Т. 9. № 2. С. 201–208. doi: 10.21638/spbu01.2022.202.
  28. Васильева Д.В., Дворников С.С., Толстуха Ю.Е., Обрезков П.С., Дворников С.В. Формирование Векторов признаков для систем видеонаблюдения // Вопросы Радиоэлектроники. Серия: Техника Телевидения. 2023. № 4. С. 62–68.
  29. Шелухин О.И., Ахметшин Р.Р., Руднев А.Н., Иванов Ю.А. Влияние различных типов ошибок в каналах беспроводного доступа на качество систем видеонаблюдения // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2012. № 11. С. 62–66.
  30. Sheikh H.R., Bovik A.C. Image information and visual quality // IEEE Transactions on Image Processing. 2006. vol. 15. no. 2. pp. 430–444. doi: 10.1109/tip.2005.859378.
  31. Клочко В.К., Ву Б.Х. Исследование частотно-временной обработки сигналов в системе доплеровских приемников // Цифровая обработка сигналов. 2024. № 4. С. 33–39.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».