Александр Маслов

Ментор
Александр Александрович Маслов — ведущий инженер НИЦ телекоммуникаций МФТИ, кандидат технических наук, индекс Хирша 6

Контакты
maslov.aa@mipt.ru
+7 498 713-91-60
Внутренний телефон в МФТИ: 64−26
Аудитория: УЛК2 5.18

Проект: Моделирование процессов обслуживания трафика в спутниковых сетях связи и передачи данных

Телекоммуникационные сети включают большое количество составных частей, каждая из которых имеет свои характеристики. Вместе с тем, эти составные части работают как единая система, обеспечивающая предоставление пользователям сервисов с определенным уровнем качества (QoS).

При этом улучшение характеристик составных частей может по-разному влиять на показатели QoS системы. Бывают случаи, когда, наоборот, для улучшения показателей QoS необходимо ограничивать характеристики составных частей.

Поэтому для адекватной оценки требуемых характеристик системы и ее элементов требуются модели системы в целом, среди которых для телекоммуникационных сетей наиболее важными являются модели процессов обслуживания трафика.

Модели позволяют оценивать такие показатели как задержки доставки, вероятности потерь заявок на передачу трафика разных типов, анализировать поведение сетей при возникновении перегрузок, вырабатывать меры по возвращению к нормальному функционированию и т. д.

Модели могут использоваться как на этапе проектирования сетей, так и в процессе их эксплуатации. В рамках проводимых исследований решается общая задача распространения развитого в математической теории телетрафика аппарата моделирования телекоммуникационных сетей на спутниковые сети связи и передачи данных с учетом их особенностей, включающих:

• орбитальное построение космического сегмента сети;
• изменяющуюся во времени доступность космических аппаратов для абонентов, зависящую от их местоположения в зоне обслуживания сети;
• многолучевость бортовых антенн и другие особенности построения бортового оборудования;
• виды передаваемого в сетях трафика, их приоритетность и требования по качеству доставки;
• ограниченную энергетику абонентских радиостанций;
• специфику решаемых сетями задач и условий применения абонентского оборудования.

Основные подходы к моделированию:

• разработка аналитических моделей;
• имитационное моделирование.

Аналитические модели
Аналитические модели строятся на основе аппарата многомерных ступенчатых марковских процессов, интерпретирующих функционирование сетей. Как правило, указанные процессы имеют высокую размерность и системы уравнений равновесия могут включать миллионы уравнений. Поэтому для оценки показателей QoS наряду с аппаратом марковских процессов используются методы линейной алгебры, математического программирования. Это требует разработки программных модулей.

Имитационные модели
Имитационные модели позволяют учесть случаи отсутствия марковских свойств процессов функционирования и случаи, когда вычисление стационарных вероятностей марковских процессов связано с вычислительными сложностями ввиду многомерности. Для разработки программных модулей используются средства Matlab и Python.

Получаемая научная новизна относится к теории телетрафика и теории массового обслуживания.

Студентам предлагается участие в проекте по следующим направлениям:

1. Анализ перспективных и используемых протоколов в сетях спутниковой связи и передачи данных с точки зрения выявления особенностей формирования и использования ресурса пропускной способности
2. Разработка алгоритмов моделирования
3. Программная реализация алгоритмов моделирования
4. Проведение численных экспериментов

В случае активного участия студент может быть включен в число соавторов публикации. Для студентов, склонных к практической инженерной деятельности, предоставляются возможности участия в:

• организации и тестировании параметров спутниковых радиолиний;
• настройке параметров и режимов работы сетей;
• разработке макетов элементов сетей спутниковой связи.

Научные интересы
Разработка математических моделей процессов обслуживания трафика в сетях спутниковой связи и передачи данных