МЕТОД ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ СУЗІР’Я МАЛИХ СУПУТНИКІВ СУПУТНИКОВОЇ МЕРЕЖІ З РОЗПОДІЛЕНОЮ АРХІТЕКТУРОЮ

Authors

  • Сайко Володимир 1Факультет інформаційних технологій, кафедра прикладних інформаційних систем, Київський національний університет імені Тараса Шевченка , вулиця Володимирська, 60, Київ, 01033, Україна https://orcid.org/0000-0002-3059-6787
  • Теодор Наритник Інститут електроніки та зв’язку Української академії наук, проспект Леся Курбаса, 2Б, 410 офіс; Київ, 03148, Україна https://orcid.org/0000-0002-4118-0226

Keywords:

бездротова передача інформації та енергії, технології енергозбереження, космічні малі апарати, розподілений супутник, кубсат

Abstract

В роботі розв’язано науково-практичне завдання розроблення моделей для інтеграції технології бездротової передачі інформації та енергії у інфраструктуру супутникової мережі на базі малих супутників з використанням алгоритмів та засобів штучного інтелекту в умовах високої динаміки зміни ймовірнісно-часових характеристик інформаційних потоків та суперечливих вимог до якості обслуговування. Запропоновано концептуальну модель інтеграції технології бездротової передачі інформації та енергії у інфраструктуру супутникової мережі на базі малих супутників, яка забезпечує необхідну інфраструктуру для підтримки розроблених інтелектуальних алгоритмів управління інфокомунікаційними потоками. Розроблено моделі та засоби для аналізу і управління ресурсами в низькоорбітальній супутниковій системи (НОСС) на базі розподіленого супутника (РС) для передачі інформації та енергії: модель радіоканалу зв’язку з телекомунікаційною системою на основі висотної аероплатформи (ТСВА); віртуальну модель для аналізу широкосмугових радіоканалів з використанням трасування променів при багатопроменевому поширенні радіохвиль; спосіб та алгоритми підвищення енергозбереження у Cub-SATах НОСС на базі РС з використання штучного інтелекту; структурну схему технічної реалізації запропонованого способу підвищення енергозбереження у Cub-SATах НОСС на базі РС. Запропоновано алгоритм збору даних, що передбачає відстежування стану блоків системи підвищення енергозбереження в Cub-SAT НОСС на базі РС при багатопроменевому поширенню радіохвиль для раціонального збору даних із використанням зміни значень, як метрик евклідових відстаней, так і метрик функціональних технічних параметрів, по відношенню до кількості кластерів. Новизна даного підходу полягає у відмінності від класичної реалізації тим, що введені метрики співвідношення сигнал/шум та затримка компонентів багатопроменевого сигналу, замість метрики Евклідової відстані, що дає змогу враховувати просторові характеристики поширення сигналу в процесі само оптимізації розробленої приймальної структури та відповідно підвищити її технічну ефективність.

References

Капштик С.В., Наритник Т.М., Сайко В.Г. Перспективні середньоорбітальні та низькоорбітальні системи супутникового зв’язку // Цифрові технології, 2018. - № 23. - С. 39…58.

Патент на корисну модель 134409 Україна, H 04 B 7/185 Система низькоорбітального супутникового зв’язку/ Наритник Т.М., Сайко В.Г., Авдєєнко Г.Л., Казіміренко В.Я., Сарапулов С.В; заявл.29.12. 2018; опубл. 10.05.2019 // Бюл. № 9.

Сайко В.Г. Мережі мобільного зв’язку нового покоління 4G/5G/6G: монографія – К.: ТОВ «Про формат», 2021. – 200 с.

Гансвинд И. Н. Малые космические аппараты – новое направление космической деятельности // Международный научно-исследовательский журнал ▪ - 2018.- № 12 (78) ▪ Часть 2 ▪ Декабрь. – с. 84-91.

Saiko, V., Nakonechnyi, V., Narytnyk, T., Brailovskyi, M., Toliupa, S. Increasing Noise Immunity between LEO Satellite Radio Channels // 2020 Proceedings - 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering, TCSET 2020. рр. 442–446. Scopus

Dynamic spectrum access in cognitive radio networks with RF energy harvesting / X. Lu [и др.] // IEEE Wireless Communications. — 2014. — т. 21, № 3. — с. 102—110.

Hu Z., Wei N., Zhang Z. Optimal Resource Allocation for Harvested Energy Maximization in Wideband Cognitive Radio Network with SWIPT // IEEE Access. — 2017.

Т. Д. Поннимбадуге Перера, Д. Н. К. Джаякоди, С. К. Шарма, С. Чатцинотас и Дж. Ли. Одновременная беспроводная передача информации и мощности (SWIPT): последние достижения и будущие проблемы, в обзорах и учебных пособиях IEEE Communications , vol. 20, нет. 1, стр. 264-302, первый квартал 2018 г., doi: 10.1109/COMST. 2017.2783901.

Harvest-Then-Cooperate: Wireless-Powered Cooperative Communications / H. Chen [и др.] // IEEE Trans. Signal Processing. — 2015. — т. 63, № 7. — рр. 1700—1711.

Kansal A., Srivastava M. An environmental energy harvesting framework for sensor networks // Low Power Electronics and Design, 2003. ISLPED’03. Proceedings of the 2003 International Symposium on, IEEE, 2003. P. 481-486.

Rahimi M., Shah H., Sukhatme G., Heideman J., Estrin D. Studying the feasibility of energy harvesting in a mobile sensor network // Proceedings. ICRA’03. IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2003. Vol. 1. P. 19-24.

Фокин, Г.А. Позиционирование транспортных средств в сверхплотных сетях радиодоступа V2X/5G с использованием расширенного фильтра Калмана / Г. А. Фокин, А.Г. Владыко // Труды учебных заведений связи. – 2020. – Т. 6. № 4. – С. 43‒57.

Фокин, Г.А. Сетевое позиционирование 5G и вероятностные модели оценки его точности / Г. А. Фокин // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. – 2020. – Т. 14. № 12. – С. 4‒17.

Matolak, D. W. Air–Ground Channel Characterization for Unmanned Aircraft Systems Part I: Methods, Measurements, and Models for Over-Water Settings / D. W. Matolak, R. Sun // IEEE Transactions on Vehicular Technology. – Jan. – 2017. – V. 66, №. 1. – P. 26-44.

Sun, R. Air–Ground Channel Characterization for Unmanned Aircraft Systems Part II: Hilly and Mountainous Settings / R. Sun, D. W. Matolak // IEEE Transactions on Vehicular Technology. – March. – 2017. – V. 66, №. 3. – P. 1913-1925.

Matolak, D. W. Air–Ground Channel Characterization for Unmanned Aircraft Systems Part III: The Suburban and Near-Urban Environments / D. W. Matolak, R. Sun // IEEE Transactions on Ve- hicular Technology. – Aug. – 2017. – V. 66, №. 8. – P. 6607-6618.

Sun, R. Air-Ground Channel Characterization for Unmanned Aircraft Systems–Part IV: Airframe Shadowing / R. Sun, D. W. Matolak, W. Rayess // IEEE Transactions on Vehicular Technology. – Sept. – 2017. – V. 66, №. 9. – P. 7643-7652.

Matolak, D. W. Air-Ground Channels & Models: Comprehensive Review and Considerations for Unmanned Aircraft Systems / D. W. Matolak // Proc. IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT. – March. – 2012. – P. 3-10.

Sun, R. Dual-Band Non-Stationary Channel Modeling for the Air-Ground Channel / R. Sun. – The- sis for: Ph.D. – University of South Carolina. – 2015.

Matolak, D. W. Air-ground channel characterization for unmanned aircraft systems: The near-ur- ban environment / D. W. Matolak, R. Sun // Military Communications Conference, MILCOM 2015- 2015 IEEE. – IEEE, 2015. – P. 1656-1660.

Matolak, D. W. Air-ground channel characterization for unmanned aircraft systems: The hilly sub- urban environment / D. W. Matolak, R. Sun // Vehicular Technology Conference (VTC Fall), 2014 IEEE 80th. – IEEE, 2014. – P. 1-5.

Sun, R. Air-ground channel characterization for unmanned aircraft systems: The mountainous en- vironment / R. Sun, D. W. Matolak // Digital Avionics Systems Conference (DASC), 2015

Бакулин М.Г. Технология МІМО: принципы и алгоритмы. – М.: Горячая линия – Телеком, 2014. – 244с.

Патент України на корисну модель №142478 Україна. Система низькоорбітального супутникового зв’язку із міжсупутниковими каналами зв’язку терагерцового діапазону / Сайко В.Г., Домрачев В.М., Наритник Т.М., Сивкова Н.М./ заявл. 21.11.2019; опубл. 10.06.2020 р. // Бюл. № 11.

Saiko, V., Nakonechnyi, V., Narytnyk, T., Brailovskyi, M., Lukova-Chuiko, N. Terahertz Range Interconnecting Line for LEO-System // Proceedings - 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering, TCSET 2020. рр. 425–429. Scopus

Saiko, V., Domrachev, V., Gololobov, D.. Improving the noise immunity of the inter-satellite communication line of the LEO-system with the architecture of the 'distributed satellite' // 2019 IEEE International Conference on Advanced Trends in Information Theory, ATIT 2019 – Proceedings. рр. 133–136. Scopus

Патент RU № 2251802. Способ приема многолучевых сигналов, способ поиска и способ формирования мягких решений при приеме многолучевого сигнала и устройства их реализации/ Гармонов А.В., Манелис В.Б. Дата публикации патента 10.05.2005. Бюл. № 13. Прототип.

Тархов Д.А. Нейросетевые модели и алгоритмы. Справочник. – М.: Радиотехника, 2014. – 352 с.

Скиена С. Наука о данных: учебный курс. Пер. с анг. В.А. Коваленко. Киев.: Диалектика, 2020. – 544 с.

Saiko V, Narytnyk T. High-reliability 5G / IоT mobile communication method when using the terahertz wavelength range. Theoretical and scientific foundations in research in Engineering: collective monograph / Saiko V., Narytnyk T. – etc. – Іnternational Science Group. – Boston : Primedia eLaunch, 2022. рр..477-497. Available at : DOI – 10.46299/ISG.2022.MONO.TECH.1 URL: https://isg-konf.com/theoretical-and-scientific-foundations-in-research-in-engineering/

Published

2022-08-01

How to Cite

Володимир, . С., & Наритник, Т. (2022). МЕТОД ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ СУЗІР’Я МАЛИХ СУПУТНИКІВ СУПУТНИКОВОЇ МЕРЕЖІ З РОЗПОДІЛЕНОЮ АРХІТЕКТУРОЮ. International Science Journal of Engineering & Agriculture, 1(3), 1–18. Retrieved from https://isg-journal.com/isjea/article/view/10