ШЛЯХИ ПІДВИЩЕННЯ ДОСТОВІРНОСТІ ПЕРЕДАЧІ ПОВІДОМЛЕНЬ В ІНФОРМАЦІЙЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ З ВИКОРИСТАННЯМ ОДНОСТОРОННІХ РАДІОКАНАЛІВ

Анотація

При функціонуванні сучасних інформаційно-комунікаційних систем з використанням односторонніх радіоканалів основним завданням є максимізація достовірності та інформаційної скритності передачі повідомлень. Більшої актуальності це завдання набуває в умовах впливу засобів радіоелектронної боротьби та зростання числа інцидентів, пов’язаних з експлуатацією вразливостей бездротових технологій. Його розв’язання є корисним при використанні технологій інтернету речей з односторонніми протоколами взаємодії, розгортанні систем управління безпілотними літальними апаратами в рамках організації та забезпечення кіберзахисту об’єктів критичної інфраструктури держави.

Метою роботи є визначення шляхів підвищення достовірності передачі повідомлень в інформаційно-комунікаційних системах з використанням односторонніх радіоканалів.

У статті наведено приклади застосування цифрових методів модуляції та завадостійкого кодування в сучасних інформаційно-комунікаційних технологіях з односторонньою радіопередачею. Отримано результати аналізу ефективності використання цифрових методів модуляції та завадостійкого кодування за критерієм мінімуму значення ймовірності помилки на біт. Розглянуто особливості застосування комбінованого випадкового кодування, яке передбачає використання поєднання завадостійкого і стохастичного кодування.

З використанням програми NIST Statistical Test Suite 2.1.2 здійснено тестування стандартизованих генераторів псевдовипадкових послідовностей.

Результати досліджень обґрунтовують доцільність використання сигналів з бінарною відноснофазовою маніпуляцією в поєднанні з мажоритарним кодуванням для підвищення достовірності прийому повідомлень при односторонній радіопередачі. В цьому випадку ми повинні розв’язати завдання щодо вдосконалення існуючих схем оцінки фази прийнятого сигналу та оптимального вибору надлишковості мажоритарного кодування.

Для одночасного підвищення достовірності прийому повідомлень та забезпечення скритності передачі інформації запропоновано застосування принципу комбінованого випадкового кодування. При цьому для формування кодової книги доцільно використовувати Blum-Blum-Shub генератори псевдовипадкових послідовностей. За результатами тестування пакетом NIST Statistical Test Suite був обраний Blum-Blum-Shub генератор.

Посилання

1. A Sigfox Energy Consumption Model. Carles Gomez, Juan Carlos Veras, Rafael Vidal, Lluís Casals // Journal Sensors. 2019. Vol. 19. P. 681. URL: https://www.researchgate.net/publication/
   330947889_A_Sigfox_Energy_Consumption_Model/fulltext/5c5ced9d45851582c3d5a09e/A-Sigfox-Energy-Consumption-Model.pdf.
2. Abbas R., Al-Sherbaz A., Bennecer A., Picton P. A New channel selection algorithm for the Weightless-N Frequency Hopping with lower collision probability. 8th International Network of the Future (NoF) Conference Proceedings. London: IEEE (In Press). 2017. URL: http://nectar.northampton.ac.uk/id/eprint/9777.
3. АшимовН. М., Кравцов А. В., Фомин В. В. Надежность управления радиолинии при повторении команд управления на одной частоте. Спецтехника и связь. 2009. № 3. С. 38–41.
4. ФрейманВ. И. Разработка и исследование моделей систем управления, использующих структурные методы обеспечения помехоустойчивости. Cовременные наукоемкие технологии. 2016. № 8, Часть 1. С. 86–90.
5. Мальцев Г. Н. Чернявский Е. В. Кодирование сообщений в системах радиоуправления без обратного информационного канала. Информационно-управляющие системы. № 4. С. 60.
6. Buurman, J. Kamruzzaman, G. Karmakar and S. Islam. Low-Power Wide-Area Networks: Design Goals, Architecture, Suitability to Use Cases and Research Challenges. in IEEE Access. Vol. 8. P. 17179–17220. 2020. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2968057.
7. Bembe, M., Abu-Mahfouz, A., Masonta, M. A Survey on low-power wide area networks for IoT applications. Telecommun Syst 71, 249–274 (2019). URL: https://doi.org/10.1007/s11235-019-00557-9.
8. Теорія електрозв’язку: підруч. / О.В. Корнєйко, О. В. Кувшинов, О. П. Лежнюк, С. П. Лівенцев; за ред С. П. Лівенцева. Т. 2. Київ: НВП Славутич-Дельфін, 2006. 292 с.
9. ОкуневЮ. Б. Цифровая передача информации фазоманипулированными сигналами. Москва: Радио и связь, 1991. 296 с.
10. ЛошаковВ.А., Лихограй В. Г., Хуссам Дхеа Ал-Джанаби, Таха Насиф Нух. Адаптивная пространственная обработка сигналов в системах LTE С MIMO. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення в сучасних технологіях. 2013. № 11. С. 101–108. http://nbuv.gov.ua/UJRN/vcpinrct_2013_11_17.
11. Золотарев В. В., Овечкин Г. В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы: справочник / под. ред. Ю. Б. Зубарева. Москва: Горячая линия-Телеком, 2004. 126 с.
12. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь / пер. с англ.; под ред. В. В. Маркова. Москва: Связь, 1979. 592 с.
13. МальцевГ. Н. Помехоустойчивость и скрытность передачи информации по радиоканалам на основе комбинированного случайного кодирования. Информационно-управляющие системы, (2), 82-89. https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2015.2.82.
14. A. Rukhin, J. Soto, J. Nechvatal, M. Smid, E. Barker, S. Leigh, M. Levenson, M. Vangel, D. Banks, A. Heckert, J. Dray, S. Vo: A Statistical Test Suite for the Validation of Random Number Generators and Pseudo Random Number Generators for Cryptographic Applications, Version STS-2.1, NIST Special Publication 800-22rev1a, April, 2010. http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-22-rev1a/SP800-22rev1a.pdf