Determination of Packet Data Transmission Parameters when Working in the Meter Range

Authors

  • A. N. Kopysov Kalashnikov ISTU
  • A. Y. Shaimov Kalashnikov ISTU

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-2-128-137

Keywords:

communication network, VPN tunnel, VHF radio communication, TCP/IP, packet size, transmission rate, bandwidth, packet loss probability

Abstract

The article considers the possibility of organizing packet TCP/IP exchange in the channel of the frequency range from 30 to 300 MHz, as a basis for implementing a secure VPN connection between two subscribers within one of the communication network modes. The VPN connection, when considered, is a TCP/IP packet transmission, the only difference is that a new special header is attached to the original packet, as well as to the cryptographic encryption of the original packet. Hence, VPN tunnel can be represented as a TCP/IP connection. TCP/IP protocol stacks are oriented to support high-speed interfaces operating at high frequencies (for example, Ethernet/Wi-Fi, speeds from 100 Gb/s, 2.4 GHz frequency). The main problem of such a packet implementation at relatively low frequencies (30-300 MHz) is the sufficient instability of mobile MV radio communication (communication in the meter wave range) at a given frequency range and low transmission rate (up to 32 Kb/s), as a result of which there may be a high probability of data bit errors, loss of information packets and huge time delays in the exchange. The Reno model is used as a model for evaluating packet transmission [rec. ITU-T Y.1541, RFC2001] and such regulated indicators [rec. ITU-T 1.1540, ITU-T Y.1541], as: channel bandwidth, signal-to-noise ratio (SNR), transmission delay (IPTD), transmission delay variation (IPDV), transmission error rate (IPER), packet loss rate (IPLR, SER), maximum packet transport unit (MTU). The simulation of a low-speed communication line with the characteristics: length up to 5 km, transmission speed from 300 bits/s to 32,000 bits/s (V.21 - V.34bis modem protocols), the sizes of transmitted packets is 72, 576 and 1500 bytes (threshold values of the maximum unit of packet transportation), transmitter power 2 W, the signal-code construction is a 4-FSK signal with Reed-Muller encoding RM(30, 14). Based on the analysis of the data obtained, three categories of channels were identified: "bad" - low signal-to-noise ratio (2-5 dB), high packet loss (above 10%) and long transmission delay (above 400 ms); "medium" - SNR from 5 to 10 dB, packet loss less than 1%, the delay varies from 400 to 800 ms; "good" is a channel passing through all regulated TCP/IP parameters, the OSH is more than 10 dB, the error probability is less than 0.1%, the delay fits into the regulated 400 ms.

Author Biographies

A. N. Kopysov, Kalashnikov ISTU

PhD in Engineering, Associate Professor

A. Y. Shaimov, Kalashnikov ISTU

Postgraduate

References

Архитектура построения гетерогенных сетей радиосвязи / В. А. Григорьев, Ю. А. Распаев, В. О. Аксенов [и др.] // Электросвязь. 2017. № 12. С. 14-21.

Муромцев Д. Ю., Сысоев А. Н., Жуков В. М. Проблемы обеспечения надежной радиосвязи на Севере России // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2020. Т. 16, № 3. С. 46-53. DOI 10.25987/VSTU.2020.16.3.006.

Исследование особенностей организации VPN для предоставления удаленного доступа / М. М. Ковцур, А. В. Даньшина, А. Д. Докшин, П. А. Потемкин // Заметки ученого. 2021. № 4-1. С. 76-80.

Кульбертинов А. А., Базаргулов Э. Э., Абрамов А. Х. Принцип работы VPN // Инновации. Наука. Образование. 2021. № 28. С. 1079-1093.

Хандогин В. Д. Передача данных через протокол TCP IP // Системный администратор. 2022. № 1-2(230-231). С. 128-131.

Jia X., Guo B. Reliability analysis for complex system with multi-source data integration and multi-level data transmission // Reliability Engineering & System Safety. 2022. Vol. 217. P. 108050. DOI 10.1016/j.ress.2021.108050.

Родин Р. А. Система мониторинга качества услуг связи // Вестник связи. 2021. № 2. С. 27-31.

Шатов Л. Г. Исследование пропускной способности каналов связи в цифровых сетях // Инфокоммуникационные технологии. 2019. Т. 17, № 3. С. 303-307. DOI 10.18469/ikt.2019.17.3.06.

Zain-Aalabdain Al. N. Rationing the main parameters of the quality of network services // T-Comm. 2020. Vol. 14. No 11. P. 72-76. DOI 10.36724/2072-8735-2020-14-11-72-76.

Остроумов О. А., Синюк А. Д. Пропускная способность широковещательного канала связи // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2019. № 9 (183). С. 33-42. DOI 10.14489/ vkit.2019.09.pp.033-042.

Design and simulation of video monitoring structure over TCP/IP system using MATLAB / A. M. Abood, M. S. Hussein, Z. G. Faisal, Z. H. Tawfiq // Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science. 2021. Vol. 24. No. 3. P. 1840-1845. DOI 10.11591/ijeecs.v24.i3.pp1840-1845.

Shevgunov T. Software Implementation of Spectral Correlation Density Analyzer with RTL2832U SDR and Qt Framework / T. Shevgunov, E. Efimov // Advances in Intelligent Systems and Computing (см. в книгах). 2019. Vol. 986. P. 164-173. DOI 10.1007/978-3-030-19813-8_18.

Леваков А. К., Соколов Н. А., Федоров А. В. Влияние характера входящего потока IP-пакетов на допустимую загрузку узла коммутации // Труды ЦНИИС. Санкт-Петербургский филиал. 2016. Т. 1, № 2(3). С. 21-25.

Гольдштейн А. Б. О механизмах фрагментации и сцепления пакетов в туннелях сети IP/MPLS // Информация и космос. 2015. № 1. С. 16-21.

Бахтиярова Е. А., Каргулова А. Н. Оценка отношения сигнал/шум дискретизации и восстановления речи // Актуальные научные исследования в современном мире. 2020. № 11-1 (67). С. 83-87.

Сухов А. М., Султанов Т. Г., Полукаров Д. Ю. Определение доступной пропускной способности IP-соединения на основе измерений для пакетов различного размера // Электросвязь. 2012. № 11. С. 39-42.

Published

25.06.2022

How to Cite

Kopysov А. Н., & Shaimov А. Ю. (2022). Determination of Packet Data Transmission Parameters when Working in the Meter Range. Intellekt. Sist. Proizv., 20(2), 128–137. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-2-128-137

Issue

Section

Articles