Mathematical Model of Network and Communication Node State in TensorField Algebraic Space Subject to Electromagnetic Pulse Lesion

Authors

  • A. A. Dviljansky Academy of Federal Agency of Preservation of the Russian Federation
  • V. A. Ivanov FGUP «Scientific and technical center «Orion»
  • M. J. Rytov Bryansk State Technical University
  • E. A. Gondarenko FGUP «Scientific and technical center «Orion»
  • G. V. Gurjev Academy of Federal Agency of Preservation of the Russian Federation

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-2-102-109

Keywords:

Polyhedral structure, complex, simplex, Combinatorial topology, tensor, networks and communication nodes

Abstract

The possibility of applying a tensor approach to the mathematical model construction of the network and communication node state in the algebraic space of tensor field is proposed, taking into account the factors of destructive impact by an electromagnetic pulse (EMP) causing functional damage to the structural elements of communication equipment (routers, controls, computing equipment and monitoring) of networks and communication nodes. To construct the specified mathematical model under conditions of destructive influence, taking into account the provisions of network tensor analysis, a 2-simplex structure at the router level is introduced: a set of closed and open paths connecting nodes with N possible connections in total. The whole set of structures is considered as a particular coordinate system within N-dimensional space, corresponding to various ways of connecting N branches, while maintaining their original number or moving from one set of independent paths to another within the analyzed space without loss of quality and performance characteristics of the communication equipment of networks and communication nodes. Taking into account the size, quantity of source data and multi-criteria, the solution of problems of optimizing the characteristics, properties and structure of a communication system that is subject to destructive influence, including networks and routing nodes, is carried out in parts, iteratively involving special methods. In future, the use of this model at the stage of the network and communication node parameter optimizing will allow to account them in the benefit of protection from negative (destructive) impact threats, followed by the mathematical model formation to ensure functional stability of networks and communication nodes of critical purpose.

Author Biographies

A. A. Dviljansky, Academy of Federal Agency of Preservation of the Russian Federation

PhD in Engineering, Associate Professor

V. A. Ivanov, FGUP «Scientific and technical center «Orion»

Doctor of Military Sciences, Professor, Corresponding Member «Academy of Cryptography of the Russian Federation», Chief Specialist of Scientifically-Organizational Department

M. J. Rytov, Bryansk State Technical University

PhD in Engineering, Associate Professor, Managing Chair «Information security System»

E. A. Gondarenko, FGUP «Scientific and technical center «Orion»

Research Assistant

G. V. Gurjev, Academy of Federal Agency of Preservation of the Russian Federation

-

References

Крон Г. Исследование сложных систем по частям (диакоптика) / пер. с англ. М.: Наука, 1974. 544 с.

Вычислитель оптимальной маршрутизации информационных потоков при деструктивных воздействиях на телекоммуникационные сети // Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2023615974. Рос. Федерация; заявители и патентообладатели Двилянский А. А., Иванов В. А., Дементьев А. Н., Гурьев Г. В., Гондаренко А. Н. Заявка № 2023614758 от 22.11.2019. Дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ 21.03.2023.

Lemeshko O. Research and Development of Delay-Sensitive Routing Tensor Model in iot Core Networks / Oleksandr Lemeshko, Jozef Papan, Oleksandra Yeremenko, Maryna Yevdokymenko, Pavel Segec // 2021, Sensors - Article.

Xi Han. Tensor-Based Information Monitoring Receiver in UAV-Aided MIMO Communication Systems / Xinyuan Zhao, Jiaxi Ying, Feifei Gao // IEEE Wireless Communications Letters. Т. 11. № 1. 2022.

Тамм Ю. А. Оптимизация размещения новых магистральных узловых станций при структурном расширении действующей инфокоммуникационной сети // Проектирование и технология электронных средств. 2019. № 2. С. 20-25.

Распределенное информационное пространство как ассоциативная среда инфокоммуникационных сетевых структур / Н. Р. Юсупбеков, Ш. М. Гулямов, В. Б. Тарасов, Н. Б. Усманова, М. Ю. Дощанова // Промышленные АСУ и контроллеры. 2019. № 3. С. 20-29.

Семенов А. Б., Зубилевич А. Л., Аббасова Т. С. Влияние конструктивных особенностей симметричных цепей передачи данных на процесс оптимизации физического уровня инфокоммуникационных систем // Информационно-технологический вестник. 2018. № 3 (17). С. 99-107.

Лемешко А. В. Тензорная модель многопутевой маршрутизации с гарантиями качества обслуживания одновременно по множеству разнородных показателей // Проблемы телекоммуникаций. 2012. № 4 (9). С. 16-31.

Роль и место электромагнитного оружия при реализации наступательной стратегии в информационной специальной операции / В. А. Иванов, А. А. Двилянский, И. В. Иванов, Е. А. Гондаренко // Техника средств связи. 2022. № 3 (129). С. 62-73.

Петров А. Е. Тензорная методология в теории систем. М.: Радио и связь, 1985. 152 с.

Крон Г. Тензорный анализ сетей / пер. с англ.; под ред. Л. Кузина, П. Г. Кузнецова. М.: Сов. радио, 1978. 720 с.

Крон Г. Исследование сложных систем по частям (диакоптика) / пер. с англ. М.: Наука, 1974. 544 с.

Курнышев Б. С., Данилов С. П. Тензорная методология в теории электротехнических систем: учеб. пособие. Иваново: Иван. гос. энерг. ун-т, 2002. 180 с.

Одоевский С. М., Лебедев П. В. Методика оценки устойчивости функционирования системы технологического управления инфокоммуникационной сетью специального назначения с заданной топологической и функциональной структурой // Системы управления, связи и безопасности. 2021. № 1. С. 152-189.

Двилянский А. А., Иванов В. А. Методология оценки комплексной защищенности объектов инфокоммуникационных систем от воздействия деструктивных электромагнитных излучений: монография. Орел: Академия ФСО России, 2018. 230 с.: цв. ил. + (1 вкл).

Libicki M. What is Information Warfare. National Defense University. ACIS paper 3. August 1995.

Роль и место электромагнитного оружия при реализации наступательной стратегии в информационной специальной операции / В. А. Иванов, А. А. Двилянский, И. В. Иванов, Е.А. Гондаренко // Техника средств связи. 2022. № 3 (129). С. 62-73.

Published

30.06.2023

How to Cite

Dviljansky А. А., Ivanov В. А., Rytov М. Ю., Gondarenko Е. А., & Gurjev Г. В. (2023). Mathematical Model of Network and Communication Node State in TensorField Algebraic Space Subject to Electromagnetic Pulse Lesion. Intellekt. Sist. Proizv., 21(2), 102–109. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-2-102-109

Issue

Section

Articles