Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии, 2012, №2 (18)

ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ

ISSN 2074-1707

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ
ИНФОРМАТИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ РАН

КАЛМЫЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ:
управление и высокие технологии

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ 

2012
№ 2 (18)

Журнал издается с 2008 г.

Журнал включен в перечень изданий, утвержденных ВАК для публикации основных результатов кандидатских и 
докторских диссертационных исследований по направлениям: «Вычислительные системы и сети», «Управление 
в области образования», «Управление в технических системах», «Системный анализ, математическое моделирование», «Информационно-телекоммуникационные системы и технологии», «Технология производства программного обеспечения», «Физика твердого тела, наносистем и материалов», «Электроника и схемотехника», 
«Конструирование датчиков, приборов и систем», «Технические науки».

Астрахань
Издательский дом «Астраханский университет»
2012

ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ: 
управление и высокие технологии № 2 (18) 2012

2

ББК 30

П75

Рекомендовано к печати редакционно-издательским советом

Астраханского государственного университета

ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ:
управление и высокие технологии

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ 

2012

№ 2 (18)

Редакционный совет:

А.П. Лунѐв, д-р экон. наук, проф., ректор 

Астраханского государственного университета (Астрахань), председатель;

С.А. Ахмедов, д-р техн. наук, проф., 

проректор по информатике и информационным технологиям
Дагестанского государственного университета (Махачкала);

М.Ф. Булатов, д-р физ.-мат. наук, доц., проректор
по инновациям и развитию наукоемкого бизнеса

Астраханского государственного университета (Астрахань);

М.Б. Гузаиров, д-р техн. наук, проф., ректор

Уфимского государственного авиационного технического университета (Уфа);

А.М. Дворянкин, д-р техн. наук, проф., 

проректор по учебной работе Волгоградского государственного

технического университета (Волгоград);

В.А. Камаев, д-р техн. наук, проф. Волгоградского государственного

технического университета (Волгоград);
В.К. Карпасюк, д-р физ.-мат. наук, проф.

Астраханского государственного университета (Астрахань);

В.В. Касаткин, д-р техн. наук, проф. 

Балтийского государственного технического университета 

«Военмех» им. Д.Ф. Устинова (Санкт-Петербург);

В.С. Лукьянов, д-р техн. наук, проф.

Волгоградского государственного технического университета (Волгоград);

И.Ю. Петрова, д-р техн. наук, проф.,

проректор по научной работе

Астраханского государственного университета (Астрахань);

В.В. Попович, д-р техн. наук, проф., 

зам. директора по науке Санкт-Петербургского института 
информатики и автоматизации РАН (Санкт-Петербург); 

Б.Я. Советов, д-р техн. наук, проф. 

Санкт-Петербургского электротехнического университета «ЛЭТИ»,

чл.-кор. Российской академии образования (Санкт-Петербург);

Д.В. Строганов, канд. техн. наук, доц., 

зам. проректора по учебно-методической работе Московского государственного 

технического университета им. Н.Э. Баумана (Москва);

М.А. Ураксеев, д-р техн. наук, проф. Уфимского государственного 

авиационного технического университета (Уфа);

Н.И. Федунец, д-р техн. наук, проф. Московского государственного 

горного университета (Москва);

Р.М. Юсупов, д-р техн. наук, проф., директор по научной работе

Санкт-Петербургского института информатики и автоматизации РАН, 

чл.-кор. Российской академии наук (Санкт-Петербург)

ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ: 
управление и высокие технологии № 2 (18) 2012

4

ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ:
управление и высокие технологии

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ 

2012

№ 2 (18)

Главный редактор

доктор экономических наук, профессор А.П. Лунев

Редакционная коллегия:

И.Ю. Петрова, д-р техн. наук, проф. – зам. главного редактора,
Т.Г. Гурская, канд. техн. наук, доц. – ответственный секретарь,
А.А. Ветрова, канд. техн. наук, доц. – технический редактор,

О.В. Щербинина, канд. техн. наук, доц. – технический редактор,

Д.А. Жолобов, канд. техн. наук, доц. – веб-администратор,

Е.А. Эрман, канд. техн. наук, доц. – веб-администратор

Журнал выходит 4 раза в год

Все материалы, поступающие в редколлегию журнала, 

проходят независимое рецензирование

© Издательский дом
«Астраханский университет», 2012
© Свиридов В.Б., дизайн обложки, 2008

СОДЕРЖАНИЕ

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
И ТЕХНОЛОГИИ

А.А. Бородинский 
Применение алгоритма совместного кэширования в реализации IPTV ....................................7

С.А. Панфилов, Н.Р. Некрасова
Мультимедийные технологии в инженерном образовании......................................................12

В.А. Филин, Е.С. Травова, Е.В. Обухова
Мобильный программно-инструментальный комплекс мониторинга
физиологического состояния студента .....................................................................................18

Д.И. Чадаев, Е.С. Семенов
Разработка информационных моделей информационно-телекоммуникационной системы 
«Проектирование и мониторинг ВОЛП» ..................................................................................23

О.В. Щербинина, А.Д. Горемыкин, А.А. Ирушкин, А.Т. Муртазаева
Интеграция информационных систем управления университетом .........................................32

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

А.В. Арканов, В.И. Лобейко, А.В. Старусев
Метод оценки показателей качества испытываемых сложных технических систем
с использованием априорной информации...............................................................................39

А.Б. Кузьмина, Ю.М. Брумштейн, В.Ю. Солопов
ИТ-компетентность населения как фактор социально-экономического развития региона.......43

В.И. Лобейко, С.В. Поляков, А.В. Старусев
Оценка качества функционирования автоматизированных систем управления
на этапе их испытаний...............................................................................................................53

В.В. Рабей 
Анализ повреждаемости буферов мостовых кранов ................................................................59

В.И. Сербин
Метод расчѐта параметров автоматизированной обучающей системы ...................................66

М.Д. Элькин, В.В. Смирнов,
Е.А. Джалмухамбетова, А.Р. Гайсина, О.М. Алыкова
Модельные расчеты геометрии и колебательных состояний изомеров тринитрофенола.......71

Е.А. Эрман, М.Д. Элькин, В.В. Смирнов,
Е.А. Джалмухамбетова, А.Р. Гайсина, О.М. Алыкова
Моделирование адиабатических потенциалов изомеров салициловой кислоты.....................77

ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ: 
управление и высокие технологии № 2 (18) 2012

6

М.А. Юречко, О.М. Шикульская
Разработка математического и информационно-программного обеспечения
для исследования влияния тяжелых металлов на состояние водной экосистемы ...................85

М.А. Ураксеев, Н.А. Авдонина
Математическая модель магнитооптического преобразователя тока ......................................93

М.А. Ураксеев, А.Н. Пахомов
Математическая модель акустооптического преобразователя линейных перемещений ......100

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

М.Ф. Булатов, А.В. Рыбаков
Микроструктура замещенных ферритов стронция W-типа,
синтезированных с использованием криохимической технологии........................................108

Н.М. Галиярова, А.Б. Стреляева
Микроструктура пьезокерамики на основе титаната-цирконата свинца ...............................114

O.D. Samah, S.W-N. Bayor, A. Vianou, E.K. Atcholi
Etude des échanges thermoconvectifs pendant la montée en temperature
du four à combustible pétrole lampant atomisé à la vapeur d’eau................................................120

УПРАВЛЕНИЕ В ОБЛАСТИ ОБРАЗОВАНИЯ

О.И. Евдошенко 
Информационная система планирования занятости аудиторного фонда
в образовательных учреждениях.............................................................................................128

В.И. Коломин, Т.Г. Гурская
Концепция и модель методической системы изучения фундаментального курса
общей физики для инженерных специальностей университета.............................................133

УПРАВЛЕНИЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Р.А. Зайнутдинов 
Техноценологический подход к анализу электропотребления
муниципальными образованиями Астраханской области......................................................140

А.А. Рахманина, О.М. Шикульская, Ю.И. Золотухина
Разработка системы показателей для оценки и управления качеством
реабилитации детей с нарушениями центральной нервной системы ....................................145

ПРАВИЛА ДЛЯ АВТОРОВ...........................................................................................153

ПОРЯДОК РЕЦЕНЗИРОВАНИЯ РУКОПИСЕЙ ...............................................155

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ 
СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

7

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ 

СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

УДК 621.397.132.19

ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМА СОВМЕСТНОГО КЭШИРОВАНИЯ

В РЕАЛИЗАЦИИ IPTV

Бородинский Алексей Андреевич, директор, Астраханский филиал открытого ак
ционерного общества «Ростелеком», 414000, Россия, г. Астрахань, Театральный переулок, 
7/8, e-mail: asicom@ast.south.rt.ru.

Статья описывает применение алгоритма совместного кэширования для повыше
ния эффективности реализации услуги «Телевидение, сдвинутое по времени», входящее в 
комплекс услуг IPTV. Применение данного алгоритма позволяет снизить нагрузку на сеть 
передачи данных и передавать вещаемый трафик наиболее рациональным способом. Услуга 
«Телевидение, сдвинутое по времени» позволяет конечному пользователю смотреть телепрограммы с некоторой разницей по времени относительно прямого вещания, так что 
пользователь может начать просмотр телевизионной программы с самого начала, хотя 
вещание этой программы уже началось или даже уже закончилось. Исследования методов 
прокси-кэширования и распределенного размещения репликаций для сетей распределения 
контента показали, что каскадные алгоритмы, учитывающие расстояния и степень популярности контента, работают лучше, чем более простые эвристические алгоритмы. Особый интерес для решения данной задачи представляет метод кэширования со скользящим 
интервалом, где кэшируемая часть потока сначала – растущее значение, а затем переходит в динамически обновляемый скользящий интервал. Таким образом, последовательно 
поступающие запросы могут быть обслужены от начала до конца внутри данного окна. 
Более прогрессивным является использование совместно работающих прокси для осуществления кэширования, это позволяет достичь лучшую производительность и масштабируемость системы, чем в случае использования независимых прокси за счет возможностей балансировки нагрузки. 

Ключевые слова: телевидение поверх протокола IP; телевидение, сдвинутое по вре
мени; алгоритмы реального времени; прозрачный прокси; протокол вещания реального времени; сеть доступа; взаимодействующие кэш; кэширующий алгоритм; широкополосная 
сеть; скользящее окно.

USING OF CACHING ALGORITHM FOR THE IMPLEMENTATION OF IPTV SERVICES

Borodinsky Alexey А., director, Astrakhan branch of the Open Joint Stock Company “Ros
telecom”, 414000, Russia, Astrakhan, 7/8, Teatralny lane, e-mail: asicom@ast.south.rt.ru.

The article describes the application of the algorithm co-caching to improve the effective
ness of the service “Television, shifted in time” included in-service IPTV. Applying this algorithm 
to reduce the load on the network data traffic and transmit broadcasted the most rational way. The 
service “Television, shifted in time” allows the end user to watch TV with some difference in time 

ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ: 
управление и высокие технологии № 2 (18) 2012

8

relative to the live broadcast, so the user can start watching a TV program from the start, although 
broadcast of this program has already begun, or has already ended. Research methods of proxy 
caching and replication for distributed deployment of content distribution networks showed that the 
cascade algorithms that take into account the distance and the popularity of content work better 
than a simple heuristic algorithms. Of particular interest to solve this problem is the method cache 
with a sliding interval, where the cached portion of the stream at first – the growing importance of, 
and then goes into a dynamically updated rolling interval. Thus, the sequence of the query can be 
served from start to finish within a given window. More progressive is the use of joint-working 
proxy for caching, it allows to achieve better performance and scalability of the system than in the 
case of independent proxy through load-balancing capabilities.

Key words: television over IP, television, shifted over time, algorithms for real-time, trans
parent proxy, the protocol broadcast of real-time network access, interact cache, the caching algorithm, broadband, a sliding window.

«Телевидение, сдвинутое по времени» позволяет конечному пользователю смотреть 

телепрограммы с некоторой разницей по времени относительно прямого вещания. То есть 
конечный пользователь может начать просмотр телевизионной программы с самого начала, 
хотя вещание этой программы уже началось или даже уже закончилось [1].

Рис. 1. Зависимость количества запросов от продолжительности трансляции

Как показывают статистические данные (рис. 1), популярность телевизионных 

трансляций обычно достигает своего пика в течение нескольких минут после начала вещания и затем экспоненциально уменьшается. Это означает, что кэширование сегмента со 
скользящим окном в несколько минут каждой транслируемой программы может удовлетворить значительную часть запросов со стороны потребителей, что делает целесообразным 
использование распределенных накопителей с ограниченной емкостью. 

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ 
СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

9

(a)

(б)

Рис. 2. Телевидение, сдвинутое по времени: (а) топология сети доступа, (б) диаграмма потока услуги

На рис. 2а и 2б, например, пользователь 1 – первый, кто запросил трансляцию опре
деленной телевизионной программы, получает ее с центрального сервера. После этого другие пользователи (например, пользователь 2) могут быть обслужены прокси-сервером, до 
тех пор, пока окно запрошенной программы растет. Через несколько минут окно перестает 
расти и начинает скольжение, так что пользователь 3 не может быть обслужен и будет перенаправлен на центральный или региональный сервер, а в случае совместного кэширования –
на соседний прокси-сервер в соответствующем сегменте, при наличии таковых. Приостановка трансляции программы (параллельно горизонтальной оси на рис. 2б) также может 
быть реализована в рамках сегмента окна, а также быстрой перемотки вперед или назад 
(вдоль вертикальной оси).

Исследования методов прокси-кэширования и распределенного размещения репли
каций для сетей распределения контента показали, что каскадные алгоритмы, учитывающие 
расстояния и степень популярности контента, работают лучше, чем более простые эвристические алгоритмы, такие как LRU (Least Recently Used) или LFU (Least Frequently Used).

Методы кэширования, основанные на сегментировании, применяются для потоковой 

передачи мультимедиа из-за огромных размеров мультимедийных потоков по сравнению с 
традиционными сетевыми объектами. Особый интерес для решения данной задачи представляет метод кэширования со скользящим интервалом, где кэшируемая часть потока сна

ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ: 
управление и высокие технологии № 2 (18) 2012

10

чала – растущее значение, а затем переходит в динамически обновляемый скользящий интервал. Таким образом, последовательно поступающие запросы могут быть обслужены от 
начала до конца внутри данного окна. Более прогрессивным является использование совместно-работающих прокси для осуществления кэширования, это позволяет достичь лучшую производительность и масштабируемость системы, чем в случае использования независимых прокси за счет возможностей балансировки нагрузки [1].

В результате проведенных ранее исследований в области применения алгоритмов 

кэширования, основанных на сегментировании на прокси-серверах с использованием протоколов RTP / RTCP / RTSP, были получены наилучшие результаты, когда совмещаются преимущества кэширования со скользящим интервалом и совместного кэширования и использования прокси на базе протокола RTSP, поддерживающего данные алгоритмы.

Рассмотрим алгоритм кэширования услуг «Телевидения, сдвинутого по времени». 

Так как мы считаем, что будут сохраняться только сегменты телепрограммы, объем кэшпамяти может быть ограничен до нескольких гигабайт или даже меньше в случае совместного кэширования. Таким образом, появляется возможность устанавливать потоковые серверы 
меньшие по объему, что позволяет снизить стоимость развертывания услуги.

Будем считать, что кэш виртуально разделен на две части: небольшую часть S и ос
новную часть L. Часть S будет использоваться для кэширования первых нескольких (например, 5) минут каждой вновь запрошенной пользователем (или вещаемой) программы, в основном для определения ее начальной популярности. Ее размер, как правило, меньше, чем 
1 Гигабайт (что составляет примерно один час потокового видеоконтента).

Рис. 3. Принципы алгоритма кэширования на каждом прокси

Часть L будет использоваться для хранения соответствующих сегментов (с растущи
ми или скользящими окнами). В свою очередь, эта часть также виртуально разделена на два 
отдельных хранилища. Часть L1 будет использоваться для хранения только уникальных сегментов. Она является общей для всех узлов, взаимодействующих на одном уровне доступа. 
Будем считать, что все кэши знают, какие уникальные сегменты хранятся на других кэшах, 
посредством протокола CSE (Cache State Exchange). Таким образом, все части L1 на всех 
кэш-узлах представляют собой один большой кэш, главным образом, для разгрузки центрального сервера. Вторая часть L2 используется для хранения сегментов, наиболее попу