Радіоелектроніка та телекомунікації. – 2015. – №818

Permanent URI for this collection

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 20 of 36
  • Item
    Зміст до Вісника "Радіоелектроніка та телекомунікації"
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015)
  • Item
    Кристалічна структура твердих розчинів La1-xRxFeO3 (R = Pr, Nd)
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Павловська, О. Б.; Василечко, Л. О.
    Методом рентгенівської та синхротронної порошкової дифракції досліджено кристалічну структуру змішаних феритів La1-xRxFeO3 (R = Pr, Nd), отриманих твердофазним синтезом. Встановлено, що всі синтезовані зразки є однофазними із ромбічною структурою перовськіту. Отримані структурні параметри добре узгоджуються із літературними даними для крайніх членів систем, що свідчить про утворення неперервних твердих розчинів заміщення. В обидвох твердих розчинах спостерігається явище перетину параметрів елементарних комірок. Complex oxides with perovskite structure RFeO3, where R are rare earth metals, represent an important class of functional materials. RFeO3 compounds are used in thermoelectric devices, solid oxide fuel cells, as membranes for partial oxidation of methane and oxygen cleaning, as catalysts for CO oxidation and decomposition of NOx, and as sensory materials. Complementary, the interest in the rare earth ferrites is stimulated by their interesting fundamental physical properties, such as spin-reorientation phenomena and the para- to antiferomagnetic transitions occurred at elevated temperatures. Samples with nominal compositions La1-xPrxFeO3 (x = 0.2, 0.7) and La1-xNdxFeO3 (x = 0.1, 0.8) were obtained by solid state reactions technique. Precursor oxides La2O3, Pr6O11, Nd2O3 and Fe2O3 were ball-milled in ethanol for 5 h, dried, pressed into pellets and annealed in air at 1473 K for 20 h. As-obtained product was repeatedly re-grinded and annealed in air at 1473 K for 20 h, after that slowly cooled to RT for 20 h. Phase and structural behaviour of new mixed LaFeO3–based ferrites was investigated by using both laboratory and synchrotron X-ray powder diffraction techniques. The latest one was applied for the samples adopting pseudo-tetragonal perovskite structure. Corresponding high-resolution X-ray synchrotron powder diffraction experiments were performed at ID22 beamline of the European Synchrotron Radiation Facilities (Grenoble, France) during beamtime allocated to the ESRF Experiment MA-2320. Based on the experimental powder diffraction data, the unit cell dimensions, positional and displacement parameters of atoms in the La1-xPrxFeO3 and La1-xNdxFeO3 structures were derived by full profile Rietveld refinement technique. According to the results obtained, all samples synthesized adopt orthorhombically distorted perovskite structure isotypic with GdFeO3. Structural parameters of La1-xPrxFeO3 and La1-xNdxFeO3 samples agree well with the data of "pure" La, Pr and Nd ferrites, thus proving formation of continuous solid solutions in the LaFeO3-PrFeO3 and LaFeO3-NdFeO3 systems. The unit cells dimensions of La1-xPrxFeO3 and La1-xNdxFeO3 decreases almost linear. with decreasing R-cation radii according to the Vegard’s rule. Peculiarity of both solid solutions is the lattice parameters crossover occurred at certain compositions and formation of dimensionally tetragonal (pseudo-tetragonal) structures. Despite of the observed phenomenon of the lattice crossover, the symmetry of La1-xPrxFeO3 and La1-xNdxFeO3 structure remain orthorhombic in whole concentration range.
  • Item
    Нанорозмірні хвилеводи поверхневих плазмон-поляритонів, отримані методом оптичної літографії
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Невінський, Д. В.; Павлиш, В. А.; Закалик, Л. І.; Лебідь, С. Ю.
    Запропоновано метод поетапної оптичної літографії з використанням як джерела світловипромінювальних діодів (СВД) з довжинами хвиль 410 нм та 365 нм для отримання діелектрично-неоднорідних хвилеводів. Досліджено поширення поверхневих плазмон-поляритонів у разі збудження початку хвилевода за допомогою лазера на довжині хвилі 632,8 нм. Отримано зображення Фур’є, яке підтверджує виникнення поверхневого плазмон-поляритона. The paper presents a method of phased optical lithography using as source, lightemitting diodes (LED) with wavelengths of 410 nm and 365 nm to form inhomogeneous dielectric waveguides. Distribution of surface plasmon polaritons, at the beginning of the excitation of the waveguide with 632.8 nm laser was studied. Fourier image confirming occurrence of surface plasmon polaritons was obtained.
  • Item
    Забезпечення якості сприйняття послуг та пропорційного розподілу ресурсів LTE у процесі відеотрансляції
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Аль-Заяді, Х. Х. А.
    Проаналізовано проблему передавання потокового відео по мережі LTE. Запропоновано математичну модель розподілу ресурсів LTE під час трансляції потокового відео. Це забезпечує різний спосіб обслуговування для гетерогенного мобільного трафіку. Цим досягнуті необхідні параметри якості обслуговування для поліпшення якості сприйняття послуги. Метою роботи є поліпшення якості сприйняття користувачем відеоконтенту в разі надання його засобами мережі радіодоступу LTE. У багатошаровій моделі багатоадресної передачі потокового відео оригінальне відео стискається в кілька шарів. Базовий шар містить найважливіші особливості відео, тоді як інші рівні містять інформацію, яка потім може покращити якість відео. Шари можуть бути відображені в різних IP-групах. У разі додавання відповідних груп, приймач може отримати загальну кількість даних з базового шару з певним рівнем покращення. Отже, нижній шар повинен бути забезпечений нижчим рівнем MC (схеми модуляції і кодування), так, що приймачі, призначені у верхні шари, можуть отримати обслуговування від нижнього шару. Залежно від відстані та розподілу трафіку схеми модуляції та кодування різні, а площа комірки може бути розділена на кілька концентричних кіл. Якщо різні рівні MC використовуються в різних шарах відео, то відповідні дані цих шарів повинні бути передані приймачам всередині відповідних кіл. За підсумками досліджень на основі такої моделі встановлено, що у зашумленому каналі QoE зростає дуже зі збільшенням швидкості передавання. Для такого каналу стратегія справедливого розподілу ресурсів є ефективнішою, тому що за рахунок незначного погіршення QoE досягається істотний виграш у показнику справедливості розподілу. The problem of video streaming over LTE network is analyzed. The mathematical model of resource allocation of LTE is offered during video streaming. It provides different service schedule for heterogeneous mobile traffic. It allows assuring the demanded quality parameters for better user experience. The goal of the paper is to increase the LTE user experience delivering video content over the radio access network.
  • Item
    Метод динамічного формування структури рівня радіодоступу для мереж 5G
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Гуськов, П. О.; Максимюк, Т. А.; Климаш, М. М.
    Розглянуто концепцію гнучкого функціонального роздвоєння протокольного стека між центральною платформою керування та локальними точками радіодоступу у вигляді програмної платформи для координованого керування рівнем радіодоступу. Запропоновано метод динамічного формування структури мережі радіодоступу перепризначенням контролеру безпровідного кластера та реконфігурації транспортної підсистеми, що дає змогу підвищити ефективність функціонування безпровідного кластера та досягти вищих показників пропускної здатності без застосування додаткових RAP. Nowadays, plenty of smart phones and tablets result in increased demands for bandwidth and availability of mobile networks. According to recent studied, 5G is expected to bring significant improvement such as 10-100-fold peak data rates, 1000-fold network capacity and 10-fold energy efficiency. There are two key enablers of these requirements: ultra-dense deployment of small cells and centralized signal processing. In this paper, we focus on flexible and adaptive management for 5G mobile networks. We propose the dynamic RAN (Radio Access Network) synthesis method that includes two main stages: reassignment of the WCM (Wireless Cluster Management) controller and dynamic backhaul reconfiguration. Former increases the performance of wireless cluster, while backhaul remains unchangeable that allows to decrease the RAN convergence time. The latter allows to improve capacity of backhaul links by virtualization and topology modifying. In addition, proposed system exploits flexibilities of backhaul network technologies to adapt the backhaul network to requirements of RAN. Further insights show that backhaul properties play an important role in future radio access networks with cooperation of radio access points. Modern optical backhaul networks cannot guarantee that cooperation techniques will be applied ubiquitously in radio access networks. Hence, new cooperation techniques and algorithms must rely not only on the information from the RAN, but also incorporate the conditions of backhaul and core network. Simulation results showed that the proposed method drastically increases the feasibility of wireless cluster, especially in high-load scenarios and enables to achieve higher performance capacity without using additional RAP. It has showed that with the increasing number of active users within the cluster the proposed method allows to get higher levels of cluster feasibility through effective adaptation of the RAN structure according to the users’ requirements.
  • Item
    Розробка математичної моделі управління пропускною здатністю низхідного каналу зв’язку технології LTE, що використовує перший вид розподілу ресурсів
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Гаркуша, С. В.; Гаркуша, О. В.
    Наведено результати розроблення математичної моделі розподілу частотно-часового ресурсу низхідного каналу зв’язку технології LTE, що використовує перший вид розподілу ресурсів. Запропонована модель спрямована на забезпечення гарантованої якості обслуговування користувачів безпроводової мережі виділенням станціям користувачів необхідної пропускної здатності в низхідному каналі зв’язку. Проаналізовано запропоновану модель розподілу частотно-часового ресурсу технології LTE з погляду забезпечення необхідних пропускних здатностей різних станцій користувачів у низхідному каналі зв’язку. It was established that one of the main problems in the wireless network that operates using LTE, is the task of ensuring the required quality of service, which includes the need for the user equipment network bandwidth required in the downlink. Providing the required bandwidth can be achieved by solving the problems of distribution of a time-frequency resource in a downlink, which acts as resource blocks. As shown by the analysis known solutions for bandwidth allocation in the downlink LTE are oriented on the use of Resources Allocation Type 0, which has a low flexibility due to combination in the resource blocks group. The analysis decision on the need to develop a mathematical model of bandwidth management downlink LTE, using the first type of resource allocation is formulated as a problem of resource allocation sides, to provide the required bandwidth of each user equipment. As a result of this article proposed a mathematical model of the distribution bandwidth downlink LTE which novelty is the use of the Recourse Allocation Type 1. The calculation of the unknown variables in the model proposed in accordance with the conditions, it is advisable to carry out the limitations in solving optimization problems using an optimality criterion aimed at maximizing the overall performance of the downlink. The formulated problem from a mathematical point of view is a task Integer Linear Programming (ILP). In the model the desired variables are boolean, and restrictions on the unknown variables are linear. Using the proposed model has allowed to produce records of technological features downlink LTE (partition resource blocks into subsets assigned to the subscriber station RB only one subset), as well as the territorial remoteness of user equipment (the type of modulation and coding). As an example, a solution was obtained in the formulated optimization problem using c system MatLab R2014a. This has been enabled bintprog package optimization Optimization Toolbox. Graphically it shows how dependent bandwidth allocation and resource blocks of the downlink between the user equipment required when changing the value of one of them. The analysis found that the use of the proposed model aims to provide each user equipment the quality of service in terms of bandwidth in the downlink with the possibility of access to additional (non-guaranteed) bandwidth.
  • Item
    Дослідження ефективності підканалів безпровідних мереж, побудованих на основі технологій LTE / LTE-ADVANCED, при використанні різних видів модуляції сигналу
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Горбатий, І. В.
    Здійснено теоретичні дослідження ймовірності бітової помилки й ефективності підканалів безпровідних мереж, побудованих на основі технологій LTE / LTE-Advanced, з використанням квадратурної фазової маніпуляції (КФМн), М-позиційної квадратурної амплітудної модуляції (М-КАМ) та запропонованої М-позиційної амплітудної модуляції багатьох складових (М-АМБС). Теоретичні дослідження ймовірності бітової помилки виконано з використанням запропонованого співвідношення. За результатами теоретичних досліджень підтверджено адекватність запропонованого співвідношення та можливість його застосування для обчислення ймовірності бітової помилки під час використання в підканалах телекомунікаційних безпровідних мереж, побудованих на основі технологій LTE/LTE-Advanced, різновидів модуляції сигналу КФМн, М-КАМ і М-АМБС. Також досліджено ефективність таких мереж з використанням наведених різновидів модуляції сигналу. За результатами досліджень установлено, що запропонована модуляція М- АМБС перспективна для застосування у мережах, побудованих на основі технологій LTE/LTE-Advanced, з метою зменшення ймовірності бітової помилки під час передавання даних та підвищення ефективності мережі порівняно з використанням КФМн і М-КАМ. It carried out the theoretical researches of bit error probability and efficiency of subchannels of wireless networks based on LTE / LTE-Advanced technologies in case of use of quadrature phase manipulation (QPSK), М-ary quadrature amplitude modulation (M-QAM) and offer М-ary amplitude modulation of many components (M-AMMC). The theoretical researches of bit error probability executed in case of use of offer correlation. As a result of theoretical researches it exposed the adequacy of offer correlation and possibility of his application for the calculation of bit error probability in case of use the varieties of signal modulation QPSK, M-QAM, and М-AMMC in subchannels of telecommunication wireless networks based on LTE / LTE-Advanced technologies. As a result of researches it sets, that in case of attitude of average energy of one data bit toward the spectral power density of white noise E / N0 = bavr 13,4 dB the bit error probability in subchannels in case of use of 8-AMMC will more the little in 27 time by comparison to the use of 8-QАМ at the identical maximal power and informing of modulated signal. Also the efficiency of such networks in case of use of lead varieties of signal modulation was explored. As a result of researches it sets, that informative efficiency of subchannels of wireless networks based on LTE / LTE-Advanced technologies in case of use of 8-AMMC with shift the amplitude levels of modulating signals higher from using 8-QАМ on 6,1 % and from QPSK – on 20 %, that is why offered AMMC expediently to use in the modern wireless networks in case of data transmission for the rise of their efficiency. So as a result of researches it sets, that an offer modulation M-AMMC is perspective for application in networks based on LTE / LTE-Advanced technologies with the purpose of reduction of bit error probability in case of data transmission and rise of network efficiency by comparison to the use of QPSK and M-QAM.
  • Item
    Дослідження параметрів радіоканалів мережі LTE
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Коляденко, Ю. Ю.; Алалі, А. М.
    Проведено вимірювання відношення сигнал / завада + шум у частотному діапазоні 1920–1980 МГц на суміжних частотах 1920000 кГц і 1920015 кГц. За отриманими вибірками розраховані їх середні значення і дисперсії. Побудовані автокореляційні функції цих вибірок та взаємні кореляційні функції. На підставі розрахованих за отриманими вибірками середніх значень процесів, дисперсій та інтервалів кореляцій розроблена двовимірна марківська модель у вигляді рівнянь стану та рівнянь спостереження. To be successful, efficient operation of networks apply the relevant methods of network and systems management, which require constant and reliable metrological provision and receipt of appropriate and effective estimates of the parameters measured random variables, processes or fields. To obtain estimates of the measured parameters can be used: sampling methods optimal estimate of random variables, recursive methods for estimating random variables or recursive evaluation methods of random processes. More constructive type ratings are recursive estimation procedure, which gives the current evaluation process in real time, and in the evaluation of the random variable recursive procedure tends asymptotically to the true value. In the recursive methods for estimating the parameters evaluated included the process or the amount, and therefore the mathematical model. Therefore, actual scientific task is to develop a mathematical model of radio network LTE. In LTE network every 0.5 ms to measure the characteristics of the channel, and every 40 ms reports are sent to the mean values of the measured parameters. To provide access and distribution of resources subscribers can measure the following parameters: average power of the received pilot signal; quality of received pilot signals; ratio of the instantaneous data rate to an average speed; the ratio of signal power to interference power and noise power (SINR). The most obvious indicator is the SINR, as 1st and 2nd figures do not take into account the interference power in the channels, and the third figure is derived indicator of SINR. Therefore, measurements and assessments of quality indicators channels LTE networks rational use indicator SINR. Measured SINR in uplink frequency band 1920–1980 MHz frequencies in adjacent 1920000 1920015 kHz. According to the obtained samples calculated their mean values and variances. Built autocorrelation functions of sample data and cross-correlation function. Maximum values, these functions are at the value of the time shift is zero and slowly decreases with increasing time shift. Based on this schedule, we can conclude that they have an exponential form. According to TheoremJ. Doob can be argued that the results obtained are Markov processes. According to the correlation functions defined intervals correlation and cross-correlation intervals. To process one correlation interval is 21 count, which corresponds to the time interval 9.0006 ms. Process 2 correlation interval of 13 samples, which corresponds to the time interval 5.5718 ms. Cross-correlation interval is 7.5 counts. Consequently, during the time it is 3.2145 ms. Thus, it can be argued that the processes in the adjacent channels are statistically dependent. Invited to the processes occurring in the channels to approximate a multivariate Markov model in the form of equations of state and observation equations. Calculated on the basis of the obtained samples of the average values of processes, variances and correlations intervals developed two-dimensional model equations of state and observation equations.
  • Item
    Підвищення ефективності динамічної маршрутизацiї у гетерогенних сервiсно-орiєнтованих системах з використанням гіперболічних потоків Річчі
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Стрихалюк, Б. М.; Климаш, Ю. В.; Стрихалюк, І. Б.; Коваль, Б. В.
    Розглянуто теоретичний базис конформного відображення координат у гіперболічному просторі. Запропоновано алгоритм на основі використання гiперболiчного потоку Рiччi, що дає змогу збiльшити ефективність маршрутизації інформаційних потоків за рахунок незначного зростання відповідної евклідової метрики. The work is dedicated to routing effectiveness increasing for heterogeneous networks with dynamic variables heterogeneities. Distribution of information flows in heterogeneous networks depends on the structural heterogeneities that can dynamically change because of incorrect settings, overload, migration of virtual machines and other emergencies. These factors considerably influence the success routing, notably in large-scale networks that provide a wide range of services. We propose algorithm based on Ricci flows that allow transition from one space to another with preservation properties of conformal mapping network structure to improve the availability of nodes. A wide range of foreign scientists considers the Ricci flow in Euclidean space. This work represents the routing algorithmbased on Ricci flow in hyperbolic space, which allows smoothing the verge heterogeneities. Consequently, laying circuits can be designed so that its metric is compatible with the Euclidean metric by applying Poincare disk that allows us to depict the network topology on a single canonical disk with round holes and convert nodes to form of virtual coordinates. We perform the network simulation based on comparison of routing algorithms using hyperbolic and traditional Ricci flows and GeoRou (Geometric routing), which represents the best results of geometric algorithms. The algorithm converge faster than others do, since it allows reducing the probability of errors in the curvature and ensuring effective delivery in the presence of complex dynamic structural variable heterogeneities. We also perform the simulation of distance vector routing based on real coordinates using virtual coordinates. With real coordinates, successful routing was observed in 78.66 % cases, based on virtual coordinates – in 92.5 % cases. Therefore, routing algorithm based on hyperbolic Ricci flow improves effectiveness compared to other routing algorithms by a slight increase in the respective Euclidean metric.
  • Item
    Модель маршрутизації у телекомунікаційній мережі з використаннім шляхів, що перетинаються за вузлами
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Єременко, О. С.; Андрушко, Д. В.
    Запропоновано розв’язання актуальної наукової та практичної задачі, пов’язаної з розробленням потокової моделі багатошляхової маршрутизації за шляхами, що перетинаються за вузлами, в телекомунікаційній мережі. Запропонована модель є подальшим розвитком відомої моделі багатошляхової маршрутизації на підставі введення в її структуру нелінійних обмежень, які відповідають за розрахунок шляхів, що перетинаються за вузлами. Результати моделювання підтвердили працездатність запропонованої потокової моделі багатошляхової маршрутизації за шляхами, що перетинаються за вузлами. Запропонована модель може використовуватись за умови забезпечення заданого рівня якості обслуговування, відмовостійкості та мережевої безпеки. In this article it was suggested a solution of topical scientific and practical problem associated with the development of flow-based model of multipath routing by overlapping by nodes paths within the Telecommunication Network (TCN). The model is a further development of the well known multipath routing model based on the introduction to the structure of non-linear constraints responsible for the calculation of routes that intersect at nodes. It is possible to obtain the order of multipath routing by overlapping by nodes paths in the solution of nonlinear programming problem with given objective function, linear constraints and nonlinear terms. Search for a compromise on the providing fault-tolerance and security, on the one hand, and quality of service, on the other, led to the fact that in some important cases the requirements for overlapping paths can be slightly reduced and it is allowable to use paths overlapping, for example, only by TCN nodes. In these routes not only sender and receiver are common, but some transit nodes, anyway they do not contain the shared communication links. This is relevant in the case when, for example, the place of failures is radio channel. Moreover, the operational reliability of node, which operates on the basis of modern switching equipment, can meet the availability factor 0.99999. Another example is the fact that the wireless radio channel of TCN is also a major source of compromise of data transmitted on OSI physical layer. That is exactly in such cases where the failures and/or compromise is inclined links, but not nodes of TCN, it is advisable to use overlapping by nodes paths, because it can lead to increased network performance with providing the same level of fault-tolerance or security as using the non-overlapping paths. Simulation results confirmed the efficiency of the proposed model of multipath routing with overlapping by nodes paths. Among the advantages of the proposed model of multipath routing with overlapping by nodes paths, one can distinguish the fact that with the same parameters of security and fault-tolerance can be achieved higher performance and quality of service parameters in TCN in a whole. The model can find its use at providing a required level of quality of service, fault-tolerance and network security. In addition, that kind of models can be the basis of relevant routing protocols.
  • Item
    Аналіз надійності комп’ютерної мережі на основі бінарної діаграми рішень
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Танцюра, Л. І.
    Досліджено спосіб оцінки надійності комп’ютерних мереж на основі бінарної діаграми рішень (БДР). Розглянуто різні алгоритми обчислення надійності комп’ютерної мережі на основі БДР: алгоритм факторизації, алгоритм, що ґрунтується на пошуку мінімальних шляхів або перерізів, алгоритм створення БДР без отримання булевого виразу. Методи обчислення надійності на основі БДР дають змогу обчислити надійність мережі із сотень елементів. The present paper is aimed at investigating modelling and analysis techniques for the calculating the reliability of computer communication network using binary decision diagram. The network can be represented in a form of a graph, whose elements (vertices and edges) are considered as binary objects characterized by a working or a failed condition. Nodes and communication links of computer network may fail with known probability. The network reliability is defined as the probability that all nodes, or a subset of the nodes, of the graph communicate through at least one path of working edges. Failure of a single component may directly affect the functioning of a network. Determination of the probability properties of the network is based on Binary Decision Diagram and Shannon’s decomposition principle. Binary decision diagram is a modern data structure proved to be compact in representation and efficient in manipulation of Boolean formulas. A path is defined as asset of edges so that if these edges are all up, the system is up. A path is minimal if it has no proper subpaths. A cut is defined as a set of edges so that if these edges are all down, the system is down. A cut is minimal if it has no proper subcuts. Different approaches are based on the use of BDD. One is factoring algorithm. The idea is to choose an edge and break the model down into two cases: the first assumes the edge has failed, the second assumes it has not failed. For each case, a new reliability graph is built by taking into account the behavior of the chosen edge. The alternative class of methods is to directly obtain minpaths or mincuts. Minpaths are searched by means of the Dijkstra algorithm, while mincuts are searched by means of a recursive algorithm. In these methods we first enumerate all the minpaths and mincuts of the given network and then the reliability expression is evaluated using different methods, like inclusionexclusion method or sums of disjoint products. There are some disadvantages in the above methods. In the factoring algorithm, the number of factored reliability graphs will increase exponentially with the number of edges increases. In the minpaths or mincuts methods, as the number of edges becomes large, the number of minpaths or mincuts will be large and inclusion-exclusion or sums of disjoint products expression will be increased too large. Size of BDD strongly depends on the ordering of variables. The size of BDD means the total number of non-terminal vertices in the BDD and the number of vertices in particular level. There is no polynomial search algorithms for optimal variable ordering. The present paper introduces BDD representation of the 2-terminal connectivity of a graph without preliminary search for the minpaths or mincuts. The algorithm starts from the source node and visits the graph until the destination node is reached. The BDD construction starts recursively once the destination node is reached. The BDD’s of the nodes along a path from source node to destination node are combined in AND. If a node possesses more than one outgoing edge the BDD of the paths starting from each edge are combined in OR. A bridge network with directed arcs is considered as an example under assumption that only arcs can failure.
  • Item
    Оцінка адекватності функціонування програмного маршрутизатора у процесі обслуговування мультимедійного трафіку
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Бешлей, М. І.; Селюченко, М. О.; Лаврів, О. А.; Масюк, А. Р.
    Проведено дослідження імовірнісно-статистичних властивостей трафіку експериментальної мультисервісної телекомунікаційної мережі для підтвердження адекватності моделі програмного маршрутизатора та згенерованого трафіку. Ефективність запропонованого підходу особливо чітко виявляється в умовах значних навантажень на комунікаційне ядро мережі, оскільки навіть незначне зниження затримок потоків реального часу суттєво підвищує якість обслуговування, а в деяких випадках є визначальним фактором для забезпечення оперативності реагування мережевої системи на кризові ситуації. In this paper we perform a study of probabilistic and statistical properties of experimental traffic of multiservice telecommunication network to confirm the adequacy of the developed software router model and simulated traffic profiles. The effectiveness of the proposed approach may be investigated the best under the conditions of significant load on the communication network core, because even a slight reduction in streaming delay substantially increases the service quality, and in some cases it is a major determining factor that ensures the efficiency of the system response on critical situations. The investigations are performed using developed virtual software router. The development was carried under the Qt5.2 programming environment. It uses the programming language C ++ (C ++ standard 11, 2011). The main advantage of this environment is that the code that has been written on it can be compiled on different platforms (e.g. Windows, Linux, Mac OS). Quality control of the traffic generator is performed to determine the maximum rate of IP packets generation with regular inter-packet spacing. The lower the standard deviation of inter-packet spacing, the less error and the more adequate simulation results are observed. We perform a series of tests to determine the quality of generator. Each stage of the experiment isdetermined by different inter-packet spacing and packet size. In the first test the packets flow rate is selected to ensure normal router functioning mode. In each subsequent test the flow rate is increased until the rate value when the length of the emerging queue begins significantly affects the delay of IP packets. Selected The size of software routers incoming buffer is 24 packets. We performed an experiment on comparison of processing delays by hardware router (Cisco 2800 series) and the developed software router to confirm the adequacy of the latter. We have obtained in real time sets of data that are represented as graphs which depict the range of the round trip time for all packets and density of distribution probability. We have used Wireshark network analyzer to fix the fragmentation and grouping of packets in transmitted information flow. Experimental studies have confirmed the adequacy of the results obtained during the simulation of software router. The experiment was performed using 2 and 3 routers for a more accurate assessment of the delay of the real router.
  • Item
    Використання лінійних Max-plus моделей у задачах управління трафіком
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Лозинська, В. М.
    Запропоновано лінійні математичні моделі Max-plus механізмів та методів управління трафіком, як для мережевого вузла окремо (планувальник обслуговування черг буферів маршрутизатору), так і для усієї мережі (алгоритми маршрутизації). Моделі, що подані, дають змогу підвищити ефективність оцінки параметрів якості, оскільки в них враховано основні параметри трафіку, що надходить. Також запропоновані математичні моделі відтворюють динаміку роботи планувальника в просторі станів, а перехід до базису Max-plus алгебри дає змогу отримати задані оцінки з урахуванням необхідних параметрів якості обслуговування. Development of next generation networks concept let to reconfigure the most of existing traffic controls at telecommunication node. Necessity of its modification causes of low efficient network resources usage. Among of frequently used traffic controls at telecommunication node are service queues schedulers. This is due to traffic “conditioning” feature and as result opportunity of decreasing data lost level. For modern telecommunication devices most common are schedulers with fair and hybrid queue servicing. Limitation of existing algorithms can be explained by it static character at the same time with dynamic changing character of incoming traffic and it non-controllability. For modification of these algorithms, formalized an optimization problem, limitations of which are quality of service parameters. Also being of more than one queue at one network device suggests packet service synchronization. All these tasks can be solved with two ways, presented in the paper: discrete-event models and Max-plus algebra linear models. For every model was find state space equations by conversion into Maxplus algebra basis. Control functions in represented models execute vectors of incoming request delays and requests’ service time. The solving of the given optimization problem is in finding of adjustments vector, which in fact shows the required queue buffer space size for every computing cycle. Thus, in represented article for the first time the max-plus algebra applications is showed for the solving traffic management tasks.
  • Item
    Модель управління захистом інформації в інформаційно-телекомунікаційній системі
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Семко, В. В.; Бурячок, В. Л.; Толюпа, С. В.; Складанний, П. М.
    З урахуванням принципів побудови дискреційних моделей управління доступом в інформаційно-телекомунікаційних системах запропоновано та досліджено модель конфлікту взаємодії об’єктів і суб’єктів кібернетичного простору. Модель конфлікту дає змогу подати систему захисту інформації у вигляді декартового добутку множин, складовими частинами яких є елементи системи захисту інформації. Отже, кібернетичний простір визначається як евклідовий метричний. Для опису зміни стану системи захисту запропоновано використовувати мовні конструкції, які після проведення лексичного та семантичного аналізу дають змогу синтезувати ланцюжки стратегій вирішення конфлікту в умовах невизначеності, відкритої множини об’єктів, суб’єктів та довільних обмежень підпростору кібернетичного простору. It is proposed and studied the model of conflict interaction of objects and subjects of cyberspace based on the principles of construction discretionary access control models in information and telecommunication systems. The model can provide information security system in the form of Euclidean product of sets, which components are elements of information security. Cyberspace is defined as the Euclidean metric. Based on the proposed model of management of information security an approach that can solve the problem of conflict interaction of objects and subjects of information and telecommunication systems with the objects of cyberspace that can be initiated by any entity or object such space. To describe changes in the state system of protection offered to use language constructs that after the lexical and semantic analysis, can synthesize chain strategy solution to the conflict in the face of uncertainty, an open set of objects, subjects and arbitrary restrictions subspace cyberspace. The results allow to identify the main conceptual approaches to creation of intellectual functioning security management information and telecommunication systems.
  • Item
    Метод підвищення ефективності використання мережевих ресурсів інформаційно-телекомунікаційних систем
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Климаш, М. М.; Шпур, О. М.; Селюченко, М. О.; Киричук, Б. В.; Мельник, Т. В.
    Запропоновано метод локального розподілу та управління сегментом мережі, що приведе до оптимізації використання оптичного ресурсу фізичного тракту, зменшення імовірності блокування під час прокладання нових логічних каналів. Разом з цим, використання цього методу дає змогу оператору суттєво зменшити капітальні витрати, пов’язані з наперед закупленими чи зарезервованими ресурсами, та операційні витрати, основна частина яких – ресурси транспортної мережі, що не використовуються. For optimization of using physical resources of optical path, reducing the probability of blocking when laying new logical channels in this paper has been developed method of local distribution and control segment multiservice network, which enables easier transport network management system. Using this method allows the operator to significantly reduce capital costs related to purchased in advance or reserved resources and operating costs, which make up the bulk of transport network resources that are not used. In the simulation confirmed that local resource allocation method provides a substantial reduction of congestion network device and its power, about 1.5 times. Using the algorithm laying cross tunnels, the method made it possible to unload wavelength, which has been downloaded more than 60 %, and used one of the available wavelengths with high atomic number for making the through the tunnel between nodes. Switch to transparent transmission enabled partially relieve the busiest junction. This is particularly important in an environment where the network transferred large amounts of traffic. In such circumstances, the network node has to handle both own and transit, in the electrical domain, but also very often at the network level. With integrated switching MPLS / OTN managed to avoid high packet time delay and power consumption caused by switching to IP / MPLS level. Quality monitoring service shows that after switching transparently transmitting the average packet delay from end to end decreased from 82 to 28 microseconds, which is almost four times.
  • Item
    Дослідження процесу агрегації трафіку в оптичних транспортних мережах з комутацією блоків
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Думич, С. С.; Жуковська, Д. С.; Максимюк, Т. А.
    Проведено комплексне дослідження процесу передавання даних в оптичних транспортних системах з комутацією блоків (OBS). Розглянуто найважливіші проблеми, які виникають у мережах OBS, такі як агрегація блоків та їх ефективний розмір. Проведено дослідження ефективності процесу агрегації у крайовому вузлі мережі OBS. Отримані результати показують, що агрегація за критерієм завантаженості буфера дає змогу забезпечити нульові втрати пакетів. Проте це досягається за рахунок збільшення кількості блоків, що призводить до зниження ефективності використання пропускної здатності. З іншого боку, критерій часу очікування, навпаки, забезпечує максимальну ефективність використання пропускної здатності за рахунок блоків великого розміру. Але це спричиняє різке зростання кількості втрачених пакетів. Адаптивний метод підтримує максимально можливий розмір блоків, контролюючи завантаженість буфера. Це дає змогу підтримувати високий коефіцієнт використання пропускної здатності, уникаючи значних втрат пакетів, що є оптимальним компромісом для оптичних транспортних мереж з комутацією блоків. Next generation optical networks should provide high capacity to support ever increasing traffic demands. Many technologies have been developed recently for optical transport networks to increase throughput, improve energy efficiency and simplify network deployment. One of most important problems in modern optical networks is IP traffic transmission. Although optical fibers provide tremendous throughput, the overall network performance is still limited by switching nodes. Currently there are three concepts of optical switching: circuit switching, packet switching and burst switching. Optical circuit switched networks provide direct channels between nodes, separated by different wavelengths. It this case, channels are constantly utilized providing good throughput for transmission sessions. But for the case of low traffic intensity, throughput of optical channels will be underutilized that results in decreasing the capacity of optical transport network. On the other hand, packet switching allows to increase network performance by more effective utilizing of channels throughput. However, packet switched networks generate high overhead of signaling data, especially when traffic intensity is very high. Optical burst switching (OBS) technology has been developed to overcome problems of circuit switched and packet switched networks by combining advantages of both switching technologies. This allows to provide good performance of packet data transmission. In OBS networks, all packets are assembling to logical bursts. Burst is a logical combination of similar packets with the same destination address and quality of service (QoS) requirements. Such approach is used to rearrange traffic from different access networks and separate it in accordance to throughput requirements and destination nodes. Burst transmission is coordinated by using burst header packets (BHP) for each optical burst. BHP includes information about addresses of source and destination nodes, QoS requirements and additional supporting data for burst transmission, scheduling and switching. In this article, we provide a comprehensive study of data transmission in OBS networks. We address most important issues in OBS networks such as burst aggregation and effective burst size. We have conducted simulations and performance analysis of burst aggregation in edge nodes of OBS network. Obtained results shows that buffer threshold method can maintain packets transmission without losses. However, such effect is achieved by sacrifice of channel utilizations efficiency due to small size of bursts (approximately 100 kB). On the other hand, time threshold method provides much larger size of bursts (approximately 250 kB) that allows to achieve the best channels utilization. But, in this case buffer is often overloaded that result in 30 % packet losses. Adaptive threshold method continuously provides buffer load around 80–90 %, but rarely touches 100 % limit resulting in only 3 % packet losses. Moreover, adaptive method keeps bursts size around 200 kB, which seems to be enough for effective throughput utilization. In summary, we can see that adaptive algorithm promises a good tradeoff between packet losses and channels utilization. In future research, we will provide more comprehensive study on the optical switching performance, traffic aggregation process and quality maintenance in optical transport networks.
  • Item
    Аналіз енергетичного балансу оптичної транспортної мережі з урахуванням технологічних і архітектурних підходів
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Кайдан, М. В.; Андрущак, В. С.; Піцик, М. В.; Пашкевич, В. З.
    Описано основні підходи до підвищення енергоефективності телекомунікаційних мереж, а особливу увагу зосереджено на технологічних і архітектурних підходах. Встановлено, що визначальну частину енергозатрат становить проміжне оптоелектронне перетворення, а також робота ядрового маршрутизатора. Наведено перспективи використання повністю оптичних комутаторів і конверторів. На прикладі розрахунку показано, що енергоефективність транспортної оптичної мережі зросла на 63% завдяки видаленню проміжного оптоелектронного перетворення. In this paper presents the main approaches to improve energy efficiency of telecommunications network. The main attention is focused on technological and architectural approaches to reduce power consumption. Shown the correlation approaches to improve energy efficiency. In technological approaches presented the main technical parameters that determine the energy efficiency of optical switches and converts, where the main approach of such devices is to removal expensive and energy intensive optoelectronic conversion. Presented all-optical switches, their energy and time switching. There are also advantages of all-optical converters based on nonlinear effects in terms of energy efficiency. Main attention is drawn on the directions of development of all-optical devices and found that the most relevant today is a device based on optical effects. The work presents prospects are searching electro-, acousto-, thermo- and nonlinear optical coefficient for these devices. Reviewed the prospects of effective using of available wavelengths because each of these waves consume about 1.2 kW of electricity. Shows the prospects of use asynchronous transport technologies such as Optical Transport Network (OTN) and Gigabit Ethernet and benefits in term of energy efficiency, because transport technologies Synchronous Digital Hierarchy (SDH) inefficiently uses bandwidth of optical channel that influence on energy efficiency telecommunication network. Presented the advantages of using crosscutting-channel with removal of intermediate optoelectronic conversion. Established that the lower limit power consumption of telecommunication networks determine access network, where for today the most energy efficient technology is passive optical network (PON). No less important factor in the energy consumption of telecommunications networks determines the hardware manufacture. Found that one of the less energy efficiency devices is core router and shows the main part that define its energy consumption. In architectural approaches to improve network energy efficiency presented the transfer of information processing from the router to the lower level. Done calculation of energy consumption of telecommunications equipment for typical network with intermediate optoelectronic conversion and without it. In calculated example shows that energy efficiency transport optical network increased by 63 % when removed intermediate optoelectronic conversion and opening crosscutting channel.
  • Item
    Вплив параметрів комунікаційної мережі аеровузла на ефективність організації повітряного руху
    (Видавництво Львівської політехніки, 2015) Водоп’янов, С. В.
    Виконано аналіз системи ключових показників ефективності для оцінки стану і управління якістю сервісу складеної мережі аеровузла. Розроблено методику поточного оцінювання параметрів і стану мережі, впливу їх на кінцеву ефективність обслуговування повітряного руху. Наведено результати розрахунків кореляційної матриці ключових показників ефективності й проаналізовано статистичні зв’язки між основними параметрами, від яких залежить продуктивність мережі та якість сервісу, підтримання яких забезпечує оптимальну організацію повітряного руху. Today the basic criteria of estimation quality of functioning of computerized air traffic control systems don’t exist. Dissolving of the problem of multi-objective optimisation is achieved due to scalar approach to a vector optimisation through Saaty analytic hierarchies process. The analysis of features of a system of key performance indicators for the estimation the state and control quality of service of air cluster composite network are executed. The methodology of current estimation of network parameters and state, and their impact on final efficiency of air traffic service is developed with application step-by-step regression. The results of calculations of correlation matrix of key performance indicators are resulted and statistical dependence between basic parameters are analysed, which a network performance and quality of service depend on and provide optimal air traffic management. An ad hoc assumption about errors of relative priorities of partial criteria allows excluding risk of singularity of priority matrix in applied method. Moreover, the presence of mentioned errors decreases risk of optimisation algorithm looping on local extremes. Nowadays, application of modern technical means ensures implementation of flexible air space management structure, which provides immediate changes of air traffic control sector edges depending on current air environment. Thus, air traffic optimization occurs ensuring the required air traffic safety rate, “apron-to-apron” air traffic service method and application of area navigation technology, which is known as “free-flight” method. Application of the computerized control network key parameters as a complex system with signaling information delay can afford its state forecast and real-time service quality control problem solving. Key performance indicators are selected in a way ensuring comparative performance evaluation of different hub networks, and most significantly, providing guaranteed service quality, which is the highest priority task for the air traffic management systems as critical application systems. This article stipulates separated network performance indicators and scale types for their evaluation.