Радіоелектроніка та телекомунікації. – 2014. – №796

Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/25691

Вісник Національного університету "Львівська політехніка"

У віснику відображено результати досліджень з теорії та проектування радіо-електронних кіл і пристроїв, антен і пристроїв НВЧ-діапазону, систем телекомунікації та інформаційних мереж, а також математичного моделювання та конструювання радіо-електронних схем і радіоапаратури. Для наукових працівників, інженерів та студентів старших курсів, фахівців з радіотехніки, інформаційних технологій та телекомунікаційних систем, матеріалознавства, інформатики, вимірювання і контролю якості.

Вісник Національного університету «Львівська політехніка» : [збірник наукових праць] / Міністерство освіти і науки України, Національний університет «Львівська політехніка» – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2014. – № 796 : Радіоелектроніка та телекомунікації / відповідальний редактор Б. А. Мандзій. – 255 с. : іл.

Browse

Now showing 1 - 20 of 35

Алгоритми пошукушляху за критерієм мінімальної затримки для центрів обробки даних
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Стрихалюк, Б. М.; Шпур, О. М.; Селюченко, М. О.; Андрухів, Т. В.
Запропоновано використовувати алгоритм пошуку шляху за критерієм мінімального часу проходження, в основу якого покладено спосіб розрахунку оптимального шляху передавання на основі даних про поширення інформації та зміни в топології мережі, для зменшення часу обслуговування (обробки) запитів, які надходять на обслуговування до центру обробки даних, з урахуванням топологічної структури такого центру. This paper is devoted to the problem of increasing of services provisioning speed in networks with cloud technology. Under the services provisioniong speed it is meant ensuring of the lowest service provisioning latency, i.e. decreasing processing time of the requests, which are arriving for the service to the data-center. Data-center hast to ensure a unified information resource with guaranteed levels of authenticity, availability and security of the data. In cloud networks data-centers contain not only the storage servers but also a physical servers, which provide services and process requests. Each such server can contain from one to a few virtual machines, which are able to satisfy requests using appropriate components or applications for service provisioning. Redirection of the requests to the other logical or sometimes physical channels will impact on the general service provisioning time. In order to decrease serving time of the requests that arrive to the data-center and considering the data-centers topology structure the algorithm of the route search based on criteria of minimal processing time is proposed. The algorithm calculates optimal transferring route based on the information about information spreading and network topology changes. This algorithm allows taking into consideration not only the load in each channel but also a total latency of the interfaces, what allows increasing optimal route search speed under the changeable network structure. This in turn will cause decreasing requests processing time for users under the dynamic changing structure of the data-center.
Аналіз параметрів оптичного сигналу в повністю оптичній мережі з комутацією за довжинами хвиль
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Красько, О. В.; Демидов, І. В.; Брич, М. В.
Наведено результати розрахунків OSNR, основані на отриманій аналітичній моделі для частини повністю оптичної мережі, а також надано рекомендації для розробників оптичних мереж. This paper is devoted to the analysis of optical signal to noise ratio (OSNR) for all optical networks (AON) with wavelength switching at the cascade switching of optical amplifiers and optical cross connectors, including modelling of transient interferences in optical cross connectors, due to the impact of which there is an additional communication lines’ power penalty appears. In order to create economically profitable all optical net or to increase the throughput capacity of existent one considering its high performance, it is necessary to review such architectural and wavelength routing factors as network’s physical layers restrictions. Available publications omitted any effective solutions of the wavelength routing task on the criterion of the structural cost and BER minimization in the respective optical wavelength path. Despite it, while designing (logically or physically) an optical network with wavelength switching in the most optimal way, we need to be sure that physical technology of the network will grant us with the acceptable level of negative impact from network elements’ physical parameters. That’s why the investigation of the AON physical layer impact by means of OSNR analysis in the optical channels with wavelength switching at the real transmission parameters is the scope of this work. It is shown, that optical signal probably should pass the set of optical cross connectors (OXC), distributed optical amplifiers and interconnected optical fibers that definitely will worsen the quality of the signal. This is due to the decrease in signal power within optical fiber attenuation, crosstalks in OXC and summing the useful signal with noise of Amplified Spontaneous Emission (ASE) in optical amplifiers. This article contains the result of OSNR calculation after the AON section analytical simulation and recommendations for network designers were presented. Resulted analytical expressions allow making justified choice of the AON with wavelength switching structure based on a given set of input parameters and optimize this structure on the criterion of maximum OSNR values on the corresponding wave transmission paths. It is also shown that FEC technology according to G.709/Y.1331 is applicable when we need to make our AON structure more scalable in the spatial dimension and more powerful when more sophisticated switching core needed to be realized. We could also conclude that worsening of OSNR value is under strong impact of the number of optical amplifiers used, and in the less scale under impact of the OXC number..
Аналіз планарних хвилеводів методом збурення
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Фітьо, М. В.; Ромах, С. В.; Бобицький, Я. В
Використано метод визначення сталих поширення планарних хвилеводів за наявності збурення діелектричної проникності. Метод ґрунтується на представленні поля збуреного хвилеводу у вигляді лінійної комбінації полів незбуреного хвилеводу з деякими коефіцієнтами. Проведено розрахунки для хвилеводів, які не впливають на випромінювання (пасивні), поглинають чи підсилюють його (активні). Ця теорія є наближеною, коли враховуються лише направлені моди, проте може бути точною, коли немає взаємодії між модами. One of the important tasks today in the field of communications and information technologies is the ability to provide high-speed data transmission using fiber-optic communication lines. The presence of existing homo- and heterostructures in semiconductor lasers cannot implement this task due to the fact that at high-frequency modulation these structures generate a large number of modes, i.e., wavelengths. As an alternative, distributed feedback lasers (DFB lasers) are used which active medium is similar to a waveguide that includes a periodic structure, namely a grating. A waveguide indicates that active layer has greater refractive index than layers surround it. In a grating which is formed at layer interface of structure, Bragg reflection occurs providing single-mode generation in spite of spatial failure due to a standing wave in active medium. As to the theory of distributed feedback lasers, it is well developed and studied when first order Bragg conditions are carried out. Instead, there is another situation for higher order Bragg conditions (second, third). In particular, the theory for analysis of waveguide lasers to satisfy second order conditions is described, but it is only applied to active waveguides with surface relief gratings; in addition, representation of the fields in active waveguide is not quite complete. Also, the fields are not sufficiently presented for waveguides with bulk gratings resulting radiation is expected only from waveguide top, but at small angles to the axes x (i.e., almost perpendicular to a waveguide) and z (beam generated is propagating in a substrate) it is not provided by the theory. The theory of propagation of plane only reflective wave in periodic medium with gain and without it is worked out, and generation conditions at implementation of second and higher order Bragg conditions are obtained. But there is no possible to use this theory directly for waveguide DFB lasers because it is not clear how fields and waveguide mode constants of planar waveguides are calculated. Therefore, the aim of this work is a usage of method to find propagation constants of waveguide modes at perturbation presence which is determined by change of waveguide permittivity during pumping. This method is based on fact that field of unperturbed waveguide is represented as linear combination of unperturbed waveguide fields with coefficients which depends on coordinate along which waveguide modes propagate. As a result, systems of second order differential equations are obtained. In this paper, both passive\ (permittivity ε(x) is a real function) and active (ε(x) becomes imaginary values) waveguides without grating in a structure are considered. Using both the perturbation method and approach based on Fourier transform, symmetric and asymmetric waveguides are analyzed, and propagation constants of guided modes are found. Good coincidence of results obtained by these methods is observed. Difference is only in last digits of propagation constants; it appears due to rounding. Theory used is approximate because only guided modes are taken into account, but it can be accurate when there is no interaction between modes of unperturbed waveguide.
Аналіз сигналів дефектів залізничних рейок у програмі MATLAB wavelet toolbox
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Нічога, В.; Ващишин, Л.; Салдан, О.
На залізничних коліях у всьому світі все більше поїздів, які курсують на вищих швидкостях, перевозять більше пасажирів та мають більше навантаження на вісь, ніж будь-коли раніше. Поєднання цих факторів спричинило значний тиск на інфраструктуру, що призводить до зростання вимог під час проведення технічного огляду та обслуговування залізничних рейок [1]. Сьогодні рейки систематично перевіряють на наявність внутрішніх та поверхневих дефектів за допомогою різноманітних методів неруйнівного контролю (НК), найтиповішими з яких є ультразвуковий та магнітодинамічний методи (МДМ). Проаналізовано дефектоскопічні сигнали, отримані магнітним вагоном-дефектоскопом Львівської залізниці МДМ – (Magnetic Flux Leakage Rail Inspection – MFL), за допомогою неперервного вейвлет-перетворення (НВП) програми Matlab wavelet toolbox. Rail networks across the world are getting busier with trains travelling at higher speeds and carrying more passengers and heavier axle loads than ever before. The combination of these factors has put considerable pressure on the existing infrastructure, leading to increased demands in inspection and maintenance of rail assets [1]. Nowadays, rails are systematically inspected for internal and surface defects using various nondestructive evaluation (NDE) techniques. The most common of which are ultrasonic and magnetic flux leakage (MFL) methods. The article is focused on the analysis of defectoscopic signals received using the magnetic wagon-defectoscope of Lviv Railway (MFL method) by the continuous wavelet transform (CWT). The most important question in all methods NDE - is selection of information about defects from defectoscopic signals received during the checking railway (defectogram). At present, wagon-defectoscope operator’s experience is essential for making the correct decision about technical condition of rails. To improve the operator’s work efficiency, which is mainly based on expert visual assessments, it is necessary to automate the analysis such as wavelet transform (WT). The main WT applications - analysis and processing signals, non-stationary in time (such as defectoscopic signals) when the analysis should include not only the signal frequency characteristics, but also information about some local coordinates, which reveal themselves in one or other frequency components. WT divides into continuous (CWT) and discrete (DWT). DWT focuses on speed (by sampling values of scale (frequency) and time (samples)) and the possibility of a complete reconstruction of the signal after analysis (by orthogonal wavelet functions), which led to its use, mostly for denoising and compression of signals. As for CWT, it requires only one wavelet function - mother, whose creation is not problematical (unlike DWT) and allows to identify those signals that are similar to the mother wavelet.
Аналіз структури мережевого трафіку та мережевих аномалій на прикладі сегмента локальної мережі кампусу Національного університету “Львівська політехніка”
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Романчук, В. І.; Алексєєв, С. В.; Червенець, В. В.; Колодій, Р. С.
Новітні мережі підтримують тенденцію щодо підвищення інтеграції різних типів мережевої інфраструктури і технологій, формуючи так звану концепцію “Інтернету речей”. Це вимагає створення нових підходів до забезпечення безпеки і цілісності мереж, боротьби з мережевими аномаліями. Використання методів “точкового аналізу” трафіку і формування базових принципів, необхідних для створення так званих “розумних мереж”, допомагає наблизитися до відповіді на ці виклики. The main objectives of this article are to analyze and propose new solution to increase network efficiency and security. New approaches to the network designs are emerging with changing of network services and network availability requirements. To create network environment that can fully support ability to freely interconnect between various devices and inside different network types (BYOD (Bring Your Own Device), Internet of Things, etc.), the new mechanism of traffic analysis and control must be developed. When discussing basic principles of this new approach, we need to take in consideration all the major challenges that this “freely interconnected” concepts are facing. The main problem will be network security and integrity. Also significantly will increase percentage of “parasite” network traffic and network anomalies occurrence. But with high traffic rates transmitted over network segments and mobility of network users that are using wireless network infrastructure, current approaches Intrusion Detection Systems (IDS), Intrusion Prevention Systems (IPS), and other network and security monitoring approaches just not flexible enough and inefficient. The future of network security and traffic control solutions lies within “smart network” concept. New types of “smart networks” need to have an ability to react autonomously on any “threat” or anomaly in network flow. This requires an algorithm that can in real time make a correct suggestion regarding current network problems. Basically the whole process will include three stages: monitoring (finding and locating certain network problem and defining its “pattern”), classification (using “pattern” that was established on previous stage classification algorithm can now find suggested source of the problem and mechanism of solving it), resolving problem (finally we can apply solution that algorithm choose to solve the problem). All this stages must be combined in one procedure that is executed by autonomous controlling unit. For decreasing an amount of false positives and information that needs to be proceeded, this control mechanism need to include problem detection solution that will use “critical point” method of information gathering (only collect traces and traffic patterns of certain minimum that needed to identify problem), and machine learning (to dynamically improve quality of selected solutions).
Багатоканальна система передачі даних у сплайнових базисах
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Кутін, А. І.
Запропоновано принцип побудови багатоканальної системи передавання даних з використанням сплайнів та проаналізовано статистичні результати дослідження побудованої моделі. The article deals with multichannel digital data transmission system in which the digital signal is transmitted through the manipulation of the harmonic function which performs subcarrier function with different frequency for different channels. However, so far as the video signal with rectangular shape is characterized by a wide spectrum, the resulting signal also has a wide spectrum, which is not acceptable for most of communication systems with a large number of channels. In order to limit the occupied bandwidth in the filter the Hermitian cubic spline filter’s function is used. The quantity of the points of spline filter is defined according to the task of smoothing of harmonic subcarrier’s sampling frequency of different channels. In this paper an analysis of the amplitude-frequency characteristics of spline filters for oddly even number of points has been conducted and the dependence of the filter’s bandwidth extension with the points quantity decrease has been revealed. Low slope recession and respectively bad filtering of copies of discrete signal are also typical for the spline’s characteristics with the points quantity less than 64. Total signal is the sum of values which come in succession from the interpolators of each of the channels. On the receiving side the separation of channel signals is done by Savitsky-Golay filters. Spline functions which were used for the interpolation on the transmission side (LSS-decomposition) are the basis of given filters. Since the spline filter’s frequency response corresponds in shape to a low pass filter the filter’s bandwidthes with different numbers of points intersect. But that does not prevent the exercise of the corresponding channel selection signal if you follow the order of separation from a more narrowband channel to a more broadband one. For the estimation of stability of the described system of transmission to the operation of additive Gaussian noise and violation of synchronization a two-channel model was built. 128 function points for the channel with higher transmission rate and 512 – for the channel with slower rate were used. The frequencies of the harmonic functions and the sampling frequencies of the channels were selected: F128 = 16 Hz, fs128 = 64 Hz, for a channel with the number of points 128 and F512 = 1 Hz, fs512 = 16 Hz, for a channel with the number of points 512. Shift keying period corresponds to the sine waves period what eliminates the open-phase fault. The results of the conducted analysis show transmission system’s high stability to the noises but low stability to the deviation of synchronization in the form of a considerable growth of error probability to bit.
Багаторівнева модель буферизації даних у вузлах обслуговування мультисервісного трафіку
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Климаш, М. М.; Кирик, М. І.; Плесканка, Н. М.; Кагало, І. О.
Проведено огляд основних принципів буферизації даних у вузлах обслуговування мультисервісного трафіку. Запропоновано багаторівневу модель буферизації даних у вузлах, які обслуговують велику кількість TCP потоків. Здійснено оптимізацію моделі буферизації з метою забезпечення задовільної якості надання послуг у мультисервісній мережі передачі даних. Given the bursty behavior of cloud applications described above, an easy solution to the incast problem would be to overdesign buffer capacity at each network node. The basic principles of data buffering at the multiservice traffic service node were reviewed. The data buffering multilevel mode in the nodes, that serve a large number of TCP flows, was proposed. Each level of the model has its own characteristics and is relatively independent. However the malfunction of any of them, may adversely excel at the efficiency of other levels. The network interface represents the physical level, which is the lowest. Packets routing are occurs at the protocol level. Two queues provide communication between physical layer (network interface card) and ip module. One is called the backlog and is used for incoming packets, the other – txqueue, for outgoing packets. In the current networks, the basis for data transmission is TCP/IP protocol stack. It provides a set of tools to deliver data from one application to another. Today, the size of the buffers is determined by the dynamics of TCP’s congestion control algorithm. In particular, the goal is to make sure that when a link is congested, it is busy 100% of the time; which is equivalent to making sure its buffer never goes empty. A widely used rule-of-thumb states that each link needs a buffer of size B = RTT × C, where RTT is the average round-trip time of a flow passing across the link, and C is the data rate of the link. Arguably, router buffers are the single biggest contributor to uncertainty in the Internet. Buffers cause queueing delay and delay-variance; when they overflow they cause packet loss, and when they underflow they can degrade throughput. Given the significance of their role, we might reasonably expect the dynamics and sizing of router buffers to be well understood, based on a well-grounded theory, and supported by extensive simulation and experimentation. The Smart-Buffer architecture takes into consideration that congestion in a typical data center environment is localized to a subset of egress ports at any given point in time and realistically never happens on all ports simultaneously. This enables its centralized on-chip buffer to be right-sized for overall cost and power; at the same time, the buffer is dynamically shareable and weighted towards congested ports or flows exactly when needed using self-tuning thresholds. In addition, the centralized buffer can be allocated based on class of service or priority group. Available buffer resources can therefore be partitioned into separate, virtual buffer pools and assigned to special traffic classes. This is especially useful in converged I/O scenarios where some traffic classes (such as storage) may require guaranteed lossless behavior. These properties enable Smart-Buffer technology to strike an optimum balance between silicon efficiency and burst absorption performance – essential design principles in current and next-generation high density. Optimization of the data buffering multilevel model to ensure a satisfactory quality of service in multiservice data network was made in this paper.
Визначення умов переходу від стратегії оперативного відновлення джерела безперебійного електроживлення до стратегії планового відновлення
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Волочій, Б. Ю.; Кузнєцов, Д. С.
Розглянуто задачу визначення умов переходу від стратегії оперативного віднов- лення до стратегії планового відновлення відмовостійкого джерела безперебійного електроживлення зі збереженням його надійності. Необхідний рівень надійності забезпечується додаванням надлишкових елементів у структуру відмовостійкого джерела безперебійного електроживлення. При цьому обидві стратегії відновлення, якщо забезпечено однакові середні значення тривалостей безвідмовної роботи, володіють різними значеннями ймовірності відмови за заданої тривалості експлуатації. Для розв’язання поставленої задачі розроблено дві марковські моделі відмовостійкого джерела безперебійного електроживлення. The problem of the conditions definition of the transition from the corrective recovery to the planned recovery strategy of an uninterruptible power supply, while a reliability is kept on the same level, is considered in this paper. We consider the uninterruptible power supplies (UPS), which have a modular structure of the power supply unit (PSU). They are designed as a fault-tolerant systems (FTS) with N+M and 2×(N+M) redundant configurations, where N - is number of the PSU modules required to power the workload, and M - the number of the redundant modules. When there are the specific time intervals where an object, where the UPS is installed, is inaccessible, or there are problems with an access to it, it is reasonable to perform the transition from the corrective recovery (CR) to the planned recovery (PR) strategy of the UPS. In order to perform this, the parameters of the FTS and the recovery strategy must be defined. Those parameters must provide the equivalent UPS's reliability. For the UPS with N+M redundant configuration the CR strategy is applied (UPS № 1). The CR strategy is performing recovery immediately after the finding the fact that UPS reached threshold condition (but can be operable as well). From this moment begins the countdown of recovery procedure. For an UPS with 2×(N+M) redundant configuration the PR strategy is applied (UPS № 2). It differs from the previous one in that the recovery procedure starts at the predetermined scheduled time moments. In these time moments the condition of the UPS is object is made. If the condition does not meet the threshold condition, the repair crew is not sent. To solve this problem the models of fault-tolerant systems as the systems of Kolmogorov–Chapman differential equations had been developed. With its help, the dependence of the mean time of a failure-free operation (TFFO) of the UPS № 1 on the duration of the recovery of its components have been determined. For the input data, the periodicity values of the PR (TPER) for the UPS № 2, which provides the equivalent reliability with the UPS №1 by the TFFO index, have been determined. Though, those recovery strategies, while providing the same mean times of a failure-free operation, provide the different values of the probability of a failure for a given operation time.
Дослідження оптичних волокон методом цифрової голографічної інтерферометрії
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Петровська, Г. А.; Варищук, В. І.; Фітьо, В. М.
Запропоновано метод цифрової голографічної інтерферометрії для дослідження фазових мікрооб’єктів. Створено макет голографічного інтерференційного мікроскопа з цифровою реєстрацією голограм. Розроблено методику дослідження оптичних волокон, подано експериментальні результати визначення розподілу показника заломлення у поперечному перерізі оптичного волокна. The purpose of this paper is investigation the possibilities of applying methods of digital holographic interferometry to study the internal structure of the optical fiber, including the distribution of the refractive index in the cross -section. Modern development of micro-and nanotechnology requires the development of new approaches and methods for the diagnosis properties of mediums and objects, and research processes and structural changes that are taking place under the influence of external factors. In particular, diagnosis and metrology are important in the field of fiber technique since it is known that increasing the density of information that is transmitted through the optical fiber requires their micro- and nanostructuring. Optical microscopy is the classical method studying of the micro- and nanoscale mediums, phenomena and processes. However, main disadvantages are limitation of the spatial resolution due to diffraction effects, and the inability (or technical complexity) 3D imaging of phase microscopic objects. The coherent-optical methods including methods of holographic interferometry received the high actuality with the appearance of the coherent radiation sources which are the most promising tools for experimental investigation of the materials characteristics and properties of the phase and diffuse macro- and micro objects. At the same time, application of the holographic interferometry to study microscopic objects is only possible at combining it with classical microscopy. This combination allows produce the qualitative and quantitative diagnosis with a high sensitivity and precision as well as achieving image magnification. Indicated disadvantages will be disappeared when holographic interferometry and classical microscopy will be combined. This combination allows produce the qualitative and quantitative diagnosis with a high sensitivity and precision as well as achieving image magnification. In this work method of digital holographic interferometry to research the phase microobject are presented. Model of holographic interference microscope with a digital recording of holograms and receiving interferogram by subtracting two video signals has been developed. Technique investigation the distribution of refractive index in optical fibers has been developed. Experimental results of the distribution of the refractive index in the optical fiber are presented. It is shown that the sensitivity of the developed digital interference microscope depends on the characteristics of CCD and microscope zoom.
Дослідження площини управління програмно-керованих мереж на основі розподіленої системи функцій віртуалізації
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Коваль, Б. В.; Селюченко, М. О.; Мельник, Г. В.; Ковальчук, А. В.
Запропоновано рішення для удосконалення площини управління програмно-керованих мереж, збільшення ефективності, швидкості реакції, надійності та масштабованості таких мереж. Удосконалення площини управління полягає у створенні розподіленої системи функцій віртуалізації (РСФВ), яка дає змогу вирішити основні проблеми, що виникають у разі використання принципів централізованого програмного керування в транспортних мережах операторського класу та загалом підвищити гнучкість у керуванні та адаптивність мережі до випадкових подій. На основі РСФВ розроблено метод динамічного моніторингу для ефективного управління ресурсами мережі та зменшення кількості службової інформації. Запропоновано функцію децентралізованого управління, яка створює резервну площину керування та забезпечує надійність мережі. Розроблено метод кешування записів таблиці потоків, що дає змогу без запитів на контролер швидко й економно відновлювати потоки з погляду службової інформації. Запропоновано функцію паралельного програмування таблиць потоків комутаторів для збільшення швидкості реконфігурації мережі. Всі рішення перевірено за допомогою розробленої імітаційної моделі, яка підтвердила ефективність та доцільність їхнього використання на реальній транспортній мережі. In this paper are proposed the number of solutions for improvement of control plane in software-defined networks. One of the main problems that arise when designing and implementing new network is the problem of developing efficient and optimal network control system. SDN technology has control plane and data forwarding plane separated from each other. Decreasing of time of network adaptation is a major index of efficiency of software controlling system as it impacts on flexibility that is a main characteristic and advantage of SDN. Improvement of control plane lies in creation of distributed system of virtualization functions (DSVF) which allows resolving major problems that arise when applying principles of centralized software control in carrier transport networks and increase control flexibility and network adaptability to unexpected events. In order to manage network controller must have up-to-date information about all devices and their state and configuration in the network. Intensive exchange by monitoring messages impacts on the amount of signaling information that is transferred on the network. Moreover existing method of monitoring may cause delays in reaction of the control plane to extraordinary events that require immediate handling. Based on DSVF the method of dynamic monitoring for efficient management of network resources and decrease in signaling information amounts has been developed. It allows dynamically change monitoring frequency according to level of utilization of specific segment of the network. One of the main tasks of centralized architecture of SDN is ensuring of reliability and availability of controller. The function of decentralized management that forms reserved control plane and ensures network reliability has been proposed. When programming flow tables sequentially network reconfiguration duration can significantly vary depending on the number of switches to be reconfigured, number of flow tables on each switch and number of flows to be modified in each flow table. Function of parallel programming of switch flow tables for increasing of network reconfiguration speed has been proposed. Key novelty of DSVF lies in the fact that management processes on each independent switch are partly performed by applications that are installed on each switch. Each application executes one specific function from the set of functions that have been created for a specific case in the network and in general this applications form distributed system of virtualization functions. All solutions have been tested based on the developed imitation model. The results of its work confirm efficiency and practical value when applying proposed solutions on a real transport network.
Етапи розвитку сучасних інфокомунікаційних сервісів та енергетична ефективність мережевих технологій
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Лунтовський, А. О.; Гуськов, П. О.; Масюк, А. Р.
Розглянуто архітектурні перетворення сучасних мереж та їх (мобільних) сервісів і додатків. Подано періодизацію розвитку мережевих сервісів, Internet та хмарних обчислень. Запропоновано заходи, що необхідно вживати, щоб підвищити енергетичну ефективність сучасних технологічних рішень, розбудовуючи телекомунікаційні мережі майбутнього. Описано концепцію та особливості розвитку від “Інтернету людей” до “Інтернету речей” та “туманних” обчислень. Розглянуто розмежування категорій IoT, IoS, Clouds та Smart Grid. Значна увага приділена необхідності переходу до технології Fog Computing. Наведено приклади реалізації енергетично ефективного сервісу типу XaaS на основі мікрокомп’ютерного вузла, а також енергетично ефективного мережевого пристрою пам’яті. The article reviews the architectural transformation of modern networks and their (mobile) services and applications. Periods of network services, Internet and cloud computing are posted. We describe the requirements for telecommunication networks in each of the individual stages of development and performance criteria specified network technologies. The paper presents the measures that should be taken to improve the energy efficiency of modern technology making in the development of telecommunications networks of the future. The concept and features of the evolution from “Internet of people” to “Internet of things” and “fog” computing are described in details. Certain categories distinction has been considered, such as IoT, IoS, Clouds, and Smart Grid. Much attention is paid to the need to transfer to the Fog Computing technology. A realization of energy-efficient XaaS type based on micro computer unit and energy-efficient network storage device is offered. Examples of energy-efficient File Server (Private Cloud Storage) type service Raspberry Pi based on microcomputer unit are shown. It is worth noting that there is some compromise in solutions for Fog Computing / Smart Grid technology development. The choice varies between centralised, often virtualized systems (Clustering, Clouds) and decentralized systems. The paper describes the criteria for selecting between centralized and decentralized systems.
Ефективність методів формування діаграми спрямованості та просторового рознесення передавання в приміщеннях і на відкритіймісцевості
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Аль-Шураіфі, Муштак; Аль-Заяді, Хайдер; Орлевич, І. Д.
У сучасних безпровідних мережах важливу роль у забезпеченні високих пропускних здатностей каналів відіграють методи діаграмоутворення та просторового рознесення каналів передавання. В сукупності з технологією ортогонального частотного мультиплексування OFDM, вони дають змогу досягти прийнятних значень коефіцієнта бітових помилок BER за меншого співвідношення сигнал/завада SNR. Ефективність зазначених компонентів широкосмугових безпровідних мереж змінюється залежно від того, де розташовані абоненти відносно базових станцій – у приміщеннях чи на відкритій місцевості. У статті запропоновано результати дослідження та аналізу різних способів розширення кута випромінювання антен базових станцій у процесі переда- вання та приймання сигналів. Подано порівняльну характеристику методів просторового рознесення передавальних антен (transmit diversity) та діаграмоутворення (beamforming). Отримано результати моделювання системи LTE із застосуванням двох зазначених методів. Доведено, що із використанням способів розширення кута випромінювання антен базової станції зменшується значення коефіцієнта бітових помилок за незмінного співвідношення сигнал/завада для обох випадків взаємного розміщення базової станції та обладнання користувача. У процесі моделювання враховано основні параметри сигналу, що формується шляхом ортогонального частотного мультиплексування. Вибрані значення ширини смуги каналу відповідають стандарту LTE. Враховано, що для боротьби з частотно-селективним федінгом застосовується циклічний префікс. Також у процесі моделювання відображено, що для закритих приміщень розширення кута випромінювання є великим за рахунок розсіювання, а для відкритої місцевості це значення на порядок менше. Показано, що для закритих приміщень доцільніше використовувати просторово-часове кодування блоків. The implementation of beamforming and spatial diversity in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems reveals challenges in terms of complexity, feedback, and scenario dependencies. In this paper we discuss the differences and limitations of OFDM transmission over scenarios with different angular spread, which can viewed clearly from the base station antenna (BSA), signals departing to or arriving from the UE appear to be spread over a range of angle and evaluate the issues arising from the implementation of beam-forming and spatial diversity in OFDM systems.
Забезпечення стійкості перетворювачів напруга-струм з комплексним навантаженням
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Ю.В. Баланюк
Запропоновано методику визначення стійкості перетворювача напруга-струм, виконаного за схемою підсилювача постійного струму з глибоким зворотним зв’язком за струмом і навантаженим на індуктивність. Наведено аналітичні вирази для визначення запасу стійкості за фазою та амплітудою. Графічно показано вплив опору резистора шунтування індуктивного навантаження на стійкість роботи перетворювача. In this paper, the method of determining the stability of the voltage-to-current converter (VCC) with complex load, which is built on the DC amplifier with a deep negative feedback (NFB) by current. The feedback signal is formed on precise resistor, which is connected in series with an inductive load. The deep feedback and complex load can cause a violation of the stability of the VCC across the whole dynamic range of operation. Additional complexity to ensure stability of the VCC is provided by complex nature of the load. Outside the range of middle frequencies (over 30 kHz) the transfer coefficient is determined by the inductance of load and by the resistor, which forms feedback signal. The feedback factor stops to be a real value and becomes a complex. The phase of NFB signal voltage begins to change and the NFB effect on providing the specified accuracy and on the speed of the current setting in the inductive load is reduced. Upon reaching the large phase shifts in circuit of the VCC amplifier and inductive load at certain frequencies NFB becomes positive, leading to a significant distortion of the output signal and the deterioration of the basic parameters of the VCC, in the worst case, to the self-excitation. It is shown that the stability of VCC is affected by the gain of the amplifier without accounting the NFB influence, depth of feedback and the inductive load time constant tН. Since the gain of the amplifier without accounting the NFB influence and transfer coefficient of the circuit, – inductive load - NFB signal formation resistor, depends on the frequency, the VCC with a load is analyzed as at least the second-order operating system. This system has a tendency to self-excitation and can only be conditionally stable. The analysis of methods for determining the stability of VCC with deep feedback was carried out. The determination of stability criterions of Mikhailov, Routh–Hurwitz and Nyquist was considered on the real Bode diagrams. It was determined that in order to find the stability margin, the most advisable in practice to apply the Nyquist stability criterion in its graph-analytical implementation. The stability of the VCC, which is built using operational amplifiers which are presented by one equivalent RC-circuit, was analyzed. The design method for constructing the total amplitude-frequency characteristic, accounting the parameters of the VCC and inductive load, is given. Two examples of VCC implementation: with low inductance load and with large inductance load, are considered. The analytical expressions for determination of the equivalent frequency poles of the system are presented. There is showed how to choose the shunting resistor to ensure the stability. The dependencies of the amplitude-frequency and phasefrequency characteristics on the shunt resistor of inductive load are illustrated, showing its effect on the stability of the VCC operation, as well as the margin of stability of the phase.
Звуження ширини чутливої зони радіохвильових доплерівських сенсорів
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Сторож, В. Г.; Гуменяк, П. В.; Найда, Н.-В. І.
Описано спосіб звуження ширини чутливої зони радіохвильового доплерівського сенсора. The paper presents a way of narrowing the width of the sensitive area of radio-wave Doppler sensor. This is important when the sensor is used for oscillating measuring or biomedical research to eliminate the influence of extraneous moving objects that are in the process of getting into the lateral region of the antenna radiation and cause false positives or errors in the measurements. As a form of radio-wave Doppler sensitive area of the sensor is determined by the pattern of the antenna, in this paper, for its narrowing decided to use a special antenna system. This antenna system provides formation of two different shape patterns - basic and compensation, followed by the formation of difference signal information in the processing circuit. To implement antenna system two microstrip radiators rectangular shape are used - basic and additional connected by an electronic switch on p-i-n diodes. When the switch is disconnected, only the main radiator is involved in the radiation. It forms a radiation pattern with maximum normal to the plane of the radiator but with a high level of lateral radiation. This is the basic mode of operation of the sensor. In the closed state of electronic switch additional radiator is connected to the main. Options of antenna system chosen so that high-frequency energy is distributed about equally between the emitters, but the phase of the emitted waves are opposed. As a result, compensation radiation pattern appears that provides lateral radiation level comparable to the level of radiation the primary side of the radiator. However, in the normal direction is a minimum of energy. By subtracting signals obtained during open-loop and closed states of the electronic switch narrowed sensitive area is formed. The paper presents the equivalent circuit of the antenna sensor that allows for the simulation of its basic parameters. Modeling of the sensitive areas in different states of the electronic switch was carried out. The causes that affect the distortion of sensitive areas determined. Experimental model of radiowave sensor with designed antenna system was made. The material used foiled fluoroplastic. Operating frequency is 2.63 GHz. Experimental studies in the laboratory showed a narrowing of the width of the sensitive area. Suppression of the side information signal lines over 10 times, compared to the conventional mode of operation of the sensor. In this case, the amplitude of the information signal from the main direction merely reduced by 40%.
Зміст до Вісника "Радіоелектроніка та телекомунікації"
(Видавництво Львівської політехніки, 2014)
Комплексний підхід до підвищення стійкості електронних апаратів домеханічних дестабілізуючих факторів
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Матвійків, М. Д.; Матвійків, Т. М.
Розглянуто взаємодоповнювальні способи підвищення стійкості електронних апаратів (ЕА) до дії ударів та вібрацій, які за механічних впливів є основними дестабілізуючими факторами. В разі механічних ударів інерційне перевантаження становить 5..15 одиниць. У багатьох випадках верхня границя енергетичного спектра прискорень досягає 50..150 м/с2. Під час ударів і вібрацій в елементах ЕА і, передусім, у контактах виникають незворотні зміни, які закінчуються руйнуванням. Оскільки повністю позбутись впливу механічних дестабілізуючих факторів не вдається, то необхідно приймати рішення про можливість підвищення стійкості електронних засобів. Комплексний підхід означає одночасне застосування декількох відомих засобів підвищення стійкості ЕА до ударів та вібрацій. Дослідження показали, що саме такий підхід дає найкращі результати. The paper considers complex ways to improve the stability of electronic devices (ED) to shocks and vibrations, which are the main destabilizing factors among mechanical effects. In mechanical shock, the inertial overload may reach up to 5..15 units. In many situations, the upper limit of the energy spectrum of acceleration reaches 50..150 m/s2. Such large inertial overload very quickly (in tens or hundreds of beats) causes the destruction of regular ED. Vibrations are general companion of shocks, or may be generated by regular sources, like propellers, moving vehicles or various motor devices - electrical, mechanical or internal combustion engine. In the presence of shocks and vibrations, in the elements of ED and, most of all, in their contacts appears irreversible changes that finally lead to the destruction. Engineers are trying to mitigate the impact of shocks and vibrations. Since the influence of mechanical destabilizing factors on the ED can not be completely solved, it is necessary to make decision on the possibility of increasing the stability of electronic devices. Various studies have shown that a differential approach, that concentrates on the use of only certain types of compensations for mechanical effects, such as shock absorbers, damper pads, various gels - do not give the desired results. At-first, they do not eliminate the influence of mechanical factors completely, and, secondly, they increase the weight and overall indicators of ED. On the contrary, an integrated complementary approach means the simultaneous use of several known means for increasing the stability of ED to highly energetic shocks and vibrations. A complex approach means the simultaneous use of several, supported each other, technical means of increasing the stability of ED to shocks and vibrations. The regular practice is following: ready ED are placed on dampers, matched according to their weight, operating conditions and the nature of mechanical forces, which that reduces the negative effect of mechanical destabilizing factors. The second set of questions concerns the choice of components mounting technics. Currently, for the connection of electrical elements most manufactures use sital, ceramic or polyimide substrates – they have a higher resistance to shocks and vibrations. The results of our research shows that: 1. Drilling columns at low frequency has large amplitude oscillations, and, hence, a wide energy range, which cause rapid destructions, primarily – electronic tools, and drilling telemetry systems, as well. 2.Wide studies have shown that only a complementary approach can improve the stability of ED and provide the best results in case of aggressive mechanical destabilizing factors.
Контроль малих деформацій багатомодового полімерного волокна шляхом аналізу спекл-картин на його виході
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Варищук, В. І.; Бобицький, Я. В.
Запропоновано та розглянуто метод контролю малих деформації полімерного оптичного волокна вимірюванням коефіцієнта кореляції спекл-картин. Досліджено схему та принцип роботи волоконно-оптичного давача деформації на основі багатомодового полімерного оптичного волокна. Проаналізовано залежності коефіцієнта кореляції спекл-картин від параметрів оптичного волокна та довжини хвилі випромінювання. Запропонований метод може бути ефективно використаний для контролю механічних напружень будівель та інженерних споруд. In this paper an optical scheme and the operation principle of strain monitoring based on the interference between guided modes in multimode polymer optical fiber is investigated. The possibility of measuring of the relative strain by processing of speckle patterns at the exit face of multimode fiber is studied theoretically and experimentally. The algorithm of correlation processing of speckle pattern is developed too. The recent progress of polymer technology allowed the application of plastic optical fiber in sensor design. Polymer optical fibers (POFs) have many advantages for sensing applications, including high elastic strain limits, high fracture toughness, high flexibility in bending, high sensitivity to strain. Polymers also have excellent compatibility with organic materials, giving them great potential for structural health monitoring. The most schemes of POF sensors were constructed using single-mode fiber, because it has high technical parameters. But, optical schemes of single-mode POF sensors are very complex. Multimode POF sensor can be constructed using only one fiber and digital camera. This simple scheme is based on the phenomenon of interference between modes in multimode optical fiber. The features of the low cost sensing technique for small strain measuring with using multimode POF were considered. This investigation shows that relative strain of conventional polymer optical fiber can be measured with high accuracy by correlation processing of speckle patterns formed at the exit face of fiber. The correlation method considered in the paper allows one to measure an axial elongation of the fiber within 0 to 50·10-7 m for typical multimode polymer optical fiber with the core diameter 980 μm. The interval between measurements is a few seconds, are needed to stabilize of speckle pattern. The measuring range of such strain sensor depends on properties of fiber used as sensitive element of sensor and using wavelength. The sensitive of sensor is determined by the changes of refractive index and temperature variations due to fiber deformation. Device sensitivity may easily be modified to coincide with required measurement sensitivity through careful choice of the active sensing fiber parameters. The sensing technique presented in this paper is simple, effective and inexpensive solutions to the problem of small strain measurements.
Метод вибору мережі доступу в мобільній системі SDR при вертикальному хендовері
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Глоба, Л. С.; Суліма, С. В.; Курдеча, В. В.
Запропоновано метод вибору мережі призначення процедури вертикального хендоверу в гетерогенних мобільних радіосистемах зі здатністю реконфігуруватися, побудованих на основі технології Software Defined Radio: сформульовано задачу вибору мережі та представлено процедуру вертикального хендоверу в таких системах. Змодельовано і проаналізовано процес розв’язання оптимізаційної задачі прийняття рішення про вертикальний хендовер за допомогою системи Mathcad. In order to satisfy emerging user requirements in advanced services/applications, provided seamlessly, operators have to deploy complex network topologies of heterogeneous nature, where different Radio Access Technologies (RATs) co-exist in single composite network with shared resources. Network operator will have assign the appropriate RAT to perform the respective task, so as to achieve the required quality of service, cost-effectively. In such circumstances, there is a need in vertical handover – mechanism of transferring current connections from one radio access network to another. Furthermore, reconfigurable (adjustable) depending on the telecommunication environment devices should be used as user terminals. Software Defined Radio (SDR) technology has been identified as a key enabler of such equipment and networks. This paper is devoted to the vertical handover problem solving. Vertical handover decision problem is very important, because it has strong influence on the network performance and the quality of service of nodes. There are two main aspects of this problem: how to define “best” and how to determine the best access bearer. In the article the access selection method of vertical handover process in heterogeneous reconfigurable mobile radio systems based on SDR technology is proposed: access selection problem is formulated and vertical handover algorithm in such systems is described. To perform an accurate decision the proposed decision process rely on multiple attributes decision-making, while providing a small delay due to the sequential filtration and reduction of the set of possible alternatives. The method allows optimizing network and radio resources utilization and quality of service in heterogeneous network and also provides dynamic adaptation of the access selection decisionmaking rules according to the different telecommunication conditions and network policies. The proposed selection criteria, on the one hand, is simple and well-formalized, and therefore does not require significant computational and time costs, but on the other – provides adaptability. Vertical handover algorithm takes into account peculiarities of SDR devices and therefore can be used in SDR networks. To evaluate the method Mathcad system was used. The effectiveness of the method is confirmed by simulation example for UMTS, GPRS and WLAN networks, which is based on proposed decision-making process where decision is made not on the basis of the absolute advantage of alternative but on the basis of difference between the current and alternative modes parameters, therefore minimizing the amount of intersystem handovers causing additional load on the system. Simulation confirmed that linear aggregation function in multiple attributes decision-making process is the most appropriate because it provides almost the same results as the other methods but in a much simpler way.
Метод диференційованого мультипотокового керування трафіком у транспортних програмно-керованих мережах
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Климаш, М. М.; Шпур, О. М.; Багрій, В. О.; Швець, А. Л.
Запропоновано спосіб динамічної адаптації пропускної здатності віртуальних каналів транспортної мережі операторів зв’язку. Розроблено метод диференційованого мультипотокового керування трафіком, який реалізує гнучкий механізм управління мережевими ресурсами. Для перерозподілу та балансування трафіку метод використовує алгоритм зваженого справедливого розподілу ресурсів фізичних каналів, що забезпечує ефективність використання їх пропускної здатності на рівні 90 %, уникаючи перевантаження. Для перевірки ефективності запропонованого методу розроблено імітаційну модель та проведено дослідження, в результаті яких підтверджено доцільність упровадження методу на транспортній мережі оператора зв’язку. In this paper is proposed a solution to the problem of low efficiency of bandwidth usage of physical channels. In the beginning adducted a necessity to implement proposed solutions at transport network. The main problem of transport networks is low level of utilization of optical channels resources. As a result it is often very expensive to exploit such a network due to high capital and operational costs. The method of distributed multi-flow traffic engineering in software-defined networks based on means and mechanisms of flow processing by Openflow switches has been developed. This method ensures optimal dynamic redistribution of physical channel bandwidth among several logical flows in the network, thus it achieves more than 90 % of bandwidth utilization. The method uses sophisticated methods and algorithms of traffic engineering. Method using Hurst index allows evaluation of future network state and redistribution of logical flows over a different physical channels while supporting utilization efficiency of these channels above 90 %. The method of load balancing uses as a basis priorities of physical branches of one logical channel. Thus this method allows the network to adapt to dynamically-changing incoming traffic, based on mechanism of prognostication the traffic rate using Hurts index. As a result algorithm of the method consists of two stages that ensure effective traffic redistribution: traffic prognostication and load balancing. Searching for optimal physical routes for one logical channel is based on Gallaher multi-path data transfer model. The method of calculating the efficiency of utilization of provided bandwidth for a particular physical channel as the basis for the mechanisms of redistribution of the total bandwidth between various logical channels is developed. Using mechanism of redistribution of flows into different physical channels controller can unload and set it to stand-by mode those segments of the network that are low-utilized. To verify the effectiveness of the proposed method of load balancing simulation model was created based on distributed system of servers and software models of SDN components developed using C++ language. The result of modeling confirmed the expediency of introduction the method on a real transport network.
Метод згладжування вхідного навантаження на cервер on-line тарифікації
(Видавництво Львівської політехніки, 2014) Скулиш, М. А.
Запропоновано метод згладжування вхідного потоку заявок на сервер тарифікації, що враховує вимоги до ресурсів кожного з етапів обслуговування заявок, що дасть змогу рівномірно навантажити ресурси системи протягом часу обслуговування заявки. Charging users for a server operator billing involves performing a number of operations. Each service provided by the operator or service provider customers, charged at a separate scheme, as the bottleneck in the process of providing services are bilingual system. Operation performed is limited. In case of exceeding its application is considered lost and the user is notified of the inability to obtain services. In this situation, the operator has monetary losses. In systematic failures in service deteriorates reputation. Therefore, it is important to make a control input streams so as to reduce the possibility of exceeding the service time of the user’s requests. The process of managing incoming applications to the server should consider charging the features of charging large companies: • charging process involves a sequence of standard operations, speed and resources for the implementation of which depends on the type of service that serviced • a variety of services that are billed differently, • extremely high number of requests for billing, • irregularity of the input stream, applications received according to Poisson. Scheme smoothing the input load is a set of values of the maximum number of requests (the sequence {ki}), arriving at the input of the system in a short time interval in a given sequence. Number of elements in a sequence of n is chosen so that the equation was carried out , where t - the average time of the system. It’s necessary to choose a sequence {ki} to satisfy conditions: 1. Applications that are both served by the system must use the volume V of resources close to the total maximum number of resource Vmax. Dispersion sequences such amounts shall be minimized. 2. Dispersion elements of the sequence {ki} should be minimal. The method of solution of choice sequence {ki} by using genetic algorithm. When using the proposed scheme smoothing the input load is provided by the maximum allowable flow uniformity requests. Since overlooked the sequence of operations performed on the application server to the mobile operator, the amount of resource that is required for these operations. Selected sequence of maximum permissible values of number of applications coming into the system in a short period of time.