Исследование влияния параметров адаптации на процесс подавления электрического эха в сети мобильной связи Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Сопах Сог^едо™ Оптимальное решение для защиты контента

е

ге

операторы платного ТВ получают защиту следующего поколения с максимальным уровнем безопасности на всех уровнях. Доходы от контента гарантированно защищаются на всех платформах и клиентских устройствах, а также в работе и производительности системы. Дополнительно к этому, бесшовная интеграция с технологическими продуктами третьих сторон обеспечивает свободу выбора.

Инновационность:

Постоянная инновационная работа и исследовательские разработки Сопах создают стандарт для других участников рынка.

Безопасность - наша работа:

Вы можете уверенно сосредоточиться на своей работе, безопасность обеспечит Сопах.

сз'

сопах СО[\1ТЕСО Защита Ваших доходов - сегодня и завтра

T^C o m m

Телекоммуникации и транспорт №6-201 1

УДЕРЖАНИЕ

HOBOCТИ

"T-Comm — Telecommunications and Transport" magazine

Журнал включен в перечень периодических научных изданий, рекомендуемый ВАК Минобразования России для публикации научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций и рекомендован УМО по образованию в области телекоммуникаций для студентов высших учебных заведений.

Учредитель

ООО "Издательский дом Медиа Паблишер"

Главный редактор

B.О. Тихвинский

Издатель

C.С. Дымкова

[email protected]

Редакционная коллегия

A.С. Аджемов, Е.Б. Алексеев,

Альберт Вааль, АА Гоголь, Юлиус Головачев, В.Л. Горбачев, ЮА Громаков, А.И. Демьянов, Б.В. Зверев, Ю.Б. Зубарев, В.Р. Иванов, Юрий Кирхгесснер, ТА. Кузовкова,

B.Н. Лившиц, С.Л. Мишенков,

О.Е. Наний, Н.П. Резникова,

И.В. Парфенов, ШЖ. Сеилов, В.О. Тихвинский, В.В. Фронтов,

Майкл Шарп, А.Б. Юрчук

Редакция Выпускающий редактор Андрей Волков

[email protected]

Редактор-переводчик Татьяна Чередниченко

Специалист по маркетингу и PR Кристина Маркарова

[email protected]

Директор отдела развития и рекламы Ольга Дорошкевич

[email protected]

Отдел распространения и подписки

[email protected]

Предпечатная подготовка

ООО "ИД Медиа Паблишер"

Поддержка Интернет-портала Сергей Алексанян

B рубрике представлена информация компаний:

NATEXPO, Cisco, MТC, Nokia Siemens, McAfee, "Экспо-Телеком", ГК Terrasoft, Компания "Аладдин Р.Д", "ЭЛBИC-ПЛЮC", "Ростелеком", Корпорация LSI, "Энвижн Груп", Ericsson, "Т-Платформы" 4

ТЕХНОЛОГИИ

Юрий Урличич, Валерий Субботин, Владимир Стешенко.

Обеспечение аппаратуры ракетно-космической техники электронной компонентной базой

10 Урличич Ю.М., Данилин Н.С., Димитров Д.М., Булаев И.Ю., Белов ДА

Системная микроминиатюризация ЭКБ как стратегическая перспектива развития инноваций в космической отрасли

14 Иванов А.В., Шварц М.Л., Шевченко Д.В.

Актуальные проблемы и перспективы развития частотно-временного обеспечения РФ 20

Маняшин А.В., Маняшин С.А.

Особенности имитационного моделирования расхода топлива автомобилем в городских условиях 28

Плаксин С.О., Наний О.Е., Новиков А.Г., Репкин А.А., Трещиков В.Н., Убайдуллаев Р.Р.

Оптимизация порога принятия

решений в оптических

системах связи 31

Фриск В.В.

Исследование однополюсника в режиме высокого напряжения

34

Ефремов А.Ю., Легович Ю.С.

Электронная идентификация автотранспортных средств в системах управления транспортными потоками 36

Легков К.Е.

Методы повышения канальной скорости в каналах сетей беспроводного широкополосного доступа 39

Ворожцов А.С., Тутова Н.В., Тутов А.В.

Постановка задачи оптимизации распределения нагрузки в сетях доставки контента 42

Иван Титов.

Исследование модели трафика сервера данных по результатам измерений трафика

мультимедийного ресурса 46

Прозоров Д.Е., Смирнов А.В.

Анализ времени кодовой синхронизации шумоподобных сигналов 50

Салтыков А.Р.

Синхронизация стохастических сложных сигналов, обеспечивающих повышение безопасности связи и помехозащищенности систем связи с подвижными объектами 52

До Суан Тху.

Формирование системы управлений статистического равновесия на линиях концентрации трафика

57 Нгуен Ань Туан.

Исследование влияния параметров адаптации на процесс подавления электрического эха в сети мобильной связи 59

ИСТОРИЯ CBЯЗИ

Ерофеев Ю.Н.

Два академика:

А.И. Берг и А.Д. Cахаров

63

УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ!

Продолжается подписка на журнал "Т-Сотт — Телекоммуникации и Транспорт" на 2012 год

Подписной индекс журнала в агентстве "Роспечать" —80714 Подписка через редакцию — [email protected] Стоимость годовой подписки — 1200 руб.

Издание включено в реферативный журнал и базу данных ВИНИТИ РАН. Сведения о нем ежегодно публикуются в справочной системе по периодическим и продолжающимся изданиям Ulrich's Periodicals Directory. Полнотекстовые версии журнала T-Comm размещены в eLIBRARY.RU (издание включено в систему Российского индекса научного цитирования (РИНЦ) Требования к предоставляемым материалам

• Текст статьи в формате Word (не более 20 000 знаков).

• Иллюстрации в формате Tif или Jpeg (300 dpi).

• Аннотация на русском и английском языках, ключевые слова.

• Пристатейный список литературы.

• Сведения об авторе (Ф.И.О. полностью, e-mail, должность, место работы).

С 2011 года на интернет-портале www.media-publisher.ru размещена полнотекстовая англоязычная версия журнала Интернет-портал издательского дома Медиа Паблишер www.media-publisher.ru

Заказ журналов:

• по каталогу "Роспечать" (индекс 80714)

• по каталогу "Интерпочта" (индекс 15241)

• "Деловая пресса" (www.delpress.ru)

• в редакции ([email protected])

Возможен также заказ через региональные альтернативные подписные агентства http://www.media-pubrisher.ru/ra$pr.shtml

Периодичность выхода — шесть номеров в год Стоимость одного экземпляра 200 руб.

Целевая ауцитория по распространению

• Телекоммуникационные компании; • Дистрибьюторы телекоммуникационного оборудования и услуг; • Контент-провайдеры; • Разработчики и производители абонентского оборудования;

• Предприятия и организации нефтегазового комплекса; • Энергетические компании; • Автотранспортные предприятия; • Крупные организации с собственным автомобильным автопарком;

• Компании, занимающиеся железнодорожными, воздушными и морскими перевозками; • Логистические и экспедиционные компании; • Провайдеры охранно-поисковых услуг; • Геодезические и картографические организации; • Государственные ведомства и организации; • Строительные компании; • Профильные учебные заведения

Тираж 5000 экз. + Интернет-версия

Адрес редакции

111024, Россия, Москва, ул. Авиамоторная, д. 8, офис 512-514 e-mail: [email protected] Тел.: +7 (495) 957-77-43

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в

сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия. Свидетельство о регистрации: ПИ № ФС77-27364

Мнения авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции. За содержание рекламных материалов редакция ответственности не несет

Материалы, опубликованные в журнале — собственность ООО "ИД Медиа Паблишер". Перепечатка, цитирование, дублирование на сайтах допускаются только с разрешения издателя All artocles and illustrations are copyryght. All rights reserved. No reproduction is permitted in whole or part without the express consent of Media Publisher Joint-Stock Company

Вниманию авторов!

Для начисления авторского гонорара необходиомо указать ваши ФИО, почтовый адрес (с индексом), паспортные данные (серия, номер, кем и когда выдан), ИНН, номер свидетельства пенсионного страхования, дату и место рождения, номер телефона.

Плата с аспирантов за публикацию рукописи не взимается

© ООО "ИД Медиа Паблишер", 2011

14я МЕЖДУНАРОДНАЯ ВЫСТАВКА И КОНФЕРЕНЦИЯ

7-9 февраля, Москва, Крокус Экспо

ЦИФРОВОЕ ЭФИРНОЕ ТВ, ПЛАТНОЕ ТВ, МОБИЛЬНОЕ ТВ, 1РТУ, КОНТЕНТ, НОТУ, ОТТ ТУ, ЗОТУ, ИНТЕРНЕТ ТВ, МУЛЬТИСЕРВИСНЫЕ СЕТИ, ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ДОСТУП, СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ, СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ

www.cstb.ru

(тодрсржю. Низы новый спонмлг Ссяцж* гаиферймцхи ПрипоАвержн Офицнальио* Гггйоалььый Генеральный Официальный

niw адввеяии: мультимедийное агентства; инфорададанныя мприлчирпиг »»вэв-гарг>вр внф^цжввнлтыЙ тв-трт«р:

МЩ-хпп МИНКОМСВЯЗЬ ^эЬт • РИАНОВОСТИ ТЕЛЕСПУТНИК» KCOMNEWS газета.ги ПЛПД1РТ ■ЭКСПЕРТ

V РОССИИ -1Л«Н«0«П»

НОВОСТИ

"Цифровой мир. Цифровая Россия: сценарии и реальность'

оо С \л/ К Л-.,____________________________________.я - - -Д..._.—

23 ноября XV Международный конгресс НАТ и выставку ЫАТЕХРО открыт министр связи и массовых коммуникаций РФ Игорь Щеголев, который зачитал приветственную телеграмму Председателя Правительства РФ В.В.Путина участникам и гостям выставки.

"Приветствую организаторов, участников и гостей XV Юбилейного конгресса. Форум посвящен 80-летию отечественного телевещания. Вместе с вами эту знаменательную дату отмечают миллионы российских телезрителей, для которых телевидение стало неотъемлемой частью досуга, жизни, важным источником информации о политике, науке, культуре, спорте.

Повестка нынешней встречи охватывает широкий спектр проблем, связанных с развитием телерадиовещательной отрасли, сохранением ее замечательных традиций, реализацией стратегических планов перехода на передовые, цифровые технологии. Важно, что особый акцент сделан на производстве и распространении телепрограмм в новых средах, правовом обеспечении взаимодействия всех участников медиарынка, создании высококачественного контента.

Убежден, что конгресс пройдет в конструктивном и содержательном ключе, даст "зеленый свет" многим полезным инициативам и проектам.

Поздравляю вас с юбилеем российского телевидения! Желаю творческих успехов и всего самого доброго!"

"От себя хотел бы поздравить Эдуарда Михайловича с наградой, которую на днях по случаю 80-летнего юбилея телевидения ему вручил Президент Российской Федерации, и пожелать, чтобы1 конгресс быт успешным и для участников, и для гостей, и для организаторов", — сказал И.Щеголев

На церемонии открытия присутствовали: И.Щеголев, Э.Сагалаев и генеральный директор ФГУП "Российская телевизионная и радиовещательная сеть" Андрей Романченко, заместители министра связи и массовых коммуникаций России АЖаров и АМалинин, руководитель Роскомнадзора ССитников, генеральный директор НАТ и ЫАТЕХРО Н.Пискунова.

XV Конгресс и выставка ЫАТЕХРО в очередной раз собрались в Москве, чтобы1 рассмотреть актуальные аспекты телерадиопроизводства и распространения аудиовизуальной продукции в условиях перехода на цифровые форматы!. Юбилейный конгресс прошел под девизом "Цифровой мир. Цифровая Россия: сценарии и реальность".

Участники конгресса, лидеры1 медиаиндустрии, руководители и специалисты федеральных и региональных телерадиокомпаний, контент-агрегаторы1, медиаизмерители и медиаселлеры1, специалисты! в области информационного права, представители научно-исследовательских и образовательных учреждений

отрасли, операторы эфирного, спутникового, кабельного, мобильного ТВ, рассказали о конкретных шагах и первых результатах модернизации телерадиовещания в стране и в своих регионах, обсудили актуальные вопросы!. Основной акцент был сделан на проблемах неэфирных каналов, региональных и муниципальных телерадиокомпаний.

Юбилейный Международный конгресс организован Национальной ассоциацией телерадиовещателей и РТРС при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям. Генеральный спонсор — компания "Видео Интернешнл".

Работа Конгресса началась с пленарного заседания, посвященного совершенствованию законодательства и вопросам лицензирования.

Заместитель министра связи и массовых коммуникаций РФ АЖаров рассказал о реформе лицензирования телевизионного и радиовещания согласно изменениям в Законе "О средствах массовой информации", которые вступили в силу 10 ноября 2011 г. АЖаров отметил активное участие НАТ в разработке законов и Положения о лицензировании.

На пленарном заседании также выступили руководитель Департамента правового обеспечения и корпоративного управления ВГТРК АСтариков и директор юридической дирекции ТК "НТВ-Плюс" АВиноградов

С докладом "О ходе реализации Федеральной целевой программы! "Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009-2015 гг." выступил генеральный директор РТРС Андрей Романченко. По словам АРоманченко, знаковым для отрасли стало решение Правительственной комиссии по развитию телерадиовещания о переводе сети цифрового вещания на работу в стандарте DVB-T2. Глава РТРС подчеркнул, что важная часть программы — модернизация системы! радиовещания.

С презентацией доклада "Развитие медиаиндустрии в условиях перехода на цифровое телерадиовещание" выступил руководитель информационно-аналитического центра, советник президента НАТ Владимир Лившиц. Особое внимание он уделил частотной компенсации регионального телеканала, работающего на аналоговых частотах.

Главный научный сотрудник НИИ Радио, Почетный председатель Исследовательской комиссии по вещанию Международного союза электросвязи М.И.Кривошеев в своем выступлении изложил "Новые международные направления развития телерадиовещания", среди которых основными сегодня являются три: видеоинформационные системы (ВИС) — наружное ТВ-веща-ние, телевидение ультравысокой четкости с эффектом объемности и всемирный информационный роуминг. По утверждению М.Кривошеева, внедрение ВИС — самое эффективное средство

просмотра заданного контента, обеспечит массовую экранизацию общества. Всемирный вещательный роуминг, инициированный Россией, принят на международном уровне, теперь решается вопрос Всемирного информационного роуминга.

Первый день завершился открылым заседанием Правления НАТ.

Второй день конгресса начался с бурной дискуссии о природе телевизионного контента. Отправной точкой для обсуждения стало выступление генерального директора "Первого канала" Константина Эрнста под названием "Переключаясь на завтра".

Поднимались вопросы! нравственных ценностей и мировоззрения, в формировании которых непосредственно участвует телевидение.

Не менее активно обсуждались проблемы! современных методов и перспективы! медиаизмерений. Основной доклад представил генеральный директор 'ТЫБ Россия" Руслан Тагиев.

Генеральный директор телеканала ’ТВ3" Александр Карпов, отметив, что измерения ТЫБ сегодня являются единственной "валютой" для ТВ-рынка, обратил внимание на значительные расхождения данных ТЫБ и Росстата, на проблему нестабильности измерительной панели и предложил провести тендер по выбору телеизмерителя.

НАТ готова участвовать в создании аудита, Индустриального комитета, подвел итог дискуссии Э.Сагалаев. Но при этом очень важно учитывать позицию Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям, среди компетенции которого и оценка системы! медиаизмерений.

На круглом столе 'Тематические, нишевые, неэфирные каналы! — Телевидение Нового Поколения" рассматривались вопросы отличия этих каналов от традиционных, модели монетизации, технологии интернет-продаж на телевизионном рекламном рынке. Директор Дирекции цифровых каналов Департамента развития цифровых технологий ВГТРК, генеральный директор ТК "Москва 24" ИЛ.Шестаков на примере телеканала "Моя планета" подтвердил мысль о том, что объем рекламы! ограничен и достается она тем, кто предлагает оригинальный контент и новые услуги, чем и отличается в первую очередь цифровое телевидение.

24 ноября в рамках Конгресса НАТ прошел круглый стол "Радиовещание в мультимедийной среде. Вопросы! авторских и смежных прав". В этот же день прошла конференция "Новые подходы к созданию и распространению ТВ-кон-тента в цифровой среде".

24 и 25 ноября на стендах НАТ и РТРС были даны подробные консультации для представителей региональных телерадиокомпаний, которые провели сотрудники Минкомсвязи, Роспечати, Роскомнадзора и РТРС.

МТС и Nokia Siemens Networks завершили первый этап модернизации сетей в Москве

ОАО "Мобильные ТелеCистемы" и компания Nokia Siemens Networks сообщают о завершении первого этапа модернизации сетей сотовой связи в Москве. B рамках проекта Nokia Siemens Networks заменила 54 контроллера и порядка 1 7GG базовых станций в Москве. Полный переход на оборудование Nokia Siemens Networks в Москве МТС планирует до конца текущего года.

B рамках совместного проекта МТС и Nokia Siemens Networks была произведена замена базовых станций на территории центральной части Москвы, Cеверо-Bосточном, Bос-точном, Южном, Юго-Bосточном и Юго-Западном административных округах. Bвод в эксплуатацию нового оборудования позволил МТС повысить качество и надежность предоставления услуг голосовой связи и передачи данных, а также сократить издержки на техническую поддержку работы мобильной сети.

Проведению модернизации в сжатые сроки способствовало определение четких критериев качества сети на этапе проектирования, применение мирового опыта Nokia Siemens Networks по строительству сетей и лабораторное тестирование основного оборудования. До конца 2G11 г. МТС планирует завершение модернизации сетей в пределах МКАД, а в IV кв. 2G12 г. работы по замене оборудования будут проведены на всей территории Московской области.

"МТС заинтересована в построении качественных сетей, которые не только удовлетворяют текущие потребности пользователей, а также смогут справиться с возрастающими нагрузками по передаче данных и позволят внедрять новые сервисы. Nokia Siemens Networks предложила ряд современных технических решений, которые позволят компании в будущем оптимизировать расходы на оборудование и развивать сеть, в первую очередь, программными средствами. Модернизация "под ключ" с заданными критериями качества гарантирует оператору контроль работы сети по ключевым параметрам, как на этапе установки оборудования, так и в процессе его интеграции в действующие сети", — отметила Кристина Тихонова, генеральный директор Nokia Siemens Networks в России.

Итоги международной конференции

"Оборудование спутниковой навигации, модули и электронные компоненты"

1 ноября 2011г., в Москве состоялась международная конференция "Оборудование спутниковой навигации, модули и электронные компоненты" в рамках выставки "СЫрЕХРО-2011" и Российской недели электроники. Организатор конференции: Компания "Профессиональные Конференции", соорганизатор: ЗАО "Чип ЭКСПО".

Конференцию посетили около 120 российских и зарубежных делегатов и 15 докладчиков. Среди делегатов 73% — из Москвы и Московской области, 25% региональных представителей и 2% международных представителей. Более 20 представителей российских СМИ освещали собылие до и во время его проведения.

На конференции быта представлена информация о новых разработках навигационного оборудования, его элементной базы и компонентов, а также обобщены рекомендации по производству навигационных изделий.

Мероприятие открыт и поздравил делегатов с началом работы директор службы разработки абонентского оборудования, к.т.н. ОАО "НИС ГЛО-НАСС", Домарацкий Ярослав Александрович. Он также выступил с докладом 'Терминалы ЭРА-ГЛОНАСС: требования, результаты работ 2011г. и организация пилотного тестирования в 2011г."

На мероприятии быти рассмотрены и обсуждены следующие темы:

• Перспективы! и проблемы1 развития технологической базы для создания

6-й семинар ВОЛС-2011

16 ноября 2011 г. в Москве прошел 6-й семинар "Волоконно-кабельные технологии в транспортных телекоммуникационных сетях. Тенденции и перспективы" (ВОЛС-2011). Семинар проходил при поддержке Минсвязи и массовых коммуникаций РФ и МТУСИ. Организатор — ЗАО "Экспо-Телеком".

Определило направленность семинара (по формату его скорее можно было назвать конференцией) выступление А.М. Меккеля (ОАО "РЖД") "Диалектика развития волоконно-оптических линий связи", показавшее роль и возможности ВОЛС в настоящем и будущем развитии транспортных телекоммуникационных магистралей страны.

О том, какую роль отводит государство этому направлению инноваций, показал В.Н. Бондарик, руководитель рабочей группы (РГ) "Лазерные информационно-коммуникационные технологии". Эта рабочая группа создана в рамках Технологической платформы "Инновационные лазерные,

навигационного оборудования в РФ.

• Навигационные приемники и ОЕМ-модули.

• Навигационные ГНСС-приемни-ки и ОЕМ-модули для российского коммерческого рынка НАП: решения, сравнительный анализ и перспективы.

• ГЛОНАСС^РБ- модули.

• Навигационное оборудование различного назначения.

• Тенденции развития российского рынка ГЛЮНАСС^РБ-оборудования.

• Автомобильные ГЛОНАСС/ GPБ/GБM-терминалы.

• Навигационное оборудование для различных областей применения.

• Опыт применения спутниковой навигации в различных отраслях экономики.

Участники конференции получили подробную информацию от ведущих компаний — разработчиков потребительского навигационного оборудования, ОЕМ-модулей и компонентов о тенденциях развития российского рынка ГЛОНАСС/GPБ-оборудования, проблемах применения при разработке навигационных устройств современной элементной компонентной базы1, о перспективах развития системы ГЛОНАСС в России, а также познакомились с новейшими технологиями в области разработки, производства и применения навигационной аппаратуры.

Доклады быти представлены руководством ведущих компаний и исследовательских коллективов:

• ОАО "НИС ГЛОНАСС".

• КБ "ГеоСтар-навигация".

оптические и оптоэлектронные технологии — фотоника" (ТП "Фотоника"). ТП "Фотоника" — одна из 27 ТП, созданных по инициативе Правительства РФ, для решения задач координации усилий, поддержки перспективных для страны разработок, организации подготовки кадров и создания условий для постоянного диалога создателей и пользователей продукции в России. Подробнее о задачах РГ "Лазерные информационно-коммуникационные технологии" по развитию отечественных разработок и производства аппаратуры ВОЛС рассказал представитель одного из членов РГ — ООО 'Т8"

— О.Е. Наний.

Последующие доклады стали подтверждением развития этого направления в нашей стране в конкретных проектах и организациях. Активное обсуждение всех 18 докладов еще раз подтвердило, как необходима координация деятельности разработчиков и производителей оборудования, проектировщиков и строителей магистралей и объектов связи. Если раньше

• ЗАО "КБ НАВИС".

• Mstar Semiconductor.

• ООО "Навигационные Технологии".

• Компания "ПетроИнТрейд".

• "ЕвроМобайл.

• ООО "Спирит Телеком".

• ЗАО "МикроЭМ".

• ОАО Московский радиозавод "Темп".

• STMicroelectronics.

• ОАО "Российские космические ситемы".

Я.А Домарацкий, Директор Департамента абонентских устройств Программы "ЭРА-ГЛОНАСС" ОАО "НИС ГЛОНАСС" сообщил, что ОАО "Навигационно-информационные системы" ведет разработку системы ЭРА ГЛОНАСС в соответствии с планом, предполагающим ввод системы в эксплуатацию в 2013 г. Дополнительно быти обсуждены требования к терминалам ЭРА ГЛОНАСС, включая совместимость с Европейской системой eCall и требования к программно-апа-ратной платформе для различных версий терминалов.

Выставка "ChipEXPO-2011" — ведущая российская выставка по электронике, компонентам, оборудованию и технологиям. На выставке демонстрировались достижения науки и промышленности в микроэлектронике, разработке и производстве электронных компонентов, создании технологического оборудования и радиоэлектронных изделий различного назначения.

такую координацию осуществляло Министерство связи, то теперь эту задачу должны на себя взять саморегу-лируемые организации (СРО), созданные по инициативе государства, чтобы сами предприятия решали свои проблемы1, объединившись в некоммерческие организации. И одной из сторон деятельности СРО должна стать разработка нормативно-правовой документации, регламентирующей деятельность предприятий одной направленности. Для достижения взаимопонимания между организациями разной направленности, но смежными по своей деятельности, служат мероприятия, подобные проведенному семинару. Именно здесь специалисты могут узнать, какие проблемы волнуют смежников, как они могут отразиться на их деятельности, что можно решить своими силами, а что требует вмешательства регулирующих органов.

Проводить такой семинар ежегодно не только нужно, но насущно необходимо, — вот единогласное мнение всех участников семинара.

б

Согласно отчету McAfee об угрозах за III кв. 2011 год может стать самым активным годом за всю историю вредоносных программ

По прогнозам McAfee Labs, число уникальных образцов вредоносных программ к концу 201 1 г. составит 75 миллионов

Компания McAfee опубликовала об угрозах за III кв. 2011 г., который продемонстрировал, что операционная система Android укрепила свои ведущие позиции на рынке мобильных устройств и новые вредоносные программы для мобильных устройств пишутся в основном под нее. По сравнению с предыдущим кварталом количество вредоносных программ, написанных под Android, выросло почти на 37%, что делает 2011 г. рекордным с точки зрения активности вредоносных программ не только на мобильных устройствах, но и в целом. В III кв. почти все новые вредоносные программы для мобильных устройств быти написаны под Android.

В конце 2010 г. McAfee Labs сделала прогноз, что к концу 2011 г. число уникальных образцов вредоносных программ составит 70 млн. В виду быстрого распространения вредоносных программ в этом году McAfee Labs повысила этот прогноз до 75 млн., предсказав, что 2011 г. станет самым активным за всю историю вредоносных программ.

Одной из самых популярных форм мошенничества в III кв. стали троянские кони для рассытки SMS-сообщений, занимающиеся сбором персональной информацией и кражей денег. Еще одним новым способом кражи информации пользователя стало использование вредоносного ПО, которое записывает телефонные разговоры и пересыта-ет их злоумышленникам.

Ложные антивирусные программы, троянские кони с автозапуском и троянские кони для кражи паролей вновь показали существенные темпы роста по сравнению с предыдущими кварталами, в то время как число программ с автозапуском и программ для кражи паролей остается примерно на прежнем уровне. Рост числа вредоносных программ для Macintosh после резкого скачка во II кв. также продолжается. И хотя в III кв. прирост быт незначительным, McAfee Labs считает, что по мере роста популярности некоторых платформ (в том числе и Macintosh), ис-

пользуемых в потребительском и корпоративном сегментах, разработчики вредоносных программ начнут все чаще использовать эти платформы для проведения своих атак.

Другим распространенным способом атаки на доверчивых пользователей являются веб-угрозы. Существует много разных причин, по которым вебсайты получают репутацию плохих или вредоносных Часто репутацию вредоносных получают сайты, на которых размещены вредоносные или потенциально нежелательные программы!, а также сайты, созданные для фишинга. Количество ежедневно обнаруживаемых новых "плохих сайтов" немного сократилось: во II кв. оно составляло в среднем 7300 в день, а в III кв. — 6500.

Хотя объем нежелательных сообщений по-прежнему находится на самом низком уровне с 2007 г., такой вид спама, как целевой фишинг, уже несколько лет не показывал столь высоких темпов роста, как в этом квартале. Хотя целевой фишинг и не очень распространен, он по-прежнему является в высшей степени изощренным и эффективным видом атаки, повышающим общий уровень риска.

Несмотря на то, что общее число случаев заражения бот-сетями в III кв. несколько сократилось, в Аргентине, Индонезии, России и Венесуэле имел место, по всей видимости, значительный рост бот-сетей. С точки зрения размеров нанесенного ущерба список бот-сетей возглавляют СиМгаіІ, Fesli и 1.е|Ыс, в то время как активность прежних лидеров — Grum, ВоЬах и Маа:іЬеп — снизилась.

В целенаправленных атаках, наце-

ленных на конкретные регионы и языки, для завлечения жертв используются методы социальной инженерии. Злоумышленники удивительно хорошо разбираются в том, какие методы хорошо срабатывают в той или иной культуре, в том или ином регионе, в то или иное время (в разные месяцы, времена года, праздничные дни).

В США в качестве приманки чаще всего используются ложные уведомления о недоставленных сообщениях, а в Великобритании превалируют "нигерийские письма". Во Франции более распространен фишинг, а в России наибольшей популярностью пользуется спам с предложениями лекарств.

Среди атак "хактивистов" в III кв. преобладали атаки группы Anonymous. Одним из явных отличий от предыдущих кварталов стало отсутствие столь же четко выраженных целей, как в предыдущих кварталах.

В отчете приведены примеры крупных атак "хактивистов", из которых как минимум десять являются делом рук Anonymous, включая атаки на профессиональную ассоциацию полицейских штата Аризона Arizona Fraternal Order of Police, фирму Booz Allen Hamilton, калифорнийскую систему скоростных электропоездов Bay Area Rapid Transit, австрийскую полицию и компанию Goldman Sachs.

Для более подробного ознакомления с тенденциями, касающимися "хак-тивизма", кибервойны, веб-угроз и вредоносных программ, загрузите полную версию Отчета McAfee об угрозах за третий квартал 2011 г.

BPMonline CRM —

победитель

международного

конкурса CRM Idol 2011

Отечественная разработка ГК Terrasoft, система BPMonline CRM, удостоена титула CRM Idol 2011 в регионе EMEA (Европа, Средняя Азия и Африка).

Из 60 решений, принимавших участие в конкурсе, BPMonline CRM стала первым в истории победителем CRM Idol.

Основное преимущество

BPMonline CRM — это объединение в одном продукте двух технологий BPM+CRM. Мощная платформа управления бизнес-процессами (BPM), на которой построена CRM функциональность, является решением, не имеющим аналогов на рынке СНЕ

Как отметили судьи конкурса система BPMonline CRM понятная и простая в использовании и предлагает инструменты для глубокой пользовательской настройки при достаточно невысокой стоимости.

"Мы делаем большие ставки на одну из последних разработок компании — BPMonline CRM, которая объединяет в себе расширенные возможности управления бизнес-процессами (BPM) и управления отношениями с клиентами (CRM). Мы очень рады, что продукт быт так высоко оценен мировым CRM-сообществом!", прокомментировала победу в конкурсе Катерина Костерева, управляющий партнер ГК Terrasoft.

Основанная на новейшем мировом стандарте описания бизнес-процессов - BPMN, система BPMonline CRM предназначена для автоматизации бизнес-процессов и задач CRM в компаниях различного масштаба:

Полный цикл управления бизнес-процессами - проектирование, автоматизация, аналитика, управление клиентской базой, планирование и управление продажами, управление маркетинговыми кампаниями, автоматизация делопроизводства и документооборота, управление рабочим временем, контроль исполнения поручений, отслеживание результатов работы и аналитика.

CRM-система BPMonline распространяется по модели SaaS, предоставляя все преимущества подхода аренды программного обеспечения. Какой бы из вариантов развертывания CRM-системы — On-Site или On-Demand - Вы ни выбрали.

«Аладдин РД» и «ЭЛВИС-ПЛЮС» обеспечили соответствие систем РСА требованиям российского законодательства

Компания «Аладдин Р.Д.» и системный интегратор «ЭЛВИС-ПЛЮС» подводят первые итоги проекта по защите персональных данных в Российском Союзе Автостраховщиков (РСА) и ООО «РСА-Клиринг».

Решение еТокеп внедрено в системе «Зеленая карта АИС РСА», а также в аппаратно-программном комплексе информационно-расчетного центра обязательного страхования автогражданской ответственности (АПК ИРЦ ОСАГО).

«Зеленая карта» входит в состав автоматизированной информационной системы (АИС) РСА. Эта подсистема используется для контроля за бланками строгой отчетности и договорами, заключаемыми при страховании ответственности в рамках международной системы страхования «Зеленая карта», а также учета и контроля за распределением на урегулирование страховых случаев, произошедших на территории РФ и за ее пределами.

В подсистеме «Зелёная карта» АИС РСА хранятся и обрабатываются персональные данные о владельцах застрахованных транспортных средств. Безопасность данной информации должна быпъ обеспечена в соответствии с ФЗ от 27 июля 2006 г. №152-ФЗ «О персональных данных». Для их защиты быта построена комплексная система, в которую вошло решение еТокеп, аппаратно поддерживающее работу с цифровыми сертификатами и электронной подписью. Полгода спустя для защиты персональных данных автолюбителей еТокеп быт внедрен в систему АПК ИРЦ ОСАГО компании «РСА-Клиринг».

Данное решение быто выбрано экспертами компаний в силу таких конкурентных преимуществ, как наличие сертификата ФСТЭК РФ, подтверждающего возможность применения ключей еТокеп в информационных системах персональных данных до 1-го класса включительно, надежность и простота в использовании. Важную роль при выборе сыграло наличие сертификатов совместимости с продуктами семейства «ЗАСТАВА», которое является основным средством подсистемы межсетевого экранирования и криптографической защиты системы «Зеленая карта». Внедрение электронных ключей еТокеп позволило эффективно и в сжатые сроки обеспечить безопасность доступа к персональным данным, обрабатываемым в РСА и «РСА-Клиринг», а также привести все системы в соответствие с требованиями регуляторов.

Bыставка и конференция CSTB'2012

Выставка и конференция CSTB'2012 состоится с 7 по 9 февраля 2012 г. в МВЦ "Крокус Экспо". CSTB является ключевым профессиональным медийным собылием года и проходит при поддержке Министерства связи и массовых коммуникаций РФ, Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям РФ, Торгово-Промышленной Палаты РФ, международной ассоциации IABM, под патронатом Правительства города Москвы. Платиновым спонсором мероприятия является компания "Триколор ТВ".

Выставка и конференция CSTB охватывает все актуальные форматы и направления телевизионных и телекоммуникационных технологий: цифровое эфирное ТВ; кабельное, спутниковое ТВ, IPTV, OTT TV, HDTV, 3DTV, контент; широкополосный доступ; услуги операторов мультисервисных сетей; беспроводные технологии, спутниковая связь и др. Более 450 ключевых зарубежных и российских компаний-экспонентов представят свои достижения в отрасли.

Сегодня цифровое телевидение является одной из наиболее актуальных тем и первостепенных задач в России. По данным Минкомсвязи, к концу

2015 г. ожидается, что цифровым эфирным вещанием будет покрыла вся территория России, ее жители смогут бесплатно смотреть как минимум 18 цифровых каналов, включая канал в HD-формате. Цифровизация телерадиовещания дала мощный импульс и другим отраслям экономики: в программу вовлечено 45 компаний-производителей оборудования и 62 строительно-монтажные организации

от Санкт-Петербурга до Камчатки с общим числом сотрудников в несколько тысяч человек.

Темы и вопросы, освещаемые на СБТВ, находятся в тесной связи с ФЦП "Развитие телерадиовещания в РФ на 2009-2015 гг." и способствуют ее реализации. В рамках СБТВ'2012 будет уделено особое внимание технологиям производства телевизионных каналов, их вещанию в эфире в цифровом стандарте и приему цифрового ТВ на абонентское оборудование.

Дальнейшее развитие телерадиовещания в России напрямую связано с крупнейшими международными спортивными собылиями — XXII Олимпийскими и Паралимпийскими зимними играми в Сочи в 2014 г. и Чемпионатом мира по футболу 2018 г. Актуальными будут вопросы! создания производственно-технологических условий для ведения трансляций с Олимпиады и всероссийской программы переподготовки телевизионных специалистов.

Еще одним ключевым моментом выставки станут технологии и бизнес-модели 1Р-телевидения. Будет представлена обширная экспозиция компаний, работающих в области 1РТУ, а дискуссии по наиболее актуальным вопросам отрасли пройдут в рамках Международного 1РТУ Форума. Среди тем для обсуждения: операторское проводное 1РТУ; виртуальное VoD/ ОТТ; 1Р"^ по эфирным, мобильным, спутниковым, ШПД-сетям; бизнес-модели наложенных сетей; проблемы персонализации контента, интерактивности, оптимизации предложений по различным рыночным сегментам и абонентской базе; вопросы повыше-

ния разрешения и стереоскопии телевизионной картинки. Особенно пристальное внимание будет уделено технологии OTT TV (Over the Top), которая получила широкое распространение в сфере предоставления видеоуслуг через Интернет.

World Content Show, международный фестиваль каналов для платного ТВ, пройдет в этом году в шестой раз. Он успел стать традиционным ярким событием выставки, который ежегодно обеспечивает своим участникам насыщенную и разнообразную программу мероприятия.

Программа CSTB'2012 включает:

• Международную Конференцию CSTB (при содействии IBC);

• Национальную Премию в области многоканального цифрового ТВ "Большая Цифра";

• Уникальную экспозицию ТВ каналов.

Среди традиционных посетителей: представители министерств и ведомств, административные органы, телекоммуникационные компании, операторы связи, руководители кабельных сетей, операторы кабельного и спутникового ТВ, системные интеграторы, IT компании, телеканалы1, производители и поставщики контента, интернет-порталы, интернет-провайдеры, производители и продавцы ТВ-оборудования, телестудии, телекомпании, ТРК, ГТРК, финансовые, инвестиционные и исследовательские компании и др.

На выставке ожидается свыше 25 000 посетителей!

Подробная информация и регистрация для посещения на сайте: www.cstb.ru

Завершила свою работу 5-ая международная выставка Integrated Systems Russia 2011

Количество посетителей выставки Integrated Systems Russia 2011 выросло на 22% по сравнению с 2010 г. По мнению большинства участников, выставка стала одной из самых успешных за 5 лет проведения ISR в России. В подтверждении этого факта 85% участников 2011 г. забронировали стенды на выставке 2012 г.

Год за годом наблюдается стабильный рост посетителей выставки Integrated Systems Russia — главного собылия на рынке профессионального аудио-видео оборудования и системной интеграции в России и странах СНГ В этом году выставку, которая состоялась на новой площадке, в Экспоцентре, посетило 9898 гостей. Более 120 ведущих производителей и интеграторов из России, Европы и стран СНГ представили новейшие аудиовизуальные и информационно-коммуникационные технологии, домашние системы комфорта и мультимедиа, "умный дом", рекламно-информационные системы Digital Signage, решения для "Цифрового образования" и др.

ISR закрепила за собой статус площадки, которая способствует развитию бизнеса аудио-видео и системной интеграции в России и позволяет уча-

стникам установить новые контакты, а также продолжить успешное долговременное сотрудничество с зарубежными и российскими партнерами, представителями федеральных и региональных органов государственной власти, корпоративными и частными заказчиками.

Деловая программа выставки включила в себя выступления специалистов отрасли и образовательные курсы CEDIA и InfoComm International. Открыла работу выставки международная научно-педагогическая конференция "Российский опыл' внедрения передовых аудиовизуальных и информационно-коммуникационных технологий в высшее образование, науку и культуру". Главными вопросами для обсуждения на конференции стали роль и место инфо-коммуникацион-ных технологий в планах стратегии развития образования РФ до 2020 г., системная интеграция в образовательном пространстве исследовательских университетов России, дистанционные технологии и координация учебно-научной деятельности вузов; технологии визуализации в постиндустриальном культурном пространстве.

Международные профессиональ-

ные ассоциации InfoComm International и CEDIA традиционно провели обучающие курсы.

Серьезный интерес со стороны участников и посетителей Integrated Systems Russia который год вызывают системы "Умный дом". В рамках выставки прошла одноименная конференция, которая пользовалась особенным успехом за счет актуальности предмета для российского и мирового рынка.

Мнением о том, как планируется развитие аудиовизуальной отрасли в 2012 г., поделились ведущие игроки рынка. По их словам, ключевыми трендами станут упрощение использования технологий и переход к энергосберегающим технологиям. Большинство участников представили на своих стендах новинки, удовлетворяющие современным требованиям энергоэффективности.

Несомненно, ISR является главным маркетинговым событием для компаний и способствует развитию рынка профессионального аудио-видео и системной интеграции.

В 2012 г. выставка состоится с 30 октября по 1 ноября на территории ЦВК "Экспоцентр" (павильоны 1 и 5).

в

МАП ГЭТ предложила стратегию развития городского электротранспорта

Городской транспорт нуждается в коренной модернизации, в основе которой — ориентация на качество перевозок. К такому выводу пришли делегаты конференции Международной ассоциации предприятий городского электротранспорта (МАП ГЭТ) "Стратегия развития городского электрического транспорта и пути ее реализации", которая состоялась в Москве 18 ноября 2011 г.

Общеизвестно, что транспортная проблема стала проблемой номер один для всех крупных городов России. Заторы — это не только потерянное время: чрезмерное использование автомобиля привело к резкому росту загрязнения воздуха, повышению количества дорожно-транспортных происшествий, повышению расходов на передвижения в городе. Работа экстренных служб фактически потеряла свою

"экстренность". Без удобной транспортной системы! резко снижается выбор доступных мест работы, магазинов, досуга. В целом города становятся неудобными и опасными для здоровья и жизни, а инвестиционная привлекательность экономики городов резко падает.

На конференции обсуждался проект "Стратегии развития городского электро-транспорта" — программный документ, разработанный экспертами с учетом мирового опыла и четко определяющий роли государственных, общественных структур, транспортных предприятий в обеспечении оптимальных условий развития городского электро-транспорта.

Комплекс мероприятий подразумевает выдвижение ряда инициатив в законодательную и исполнительную власть. Прежде всего, считают участ-

ники Конференции, необходимо формирование федеральной отраслевой политики, определяющей единые стандарты транспортного обслуживания городского населения на всей территории страны. Решение накопившихся проблем невозможно без назначения ответственного подразделения Правительства РФ, контролирующего развитие транспортных систем городов и качество перевозок пассажиров. По мнению МАП ГЭТ, необходимо продолжить работы по принятию федерального закона о городском общественном транспорте, а в Министерстве транспорта России нужно создать Департамент городского пассажирского транспорта и наделить его контролирующими полномочиями.

"Стратегия развития городского электротранспорта" опубликована на сайте МАП ГЭТ Ь||р://тарде1.ги/81га1еду

Компания LSI представляет ПО кэширования SSD

для ускорения приложения MegaRAID CacheCade Pro 2.0

Корпорация LSI представляет ПО кэширования чтения/записи LSI® MegaRAID® CacheCade™ Pro 2.0 для выбранных контроллерных карт LSI MegaRAID 6Гбит/с SATA+SAS. ПО значительно ускоряет I/O производительность приложения в ^DD)^^-вах жестких дисков с помощью интеллектуального кэширования наиболее часто используемых данных, или "горячих точек", на твердотельные накопители (SSDs). Контроллеры MegaRAID вместе с ПО CacheCade Pro 2.0 могут обеспечивать в 13 раз больше транзакций в секунду и тем самым экономить средства на 82% по сравнению с массивами только для HDD.

Второе поколение ПО, совместимое с контроллерами LSI MegaRAID SAS серий 9260, 9261 и 9280, является первой в индустрии технологией кэширования контроллера специально для SSD, которая предлагает кэширование как чтения, так и записи при использовании SSD, значительно увеличивая производительность по сравнению с предыдущим поколением ПО CacheCade, которое поддерживало кэширование только чтения SSD.

До сегодняшнего момента ИТ-про-фессионалы, работающие в электронном бизнесе Web 2.0, с виртуальными серверами, OLTP и хранилищами данных большого объема, не имели экономичного способа использовать SSD для ускорения своих приложений. Внедрив ПО CacheCade Pro 2.0 с небольшим количеством SSD, пользователи смогут легко увеличить производительность приложения в существующей инфраструктуре, изме-

нив динамику сервера хранения и вернуть средства, вложенные в дата-центр".

ПО интеллектуального кэширования чтения/записи CacheCade Pro 2.0 использует твердотельные диски как выделенный пул высокопроизводительного кэша перед жесткими дисками, что с минимальными затратами улучшает производительность чтения и записи, сокращает задержки ввода/вывода и время восстановления, ускоряет время вызова приложений и нижний RAID-доступ.

ПО избавляет от необходимости вручную настраивать гибридные массивы, использующие SSD в качестве первичных пулов, с помощью интеллектуального и динамичного направления часто используемой информации на более производительный выделенный слой кэша SSD. Разворачивая ПО CacheCade Pro 2.0 с небольшим количеством SSD, пользователи смогут минимизировать инвестиции в HDD и SSD, при этом достичь в 13 раз больше транзакций в секунду по сравнению только с HDD-массивами для самых разнообразных интенсивных I/O приложений.

ПО CacheCade Pro 2.0 помогает сократить общую стоимость владения оборудованием, избавляя пользователей от необходимости добавления CPU, памяти или жестких дисков, сокращая задержки из-за "узких мест" традиционных вращающихся медиа. ПО позволяет центрам обработки данных, малым и средним предприятиям снизить совокупную стоимость владения до 82% за счет значительно-

го сокращения оборудования, электропотребления, охлаждения и требуемой площади для размещения.

ПО также обеспечивает сокращение значительных расходов, связанных с лицензией и обновлениями для приложения ПО, которые требуют полной замены оборудования на SSD. Кроме того, ПО CacheCade Pro помогает администраторам баз данных минимизировать расходы на настройку приложения, связанную с обучением сотрудников, чтобы время отклика приложения соответствовало уровню обслуживания компании.

ПО CacheCade Pro 2.0 легко устанавливается и просто в использовании. Пользователи могут произвести "горячую" замену SSD в слотах дисков сервера и использовать MegaRAID Storage Manager™ для создания пулов кэширования CacheCade. ПО автоматически определяет и помещает "горячие" данные в выделенные кэш-пулы, что не влияет на производительность протоколов и других интенсивных записей, а также без дополнительной нагрузки на центральный процессор, хосты CPU, DDR и OS.

CacheCade Pro 2.0 является самым последним ПО в семействе решений LSI для ускорения приложения, включающего PCIe карту WarpDrive™ SLP-300 и ПО MegaRAID Fast Path .

ПО уже доступно через мировую сеть дистрибуторов, системных интеграторов и строителей компании LSI.

Дополнительная информация на сайте: www.lsi.com/CacheCadePro.

"Ростелеком" ввел в эксплуатацию первый в России мобильный центр обработки данных

"Ростелеком” ввел в коммерческую эксплуатацию мобильный центр обработки данных (МЦОД). Он состоит из отдельных модулей, созданных на базе стандартных 40-футовых морских контейнеров и может быль оперативно развернут и подключен к каналам связи "Ростелекома". При этом МЦОД позволяет осуществлять хранение и обработку данных, а также предоставление широкого спектра услуг с высокой надежностью, отказоустойчивостью и производительностью.

МЦОД создан с использованием решений IBM в соответствии с международным стандартом TIA/EIA-942 и отвечает требованиям 3-го уровня надежности (Tier III). Подрядчиком по реализации этого проекта стала компания "Энвижн Груп".

Создание нового ЦОДа стало одним из самых крупных проектов в области построения ИТ-инфраструктуры в Дальневосточном регионе. Общий объем инвестиций "Ростелекома" в проект составил 110 млн. руб.

Конструктивно МЦОД содержит

15 стоек 42U для размещения оборудования и все необходимые инженерные системы.

Система кондиционирования состоит из двух независимых гидравлических контуров (внешний — этиленг-ликоль, внутренний — водяной) с промежуточными пластинчатыми теплообменными устройствами. Архитектура системы предусматривает максимально возможную степень защищенности и резервирования.

Интегрированная система мониторинга МЦОД позволяет проводить контроль климатических параметров, состояния технологического оборудования, видеонаблюдение в режиме реального времени. Все существенные параметры системы отображаются на информационных панелях операторов.

Система автоматического пожаротушения охватывает все технологические контейнеры МЦОД.

Структурированная кабельная система обеспечивает максимальную масштабируемость, гибкость, современный дизайн и удобство эксплуатации.

В ходе реализации МЦОД быти решены вопросы энергообеспечения: система электропитания, реализованная по схеме N+1 состоит из 2-х ди-зель-генераторных станций суммарной мощностью более 1,2 мВт, модулей бесперебойного электропитания, байпасов и аккумуляторных батарей. Весь комплекс обеспечивает гарантированное и бесперебойное энергоснабжение МЦОД с максимальной степенью надежности.

Обеспечение аппаратуры ракетно-космической техники

электронной компонентной базой

Юрий Урличич,

генеральный директор -генеральный конструктор ОАО «Российские космические системы», д.т.н., профессор

м

Валерий Субботин,

первый заместитель

генерального директора -

генерального конструктора

ОАО «Российские космические системы», дт.н.

Владимир Стешенко,

начальник комплекса -заместитель генерального конструктора ОАО «Российские космические системы», к.т.н., доиент

Развитие ракетно-космической техники (РКТ) ставит перед разработчиками аппаратуры жесткие требования: улучшение габаритномассовых характеристик, увеличение функциональных возможностей и повышение сроков ее активного существования. Электронная компонентная база (ЭКБ), применяемая в бортовой аппаратуре космических аппаратов (КА), должна создаваться с учетом следующих факторов:

— разнообразие функциональных задач, выполняемых КА, приводит к необходимости использования широкой номенклатуры типоно-миналов ЭКБ при их крайне малой количественной потребности;

— при производстве широкой функциональной номенклатуры ЭКБ требуется применение разнообразных технологий, многие из которых уникальны и отсутствуют в России;

— жесткие требования к сроку активного существования (САС) при полном отсутствии возможностей ремонта означают сверхжесткие требования к надежности и стойкости к дестабилизирующим факторам космического пространства.

Специфика ЭКБ космического применения состоит в том, что она развивается путем, отличным от общепромышленной электроники, ориентированной на массовый выпуск продукции с коротким жизненным циклом и быстрой сменой типов (рис. 1).

Решить проблему обеспечения производителей космической аппаратуры ЭКБ возможно только при комплексном подходе, т.е. пропорциональном использованием отечественных и импортных комплектующих и созданием специализированных отраслевых производств.

Отечественная ЭКБ, производимая в настоящее время для РКТ, не удовлетворяет в полной мере заданным требованиям по функциональности, надежности и радиационной стойкости, вследствие чего более 60% базы, используемой в бортовой аппаратуре КА, приобретается у иностранных поставщиков, при этом для Российской Федерации действуют экспортные ограничения на приобретение компонентов качества Military и Spасe. Трудности в приобретении продукции такого уровня вынуждают разработчиков применять компоненты индустриального уровня качества, что ведет к неоправданному расширению номенклатуры.

Проблемы элементной базы для аппаратуры РКТ лежат прежде всего в разнообразии применяемых типов сложных изделий (широкой функциональной номенклатуре) при крайне малой серийности, что не свойственно массовой электронике, и исключительно высоким требованиям надежности и стойкости к дестабилизирующим факторам космического пространства (ДФ КП) для обеспечения длительных сроков функционирования.

Рис.1. Оіецифика ЭКБ для аппаратуры космического назначения

Тенденция к снижению нормативных требований в общепромышленной и потребительской электронике в первую очередь связана со стремлением получить как можно больше кристаллов с одной пластины, цена которой составляет 800-1800 долл., при этом с уменьшением размера кристалла в два раза вьход увеличивается в четыре. Потребности в специализированной ЭКБ для космических применений идут вразрез с тенденциями развития электронной промышленности в мире. Аппаратура космического приборостроения, как правило, имеет очень длительный жизненный цикл: для относительно серийных компонентов служебной аппаратуры (контрольноизмерительн^гх систем, систем управления электропитанием, телеметрии и т.п.) срок производства прибора может превышать 20 лет. Налицопротиворечие между требованиями к жизненному циклу аппаратуры и реальной сменяемостью поколений ЭКБ.

Ключевой задачей при создании ЭКБ для применения в аппаратуре РКТ является обеспечение приемлемой стоимости малосерийного производства при безусловном обеспечении требований широкой номенклатуры, длительного жизненного цикла, надежности, стойкости к де стабилизирующим факторам и отказоустойчивости.

Основные критерии выбора:

— надежность компонента (подтвержденная компанией - производителем и независимыми сертификационными центрами;

— репутация производителя (производит ли он компоненты в "милитари" и "спэйс" исполнении или же специализируется на коммерческом рынке);

— прозрачность механизма поставок (прозрачная логистика от производителя до потребителя, исключение "серых" каналов и возможного контрафакта);

— наличие программы поддержки длительного жизненного цикла и страховки от снятия с производства (Obsolescence Маnаgement);

— наличие сертификатов качества;

— информационная поддержка (включая российские аналоги ТУ).

Наличие компонента в программах по им-портозамещению и воспроизводству является важным условием для его выбора.

Современные подходы к созданию специализированной ЭКБ, стойкой к ДФ КП, можно разделить на следующие большие группы: технологические методы повышения стойкости, конструктивные и схемотехнические методы, а

также обеспечение поддержки моделирования влияния ДФ КП на этапе проектирования компонентов (рис. 2).

К технологическим методам следует от нести использование специализированных технологических процессов изготовления CБИC, специализированных материалов.

Это, в частности, технологии "Кремний на сапфире" (КН^, "Кремний на изоляторе" (КНИ), специализированные операции легирования и т.п. Bсе эти способы дорогостоящи и поэтому реализованы на небольшом числе производств. Bедущими производителями подобной продукции являются американские компании Honeywell, Peregrine Semiconductors и ряд других.

Конструктивные способы повышения стойкости основаны на использовании специальных корпусов, методов локальной защиты и пр. Cхемотехнические методы повышения радиационной стойкости, в том числе к тяжелым заряженным частицам (ТЗЧ), — это применение библиотек элементов с мажоритированием на уровне вентилей, кодеров, декодеров Хэмминга, т.н. усиленных библиотек элементов, отбор библиотечных компонентов и ряд других приемов. Основное достоинство такого подхода - в возможности его реализации на существующих и перспективных фабриках, обладающих стандартной (предназначенной для массовой продукции) технологией. Этот подход имеет международное название Radhard by Design.

Основная проблема, с которой сталкиваются разработчики и производители ЭКБ для космических применений, — обеспечение малой серийности при большой номенклатуре. Широкая номенклатура изделий требует применения большого числа технологических про-

Навигационный чипсет "ГеоС-3"

цессов, которые обеспечиваются дорогостоящим оборудованием, а также сырьем, материалами, непрерывным обслуживанием и т.п. Учитывая крайне малую серийность большинства изделий, следует предусмотреть подходы, позволяющие обеспечить унификацию типовых решений.

Прежде всего следует различать аппаратуру служебных и целевых систем КА, а также понимать ориентировочную серий ную потребность в изделиях. Как уже отмечалось выше, к аппаратуре служебных систем КА относятся телеметрия, электропитание, командноизмерительные системы.

Учитывая, что большинство аппаратов строится на базе типовых платформ, можно говорить о том, что аппаратура служебных систем в известной степени унифицирована и выполняет одни и те же функции независимо от целевой задачи аппарата.

Рис. 2. Подходы к созданию специализированной ЭКБ, стойкой к дестабилизирующим факторам космического пространства

Линия поверностного монтажа

Телеметрия не зависит от того, выполняет ли спутник функции дистанционного зондирования, связи или навигации. Кроме того, спутниковые платформы живут долго, следовательно жизненный цикл приборов служебных систем и компонентов для них также должен быть обеспеченна длительный срок. Имеется определенная серийность, составляющая сотни и даже тысячи приборов. С другой стороны, к аппаратуре служебных систем не предъявляются сверхтребования по скорости обработки информации, производительности и т.п. Таким образом, для реализации компонентов аппаратуры служебных систем не требуются глубокие субми-кронные технологии.

Аппаратура целевых систем является уникальной для каждого аппарата, особенно для межпланетньх КА. Как правило, в этом случае говорить о серийности не приходится, потребность в каждом типономинале вряд ли составит

B Научном центре оперативного мониторинга Земли ОАО «Российские космические системы»

более нескольких десятков штук. Определенную серий ность имеет целевая аппаратура спутниковых систем связи и навигации, состоящих из достаточно большого числа аппаратов -"Глонасс", спутники связи и т.п.

Для создания серийных КА необходимы соответствующие объемы импортных ЭКБ класса Military и Space. На закупку ЭКБ за рубежом для России существуют ограничения, требуется оформление соответствующих лицензий в Государственном департаменте или Министерстве торговли ОНА. Для гарантированного обеспечения российских изготовителей космической техники высоконадежной элементной базой зарубежного производства необходимо заключить с ОНА соответствующее меж правительственное соглашение, позволяющее ввести облегченный режим получения лицензий. Необходимо также определить порядок осуществления партионных закупок ЭКБ иностранного

B цехах корпорации

производства в объеме всей программы создания однотипных КА и их сертификационных испытаний.

Решать эту проблему нужно в ближнесроч-ной перспективе путем создания небольших специализированных сборочных и испытательных производств ЭКБ. С этой целью необходимо закупить технологическое оборудование и укомплектовать производство соответствующими кадрами.

Можно сформулировать следующий принцип производства ЭКБ космического применения на отечественной технологической базе: в ближайшей перспективе (до 2015 г.) возможен переход на преимущественное использование отечественной ЭКБ в аппаратуре служебных систем КА. Что касается аппаратуры целевых систем, то там еще долго будет использоваться значительная доля ЭКБ зарубежного производства, за частую индустриального уровня качества.

Опыт организации работ по замене снятой с производства ЭКБ иностранного производства

Необходимость коррекции конструкторской документации (на примере двух микросхем - 1АМ81028 и 1АМ82028):

Применяемость -11 приборов По каждому прибору необходимо провести:

- коррекцию КД на платы и микросборки с вынужденным увеличением габаритов;

■ коррекцию КД на приборы с переделкой корпусов и крышек:

- корекция текстовой документации: изготовление вновь разработанных узлов и приборов для КОИ и ПСИ

■ проведение КОИ приборов.

Всего затраты на 11 приборов составят свыше 60 млн. рублей Продолжительность работ от 8 до 12 месяцев

Разработка заказных микросхем СВЧ-диапазона

(аналогов IAM81028 и IAM82028)

Аналоги, разработанные на фирме 0MMIC (Франция), полностью соответствуют микросхемам IAM81028 и IAM82028 фирмы Agilent (США)

Таким образом, заказ партий двух типов микросхем составляет 35 млн. рублей.

Срок выполнения заказа 7-8 месяцев

Рис. 3. Кооперация при разработке и производству специализированной ЭКБ космического применения

Бортовой излучатель навигационного сигнала для КА «ГлонассМ»

Рис. 4. Опыт организации работ по замене снятой с производства ЭКБ иностранного производства

Старт РН «Протон»

И разработчикам аппаратуры надо понимать эту ситуацию при формировании заявок и перечней. При планировании работ по разработке и производству ЭКБ, предназначенной для использования в высоконадежных применениях, возможно построить кооперационную схему по принципу "фаундри", при этом разработка и финальные операции сборки и испытаний остаются за российским производителем, а производство кристаллов осуществляется либо на отечественных фабриках, либо за рубежом (рис. 3).

Примером такого подхода является опыт ОАО "Российские космические системы" по созданию специализированных компонентов взамен снимаемых с производства (рис.4). Как видно из рисунка, разработка и изготовление специализированных компонентов позволили получить практически двукратный выигрыш по срокам и по стоимости.

Еще одним примером широкой внешней кооперации является организация работ по созданию навигационного приемника ГЛО-НАСС/GPS, удовлетворяющего современным

требованиям и отличающегося высокой степенью миниатюризации и низкой стоимостью при массовом производстве.

ОАО "Российские космические системы" начало с сентября 2010 г. финансирование работ по созданию навигационного чипсета "ГеоС3" разработки ООО КБ "Геостар — навигация". Тестовые образцы модулей будут доступны в ноябре 2011 г., а в начале 2012 г. начнется их массовое производство. Отличительные особенности модуля "ГеоС3":

— В нем объединены технологии "Система на кристалле" на основе ядра ARM7 и "Система в корпусе".

— 32 корреляционных канала ГЛОНАСС, GPS, SBAS. Структура канала обеспечивает ускоренное вхождение в синхронизацию, надежное и быстрое восстановление синхронизации после срыва, компенсацию ошибок, вызванных многолучевостью, поддержку режима Assisted.

• Блок быстрого поиска: обеспечивает сокращение времени старта, в том числе присла-бых сигналах.

• Встроенные аналоговые 1Рблоки для организации питания СБИС (1,8 и1,2В).

• Многоуровневая, гибкая система энергосбережения.

По своим основным характеристикам изделие соответствует или превосходит зарубежные и отечественные аналоги.

Предприятия космической промышленности были и остаются потребителями качественной и надежной ЭКБ. Предложенные выше подходы к разработке и производству не позволят решить все проблемы с обеспечением ЭКБ в ближайшие 23 года. Поэтому необходимость в упорядочении применения зарубежной ЭКБ назрела, и меры в этом направлении принимаются.

Только грамотное взаимодействие разработчиков аппаратуры, предприятий микроэлектронного комплекса и поставщиков в состоянии обеспечить надлежащее качество и функциональность аппаратуры космической техники, обеспечив тем самым решение задач связи, вещания и навигации.

ОАО «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» Россия, 111250, г. Москва, ул. Авиамоторная, д. 53 Тел.: (495) 6739699. Факс: (495) 6734646 Email: [email protected] www.spacecorp.ru

Системная микроминиатюризация ЭКБ как стратегическая перспектива развития инноваций в космической отрасли

Урличич Ю.М.,

д.т.н, профессор

Данилин Н.С.,

д.т.н., профессор

Димитров Д.М.,

д.т.н., профессор

Булаев И.Ю. Белов ДА

Введение

Ведущие мировые фирмы космического и оборонного сегментов уже несколько лет используют в своих изделиях так называемые системы в корпусе (СвК) (System in Pacrage), где на смену электронно-компонентной базы (ЭКБ) пришли микросистемы в корпусе. Система в корпусе — это технология, которая позволяет интегрировать КМОП, КНИ, КНС, биполярные и пленочные структуры с СВЧ, МЭМС, оптоэлектронными и дискретными компонентами в одном корпусе. Уникальность этой технологии определяется соотношением между ценой реализуемых изделий и их функциональностью в единице объема корпуса.

Нами впервые в РФ разработаны теория и методические основы, подходы и принцип создания, развития и целевого использования инновационных космических микросистем в корпусе как основы макроуровня перспективных микроспутников. Эта прогрессивная технология позволяет снизить массогабаритные характеристики изделия, его энергопотребление, повысить функциональность в единице объема, сократить цикл "разработка-выпуск" новых космических аппаратов (монография "Инновационные космические микросистемы в корпусе", авторы — Н.С. Данилин и др).

Результаты указанных исследований одоб-

рены на коллегии Минэкономразвития (июль 2011г.), вошли в проект "Cколково", а также в межправительственную Программу РФ-ОША по развитию космической техники.

Электронная компонентная база (ЭКБ) относится к критически важным высоким технологиям, оказывая определяющее влияние на технический облик и темпы развития космических систем [рис.1]. По результатам проведенных исследований в этом сегменте получена следующая информация:

Западные партнеры предпочитают создавать новые космические системы на основе типовых гибридных узлов, т.н. системы в корпусе ^вК). Выбор кристаллов для них осуществляется по технологии "Known to Good" — заведомо хорошие кристаллы — прошедшие квалификационные испытания на производстве с нормами проектирования 0,25-0,5 мкр, имеющих срок хранения до 40 лет. CвK это новые поколения реализации многокристальных гибридных узлов. Основу CвK для космических систем составляет интеграция полифункций на кристаллах цифровой, аналоговой и радиочастотной техники, активных и пассивных элементах [рис. 2]. Программный продукт для них (Soft)

что очень важно, на уровне системных достижений космического приборостроения, что является существенным преимуществом для приборостроительных фирм. Достигнуто резкое увеличение функциональных возможностей в единице объема и массы при минимальном потреблении энергии. Происходит значительное уменьшение себестоимости проектов и сроков реализации за счет сокращения циклов проектирования и квалификационных испытаний. Создаются интегрированные аналого-цифровые системы с новыми качественными показателями. Основой для применения перспективных кремниевых пластин в СвК могут стать достижения отечественных фирм НИИСИ РАН (академик В.Б. Бетелин), НИИ им. Седакова (г. Нижний Новгород).

СвК — это новый реальный путь инновационного применения достижений современной микроэлектроники для целей создания наноспутников.

Радиационная стойкость новых космических систем не может быть обеспечена классическими пассивными методами (экранирование и защита с помощью титановых и алюминиевых пластин) — слишком мала активная масса

Рис. 1 . Качество ЭКБ космических систем

РИс. 3. Эволюция надежности радиоэлектронных космических систем на базе применения CвK

РИс. 2. Обобщенная концептуальная модель систем в корпусе

спутника, чтобы защита превосходила ее в несколько раз. Поэтому основу радиационной стойкости составляет специальный подбор полупроводниковых пластин, в том числе и кремний на изоляторе (КнИ) и кремний на сапфире (КнС). Вторичным эшелоном радиационной защиты является корпус для СвК — керамический или металлокерамический, типа изготовляемого фирмой "Киосера" — Япония. Нами во взаимодействии с отечественными специалистами проработан комплекс вопросов по физической архитектуре систем в корпусе, системным требованиям к ним, по специфике проектирования для космических объектов, включая наноспутники, по сборке СвК, по их надежности и радиационной стойкости, эффективности, по тестированию систем в корпусе. В данном докладе сделан акцент на выборе некорпусированньх кристаллов.

Системы в корпусе (СвК) являются одним из самых перспективных и экономически обоснованных путей создания микроминиатюрных электронных систем сегодня (рис. 3).

Применение СвК в ряде стратегических направлений как, например, космическая и военная промышленность определяется следующими факторами (табл. 1):

• Необходимость в интеграции цифровых, аналоговых и СВЧ подсистем с МЭМС модулями и тонко/толстопленочными схемами с целью получения максимальной функциональности в единице объема.

• Требования к уменьшению габаритных размеров изделий и снижению их веса.

• Тенденция реализовать тестопригодные системы еще на уровне разработки проекта за счет соответствующего применения функциональной декомпозиции по всем уровням системной иерархии и использовании унифицированных и уже апробированных технических решений.

• Необходимость в повышении технологичности и надежности выпускаемых изделий.

• Требования к существенному снижению расходов разработки, испытаний и производства электронных микросистем (рис. 4).

Важнейшее значение при разработке и реализации СвК имеет выбор квалифицированных полупроводниковых кристаллов или known

good die (KGD), а также технология их установки в СвК. Монтаж полупроводниковых бескор-пусных элементов (bare die -кристаллов) совместно с другими компонентами на общей подложке начался с 2005 г. Эта технология оставалась на исследовательском и экспериментальном уровне вплоть до начала 2000-х, когда с появлением новых подходов к корпусирова-нию промышленность двинулась к созданию микросистем в корпусе. Сегодня в перечень микроэлектронных изделий, которые поставляются потребителям, входят следующие типы квалифицированных кристаллов:

(1) бескорпусной кристалл с алюминиевыми или золотыми контактными площадками

Таблица 1

^отношение параметров ^стем в Корпусе ^вК) и ^стем на Кристалле ^нК)

Параметры СвК СнК

Стоимость проекта Х$ (7-10)Х$

Время реализации до прототипа 6-9 мес. 18-36 мес.

Коллектив Любой, для разработки системных электронных изделий Высококвалифицированный специализированный

Отладка прототипа 1-2 мес. >12 мес.

Серийность >10000 Малая

Радиационная стойкость (100-1000) Крад Не всегда достижима

Повторяемость производства В течение 20 лет С большими затратами

Рис. 4. Тенденция уменьшения веса бортовых управляющих устройств на базе СвК

(сигнальные и питания), готовый к разварке (bondable die).

(2) бескорпусной кристалл, распаянный на подложке (или микроплате) СОВ (chip-onboard).

(3) Полупроводниковые пластины (wafer level packaged die) с механической защитой поверхности кристаллов, с встроенными межсоединениями между портами ввода/вывода и площадками питания, либо с возможностями модификации этих соединений.

Целью настоящего исследования является выявление основных вопросов применения KGD в СвК для нужд космической промышленности:

• Производители, приобретение и особенности KGD.

• Вопросы стандартизации KGD.

• Вопросы технологий сборки и тестирования KGD .

Производители, приобретение и особенности KGD

Ввиду недостаточной информации и опыта по вопросам приобретения KGD в отечественной промышленности, в работе приводится практика НАСА и МО США.

В США к настоящему времени KGD предлагают AMI Semiconductor, Aeroflex, Avago Technology, Infineon Technology, NXP, Intel, Freescale, IBM, LSI Logic, Samsung Electronics, Texas Instruments, Analog Devices, Linear Technology, AMD, Catalyst, National Semiconductor, Maxim, Signal Process и др. Проблемы приобретения связанные с тем, что, во-первых, большинство предлагаемых KGD не соответствуют квалификациям QML Q/V, и, во вторых, коммуникация

с производителями достаточно сложна по ряду причин.

Следует отметить, что в 2005 г. для нужд ВПК США была создана ассоциация производителей KGD под именем Die Product Consortium (DPC), в которую входит большинство указанных производителей. До 2005 г. вся KGD инфраструктура была связана только с программой DARPA МО США. В 2005 г. появилась программа DPC по расширению рынка многокристальных сборок, а с 2006 г. DPC превратилась в орган стандартизации в области KGD. Дорожная карта DPC построена на двухгодичных циклах. В ней отдельное место занимает практическое развитие технологии СвК. Для этой цели в консорциуме создана SiP Project Team (Группа по развитию СвК). В его задачи входит работа в области методологического и технологического развития СвК, обмен СвК информации между членами консорциума, работа с партнерами вне консорциума в области технологии и рынка и др.

Первым шагом до приобретения KGD является выбор потенциального производителя, который проводится либо по методике Jet Propulsion Laboratory — Electronic Parts Engineering Office (для НАСА), либо по методике МО США MIL-STD 1388-1A "Logistic Support Analysis" и IEC 62258 "Semiconductor Die Products: Requirements for Procurements and Use". Выбор сводится к следующим основным процедурам:

• Первоначальный выбор производителя на базе предварительных соображений о коммуникативности, технологичности, цене изделия и др.

• Определение изделия в продуктовой гамме производителя.

• Ознакомление с технологическими особенностями производства пластин, из которых или на которых поставляется изделие.

• Ознакомление с особенностями разработки изделия.

• Анализ параметров системы качества, действующей на предприятии.

• Анализ системы обеспечения надежности изделия.

• Анализ тестовой среды и технология тестирования изделия.

• Анализ системы отбраковки.

В продуктовой гамме предлагаемых на рынке кристаллов KGD, самый большой класс составляют так называемые кристаллы на подложке или COB (chip-on-board). Это бескорпус-ные кристаллы, которые распаяны (проводами или BGA) на подложке для межсоединений. Они отличаются следующими характеристиками:

• Кристалл установлен на подложке (или на микроплате).

• Кристалл приклеен к подложке при помощи токопроводящей или изоляционной эпоксидной пасты с соответствующим составом.

• Кристалл электрически соединяется к подложке разваркой траверсов.

• Кристалл капсулирован защитным покрытием.

• В связи с этим процесс сборки СОВ достаточно простой и включает три базовых шага

— закрепление кристалла на подложке, раз-варка электрических проводов и капсулирова-ние. Одновременно следует отметить, что разработка СОВ достаточно критичная как к области применения кристалла, так и к компонентам поверхностного монтажа, которые также требуется установить на той же подложке.

Вопросы стандартизации

В 2003 г программа МО США DARPA (Defense Advanced Project Agency) поручила разработку первого стандарта по приобретению и распространению KGD изделий, который теперь является индустриальным стандартом JESD 49 Procurement Standard for Known Good Diе (KGD). К моменту доклада список KGD стандартов дополнен:

• J-STD-12 Implementation of Flip Chip and Chip Scale technology.

• J-STD-26 Semiconductor Design Standard for Flip Chip Applications.

Рис. 5. Сравнительная тенденция рынка СвК в США

• J-STD-28 Performance Standard for Construction of Flip Chip Scale Bumps.

• EDR-4703 Quality assuarance quuidelines for bare die including KGD.

• ES 59008 Data requirements for semiconductor die.

• IEC 62258 Semiconductor Die Products: Requirements for Procurements and Use.

Все эти стандарты требуют детального ознакомления, но необходимо обратить внимание на два из них в связи с небольшим опытом в области СвК и KGD в отечественных разработках. ES 59008 "Data requirements for semiconductor die" определяет какие данные о KGD следует предоставлять производитель потребителю для принятия решения по применению выбранного KGD, а именно:

• Данные по идентификации продукта и прослеживания его создания.

• Технические характеристики продукта.

• Конструктивные параметры кристалла.

• Данные по тестированию, качеству и надежности кристалла.

• Требования к условиям работы с кристаллом, его хранению и установки в сборках.

• Термодинамические и электрические характеристики кристалла в различных режимах его эксплуатации и в различной окружающей среде в соответствии с техническими условиями его применения.

IEC 62258 "Semiconductor Die Products: Requirements for Procurements and Use" рассматривает вопросы поставки и применения KGD изделий следующих типов: пластины, кристаллы готовые к разварке, кристаллы и пластины с подсистемой межсоединений и частично капсу-

лированные кристаллы. Стандарт определяет минимальные требования к:

• Данным, сопутствующим поставляемых КЭй.

• Условия и процедуры по работе, хранению и транспортировке KGD.

Вопросы технологии сборки и тестирования КЭй

Кристаллы, применяемые в СвК, могут быть расположены как в планарном монтаже, так и в 3й-сборках на общей подложке. При этом высота таких сборок —весьма критический параметр конструкции СвК. При стыковке до 810 кристаллов современная технология позволяет сборку с высотой прядка 1,2 мм, но требования миниатюризации уже ставят требование

вит ряд ограничений по размерам шариков пайки и петель электропроводов для распайки, по толщине подложки и капсулирующего покрытия. Все кристаллы производятся на пластинах с толщиной около 350Е-6 мм. Чтобы реализовать сборку из 8 кристаллов, пластина изначально утончается до 50Е-6 мм. Для этого применяются несколько методов — механическое полирование, химико-механическое полирование, мокрое или сухое травление и плазменная обработка. После такой обработки механическая прочность пластины (и кристалла в частности) сильно уменьшается и при дальнейших обработках весьма вероятно появление трещин и зон с внутренними напряжениями. По этой причине тестирование и отбраковка после утончения обязательны и сфокусированы на производственных процессах для KGD.

В 3 D-компановках кристаллы могут быть одного или разных размеров. Поэтому и применяется непосредственная пирамидальная стыковка (при кристаллах разного размера) или стыковка с прокладками (interposer) при кристаллах одного размера. Точность стыковки ухудшается из-за разных коэффициентов адгезии отдельных кристаллов.

Разварка электрических соединений для KGD также отличается существенными ограничениями. Так, например, стандартный изгиб разварки имеет высоту 150-170 Е-6 мм, а в случае KGD этот размер меньше 100 Е-6 мм.

Технология сборки KGD, хотя достаточно точно определена, требует внимательной проработки в каждом отдельном случае и является всегда проблемно ориентированной.

к высоте в 1-0,8 мм. Это, в свою очередь, ста-

Зависимость стоимости микроспутников от степени внедрения систем в корпусе (СвК) Таблица 2

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА С ИЛИ БЕЗ СВК 50-100 КГ 10-50 КГ 1-10 КГ

УСЛОВНАЯ СТОИМОСТЬ ПРОЕКТА В % БЕЗ СВК 100 100 100

УСЛОВНАЯ СТОИМОСТЬ ПРОЕКТА В % С СВК ДО 50% 70 60 50

УСЛОВНАЯ СТОИМОСТЬ ПРОЕКТА В % С СВК ДО 75% 55 40 30

УСЛОВНАЯ СТОИМОСТЬ ПРОЕКТА В % С СВК >85% 45 30 25

Тестирование KGD является частью общего тестирования СвК изделий, что определяет и ряд особенностей при создании тестового подхода. Если тестирование и отбраковка прошли успешно на уровне пластины и/или кристалла на фабрике производителя и соответствующие тестовые данные переданы потребителю, то тестовая технология для собираемого на базе KGD изделия должна использовать эти данные, а конструкция СвК должна быть тестопригодной с учетом ее функционально независимых блоков (KGD).

Заключение

Применение KGD кристаллов в СвК — эффективный путь к инновационным разработкам в микроэлектронике. Технология KGD используется повсеместно в космических технологиях. Многие мировые производители предлагают KGD продукты (рис. 5) .

Требования к ним, а также к условиям их приобретения, к работе с ними, к условиям их хранения и транспортировки стандартизованы в США и Европе.

Технология их применения в СвК изделиях достаточно хорошо апробирована и ведущими производителями накоплен уже 15-летний опыт.

Несмотря на достаточно хорошую обусловленность задачи применения квалифицированных кристаллов в СвК, от потенциального потребителя требуется достаточного опыта и необходимого уровня коммуникаций с производителями KGD и СвК.

Таким образом, СвК является стратегической технологией для мировой и отечественной космической промышленности и полностью определяет возможности по эффективному занятию рынка микроспутниковых систем (табл. 2). Доля СвК в космических аппаратах США за 2010 г. составляет 39% от общего объема ЭКБ

— стоимость 0,5 млрд. долл. Эта тенденция стала практикой потому, что расходы на проектирование конечных изделий удешевились на 1520%. Процесс проектирования сокращен по времени на 40%. Комплектация и построение изделий на базе заведомо исправных кристаллов "KNOWN GOOD DIE" и типовых узлов в виде микросистем в корпусе сократила производственные расходы на 30%. Тестирование изделий заняло не более 10% от общего времени реализации изделий. В 2010г доля проектов с применением микроспутников составила 90% от общего объема космических проектов США.

Литература

1. Данилин HC, Димитров ДМ, Coe^x» ИХ.

Разработка систем в корпусе (Known Good Die). Доклад на научно-технической конференции "Электронная компонентная база космических систем". Адлер. Cентябрь 2009.

2. Димитров ДМ., Cабиxов ИХ. Опыт ОША по эффективному созданию высоконадежной аппаратуры с военным и авиакосмическим назначением на базе систем в корпусе. Доклад на научно-технической конференции "Электронная компонентная база космических систем". Адлер. Cентябрь 2009.

3. Данилин HC, Димитров ДМ, Cабиров ИХ. ^стемы в корпусе — магистральный путь развития ЭКБ для авиации космоса, ВПК//Вэстник электроники, 2009. — №2.

4. Данилин HC, Димитров ДМ, Cабиxов ИХ Применение квалифицированных полупроводниковых некорпусированных кристаллов при разработке систем в корпусе// йовременная Электроника,

2010. — №3.

5. Димитров ДМ, Данилин HC, Cабиров ИХ Вопросы радиационной стойкости MEMS Модулей// йовременная Электроника, 2011. — №1.

6. Урличич ЮМ, Данилин Н.С, Димитров Д М, Сбиров ИХ Электронная компонентная база систем в корпусе при разработке и реализации космической бортовой аппаратуре//Интеграл,

2011. — №1.

Б

Земля с высоты 36 тыс км.Фоторгафия полученна с помощью созданного в корпорации новейшей отечественной аппаратуры МСУ-ГС (разработчик — ОАО "Российские космические системы"), установленной на КА "Электро-Л"

24-Я МЕЖДУНАРОДНАЯ ВЫСТАВКА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ. СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И УСЛУГ СВЯЗИ

^.C/7q

www.sviaz-expocomm.ru

^)ufi

Approved

Event

ТПП РФ

Щ ¥

*wic

ЦВК «Экспоцентр», Россия, Москва

СВЯЗЬ-ЭКСПОКОММ

14-17 мая 2012

ОРГАНИЗАТОРЫ:

ЭКСПОЦЕНТР

МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВЫСТАВКИ И КОНГРЕССЫ *

МОСКВА

ЗАО «Экспоцентр»

123100, Россия, Москва, Краснопресненская наб., 14

Компания «ИДжей.Краузе знд Ассоусиэйтс,

Инк.» (США)

ПРИ ПОДДЕРЖКЕ:

.-і j. - л.

Министерства связи и массовых коммуникаций РФ

инпромта

Министерства

JSL™. промышленности 'м<*ии Г И торговли РФ

ОПЕРАТОР СПЕЦЭКСПОЗИЦИИ МИНКОМСВЯЗИ РФ:

ЕВРОЭКСПО

QUROIKPO

Актуальные проблемы и перспективы развития частотно-временного обеспечения РФ

Появление технологий передачи данных, нуждающихся в сигналах не только частоты, но и времени, поднимает вопрос выбора возможных способов частотно-временного обеспечения телекоммуникационных сетей, приобретающий, в условиях перехода от синхронных систем передачи к асинхронным, все большую актуальность в отрасли связи. С другой стороны, специалисты в области частотно-временного обеспечения и метрологии времени рассматривают современные сети как эффективное средство распространения сигналов точного времени. Группы исследователей в различных странах мира начали свою работу в 2004-2005 гг. практически одновременно. Первые публикации о результатах стали появляться в 2007 г. [6]. Не стали исключением и российские специалисты, результаты разработок которых представлены в данной статье.

Иванов А.В.,

ООО "АЛТО"

Шварц М.Л.,

ООО "Сайрус Системс Технологии" Шевченко Д.В.

Частотно-временное обеспечение отрасли "Связь"

Поскольку, асинхронные системы связи обладают высокой гибкостью, широкими возможностями для масштабирования и внедрения новых сервисов для операторов связи и абонентов их повсеместное внедрение на сети связи общего пользования (ССОП) является объективным процессом развития отрасли. Развитие телекоммуникаций всегда было и является процессом эволюционным и характеризуется постепенным замещением старых технологий на новые, без потери их совместимости между собой. Связующим звеном для реализации такого подхода является частотно-временное обеспечение, которому предъявляются различные требования в зависимости от применяемых технологий.

В связи с асинхронной природой 1Р сетей в их составе не предусматривались какие-либо механизмы для организации систем частотной синхронизации. В случае задачи обеспечения временной синхронизацией довольно успешно применяется протокол ЫТР для установки часов клиентского оборудования. При этом точность шкалы времени клиента имеет порядок 10 мс, что вполне удовлетворяет потребностям большинства задач уровня приложений.

Необходимо отметить, что точность синхронизации часов клиента для протокола ЫТР в значительной степени зависит от загрузки сети и её сложности — количества элементов коммутации и маршрутизации трафика на участке ЫТР сервер- клиент, а также от количества промежуточных ЫТР серверов. Это становится про-

блемой для увеличения точности передачи шкалы времени, а возможные способы ее решения связаны с определенными ограничениями на схемы соединения клиент-сервер. В качестве решения возможно использование прямых выделенных каналов связи IP через TDM для удаленных клиентов, но при этом имеет место снижение надежности такой системы синхронизации времени.

Не стоит забывать, что потребности сетей связи в частотно-временном обеспечении не ограничиваются лишь необходимостью в аттестованной шкале времени клиентов типа биллинговых серверов. Кроме них требуют синхронизации различные технологические системы, такие как системы мониторинга и управления сетями связи. Они нуждаются в аттестованной шкале времени не хуже 100 мкс и выше. Также подобные системы используются в других отраслях, таких как железнодорожный транспорт и энергетика.

В сетях связи имеется серьезная необходимость в обеспечении сигналами эталонной частоты оборудования базовых станций и шлюзов, обеспечивающих стык IP сетей и канальных (TDM) сетей связи. Кроме того, для базовых станций, работающих в режиме одночастотного вещания (DVB-T, CDMA) кроме частотной синхронизации, необходимо наличие единой и точной шкалы времени с точностью не хуже 1-2 мкс.

В технологии UMTS в качестве способа беспроводной передачи данных используется технология W-CDMA, разрабатываемая Международным Союзом Электросвязи (ITU) в соответствии со спецификациями 3GPP (проект партнерства производителей (сотовой связи) третьего поколения (3G)). Для того, чтобы обеспечить "мягкую эстафетную передачу" (Handover) клиентского оборудования от одной базовой станции к другой, неопределенность частоты несущего колебания сигнала каждой из станций должна быть не хуже 50x10-9 на

интервале наблюдения, равном длительности временного окна (576,923 мкс), предоставляемого абоненту в цикле временного уплотнения. Кроме того по этой же причине в [13, 4 табл. 2] есть требование к относительной разности фаз между базовыми станциями, которая должна быть не хуже 2,5 мкс на интервале наблюдения 256 с.

Внедрение технологии UMTS на Взаимоувязанной сети связи (ВСС РФ) приведет, прежде всего, к высоким темпам расширения сервисов для конечных пользователей и ко многим дополнительным возможностям и перспективным направлениям развития телекоммуникационной отрасли.

Чтобы удовлетворить нужды в частотновременном обеспечению сетей с коммутацией пакетов существует два способа:

• организация наложенных систем передачи эталонной частоты, вылилась в технологию SyncEthernet

• построение встроенной системы передачи эталонной шкалы времени, с возможностью восстановления эталонной частоты — технология РТР!

Внедрение мобильных сетей нового поколения 3G (UMTS), основанной на системе пакетной передачи данных, должно обеспечивать сохранение взаимосвязи между сетями предыдущих поколений GSM (2G), GPRS (2.5G). При этом возникает проблема передачи цифрового потока E1, который передается по пакетной сети.

Организация синхронизации на сетях

мобильной связи переходного периода от поколения 2,5G до 3G

Рассмотрим пример с двумя конечными пользователями с оконечным оборудованием, рассчитанным на сигналы E12 (Т1), и задача заключается в том, чтобы обеспечить подключение частных линий. На сегодняшней (и вчерашней) сети сигнал E12 передается как транспортный канал в составе сигналов с более вы-

Рис. 1. Передача стандартного сигнала Е12 по сети с коммутацией пакетов

сокой скоростью передачи - STM-1 (STM-n) или SDH в общей иерархии сигналов, передаваемых в системах с коммутацией каналов. В процессе развития сеть с коммутацией каналов заменяется на сеть с коммутацией пакетов и происходить это должно таким образом, чтобы вся структура была прозрачной для конечного пользователя.

Задача решается путем размещения функции взаимодействия (IWF) на границе пакетной сети и сети с коммутацией каналов. Для простоты на рис. 1 показано только одно направление передачи. Функция взаимодействия на передаче (T-IWF) получает от терминала конечного пользователя входящий сигнал, состоящий из цепочки последовательных данных и представляющий собой стандартный сигнал E12, и собирает биты в пакеты для передачи через сеть IP/MPLS. Функция взаимодействия на приеме (R-IWF) получает пакеты и восстанавливает сигнал, представляющий собой ряд последовательных данных, для передачи к терминалу конечного пользователя по стандартным линиям STM-n (SDH). Для простоты мы предполагаем, что поток битов доставляется нетронутым и что сеть не пытается выделить из этого потока какую-то информацию для цикловой синхронизации, разделения каналов или такие функциональные элементы, как "флаги", "ячейки" или "пакеты". Взаимодействие с традиционным оконечным оборудованием означает, что необходимо соблюдать существующие международные рекомендации [7, 8].

На рис. 1 изображены следующие элементы:

• SRCE — передатчик потока Е12;

• T-IWF — функция взаимодействия на передаче;

• R-IWF — функция взаимодействия на приеме;

• DEST — приемник потока Е12;

Основные функции устройств IWF:

• Разбиение потока Е12 на последовательность октетов:

• Формирование пакетов, которые содержат N октетов информации, и передача их по IP сети;

• Прием пакетов и обратное преобразование их в последовательность октетов;

• Восстановление исходного потока Е12, с использованием для этого соответствующей тактовой частоты в точке восстановления.

Поскольку при прохождении по сети время

задержки не является постоянной величиной, то будут иметь место колебания времени задержки пакетов ГГОУ), и в устройстве IWF должен быть соответствующий гибкий буфер, чтобы хранить полученные пакеты и снизить влияние этих колебаний времени задержки пакетов.

Есть случаи, когда тактовая информация не должна проходить через всю сеть. Например, как указано в Рекомендации >.1413 (рассматривается сигнал 0Б1, но ситуация технологически идентична для сигнала Е12 европейского стандарта), оборудование конечного пользователя может иметь доступ к "эквивалентным" тактовым генераторам (дающим "базовое время") на обоих концах сети. При таком сценарии IWF осуществляет синхронизацию по шлейфу, используя восстановленную тактовую частоту из входящего сигнала Е12, чтобы генерировать свою тактовую частоту для передаваемого в обратном направлении сигнала Е12. При этом важно, что сеть освобождается от необходимости передавать тактовую информацию через центральный пакетный участок. Тактовые генераторы конечных пользователей не должны отвечать строгим требованиям в отношении точности частоты, они должны быть только одинаковыми в конечных точках. Механизм получения таких эквивалентных тактовых генераторов не описан в Рекомендации >.1413.

Другая ситуация, рассматриваемая в Рекомендации >.1413, когда тактовая информация не должна пересекать всю сеть, аналогична ранее описанной, за исключением нескольких не-

больших отличий. Это случай, когда оба устройства IWF имеют доступ к "эквивалентным" тактовым генераторам (опорным генераторам) на обоих концах, т. е. в целом сетевая тактовая частота отслеживается до источника 1-го уровня. При таком сценарии "эквивалентность" достигается благодаря обеспечению соответствующей точности обоих тактовых генераторов, которая должна составлять не более 1 х10-11. В этом случае оборудование конечных пользователей работает в режиме синхронизации по шлейфу, когда тактовая частота, восстановленная из входящего сигнала Е12, используется для генерации тактовой частоты, которая будет передаваться с обратным сигналом Е12. Оборудование IWF использует сетевую тактовую частоту для исходящего сигнала Е12. Здесь также сеть освобождается от необходимости передавать тактовую информацию через центральный пакетный участок. Этот сценарий лучше всего подходит для тех случаев, когда оборудование конечных пользователей получает опорную тактовую частоту от сети и аналогичен традиционным схемам, где оконечными точками сети были такие устройства, как цифровое входное/выходное кроссировочное оборудование, использующее сетевую эталонную тактовую частоту для всех передаваемых сигналов Е12. Есть и другие преимущества от наличия точного и стабильного эталонного генератора в оборудовании Необходимо разрабатывать и аппробировать новые методы, обеспечивающие минимальные колебания времени задержки ГГОУ) при прохождении сигнала по сети, когда оконечные точки имеют лучшую синхронизацию. Низкая величина TDV дает хорошее соотношение между задержкой и потерей пакетов. Более подробная информация и примеры представлены в [9].

ETY

SSM

External Synchronisation Interfaces

Traffic Interfaces

Рис 2. Оборудование, поддерживающее синхронный Ethernet

Общие положения технологии

синхронного Ethernet

Синхронный Ethernet определяется ITU как средства использования Ethernet для переноса синхронизации (частоты) на физическом уровне системы передачи Ethernet. Это общий случай синхронизации уровня 1, который представлен в Рекомендации [10].

Тактовые генераторы для использования в синхронном Ethernet были определены в Рекомендации [10] и являются совместимыми с тактовыми генераторами, используемыми в существующей сети синхронизации. В результате, схема синхронизации сети является сопоставимой с существующей практикой синхронизации сети. Джиттер и уход частоты остаются совместимыми с существующими Рекомендациями, (см. [10]).

Согласно стандартам [IEEE 802.3] пропускная способность линии (скорость передачи) Ethernet должна быть в пределах конкретной скорости (±100 ppm) относительно абсолютного эталона. Синхронный Ethernet просто предполагает, что эта скорость будет соотносится с внешним эталоном. Поэтому синхронный Ethernet не накладывает никаких ограничений на существующие устройства Ethernet, в отношении которых не предъявляются требования к синхронизации. Однако в случаях, когда необходимо восстановление частоты с использованием синхронного Ethernet, необходимо сообщение о состоянии синхронизации.

Генератор ЕЕС в подсистеме внутренней синхронизации должен отвечать требованиям Рекомендации [10].

Оборудование, поддерживающее синхронный Ethernet, должно выделять тактовую частоту со входов для синхронизации или с интерфейсов для трафика через интерфейсы внутренней синхронизации и/или интерфейсы внешней синхронизации. Затем эти сигналы подаются в подсистему внутренней синхронизации.

Подсистема внутренней синхронизации обеспечивает необходимую фильтрацию и работу в режиме удержания частоты, а также выполняет необходимые функции, связанные с передачей сообщений для синхронизации.

Подсистема внутренней синхронизации должна быть способна выбрать альтернативный источник синхросигналов с помощью таблиц приоритетов и путем обмена сообщениями

о состоянии синхросигналов (SSM).

Подсистема внутренней синхронизации использует SSM для определения приоритета и возможностей отслеживания тактовой частоты.

Подсистема внутренней синхронизации

выдает тактовые сигналы с соответствующими скоростями передачи (интерфейсы внутренней синхронизации) для синхронизации физического уровня Ethernet PHY (ETY) на интерфейсе трафика.

Опорная сеть единого точного времени

Технологии SyncEthernet и РТР (в данной статье не рассматривается) не могут в полной мере подменить друг друга, так как обладают различными порядками точностей, а также различной степенью масштабируемости. Однако оба указанных варианта технологий синхронизации в IP сетях могут дополнять друг друга и повышать точность работы интегрированной сети ЧВО , в которой будут использоваться, как обе технологии вместе, так и по отдельности.

ЧВО для операторов и фиксированной и сотовой связи означает обеспечение сигналами синхронизации всех систем (коммутационной, базовой радио подсистемы, транспортной сети SDH, системы биллинга операторов), требующих различные виды синхронизации, Для решения этой задачи необходима разработка и применение эффективных технических решений по обеспечению сотовых сетей связи частотной и временной синхронизацией.

Технологии расширяются и появляются новые, а задачи синхронизации процессов во времени остаются прежними. В такой ситуации кажется целесообразным создание единой опорной сети частотно-временного обеспечения, которая не будет зависеть от применяемых технологий, а будет надстраиваться над системами передачи [1]. Сети ТСС строились, исходя из этих принципов обеспечения частотной синхронизации. Следующим этапом их развития является дополнительное обеспечение потребителей сигналами временной синхронизации (меток точного времени).

Исследованные и предложенные способы передачи сигналов времени (СВ) по волоконнооптическим линиям связи (ВОЛС) [2], разработанная и испытанная аппаратура распределения сигналов времени (АРСВ), производства

ООО "АЛТО" дают возможность создания выделенной, опорной сети единого точного времени (СЕТВ) на сети связи общего пользования (ССОП), которая является логическим продолжением существующей сети ТСС [3].

На сегодняшний день на ССОП РФ преобладает оборудование систем СЦИ, которое способно обеспечить передачу сигналов времени в составе своих информационных потоков, что открывает возможность к началу процесса преобразования сети ТСС в сеть единого частотно-временного обеспечения или СЕТВ. Аппаратура АРСВ на данный момент готова

стать для нее системообразующим элементом.

Технологии ЫТР, БупсЕ^е1т^ и РТР и будут доводить сигналы времени и частоты до клиентского оборудования и !Р систем передач последней мили (например, до базовой станции узла ЫodeB ) от метрологически аттестованной опорной сети ЕТВ, относительно которой можно будет производить и аттестацию шкалы времени (ШВ) на стороне потребителя.

Оборудование сервера времени типа ССВ-1Г производства ЗАО "НТЦ "КОМСЕТ"", позволяет формировать на своих выходах сигналы времени синхронизации в различных форматах, используя сигналы частоты и времени от АРСВ в качестве основного источника синхронизации. Этот сервер может применяться в качестве оконечного устройства сопряжения клиентского оборудования и сети ЕТВ на базе АРСВ.

С дальнейшим развитием отрасли системы SDH, как и PDH будут постепенно заменяться на !Р системы, что повлечет за собой изменение в оборудовании частотно-временного обеспечения. Достаточно будет заменить интерфейсные платы выделяющие данные о ШВ из потока, на новые, работающие, например, с заголовком SyncEthemet, в аппаратуре АРСВ. Разработка блоков для новых систем передач потребует организации опытных зон для дополнительных исследований в этой области.

Результаты испытаний фрагмента опорной СЕТВ

Существующий сегодня первый фрагмент опорной СЕТВ построен на участке г. Мытищи -

г. Москва на базе ВОЛП ЗАО "Компания ТрансТелеКом". Он обеспечивает передачу СВ от вторичного национального эталона (ВНЭ) времени и частоты до первичного эталонного генератора сети ТСС. В связи с тем, что пусконаладочные работы такого рода проводились впервые, особое внимание было уделено тестированию и исследованиям характеристик точности и стабильности передачи ШВ в системе на базе аппаратуры АРСВ.

Для существенного сокращения сроков проведения тестирования, испытаний и исследований в реальном масштабе времени между Эталоном времени и частоты (далее Эталон) и аппаратурой АРСВ осуществлялось линейное и синусоидальное изменение частоты. Для этого измеритель временных отклонений типа ИВО — 1М, (ООО "АЛТО") синхронизировался от Эталона частоты и времени, вводил заданный дрейф фазы в выходной поток Е12, который обеспечивал полученной опорной частотой комплект АРСВ, выполняющий функцию деления частоты 2048 кГц до 1 ГЦ (1 ррв). Таким

Рис. 3. Фрагмент опорной сети системы единого точного времени на участке г. Мытищи — г. Москва

образом производилось формирование тестовой шкалы времени с заданными относительно эталона отклонениями по точности и стабильности сигналов ЕТВ. Схема измерений на фрагменте опорной сети представлена на рис. 3.

Такая организация фрагмента СЕВ позволила провести все основные измерения в одном помещении и определить характеристики точностей синхронизируемых шкал времени. Проводились измерения временного положения фронта сигнала 1PPS с выхода АРСВ, работающей в системе передачи СЦИ, а также из-

мерения характеристики ОВИ выходной частота 2048 кГц ЫТР-сервера времени ССВ-1Г с присвоенным ему ІР адресом.

По результатам испытаний были сделаны выводы по работе АРСВ и ССВ-1Г при одновременном воздействии на входной сигнал синусоидальной модуляции и отклонения частоты:

1. Аппаратура АРСВ работает устойчиво при всех возможных отклонениях частоты и фазы сигналов ТСС, допускаемых Рекомендациями МСЭ-Т и стандартами ЕТБІ, с производственным запасом.

2. Точность воспроизведения шкалы времени по отношению к эталонной шкале на выходе 1-й АРСВ составляет ± 19 нс, на выходе 2-й в последовательной цепи АРСВ — ± 38 нс, на выходе 3-й АРСВ — ± 57 нс.

3. Аппаратура ССВ-1Г работает устойчиво при всех возможных отклонениях частоты и фазы сигналов ТСС, допускаемых Рекомендациями МСЭ-Т и стандартами ETSI, с производственным запасом.

4. Для фрагмента сети СЕВ на участке Мытищи — УМЖД — М9 (10) точность

воспроизведения шкалы времени по третьему классу (на выходе Ethemet ЫТР сервера времени ССВ-1Г) составляет ± 80 нс, а с производственным запасом — ± 150 нс.

Частотно-временное обеспечение отрасли "Метрология"

В целях обеспечения единства измерений в России действуют более 130 государственных эталонов (ГЭТ), передающих размеры единицы рабочим средствам измерений. Около четверти ГЭТ России созданы и внедрены в различные области народного хозяйства страны Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ).

Метрологическая задача передачи сигналов времени требует более высоких точностей, чем в отрасли "Связь", и сводится к сличению пространственно удаленных друг от друга стандартов частоты. Сегодня она решается с помощью перевозимых стандартов, а также с помощью спутников глобальной навигационной системы и спутниковых дуплексных каналов сличений. Точность проведения таких сличений, однако, ограничена характеристиками перевозимых стандартов и приемо-передающей частью спутниковых каналов, а также средой распространения.

Одним из наиболее перспективных альтернативных методов передачи эталонных сигналов частоты и времени является использование ВОЛС. Для определения потенциальной точности такого способа сличения был проведен совместный эксперимент ООО "АЛТО" и ФГУП

"ВНИИФТРИ", в котором осуществлялась передача шкалы времени по выделенной линии протяженностью до 50 км, с помощью аппаратуры АРСВ.

Опыт работы с АРСВ показал, что точность сличений ШВ определяется точностью измерения времени появления меток времени Т,, Т2, Т3 и Т4. Если использовать измерители интервалов времени с разрешающей способностью 10-100 пс, то можно добиться сличения ШВ с погрешностью не хуже 1-3 нс.

В аппаратуре АРСВ вывод меток времени для измерения внешними приборами не преду-

сматривался. Поэтому была спроектирована измерительная установка, имитирующая двунаправленную передачу меток времени. Метки времени АРСВ на стороне эталонного генератора ЭГ формировались делением частоты встроенного кварцевого генератора, синхронизируемой сигналом 5 МГц ЭГ до частоты 1 Гц. Временное положение формируемого сигнала 1 Гц синхронизировалось сигналом 1 Гц ЭЕ На стороне синхронизируемого генератора СГ метки времени АРСВ формировались делением частоты встроенного генератора до 1 Гц. Частота кварцевого генератора синхронизировалась приходящим потоком. Временное по-

Рис. 7. График разности значений расчетного и фактического расхождений шкал времени ЭГ и СГ по массиву данных, усредненных за 100 с (скользящее среднее), в диапазоне изменения температур катушек с оптоволокном 0 н-60°С с циклом 24 часа. На оси абсцисс — время в секундах, на оси ординат — время в наносекундах

Табица 2

Характеристики AРCB и AПCBЧ

Аппаратура Точность ШВ СКО Физическая ШВ

1 Гц КВ (RS-232) 5 МГц 10 МГц 2048 кГц

АРСВ =20нс <3 нс + + - - -

АПСВЧ =1-3 нс <0,7 нс + + + + +

ложение формируемых сигналов 1 Гц при этом было произвольным. Это не позволило определить абсолютную точность передачи ШВ, однако позволило оценить ее СКО. Эксперимент осуществлялся на измерительной установке, структурная схема которой представлена на рис. 6.

Таким образом, данная схема эксперимента, состоящая из 4-х комплектов АРСВ, является макетом для определения потенциальной точности, достижимой в разрабатываемой аппаратуре передачи сигналов частоты и времени по ВОЛС (АПСЧВ).

Одновременно с частотомерами проводились измерения ошибки временного интервала (ОВИ) приходящих из ВОЛС цифровых потоков с помощью измерителей временных отклонений ИВО-2, относительно опорных частот

5 МГц от ЭГ и СП Это было сделано для определения возможности применения этих технологий в аппаратуре АПСВЧ. По полученным данным ОВИ рассчитывалась разность временного положения шкал времени ЭГ и СП

Для исследования температурного влияния на ВОЛС две катушки оптоволокна по 25 км (прямой и обратный каналы) были помещены в термокамеру, позволяющую изменять температуру от 0 до 60оС по заданной функции.

В качестве критерия для оценки разрешающей способности измерительной установки рассчитывалась СКО разности значений расчетного и фактического расхождений шкал времени ЭГ и СГ на различных интервалах времени измерения.

По полученным данным рассчитаны СКО разности расчетного и фактического расхождений шкал времени ЭГ и СГ для интервалов времени измерения 1 с и усредненных значений за 10 и100 с. Данные расчета приведены в табл. 1.

После модификации АРСВ из аппаратуры были выведены метки времени в виде сигналов

1 Гц, что позволило продолжить исследования. Эксперимент по определению точности временного положения меток времени, передаваемых в составе цифрового потока, был проведен на стороне передачи и приема.

По результатам экспериментов были

сделаны следующие выводы:

1. Метод, заложенный в аппаратуру АРСВ, и представленная на испытания реализация приборов, включающая оптические преобразователи, обеспечивают сличения разнесенных шкал времени с погрешностью, не превышающей 0,5 нс (без учёта погрешностей, вносимых ВОЛС).

2. Систематическая погрешность, возникающая из-за появляющейся разности времени прохождения в прямом и обратном направлении при изменении температуры оптоволокна в диапазоне 0-60оС — не превышает при этом

0,7 нс.

3. СКО временного положения метки времени, формируемой АРСВ для передачи в цифровом потоке Е1, относительно опорного сигнала 1 Гц определятся разрешающей способностью измерителя интервалов времени Agilent 53131A и не превышает 0,5 нс.

4. СКО временного положения метки времени, выделяемой АРСВ из цифрового потока Е1 на приёмной стороне, относительно передаваемой метки времени при длине ВОЛС 50 км не превышает:

• 4,3 нс — при интервале времени измерения 1 с;

• 1,6 нс — при усреднении за 10 с;

• 0,8 нс — при усреднении за 100 с.

5. Передача эталонных сигналов времени и частоты по оптоволокну без потери их метрологического уровня точности возможна, но достижение такой цели требует новых технических разработок, выходящих за рамки решений применяемых в аппаратуре АРСВ, предназначенной для обеспечения нужд телекоммуникационных сетей.

Выполненные совместно ФГУП "ВНИИФТРИ"

и ООО "АЛТО" измерения экспериментально подтвердили, что на основе технических решений заложенных в АРСВ возможно создать новую аппаратуру передачи сигналов частоты и времени (АПСЧВ) для сличений эталонов по оптоволоконным линиям.

Основные характеристики АРСВ и предполагаемые характеристики АПСВЧ при использовании выделенных оптических каналов на ВОЛС без применения регенераторов и усилителей сведены в табл. 2:

Аппаратура АПСЧВ позволит удовлетворить нужды Государственной службы времени и частоты в сличениях пространственно разнесенных эталонов на метрологическом уровне точности.

Объединение систем частотно-временного

обеспечения различных отраслей

Поскольку строительство выделенных ВОЛС весьма дорогостоящее мероприятие для обеспечения государственных нужд видится целесообразным объединение телекоммуникационной системы единого точного времени (СЕТВ) и метрологических систем сличения территориально разнесенных эталонов единицы времени и частоты на ССОП. Использование АПСВЧ в такой сети позволит обеспечить нужды всех возможных потребителей из различных отраслей.

Для обеспечения метрологического контроля и поверки аппаратуры со стороны Государственной метрологической службы с помощью аттестованных средств измерения в АПСВЧ будет реализован вывод меток времени (фронт маркер-бита) в виде сигналов 1PPS. Для эталонной ШВ на выход будут коммутироваться метки Т2 и Т3, для синхронизируемой соответственно Т] и Т4.

Операторы связи получат аттестованную, таким образом, частотную и временную синхронизацию для обеспечения собственных нужд и предоставления услуг потребителям телекоммуникационной отрасли, систем управления сетями и обеспечения нужд других отраслей.

Со стороны систем передачи остается проблема организации тракта, который будет способен обеспечить сквозное прохождение сигналов времени с сохранением фазовой информации, заложенной в несущей частоте [5].

Таблица 1

СКО результатов измерения для синусного изменения температуры в термокамере

Как показывают российские и зарубежные исследования для этих целей проще всего использовать существующие DWDM системы передачи. Таким образом, организация каналов является уже не технической проблемой, а проблемой управления сетями связи и правильной организации тракта.

Заключение и выводы

Частотно-временное обеспечение технологических нужд существующего телекоммуникационного оборудования и оборудования будущего является комплексной задачей, которую дешевле и эффективнее решать на межотраслевом уровне. Целесообразнее всего использовать уже существующие сети ТСС, модернизируя их для перехода к синхронному режиму работы всей сети связи общего пользования. Это позволит решить следующие отраслевые задачи:

• обеспечение технологических нужд сетей телекоммуникаций и операторов связи;

• обеспечение нужд приложений и услуг гражданского применения;

• систем мониторинга и управления сетями (телекоммуникации, транспорт, энергетика);

• улучшение качества временного обеспечения системы ГЛОНАСС (синхронизация ШВ на пунктах управления ГЛОНАСС);

• развитие научных и метрологических центров;

• увеличение точности расчетов астрономических обсерваторий;

• развитие космической отрасли;

• развитие групповых наземных радаров гражданских нужд.

Дальнейшее развитие единой системы частотно-временного обеспечения будет сопряжено с организацией трактов передачи сигналов времени от ПЭГ к ВЗГ и другому оборудованию сети ТСС с использованием различных СП. Существует множество решений для правильной организации тракта в каждом конкретном случае, что требует создания опытных зон и дополнительных межотраслевых исследований.

Литература

1. Рыжков А.В. Опорная сеть системы единого точного времени на основе ВОЛП // Электросвязь, 2008. — №10. — С.54-56.

2. Рыжков А.В, Иванов А.В, Новожилов Е.О.

Способы передачи сигналов времени во волоконнооптическим линиям // Электросвязь, 2009. — №9.

— С.35-38.

3. Иванов А.В., Рыжков А.В. Использование аппаратуры распределения сигналов времени (АРСВ) при организации объединенной системы частотновременного обеспечения сети связи общего пользования // Современные проблемы частотно-временного обеспечения сетей электросвязи. Сборник трудов международных научно-технических конференций. — ФГУП ЦНИИС Москва, 2010. — С.332-345.

4. Шевченко ДВ Технология UMTS. Аспекты ча-

стотной и временной синхронизации // Электросвязь, 2008. — №10.

5. СИ. Донченко, А.В. Иванов, М.Н. Колтунов, А.В. Рыжков, АВ Савчук, МЛ. Шварц. Передача сигналов времени по сети связи общего пользования // Электросвязь, 2010. — №12.

6. R. Emardson, P. O. Hedekvist, M. Nilsson, SC Ebenhag, K. Jaldehag, P. Jarlemark, J. Johansson, L Pendrill, C Rieck, P. Lilhberg*, and H. Nilsson Time and Frequency Transfer in an Asynchronous TCP/IP over SDH-network Utilizing Passive Listening.

7. МСЭ-Т, Рекомендация G.823 (1993), Управление дрожанием и дрейфом фазы в цифровых сетях, основанных на иерархии 2048 кбит/с.

8. МСЭ-Т, Рекомендация G.825, "Управление дрожанием и дрейфом фазы в цифровых сетях, основанных на синхронной цифровой иерархии (SDH)".

9. МСЭ-Т, Рекомендация Y1411 (2003), Взаимодействие сетей ATM-MPLS — взаимодействие в плоскости сотового пользователя

10. МСЭ-Т, Рекомендация G.8262/Y1362

(2007), Вопросы передачи пакетов по транспортным сетям — целевые показатели по качеству и доступности.

11. МСЭ-Т, Рекомендация G.8010/Y.1306 (2004), Архитектура сетей уровней Ethernet. 15. МСЭ-Т, Рекомендация G.826l/Y1361 (2006), Вопросы таймирования и синхронизации в пакетных сетях.

12. МСЭ-Т, Рекомендация G.8264/Y.1364

(2008), Распространение информации и синхронизации по пакетным сетям.

13. МСЭ-Т, стандарт ETSI TS 125.402 — Universal Mobile Telecommunication System (UMTS).

Current problems and development prospects of time-and-frequency provision in Russia

A. V. Ivanov, M. L. Shvarts, D. V. Shevchenko

Abstract

Development of data transmission technology that requires time and frequency signals arises the question of choice of possible ways of time-and-fre-quency provision in telecommunications networks. On the other hand, specialists in the field of time-and-frequency provision and time metrology consider today's networks as an effective means of dissemination of precise time signals. Research teams around the world began working on this subject in 2004-2005, almost simultaneously. The first publications of the results began to appear in 2007 [6]. This article represents Russian experts development results.

References

1. Ryzhkov AV. Backbone of a single exact time on the basis of FOCL [Ryzhkov AV Opornaya set sistemy yedinogo tochnogo vremeni na osnove VOLP // Elektrosvyaz. -

2008. - № 10. - S. 54-56. ]

2. Ryzhkov AV., Ivanov AV., Novozhilov EO. Modes of transmission of time signals in fiber-optic lines. [Ryzhkov A. V, Ivanov A. V, Novozhilov Ye. O.. Sposoby peredachi signalov vremeni vo volokonno-opticheskim liniyam. // Elektrosvyaz. - 2009.

- № 9. - S. 35-38. ]

3. Ivanov AV, Ryzhkov AV. signal distribution equipment use time (ARSV) to the United Systems of frequency and time support PSTN [Ivanov A. V, Ryzhkov A. V. Ispolzovanie apparatury raspredeleniya signalov vremeni (ARSV) pri organizatsii

ob?edinennoy sistemy chastotno-vremennogo obespecheniya seti svyazi obshchego polzovaniya // Sovremennye problemy chastotno-vremennogo obespecheniya setyey elektrosvyaz'. Sbornik trudov mezhdunarodnykh nauchno-tekhnicheskikh konferentsiy -FGUP TSNIIS Moskva 2010 — Р332-345 ]

4. Shevchenko D.V. Technology UMTS. Aspects of frequency and time synchronization [Shevchenko D.V Tekhnologiya UMTS. Aspekty chastotnoy i vremennoy sinkhronizatsii // Elektrosvyaz, 2008. — № 10. ]

5. S. Donchenko AV. Ivanov M.N. Mats, A.V. Ryzhkov, AV. Savchuk, M.L Schwartz said. Signaling of time by the public communications network [S.I. Donchenko, A.V Ivanov, M.N. Koltunov, AV Ryzhkov, AV Savchuk, M.L. Shvarts. Peredacha signalov vremeni po seti svyaz' obshchego polzovaniya // Elektrosvyaz,

2010. — №12].

6. R. Emardson, P. O. Hedekvist, M. Nilsson, S.C. Ebenhag, K. Jaldehag, P. Jarlemark, J. Johansson, L. Pendrill, C. Rieck, P. L?thberg, and H. Nilsson. Time and Frequency Transfer in an Asynchronous TCP/IP over SDH-network Utilizing Passive Listening.

7. ITU-T, Recommendation G.823 (1993).

8. ITU-T, Recommendation G.825.

9. ITU-T, Recommendation Y. 1411 (2003).

10. ITU-T, Рекомендация G.8262/Y1362 (2007).

11. ITU-T, Recommendation G.8010/Y1306 (2004).

12. ITU-T, Recommendation G.8261/Y1361 (2006).

13. ITU-T, Recommendation G.8264/Y1364 (2008).

Особенности имитационного моделирования расхода топлива автомобилем в городских условиях

Маняшин А.В.,

доцент кафедры "Эксплуатация автомобильного транспорта" Тюменского государственного нефтегазового университета

Маняшин С.А.,

ассистент кафедры "Эксплуатация автомобильного транспорта" Тюменского государственного нефтегазового университета

Важным показателем качества любой модели является ее максимальное соответствие реальному процессу или моделируемой системе. В Тюменском государственном нефтегазовом университете проводятся исследования одной из задач которых является получение имитационной модели расхода топлива при движении автомобиля в городе в условиях низких температур. Исследуемая система (рис. 1) сложна не только вследствие большого числа взаимодействий ее элементов между собой, но и по причине того, что сами они являются сложными системами и процессы, протекающие в них, не поддаются адекватному строгому математическому описанию.

Поскольку мы не можем моделировать все многообразие реальных процессов, протекающих в исследуемой системе, то должны выбрать наиболее близкое к ним среднее представление в теории вероятностей называемое - математическое ожидание случайной величины. В нашем случае математическое ожидание численных значений показателей эксплуатационных свойств автомобиля, реализуемых при движении в городских условиях, будет многомерной величиной - вектором. Особенностью системы "Водитель-Дорога-Автомобиль-Среда" (ВАДС) в городских условиях является то, что все пространство состояний системы во време-

ни имеет несколько областей повышенной плотности, связанных с условиями жизнедеятельности города. Например, "час пик", когда скорость автомобиля значительно снижается или движение в выходные дни с относительно высокой скоростью, летний или зимний периоды, также существенно различающиеся средними показателями движения, устойчиво периодически повторяются в течение дня недели, года и т.п. Большинство возможных состояний элемента ВАДС "Автомобиль" будет сосредоточено в зонах значений, соответствующих отмеченным выше условиям, которые можно назвать типичными. Таким образом, мы должны найти несколько значений вектора математического ожидания состояния элемента "Автомобиль", соответствующих типичным условиям движения в городе. Учитывая, то, что движения автомобиля в городе является циклическим, задача сводится к нахождению "типичных", то есть соответствующих указанным выше типичным условиям движения, ездовых циклов.

Ездовые циклы очень широко используются во всем мире для оценки топливной экономичности автомобилей и их экологических качеств.

При этом циклы могут быть реальными, полученными прямым измерением скорости и других характеристик автомобилей и синтетическими, рассчитанными на основе сбора статистики о движении автомобилей в городе. В нашей имитационной модели мы используем синтетический ездовой цикл, что позволяет "убрать" из нее три самых трудно воспроизводимых элемента "Водитель-Дорога" и, частично, "Среда", заменив их типичным ездовым циклом. Показатели синтетического типичного ездового цикла опосредовано, учитывают среднее влияние удаленных из модели элементов, через его характеристики (см. рис.1).

Как мы уже отмечали, каждый из элементов системы ВАДС сам является системой. Ниже представлена декомпозиция элемента "Автомобиль", с выделением элемента "Двигатель", являющегося конечным элементом, непосредственно формирующим расход топлива (рис. 2). Таким образом, общая структура моделируемого процесса расхода топлива при движении автомобиля в городе обязательно включает в себя элемент "Ездовой цикл движения автомобиля".

Рис. 1. Влияние элементов системы "Водитель-Дорога-Автомобиль-Среда" на показатели ездового цикла автомобиля

Имитационная модель выполнена на базе программы "Stamm", которая позволяет организовать: взаимодействие ее элементов в виде математических и логических зависимостей, реализацию псевдореального времени с заданной точностью и воспроизведение случайных профилей. Последняя возможность особенно актуальна для нас, так как ездовой цикл, хотя и упрощает модель, тем не менее, численное воспроизведение его характеристик во времени реализовать сложно.

Опустив процесс получения ездовых циклов, а также математических моделей используемых в имитационной модели и их параметров для различных марок и моделей автомобилей, движение которых имитируется остановимся на особенностях ее структуры и эксплуатации.

Учитывая то, что при низких температурах воздуха автомобиль перед началом движения прогревают работой двигателя на холостом ходу, мы выделили фазу прогрева перед началом движения в отдельный компонент полного ездового цикла автомобиля, так как он имеет характерные особенности (рис. 3). Главной особенностью этой фазы является отсутствие влияния на параметры двигателя водителя и дороги, так как автомобиль стоит, а управление работой двигателя осуществляет программа электронного блока управления с учетом температуры охлаждающей жидкости. Длина этой фазы будет зависеть от температуры окружающего воздуха. То есть характеристики ездового цикла в зимний период, а, значит и расход топлива в нем, будут в значительной степени определяться температурой окружающей среды.

После переноса математических и логических зависимостей и их параметров для моделируемых автомобилей и ездовых циклов в систему "Stamm" процесс подготовки аналогичных моделей для новых марок и моделей автомобилей значительно облегчается благодаря ее особенностям и состоит из нескольких этапов.

1. Копирование шаблона модели средствами операционной системы. При этом создается новая рабочая книга или новый лист в существующей. Возможна имитация нескольких процессов на одном листе (рис. 4).

2. Редактирование взаимосвязей и параметров имитационной модели для новой марки и модели автомобиля (рис. 5, 6).

3. Отладка и проверка адекватности имитационной модели.

Рис. 2. Структура моделируемого процесса

Рис. 3. Фаза прогрева перед началом движения ездового цикла

•«Ал OP**** £нт«стаы Сстмитк форми £р»дггм Вид $оо *»»»«« Q*hi Qomoid»

□ і* <sa

Г • rt • I 3 M «I • • £A • - #1 • ►

|| ‘ L• I c I ■ I . Id

Теїтм'гм МЩіи 0

Тамппрслмм 0 0С1М7Є4 ГмящтумДК 49ІОв;і7М затурв две с учвтом т« 90

■ -30 *

BooU _! ^ ЬД

те • о -1 -4 - -.і- ► -

*_1_____■____I___£___I___»____I___і____I_______I___»___I___

T]iNibot/-

Пл1_

Рис. 4. Копирование ячеек из действующей модели

Рис. 5. Редактирование и настройка взаимосвязей и параметров имитационной модели

Й - IIJ • 1 A 0 II Я и • с

— Температура воздухе Темп прогрева 20 0 0191328326357 Оборотный рее Оборотный от'

Температура ДВС 90

Температуре ДВС с уч

Текущее время 5619999999529

частота вращения 637

Дроссель 392

1

2 Скорость автомобиля 0

3 Общий пробег 921 7777777845

4

5 Расход топлива 120410 0572916 12041

6 Общий

- -

17 Расход топлива л/100

Скорость автомобиля 0

)бщий пробег 921 7777777845

’асход топлива 120410 0572916 120 4100572916 грамм

Эбщий литр

*асход топлива 16 74718918627 л/100 км

Імитация Час пик ^ Имитация Ниссан будни /|

Рис. 6. Редактирование и настройка взаимосвязей

Таким образом, время подготовки модели для новой марки и модели автомобиля не превышает нескольких дней, включая сбор экспериментальных данных, их обработку, редактирование и отладку имитации. Результатом имитационного эксперимента с моделированием типичных циклов движения могут быть дифференцированные нормы расхода топлива с учетом режима использования автомобиля в городе и низкой температуры воздуха или рекомендуемое время прогрева перед началом движения. С использованием моделей, полученных по нашей методике, уже выполнены две научно-практические работы по получению летних и зимних норм расхо-

да топлива для автомобиля "Nissan Teana" с двигателем 2.5 литра и CVT. Экономическая эффективность от внедрения дифференцированных норм может составить около 4600 рублей на автомобиль в год.

Литература

1. Маняшин А.В. Система имитационного моделирования и первоначальной обработки данных "Stamm". Институт научной информации и мониторинга. Объединенный фонд электронных ресурсов. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки. №6276 от 26 мая 2006 г.

Peculiarities of simulation modeling of fuel consumption for city driving conditions

Manyashin A.V.,

Manyashin S.A.

Abstract

Maximum compliance with the actual process or simulated system is an important indicator of the quality of the model. In the Tyumen State Oil and Gas University research is conducted on obtaining a simulation model of the fuel consumption when driving a car in the city in low temperature conditions. The system is complicated due to the large number of interactions between its elements, and because they themselves are complex systems, and the processes occurring in them, are impossible to describe mathematically.

Since we can not simulate all real processes occurring in the system, the expectation of a random variable is use. The mathematical expectation of the numerical values of the performance properties indicators of the car will be a multi-dimensional quantity — a vector. Main feature of the "driver-road-vehicle-environment" (DRVE) system in an urban environment is that all time states of the system have several areas of increased density associated with the conditions of a city.

References

1. Manyashin AV. The system of simulation modeling and initial data processing "Stamm". [Manyashin AV Sistema imitatsionnogo mod-elirovaniya i pervonachalnoy obrabotki dannykh "Stamm". Institut nauchnoy informatsii i monitoringa. Obedinennyy fond elektronnykh resursov. Svidetelstvo ob otraslevoiy registratsii razrabotki. №6276 — 26.05.2006].

Оптимизация порога принятия решений в оптических системах связи

Теоретически и экспериментально исследовано влияние оптимизации порога принятия решений на коэффициент битовых ошибок. При такой оптимизации выифыш по ОБ№ по отношению к случаю, когда порог принятия решений расположен посередине между единицей и нулем, может достигать 2 дБ в линейном режиме и превышает 5 дБ в нелинейном. Показана практическая целесообразность применения алгоритмов оптимизации порога в оптическом приемнике.

Плаксин С.О.,

аспирант кафедры оптики и спектроскопии

физического факультета

МГУ им. Ломоносова,

инженер ООО 1ГТ8",

[email protected]

Наний О.Е.,

д.ф.-м.н., профессор кафедры оптики и спектроскопии физического факультета МГУ им. Ломоносова, зав. отделом оптики ООО "Т8"

Новиков А.Г.,

к.т.н., инженер ООО 'Т8"

Репкин А.А.,

инженер ООО 'Т8"

Трещиков В.Н.,

к.т.н., директор ООО "Т8"

Убайдуллаев Р.Р.,

к.ф.-м.н., инженер ООО'Т8"

Введение

По мере увеличения скорости передачи информации и переходе от 10G к 40G и 100G, а также увеличении максимального расстояния передачи без регенерации задача уменьшения величины требуемого OSNR становится одной из важнейших [1-3]. Существует несколько путей решения данной задачи, не зависящих от скорости и формата передачи данных, таких как оптимизация параметров передатчика, улучшение алгоритмов коррекции ошибок (FEC — Forward Error Correction) и оптимизация параметров приемника.

В настоящей работе исследовано влияние порога принятия решений (RxDT — Receiver Decision Threshold) на коэффициент битовых ошибок (BER) и оптимизация этого порога в за-

висимости от требуемого ВЕ1? (10-12 — без FEC или 10-3 — с FEC) и наличия нелинейных и линейных искажений.

В общем случае оптимальное значение порога принятия решений находится не посередине между единицей и нулем [4-8]. Это связано с тем, что основным источником шума при детектировании сигнала фотоприемником является шум биения сигнала со спонтанным излучением усилителей, который зависит от мгновенной мощности сигнала (2).

E(t)= E(t)+E(t)

I~E*E = E2 + 2EE + E 2

c c ш ш

(1)

(2)

о1 = 2I1 IjAf/Av) + о,

о0 = 2I0 L (Af/Av) + о

I = К (1+r)/(2 OSNR)

(3)

(4)

где I,, 10 — токи на фотоприемнике, соответствующие передаче единичного и нулевого бита соответственно, I — ток от спонтанного излучения, г — коэффициент экстинкции модулятора, Дf — спектральная полоса оптического фильтра, Дv — спектральная полоса электрического фильтра, О, — дисперсия тока при передаче единичного бита, Оо — дисперсия тока

где I — ток на фотоприемнике, Ес (|) — напряженность электрического поля сигнала, Еш(|) — напряженность электрического поля шума, Е — суммарная напряженность электрического поля приходящего на фотоприемник излучения.

Поэтому дисперсия тока при передаче единичного бита (а,) больше, чем при передаче нулевого бита (ао) (3), как показано на рис. 1. Как следствие, оптимальный порог принятия решений не равен среднему арифметическому от токов сигналов единицы и нуля (рис. 1).

вероятности

Рис. 1. Порог принятия решения V

при передаче нулевого бита, а — составляющая дисперсии тока, не зависящая от мощности сигнала.

Для определения оптимального значения порога принятия решений необходимо знать вид функции плотности вероятности тока (ФПВТ). В случае использования оптических усилителей ФПВТ отличается от гауссовой, и следует использовать более сложную функцию распределения вероятности [5-8]. Однако, вычисления сильно упрощаются, если предположить, что ФПВТ имеет гауссову форму. В этом случае оптимальное значение порога принятия решений определяется формулой (5), а соответствующий этому порогу ВЕ1? определяется соотношением (6) [9].

In = (о1 I0 + 00Il)/(0l+ о0)

BER =1 erfc ( Jl ~10-------)

2 ' +Oo)

(5)

(6)

Экспериментальная установка

и численная модель

Для измерения зависимости ОБ^ от RxDT моделировалась экспериментальная установка, схема которой показана на рис. 2. Передатчик — 10G NRZ ООК.

Случайная последовательность бит генерируется BER-тестером и подается на передатчик, который излучает сигнал а 100 километровое волокно БМЕ Далее сигнал усиливается и проходит через компенсатор дисперсии и детектируется приемником с установленным порогом принятия решений. Востановленный сигнал

Рис. 2. Схема экспериментальной установки для измерения зависимости BER от RxDT, OSA — оптический спектроанализатор

сравнивается с изначальным и вычисляется BER. С помощью источника шума и переменного аттенюатора (VOA) устанавливается значение OSNR, обеспечивающее требуемый BER. Полученный в конце линии OSNR измеряется посредством оптического спектроанализатора (OSA).

Усилитель работает в режиме постоянной выходной мощности, поэтому во время измерений входная мощность в транспондер остается постоянной. Демультиплексор используется в качестве оптического фильтра.

Результаты моделирования Линейный режим

При малой вводимой в волокно мощности (Pin < 10 дБм, рис. 3), т.е. в отсутствии нелинейных искажений, измерялась зависимость требуемого OSNR от порога принятия решений. Результаты измерений приведены на рис. 4, и выигрыш по OSNR при оптимизации порога составляет 0,5 и 2 дБ соответственно для случаев с использованием FEC и без FEC (выигрыш

вычисляется по отношению к неоптимизиро-ванному значению порога, принятому равным 50%). Видно, что зависимость в отсутствие FEC более сильная, и диапазон оптимальных значений порога меньше. Это согласуется с общими представлениями, так как без FEC приемник работает при большем ОБЫР, т.е при меньших шумах, то дисперсии тока единичного и нулевого битов меньше. А это, в свою очередь, приводит к тому, что зависимость ОБЫР от порога становится более выраженной.

Нелинейный режим

Результаты измерений в случае слабой нелинейности (рис. 5), когда искажения сигнала, вызванные нелинейными эффектами, могут быть полностью скомпенсированы путем подбора оптимальной дисперсии, и сильной нелинейности представлены на рис. 6. Видно, что в случае слабой нелинейности выигрыш от оптимизации порога увеличивается по сравнению с линейным режимом примерно на 1,5 дБ. В случае сильной нелинейности зависимость ОБЫР от порога становится очень сильно выражен-

ной, и поэтому оптимизация порога дает очень большой выигрыш ( > 5 дБ).

Сравнение с экспериментом

Для измерения выигрыша по BER от оптимизации порога использовалась экспериментальная установка, представленная на рис. 2. Результаты измерений приведены на рис. 7. Как видно, для двух уровней порога принятия решений 37 и 50% критические OSNR 9,8 и 10,3 дБ соответственно. Т.е. выигрыш по требуемому OSNR (BER = 10-3 с применением FEC переходит в 10-12) составляет 0,5 дБ, что совпадает с результатами моделирования.

Заключение

Результаты моделирования и эксперимента совпадают и свидетельствуют о том, что оптимизация порога принятия решений может существенно снизить требования к принимаемому сигналу (0,5-2 дБ по OSNR). С применением данной оптимизации удалось добиться величины требуемого OSNR для 10G-передатчика порядка 9,8 дБ.

Увеличение требуемого OSNR на 2 дБ позволяет увеличить на 10 км расстояние между усилителями или более чем в полтора раза увеличить число усилительных участков при неизменной длине усилительных участков.

Литература

1. Наний О.Е., Трещиков .В.Н. Российское оборудование DWDM с канальной скоростью 40G и 100G, Вестник связи, 4, 52-53 (2011).

Рис. 3. Зависимость требуемого ОБЫР (в полосе 0,1 нм) от вводимой в волокно мощности

Рис. 4. Зависимость требуемого ОБЫР (в полосе 0,1 нм) от порога принятия решений для двух случаев: с FEC и без FEC

OSNR tolerance от Pin

16 Iе. _ 14

£ 13

a: ■AJ

5 12 °n 10

■

Т

1

) ■

4 6 8 10 12 14 16 18

Рт, дБм

-Отсутствие нелинейности а Сильная нелинейность Слабая нелинейность

Рис. 5. Зависимость требуемого ОБЫР (в полосе 0.1 нм) от вводимой в волокно мощности

Рис. 6. Зависимость требуемого ОБЫР (в полосе 0.1 нм) от порога принятия решений для трех значений вводимой в волокно мощности

Рис. 7. Зависимость требуемого BER порога принятия решений RxDT для двух значений ОБ№

2. Редок АА и др. Математическое моделирование экспериментального прототипа высокоскоростной линии связи на основе дифференциального фазового формата модуляции без возвращения к нулю, Квант. электроника, 41(10), 929-933 (2011).

3. Трещиков .В.Н., Слепцов МА Новый рекорд России, Фотон-Экспересс, 3, 41 (2009).

4. Редд Дж Особенности измерения коэффициента ошибок, Lightwave RE, 1, С.40-42 (2005).

5. Marcuse D. Derivation of analytical expressions for the bit-error probability in lightwave systems with optical amplifiers, J. Lightwave Technol, 8, 1816 (1990).

6. Marcuse D. Calculation of bit-error probability for a lightwave system with optical amplifiers and post-detection Gaussian noise, J. Lightwave Technol, 9, 505 (1991).

7. Hamblet PA, Aazoglu M.On the bit error rate of lightwave systems with optical amplifiers, J.Lightwave Technol. 9, 1576 (1991)

8. Chan B., Conradi J. On the non-Gaussian noise in erbium-doped fiber amplifiers, J. Lightwave Technol. 15, 680 (1997).

9. Листвин ВН, Трещиков ВЛ. DWDM-системы, Фотон-экспресс, 89, С.40-42 (2011).

SONY Выкупает долю Ericsson в Sony Ericsson

• Sony Ericsson становится 100% дочерним предприятием компании Sony, продукты совместного предприятия расширят линейку потребительской электроники Sony.

• Sony получает контроль над пятью ключевыми семействами патентов и заключает договор на кросс-лицензирование в области технологий связи

• Ericsson получает 1,05 млрд евро в денежном выражении за свою долю в СП.

• Sony и Ericsson продолжат совместную работу над разработкой межплатформенного решения для беспроводной связи.

Ericsson и Sony Corporation объявляют о том, что Sony приобретает долю Ericsson в совместном предприятии Sony Ericsson Mobile Communications AB ("Sony Ericsson"). В результате, бизнес по производству мобильных устройств станет 100% дочерним предприятием Sony Corporation.

Сделка даст Бопу возможность добавить смартфоны в свою линейку потребительских интернет-устройств, в которой уже есть планшеты, телевизоры и персональные компьютеры. По условиям договора, Бопу также получит контроль над пятью ключевыми семействами патентов, относящихся к технологиям производства беспроводных устройств, и заключит договор на кросс-лицензирование в области технологий связи. Епсббоп, в свою очередь, получит

1,05 млрд. евро в денежном выражении.

Бопу Егкзюп начала свою работу 1 октября 2001 г. В совместное предприятие были объединены нерентабельные бизнесы по производству мобильных устройств Епсзюп и Бопу. Объединив опьл' Бопу в области потребительской электроники и лидерство ЕпсБюп в области коммуникационных технологий, компания стала лидером в разработке телефонов,. За десять лет работы Бопу Еп’сбюп получила более

1,5 млрд. прибыти и выплатила 1,9 млрд. дивидендов своим акционерам. Наиболее выдающимися разработками компании являются модели Xperia arc и Xperia mini, получившие награды Ассоциации европейских журналов по аудио- и видеотехнике (EISA). Последними обновлениями этой линейки стали модели XperiaTM PLAY и "Xperia arc S.

Закрытие сделки ожидается в январе 2012 г., в зависимости от определеннык условий, включающих в себя одобрение регулирующих органов.

Ericsson оценил свои 50% в СП Sony Ericsson в соответствии с методом учета по доле участия. После завершения сделки Ericsson не будет иметь никаких существеннык обязательств по отношению Sony Ericsson и не будет учитывать результаты компании в финансовых отчетах. Финансовым консультантом по проведению сделки со стороны Ericsson выступила компания SEB Enskilda.

Исследование однополюсника в режиме высокого напряжения

Ключевые слова:

высокое напряжение, однополюсник, киловольтметр, искровой разряд, однопроводная линия.

Еще Тесла [1 ] обнаружил, что для передачи электрического тока на расстояние совершенно необязательно наличие провода заземления и любое количество энергии может быть передано с использованием одиночного провода. Целью исследования является дальнейшее исследование электрических процессов, происходящих в однополюснике состоящем из двух диодов и конденсатора, подключенного к высоковольтному генератору по однопроводной линии [2-6].

Фриск В.В.,

к.т.н., доцент, МТУСИ, [email protected]

Соберем экспериментальную установку (рис. 1), состоящую из высоковольтного генератора Е1, вырабатывающего высокое напряжение, однопроводной линии передачи (ОЛП) и однополюсника, содержащего два встречно включенных диодов (5ГЕ200АФ-С) и конденсатора С1 емкостью 4700 пФ. Параллельно этой емкости включим разрядник типа плоскость-винт. Длина искрового промежутка примерно 1 мм. В Интернете такую цепь часто называют вилкой Авраменко.

Для получения высокого напряжения применим повышающий трансформатор в виде двух катушек, вставленных одна в другую. Эксперимент проводился при фиксированной частоте генератор 10,4 кГц.

При увеличении напряжения генератора в контуре однополюсника возникает переменный электрический ток. Как показал эксперимент при превышении некоторого напряжения (1 кВ) на конденсаторе происходит пробой разрядника.

Проведем еще один эксперимент. Последовательно с однопроводной линией передачи включим второй разрядник (рис. 2).

При превышении некоторого порогового напряжения генератора наблюдается разряд первого и второго (1,5 кВ) разрядников.

Проведем следующий эксперимент. Удалим из однополюсника конденсатор и второй разрядник. Первый разрядник оставим в схеме (рис. 3).

Даже в этом случаи при увеличении напряжения генератора выше некоторой величины наблюдается электрический разряд в первом разряднике. Частота генератора фиксирована и равна 10,4 кГц.

Заменим второй диод короткозамкнутым отрезком (рис. 4). И в этом случае при увеличении напряжения генератора выше некоторой величины наблюдается электрический разряд в первом разряднике.

Вместо первого разрядника (рис. 1) можно включить измерительный прибор. Зависимость напряжения на емкости от высокого напряжения генератора может быть использована для создания однополюсного киловольтметра. Заметим, что такой киловольтметра должен быть отдельно проградуирован для каждой фиксированной частоте.

Рис. 1. Экспериментальная установка с одним разрядником

Рис. 2. Экспериментальная установка с двумя разрядниками

Рис. 3. Экспериментальная установка без конденсатора и с одним разрядником

Рис. 4. Экспериментальная установка бэз конденсатора и второго диода Литература

1. N.Tesla. Phenomena of alternating currents of very high frequency // Electrical World, Feb. 21, 1891. Published by Twenty-first Century Books, Colorado.

2. Фриск В.В. Исследование однополюсного вольтметра в режиме высокого напряжения для измерительной аппаратуры систем ШПС // Труды конференции Телекоммуникационные и вычислительные системы, 26 ноября 2008 г. Москва. — М.: МТУСИ, 2008. — С.194.

3. Фриск В.В. Исследование двухдиодной цепи с одним накопителем для измерительной аппаратуры систем связи // Сборник трудов НТС Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вэщания, 1-З июля 2008 г. Ярославль. — М.: МТУСИ, 2008. — С.128-129.

4. Фриск В.В. Исследование частотных характеристик однополюсного вольтметра. // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы". — М.: Инсвязьиздат, 2010. — С.188-189.

5. Фриск В.В. Однополюсный киловольтметр для контроля и измерения высокого напряжэния//Т-Comm — Телекоммуникации и транспорт, №З. — М., 2011.

— С.17-18.

6. Фриск В.В. Линейная модель однополюсного накопителя. Сборник докладов Международного научно-тэхничэского семинара "СИНХРОИНФО 2011", Украина, Одесса. — М.: Брис-М, 2011. — С.99-101.

Unipole research in a high voltage mode Frisk V.V.

Abstract

Still Tesla [1] has found out that presence of a wire of grounding and any quantity of energy is absolutely unessential to electric current transfer on distance can be transferred with use of a single wire line. A research objective is the further research of electric processes occurring in an one-pole consisting of two diodes and the condenser connected to the high-voltage generator on a single-wire line [2-6].

Keywords:

High voltage, unipole, Kilovoltmeter, electrical spark, single-wire line.

References

1. N.Tesla. Phenomena of alternating currents of very high frequency. // Electrical World, Feb. 21, 1891. Published by Twenty-first Century Books, Colorado.

2. Frisk VV Issledovanie of the unipolar voltmeter in a mode of a high voltage for the measuring equipment of systems SHPS.//conference Works Telecommunication and computing systems, on November, 26th, 2008 Moscow. M.: MTUCI, 2008, 194 p.

3. Frisk VV Issledovanie double-diodes chains with one store for the measuring equipment of communication systems.//the Collection of works HTC of System of synchronisation, formation and processing of signals for communication and an announcement, on July, 1-3st, 2008 Yaroslavl. M.: MTUCI, 2008. P 128-129.

4. Frisk VV Issledovanie of frequency characteristics of the unipolar volt-meter.//conference Works "Telecommunication and computing systems". M.: Incvjzizdat. 2010. P 188-189.

5. Frisk VV The unipolar kilovoltmeter for the control and high voltage measurement. T-Comm - Telecommunications and transport, №3. - M, 2011, p.17-18.

6. Frisk VV Linear model of the unipolar store. International Scientific and Technical seminar "Systems of synchronization, signal formation and processing for communications and broadcasting"("SINCHROINFO 2011") June, 28-30,

2011, Odessa, Ukraine - M: Bris Th, 2011, P 99-101.

Мобильный трафик данных вырастет к 2016 г. в десять раз

• Согласно новому исследованию Ericsson, объем мобильного трафика данных к 2016 г. вырастет в 10 раз, основным драйвером роста станет видео

• Число подписчиков мобильного ШПД будет увеличиваться на 60% в год и вырастет с 900 млн. в 2011 г. до почти 5 млрд. в 2016 г.

• К 2016 г пользователи, живущие на территории, занимающей менее 1% поверхности планеты, будут генерировать 60% всего мобильного трафика данных.

Объем трафика данных в мобильных сетях к 2016 г. вырастет в 10 раз. Такой прогноз содержится в новом отчете компании Ericsson, посвященном исследованию тенденций роста трафика в мобильных сетях. Исследование базируется на результатах измерений в работающих сетях по всему миру, проводимых в течение нескольких последних лет.

Глава глобального подразделения "Сети" компании Епгаюп Йохан Вайберг: "Епгаюп проводит многочисленные исследования, чтобы держать руку на пульсе всех технологий, соединяющих общество. Эти

исследования мы используем для более эффективного создания наших продуктов и планирования сетей. Последний отчет показывает, что все большее число людей и компаний получают значимые преимущества от использования мобильных устройств, ШПД и облачных сервисов"

Согласно прогнозам отчета, число мобильных ШПД-подключений в 2016 г. составит почти 5 млрд, увеличившись с 900 млн в 2011 г. Такая динамика соответствует 60-процентному росту в годовом исчислении. Основным драйвером роста станет передача видео-контента. Отмечается также, что очень высокими темпами будет расти трафик от мобильных устройств (телефонов и смартфонов) — только за 2011 г. его объем в мире утроился.

К 2016 г. более 30% населения Земли будут жить в городах с плотностью населения более тысячи человек на квадратный километр. Эти агломераты будут занимать менее 1% поверхности планеты и при этом генерировать около 60% всего мобильного трафика данных. При этом, согласно оценкам Епгаюп, к

2016 г. свыше 80% жителей планеты будут иметь доступ к высокоскоростным сетям 3G/HБPA

Главными драйверами потребления трафика будут оставаться мобильный ШПД, новые, все более функциональные модели смартфонов и популярные мобильные приложения. Популярность смартфонов растет во всех регионах мира.

По оценке компании, проникновение смартфонов в России составляет около 20% - и в ближайшие четыре-пять лет оно утроится. Ericsson также прогнозирует, что трафик от многофункциональных смартфонов в среднесрочной перспективе увеличится в 12 раз, достигнув объема, сопоставимого с мобильным трафиком данных от ноутбуков.

Компания Егсюп работает в 180 странах мира, поддерживая более тысячи сетей, что позволяет ей проводить измерения потребления мобильного трафика. Результат этого исследования является репрезентативной выборкой для подсчета объемов трафика по всему миру в сетях 2G, 3G и 4&

Электронная идентификация автотранспортных средств в системах управления транспортными потоками

В настоящее время Интеллектуальные Транспортные Системы являются приоритетным направлением развития в области управления транспортными потоками. Для решения задачи оперативного управления необходимо иметь достоверные и полные исходные данные, основанные на непрерывном мониторинге транспортных потоков в реальном времени. В статье рассматривается возможность осуществления такого мониторинга на основе электронной идентификации автотранспортных средств.

Ключевые слова' интеллектуальные транспортные системы, мониторинг транспортных потоков, электронная идентификация автотранспортных средств.

Ефремов А.Ю.,

научный сотрудник,

Институт проблем управления им В.А Трапезникова РАН, г. Москва, [email protected]

Легович Ю.С.,

к.т.н, зав. лабораторией №29,

Институт проблем управления

им. В.А. Трапезникова РАН, г. Москва,

[email protected]

Современная ситуация, связанная с перегруженностью дорожной сети, особенно в крупных городах, близка к критической и требует немедленных действий по ее разрешению. Одним из направлений является строительство новых участков дорог, однако это сопряжено с большими трудностями, особенно в условиях плотной застройки.

Исследования, проводимые в этой области, показали, что в настоящее время обеспечить соответствие пропускной способности транспортному спросу только за счет строительства новых дорог не представляется возможным. Поэтому наиболее актуальными являются задачи управления транспортным спросом и совершенствования организации дорожного движения [1].

В мировой практике Интеллектуальные Транспортные Системы (ИТС) признаны как общетранспортная идеология интеграции достижений телематики во все виды транспортной деятельности для решения проблем экономического и социального характера - сокращения аварийности, повышения эффективности общественного транспорта и грузоперевозок, обеспечения общей транспортной безопасности, улучшения экологических показателей. Оперативной задачей ИТС является осуществление и поддержка возможности автоматизированного и автоматического взаимодействия всех транспортных субъектов в реальном мас-

штабе времени на адаптивных принципах [2].

Решение задач, стоящих перед ИТС, невозможно без обеспечения достоверной и полной информации о транспортных потоках, получаемой в реальном времени.

1. Современное состояние в области

мониторинга транспортных потоков

Мониторинг транспортных потоков в настоящее время ведется различными методами. Можно выделить два основных способа: видеонаблюдение и детекторы различного типа, основанные на электромагнитной индукции, ультразвуке, инфракрасном и микроволновом излучении. Основной недостаток видеонаблюдения - сложность автоматизации обработки информации. Программы распознавания образов пока не обеспечивают надежного подсчета и идентификации автотранспортных средств (АТС). Недостатки детекторов в основном сводятся к зависимости от погодных условий, к понижению точности идентификации и подсчета АТС при низких (менее 10 км/ ч) скоростях и высокой плотности движения [1], а также к необходимости их периодической тарировки и настройки.

Вместе с тем существующие в настоящее время средства электронной идентификации объектов предоставляют реальную возможность создания универсальной системы мониторинга транспортных потоков при высокой плотности движения АТС.

2. Электронная идентификация АТС

В настоящее время каждое АТС идентифицируется по государственному регистрационному номеру, а также по уникальному У1Ы-ко-ду, в котором представлена информация о производителе, характеристиках транспортного средства и годе выпуска. Развитие современных технологий, в том числе в области беспроводной связи, естественным образом привели к разработке идеологии электронной идентификации АТС.

Международная организация по стандартизации (ISO) имеет в своем составе специальный технический комитет для разработок в сфере ИТС (Technical Committee 204 — Intelligent Transport Systems). В частности, можно отметить стандарт ISO 14816 ([3]) в котором приведены структуры данных, которые должны использоваться при электронной идентификации АТС.

К настоящему времени основная часть процессов, функций, интерфейсов, протоколов обмена данными, требований к оборудованию и другим аспектам ИТС в общем плане уже стандартизована на международном уровне, а в развитых странах — и на национальном уровне [2].

Среди широко используемых в данной области технологий можно выделить технологию радиочастотной идентификации.

RFID (Radio Frequency IDentification) — метод автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так назы1ваемых транспондерах, или RFID-метках. Типовая RFID-система состоит из считывающего устройства и транспондера [4].

По дальности считывания RFID-системы можно подразделить на системы:

• ближней идентификации (считывание производится на расстоянии до 20 см);

• идентификации средней дальности (от 20 см до 5 м);

• дальней идентификации (от 5 до 300 м).

В сфере ИТС наибольший интерес представляет дальняя идентификация. Такие системы оснащаются активными радиочастотными метками. Применение в системах дальней идентификации активных меток, работающих на высоких и сверхвысоких частотах (в настоящее время используются диапазоны 860-960 МГц, 2,4 ГГц, 5-10 ГГц) и автономном батарейном питании, отличает эти системы от стандартных пассивных RFID-систем и делает возможным идентификацию объектов на больших расстояниях (до 300 м). При этом время жизни батареи

питания составляет до 10 лет. Активные метки имеют преимущество перед пассивными в тех ситуациях, когда требуется идентификация объекта на дальнем расстоянии при большой скорости движения. Также очень важным свойством RFID-систем является то, что промышленные считыватели могут одновременно считывать более тысячи RFID-меток в секунду. Это стало возможным благодаря использованию специального механизма борьбы с коллизиями, который широко применяется в беспроводных сетях.

Существует уже достаточное число систем электронной идентификации АТС, построенных на RFID-технологии.

В частности можно отметить патент, полученный в 2005 году в Великобритании: "Электронное устройство идентификации транспортного средства" ("Electronic vehicle identification device") [5]. Приведем выдержки из описания данного патента.

Электронное устройство идентификации транспортного средства включает в себя микрочип, в котором хранятся идентификационные данные транспортного средства. Данные транспортного средства могут включать идентификационный номер шасси или VIN-код, номер двигателя, марку, модель и цвет автомобиля, и регистрационный номер. Ручной или установленный около дороги считыватель может использоваться для извлечения данных из чипа с использованием беспроводной технологии. Считыватели могут быть также подключены к центральному компьютеру через сеть. Дальнейшее конструктивное исполнение предполагает использование светодиодного номерного знака (LED number plate).

В США можно отметить разработку компании TransCore. Чип интегрирован в стикер размера 85 мм на 76 мм, толщиной 1 мм. Информация, внесенная в чип, также распечатывается на стикере. В 2000 г. китайская провинция Сичуан подписала с TransCore контракт. На этапе обкатки проекта, около миллиона машин были оборудованы стикерами, использовалось несколько сотен точек доступа, оборудованных считывателями, в стационарном, мобильном и ручном исполнении. Время доступа к данным составляла менее 0,1 секунды. Технология использовалась, в том числе, в системе управления дорожным движением. В настоящее время уже несколько провинций Китая использует электронную идентификацию транспортных средств [6].

Препятствия во внедрении электронной идентификации АТС лежат только в юридической плоскости. Однако уже в ближайшее время электронная идентификация почти наверняка будет внедряться по всему миру.

Этому способствует и быстрое развитие компьютерных технологий, что приводит к широкому их внедрению в автомобилестроении. Фактически, современный автомобиль приближается по своему оснащению к самолетам, где центром управления является бортовой компьютер. Среди технологий, применяемых в автомобилестроении можно выделить следующие: навигационные системы на базе GPS/ГЛОНАСС; так называемые "черные ящики", которые фиксируют информацию о скорости, ускорении, применении тормозов и других необходимых параметрах; системы аудио- и видеорегистрации. Уже предлагаются настоящие бортовые компьютеры, объединяющие все эти функции, а также производящие диагностику автомобиля, показывая коды неисправности и их описание. Все они оснащаются системами беспроводной связи, такими как GSM/GPRS, Wi-Fi, Wi-MAX.

До настоящего времени все эти системы устанавливались на автомобили дополнительно, по желанию владельца. Однако уже в 2011 г., в США был принят Федеральный закон об обязательной установке черного ящика на все новые машины. В России всех перевозчиков пассажиров, в том числе использующих легковой автотранспорт, обязали устанавливать оборудование ГЛОНАСС. Наличие такого оборудования стало обязательным условием получения лицензии на пассажирские перевозки. Кроме того, было предложено оснащать оборудованием ГЛОНАСС все новые машины, чтобы обеспечить возможность подключения их к разрабатываемой в настоящее время системе экстренного реагирования при автодорожных авариях — ЭРА-ГЛОНАСС.

Учитывая все эти тенденции можно предположить, что в ближайшие годы практически все АТС будут иметь системы электронной идентификации и бортовые компьютеры, оснащенными системами беспроводной связи, позволяющие обмениваться информацией с другими АТС, а также с объектами дорожной инфраструктуры.

3. Мониторинг транспортных потоков в ИТС

Архитектура ИТС предполагает наличие трех телематических комплексов: бортового (электроника АТС), инфраструктуры дороги, а также управления. При этом принципы управления выходят на новый качественный уровень -управления предвидения ситуации по всем показателям деятельности транспортно-дорожного комплекса [2].

Реализовать такие методы невозможно без использования компьютерного моделирования на основе данных мониторинга, получаемых в реальном времени, а также баз данных В зави-

симости от используемых методов система моделирования транспортных потоков может использовать различные исходные данные. Системы, основанные на микроскопическом подходе, используют объем входного трафика и его распределение для каждого перекрестка с учетом процентного соотношения различных типов АТС. Системы, основанные на макроскопическом подходе, используют различные матрицы корреспонденций, которые могут быть построены как для отдельного района для учета трафика между входами и выходами, так и для города в целом (так называемая матрица межрайонных корреспонденций).

Организация беспроводной связи между бортовым комплексом АТС и интеллектуальной дорожной инфраструктурой на основе электронной идентификации АТС позволяет получить данные о движении каждого АТС, которые передаются в центры сбора данных по различным каналам связи. Такие первичные исходные данные позволяют обеспечить получение структурированных данных, необходимых для использования различных пакетов моделирования, в том числе объем входного трафика и его распределение для каждого перекрестка, районные и межрайонные матриц корреспонденций. Также будет возможно получать полные исходные данные об используемых маршрутах движения как внутри района (между входами и выходами), так и между районами. Такие данные будут очень полезны не только для оперативного управления трафиком, но в вопросах стратегического планирования дорожной сети.

4. Заключение

Существующие разработки в сфере ИТС, а также в области компьютерных и телекоммуникационных технологий позволяют говорить о наличии всех технических предпосылок для внедрения системы электронной идентификации АТС. Внедрение такой системы позволит создать универсальную среду обмена данными между бортовым комплексом АТС, интеллектуальной инфраструктурой дороги и центром управления. В данной среде, задача мониторинга транспортных потоков решается естественным образом при правильной конфигурации дорожной инфраструктуры. Полученные данные позволяют проводить моделирование дорожной обстановки и обеспечить управление транспортными потоками в реальном времени.

Литература

1. Транспортное моделирование: Методологические основы, программные средства и практические рекомендации // ОАО "НИИ-АТ" — М.: Автополис-плюс, 2008. — С.112.

2. Концепция создания интеллектуальной транспортной системы на автомобильных дорогах федерального значения // МАДИ (ГТУ). — М., 2009. URL: http://rosavtodor.ru /doc/Koncepcia.doc (дата обращения: 06.10.2011).

3. International Standard ISO 1481 6:2005(E) — Road transport and traffic telematics — Automatic vehicle and equipment identification — Numbering and data structure, 01.11.2005.

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/RFID (дата обращения: 20.09.2011).

5. UK Patent GB 2415077 (A) — Electronic vehicle identification device, 14.12.2005.

6. Persad K., Walton C. M., Hussain S.

Electronic Vehicle Identification: Industry

Standards, Performance, and Privacy Issues // Center for Transportation Research the University of Texas, 2006. — P.42.

Ни года без рекорда

Electronic identification of vehicles in traffic flow control.

Yefremov AYU., Legovich YU.S. Abstract

At present Intelligent Transport Systems are priority trend in the traffic flow control. For operational control it is necessary to have reliable and complete initial data, based on the continuous traffic flow monitoring in the real time. In the article the possibility of the monitoring realization on the basis of the electronic vehicle identification is examined.

Keywords: Intelligent Transport Systems, traffic flow monitoring, electronic vehicle identification.

References

1. Transport Modeling: Methodological

Foundations, tools and practical advice. [Transporlnoe modelirovanie: Metodologicheskie osnovy, programmnye sredstva i prakticheskie rekomendatsii. // OAO "NIIAT" - M.: Avtopolis-plyus, 2008, S.112.]

2. The concept of creation of intellectual transport

system on the roads of federal [Kontseptsiya soz-daniya intellektualnoy transportnoy sistemy na avto-mobilnykh dorogakh federalnogo znacheniya // MADI (GTU), M., 2009. URL:

http://rosavtodor.ru/doc/Koncepcia.doc (data obrashcheniya: 06.10.2011).]

3. International Standard ISO 14816:2005(E) -Road transport and traffic telematics - Automatic vehicle and equipment identification - Numbering and data structure, 01.11.2005.

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/RFID (дата обращения: 20.09.2011).

5. UK Patent GB 2415077 (A) - Electronic vehicle identification device, 14.12.2005.

6. Persad K., Walton C. M., Hussain S. Electronic

Vehicle Identification: Industry Standards,

Performance, and Privacy Issues. // Center for Transportation Research the University of Texas,

2006, P.42.

Московская конференция Cisco Expo-2011 привлекла невиданное число участников (3104) и медиапартнеров -62, подтвердив свою репутацию крупнейшего ИТ-меро-приятия в СНГ

В конце ноября в Москве в двенадцатый раз прошла ежегодная конференция по информационным и коммуникационным технологиям (ИКТ) Cisco Expo. В предыдущие пять лет это мероприятие каждый раз било собственные рекорды посещаемости.

Так было и на сей раз, причем прирост участников московской Cisco Expo-2011 оказался самым внушительным за всю историю этих форумов, а количество посетивших конференцию ИКТ-специалистов, аналитиков и журналистов впервые превысило 3 тысячи человек. Тем самым проводимые в российской столице форумы Cisco еще больше укрепили свою репутацию крупнейшего ИКТ-мероприятия на территории СНГ

Двенадцатая по счету московская конференция Cisco Expo прошла под девизом "Создаем инновации вместе". Этой теме было посвящено красочное шоу, ставшее прелюдией к форуму. Последующая программа включала более 120 докладов, сессий и демонстраций новейших разработок компании Cisco и ее партнеров в рамках 10 технологических потоков: "Инфраструктура корпоративных сетей", "Решения для операторов связи", "Центры обработки данных", "Унифицированные коммуникации и бизнес-видео", "Безопасность", "Беспроводные сети", "Оптические сети и системы", "Облачные вычисления", "ИТ для здравоохранения", "Управляемые услуги" (Managed Services). Заметим, что темы "Облачные вычисления" и "ИТ для здравоохранения" в программу московских Cisco Expo были включены впервые.

Еще одной новинкой этих конференций стал виртуальный день Cisco Expo. Он был прове-

ден в канун открытия форума с участием представителей авторизованных учебных центров Cisco и партнеров Cisco Expo Learning Club . Используя технологию Cisco WebEx, они в течение всего дня 21 ноября в режиме онлайн делились опытом и знаниями в области бизнес-ви-дэо, виртуализации, ЦОД сетевого управления, информационной безопасности, маршрутизации и коммутации с 438 членами клуба, по тэм или иным причинам не сумевшими приехать на конференцию.

На протяжении всей Cisco Expo-2011 работала выставка. Такое было и в предыдущие годы, но в этот раз посетителей форума ждала небывалая по своим масштабам экспозиция. Демонстрация решений Cisco проходила в девяти демо-зонах ("Безопасность", "Беспроводные сети", "Бизнес-видео", "Решения для операторов связи", "Решения по управлению сетями IP NGN", "Уникальные возможности коммутаторов ЛВС", "Унифицированные коммуникации", "Центры обработки данных", "Перспективные технологии Cisco"), а в последний день работы конференции был организован еще и де-мо-поток "Центры обработки данных". Кроме того, работали демонстрационные стенды

16 партнеров компании Cisco.

Активное участие в организации и проведении московской Cisco Expo-2011 приняли З0 компаний. Золотым партне-

ром конференции стала компания CTI (Communications. Technology. Innovations.), серебряными — компании APC by Schneider Electric и 'Техносерв", а бронзовым — компания "СИТРОНИКС", выступившая еще и спонсором сессии вопросов и ответов по технологиям совместной работы. Статус технологического спонсора получила компания EMC.

Еще один рекорд московская Cisco Expo-2011 установила по количеству медиапартнеров

— на этот раз их оказалось 62. Конференцию поддержали печатные и интернет-издания из Волгограда, Воронежа, Екатеринбурга, Казани, Краснодара, Красноярска, Москвы, Нижнего Новгорода, Новосибирска, Омска, Ростова-на-Дону, Самары, Санкт-Петербурга, Тюмени, Уфы, Челябинска, а также из столицы Узбекистана — Ташкента.

В работе московской Cisco Expo-2011 участвовал 101 представитель СМИ из Волгограда, Воронежа, Екатеринбурга, Казани, Краснодара, Красноярска, Москвы, Новосибирска, Омска, Самары, Санкт-Петербурга, Уфы и Челябинска.

Для журналистов были организованы пресс-конференция "Развитие сотрудничества компании Cisco с Фондом "Сколково", круглые столы по решениям Cisco для операторов связи, совместной работы, ЦОДов и здравоохранения, а также многочисленные интервью.

Методы повышения канальной скорости в каналах сетей беспроводного широкополосного доступа

В настоящее время наиболее распространенной технологией беспроводного доступа, которая повсеместно применяется для передачи большого количества трафика различного вида, является стандарт беспроводных локальных сетей IEEE 802.11. Одним из самых перспективных направлений развития технологии Wi-Fi стали сети так называемого стандарта

„ .... IEEE 802.11n. В статье рассмотрена возможность повышение канальной скорости в сети

Легков К.Е. r r _ W|W_

данного стандарта за счет применения технологий MIMO.

Распространение сигналов в открытой среде (радиоэфире) сопровождается возникновением разного рода помех, источником которых служат сами распространяемые сигналы. Классический пример таких помех - эффект многолучевой интерференции сигналов, заключающийся в том, что в результате многократных отражений сигнала от естественных преград один и тот же сигнал может попадать в приемник различными путями. Сигнал, имея разные по длине пути распространения, ослабляется неодинаково. Следовательно, в точке приема результирующий сигнал представляет собой суперпозицию (интерференцию) многих сигналов. Такие сигналы будут иметь разные и смещенных относительно друг друга по времени амплитуды, что эквивалентно сложению сигналов с разными фазами [1].

Следствием многолучевой интерференции является искажение принимаемого сигнала. Многолучевая интерференция присуща любому типу сигналов, но особенно негативно она сказывается для широкополосных сигналах. При использовании широкополосного сигнала в результате интерференции определенные частоты складываются синфазно, что приводит к увеличению сигнала, а некоторые, наоборот, -противофазно, вызывая ослабление сигнала на данной частоте.

Говоря о многолучевой интерференции, возникающей при передаче сигналов, различают два крайних случая. В первом случае максимальная задержка между различными сигналами не превышает времени длительности одного символа и интерференция возникает в пределах одного передаваемого символа. Во втором случае максимальная задержка между различными сигналами больше длительности одного символа, и в результате интерференции складываются сигналы, представляющие разные символы, и возникает межсимвольная интерференция (Inter Symbol Interference, ISI) [2].

Наиболее отрицательно на искажение сигнала влияет межсимвольная интерференция. Поскольку символ — это дискретное состояние сигнала, характеризующееся значениями частоты несущей, амплитуды и фазы, то для различных символов меняются амплитуда и фаза

сигнала, поэтому восстановить исходный сигнал крайне сложно.

Многолучевость канала вызвана отражениями радиоволн диапазона 1-3 Ггц от различных препятствий. Характер канала существенно зависит от среды распространения. В условиях города, леса или гор количество переот-раженных лучей существенно увеличивается, по сравнению с открытым пространством. Таким образом, ДМВ канал характеризуется быстрыми частотно-селективными замираниями, для моделирования которых применяются различные распределения: Релея, Райса или Нака-гами. Вместе с тем, в ДМВ диапазоне возможно использование широкополосных сигналов (ширина полосы пропускания от 0.3 до 50 МГц) при соотношении сигнал/шум (30 дБ).

Чтобы компенсировать эффект многолучевого распространения, применяются различные методы, в частности, частотные эквалайзеры, однако при росте скорости передачи данных за счет увеличения символьной скорости при усложнении схемы кодирования эффективность использования эквалайзеров падает.

Для борьбы с быстрыми частотно-селективными замираниями наиболее эффективно относительно пропускной способности канала используют ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием.

Ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием

Ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) заключается в распределении потока передаваемых данных по множеству частотных подканалов. Передача на всех этих подканалах ведется параллельно [3].

При этом высокая скорость передачи достигается именно за счет одновременной передачи данных по всем каналам, а скорость передачи в отдельном подканале может быть снижена.

Поскольку в каждом из частотных подканалов скорость передачи данных можно сделать не слишком высокой, это создает предпосылки для эффективного подавления межсимвольной

интерференции.

При частотном разделении каналов необходимо, чтобы ширина отдельного канала была, с одной стороны, достаточно узкой для минимизации искажения сигнала в пределах отдельного канала, а с другой - достаточно широкой для обеспечения требуемой скорости передачи. Кроме того, для экономного использования всей полосы канала, разделяемого на подканалы, желательно как можно более плотно расположить частотные подканалы, но при этом избежать межканальной интерференции, чтобы обеспечить независимость каналов друг от друга. Частотные каналы, удовлетворяющие перечисленным требованиям, называются ортогональными. Несущие сигналы всех частотных подканалов (функции, описывающие эти сигналы) ортогональны друг к другу.

Важно, что, хотя сами частотные подканалы могут частично перекрывать друг друга, ортогональность несущих сигналов гарантирует частотную независимость каналов друг от друга, а, следовательно, и отсутствие межканаль-ной интерференции (рис. 1).

Рассмотренный способ деления широкополосного канала на ортогональные частотные подканалы называется ортогональным частотным разделением с мультиплексированием (OFDM). Для его реализации в передающих устройствах используется обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) [4], переводящее предварительно мультиплексированный на N каналов сигнал из временного представления в частотное (рис. 2).

Одним из ключевых преимуществ метода OFDM является сочетание высокой скорости передачи с эффективным противостоянием многолучевому распространению. Если говорить точнее, то сама по себе технология OFDM не устраняет многолучевого распространения, но создает предпосылки для устранения эффекта межсимвольной интерференции. Неотъемлемой частью технологии OFDM является защитный интервал (Guard Interval, GI) - циклическое повторение окончания символа, присоединяемое в начале символа. Защитный интервал является избыточной информацией и в этом смысле снижает полезную (информационную) ско-

Частота,I

Рис. 1. Пример перекрывающихся частотных каналов с ортогональными несущими

Рис. 2. Реализация метода OFDM

рость передачи, но именно он служит защитой от возникновения межсимвольной интерференции. Эта избыточная информация добавляется к передаваемому символу в передатчике и отбрасывается при приеме символа в приемнике [4].

Наличие защитного интервала создает временные паузы между отдельными символами, и если длительность охранного интервала превышает максимальное время задержки сигнала в результате многолучевого распространения, то межсимвольной интерференции не возникает (рис. 3).

При использовании технологии OFDM длительность защитного интервала в стандартах широкополосного доступа обычно составляет одну четвертую длительности самого символа.

Созвездия для высокоскоростных

ДМВ каналов

Для достижения высокой канальной скорости следует использовать квадратурную амплитудную модуляцию КАМ (Quadrature Amplitude Modulation - QAM), при которой информация кодируется за счет изменения фазы и амплитуды сигнала. При использовании созвездия 64-QAM (Рис. 4) имеется 64 возможных состояния сигнала, что позволяет закодировать последовательность 6 бит в одном символе. Использование такого созвездия в стандартах IEEE 802.11a, 802.11g позволило, в сочетании с OFDM на 52 поднесущих, достичь скорости передачи данных 54 Мбит/с [5].

Повышение канальной скорости за

счет применения технологий MIMO

Технология MIMO (Multiple-input and multiple-output) предполагает использование на передающем и на приемном конце нескольких антенн. Основная идея технологии основана на организации множества независимых каналов между передатчиком и приемником. На рис. 5 представлен наиболее общий случай, когда имеется M передающих и N приемных антенн.

Математическая модель MIMO описывается следующим матричным уравнением:

у = Hx + n,

где x и у — переданный и принятый вектора соответственно, n - вектор шумов для всех приемных антенн, H — канальная матрица, описывающая все возможные каналы распространения сигналов.

Одним из основных методов MIMO является пространственное мультиплексирование (spatial multiplexing). Как и в других методах, основанных на мультиплексировании (временном или частотном), при пространственном мультиплексировании скоростной информационный поток разделяется на несколько более медленных, каждый из которых подается, в данном случае, на отдельную передающую антенну. Элементы антенного массива должны иметь достаточное пространственное разнесение для обеспечения различных путей распространения сигнала. Увеличению эффективности метода также способствует многолучевая среда распространения (например, городская застройка для сигналов ДМВ диапазона). Вместе с тем, метод применим только в каналах с соотношением сигнал / шум (30дБ). Знание состояния канала желательно, но не обязательно. В качестве примера реализации пространственного мультиплексирования можно указать на семейство алгоритмов BLAST (Bell Laboratories Layered Space-Time). Существуют диагональный (D-BLAST) и вертикальный (V-BLAST) варианты алгоритма. V-BLAST отличается от D-BLAST меньшей вычислительной сложностью за счет

замены сложного межпоточного блочного кодирования простым демультиплексированием [6]. Наличие канальной среды с сильной многолучевостью повышает эффективность использования алгоритмов BLAST для увеличения пропускной способности канала.

Алгоритм MIMO реализован в стандарте IEEE 802.11n (в настоящее время окончательно не принят, но устройства на его основе уже выпускаются, так что физический уровень стандарта можно считать окончательно принятым, изменения могут коснуться лишь MAC уровня) [7]. Данный стандарт допускает использование на приемном и передающем (рис. 6) концах до 4 приемников/передатчиков. Это позволяет получить канальные скорости до 288,9 Мбит/с в полосе 20 Мгц и до 600 Мбит/с в полосе 40 Мгц

Литература

1. IEEE Std 802.11-2007, Revision of IEEE Std 802.111999. IEEE Std 802.11-2007, IEEE Standard for Information Technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area network-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications. IEEE Computer Society, June 2007.

2. IEEE P802.11s/D2.0. Draft STANDARD for Information Technology — Telecommunications and information exchange between systems — Local and metropolitan area networks — Specific requirements — Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Amendment: Mesh Networking [Electronic resource] / IEEE Standards Activities Department.-[USA]: IEEE, 2008.

Первый символ Вгооой ашеол

GI Symbol #1 GI Symbol 12

61 Symbol #1 SI Symbol #2

Symbol *1

M_____

Максимальная

задержка

Регион внутрисммвольной интерференции

Symbol #2

Регион, где возникла бы межсимеольная интерференция, если бы отсутствовал 61

Рис. 3. Избежание межсимвольной интерференции за счет использования защитных интервалов

Рис. 4. Созвездие стандартов 802.11a, 802.11g для модуляции типа 64-QAM

Рис. 5. Схема беспроводной системы на основе MIMO технологии

3. Raniwda A, Gopalan K, Chiueh T. Centralized channel assignment and routing algorithms for multi-channel wireless mesh networks. ACM Mobile Computing and Communications Review, 2004, vol. 8, pp. 50-65.

4. Raniwala, A. Tzi-cker Chiueh. Architecture and algorithms for an IEEE 802.11-based multi-channel wireless mesh network. Proc. of INFOCOM '05, vol. 3, pp. 2223- 2234.

5. Легков КЕ, Донченко АА Анализ существующих алгоритмов распределения частотного ресурса беспроводных сетей специального назначения//Сборник трудов СКФ МТУСИ, 2009. Ростов-на-Дону: СКФ МТУСИ, 2009. — С.50-52.

6. Легков К.Е., Донченко М.А. Требования к показателям качества информационного обмена в сетях беспроводного широкополосного доступа // Сборник трудов СКФ МТУСИ, 2009. Ростов-на-Дону СКФ МТУСИ, 2009. — С.59-64.

7. Легков К.Е. Методы оценки качества информационного обмена в сетях беспроводного широкополосного досту-па//Сборник трудов СКФ МТУСИ, 2009. Ростов-на-Дону СКФ МТУСИ, 2009. — С.64-68.

Рис. 6. Структура аппаратуры передачи стандарта IEEE 802.11n

Methods to improve the speed channel in the channels of wireless broadband networks

K.E.Legkov

Currently, the most common wireless technologies, which is commonly used to transfer a large amount of traffic of various types, is a standard for wireless LANs IEEE 802.11. One of the most promising areas of technology, Wi-Fi networks have become so-called standard IEEE 802.11n. The article discusses the possibility of improving channel network speed of this standard through the use of technology MIMO.

References

1. IEEE Sid 802.11-2007, Revision of IEEE Sid 802.11-1999. IEEE Std 802.11-2007, IEEE Standard for Information Technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area network-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications. IEEE Computer Society, June 2007.

2. IEEE P802.11s/D2.0. Draft STANDARD for Information Technology — Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements — Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Amendment: Mesh Networking [Electronic resource] / IEEE Standards Activities Department. —[USA]: IEEE, 2008.

3. Raniwala A., Gopalan K., Chiueh T. Centralized channel assignment and routing algorithms for multi-channel wireless mesh networks. ACM Mobile Computing and Communications Review, 2004, vol.8, pp.50-65.

4. Raniwala, A. Tzi-cker Chiueh. Architecture and algorithms for an IEEE 802.11-based multi-channel wireless mesh network. Proc. of INFOCOM '05, vol.3, pp.2223- 2234.

5. Legkov K.E., Donchenko AA Analysis of existing algorithms for frequency resource allocation of wireless networks for special purposes. [Legkov K.Ye., Donchenko A A. Analiz sushch-estvuyushchikh algoritmov raspredeleniya chastotnogo resursa besprovodnykh setyey spetsialnogo naznacheniya.//Sbornik tru-dov SKF MTUSI — 2009. Rostov-na-Donu: SKF MTUSI, 2009. P50-52.]

6. Legkov K.E., Donchenko MA Requirements for the indicators of quality of information exchange in networks of wireless broadband access. [Legkov K.Ye., Donchenko MA Trebovaniya k pokazatelyam kachestva informatsionnogo obmena v setyakh besprovodnogo shirokopolosnogo dostupa.// Sbornik trudov SKF MTUSI — 2009. Rostov-na-Donu: SKF MTUSI, 2009. P59-64].

7. Legkov K.E. Methods for assessing the quality of information exchange in networks of wireless broadband access [Legkov K.Ye. Metody otsenki kachestva informatsionnogo obmena v setyakh besprovodnogo shirokopolosnogo dostupa.// Sbornik trudov SKF MTUSI — 2009. Rostov-na-Donu: SKF MTUSI, 2009. P64-68].

Постановка задачи оптимизации распределения нагрузки в сетях доставки контента

Приводится постановка задачи оптимизации распределения нагрузки в сетях доставки контента по критерию минимума удалённости пользователей от серверов с учётом их загрузки. Особенность данной постановки задачи состоит в учёте различных групп контента, а также в процедуре формирования критерия эффективности задачи. Сделан выбор метода решения поставленной задачи.

Ворожцов А.С., Тутова Н.В., Тутов А.В.

Сеть доставки контента (Content Delivery Network, CDN) - это сеть географически-рас-пределенных серверов, расположенных в местах наибольшей концентрации Интернет-пользователей, позволяющая оптимизировать процесс доставки контента. Под контентом понимаются любые цифровые данные, на которые имеется спрос. Выделяют три основных вида контента, распространяемого в CDN. К ним относится статический контент: статические HTML-страницы, изображения, документы, обновления программ, аудио и видео файлы. Частота изменения статического контента является низкой, поэтому он может легко кэшироваться. Все CDN-провайдеры поддерживают этот тип доставки контента. Потоковое видео/аудио позволяет пользователям просматривать видео или прослушивать аудио, предварительно не сохраняя файлы на компьютере. Потоковое мультимедиа может быть в режиме реального времени или по требованию. Потоковые серверы адаптированы на использование специальных протоколов для доставки контента по IP-сетям. По оценкам специалистов доля потокового видео в общем объеме Интернет-трафика в 2013 году составит 90% [1]. Некоторые CDN-сети могут также предлагать услуги, например, электронной коммерции, службы каталогов и баз данных и др.

В процессе доставки контента в CDN существуют три основных участника.

1. CDN-провайдер компания, владеющая сетью доставки контента и предоставляющая услуги в этой сети.

2. Поставщик контента компания, владеющая контентом. Заключает договор с CDN-провадером на доставку контента пользователям.

3. Потребители контента или пользователи Интернет-пользователи, которые получают доступ к контенту через web-сайт поставщика, а его доставка осуществляется по сети CDN-провайдера.

CDN-провайдер предоставляет сетевую инфраструктуру поставщикам контента для его распространения с заданным уровнем качества. Для этого используется кэширование и репликация серверов, расположенных в различных географических местах в сети Интернет. Серверы CDN-провайдера называют пограничными серверами, а серверы поставщика контента, на которых хранится оригинал контента, называют первичными серверами.

CDN-сети могут иметь различную структуру: централизованную, децентрализованную, иерархическую и др. Структура сети может значительно отличаться в зависимости от типа предоставляемого контента/услуг. В общем случае CDN включает в себя следующие основные подсистемы.

• Подсистема распределения и управления контентом. Отвечает за организацию кэшей, частоту обновления контента на серверах и др.

• Подсистема маршрутизации запросов. Распределяет нагрузку между серверами сети, выбирает наиболее подходящий сервер для доставки контента.

• Подсистема учёта. Выполняет замеры показателей производительности сети. Ведет статистику доступа к серверам и использования контента.

Несмотря на то, что сети CDN появились относительно давно (в конце 90-х гг.), поток работ, направленных на улучшение различных аспектов функционирования таких сетей не иссякает. Проблемы, которые существуют в CDN, диктуются спросом, т.е. нагрузкой, и видами контента. Известно, что нагрузка на Интернет-сайты является неравномерной, значительно меняющейся с течением времени суток и имеющей случайные всплески. Часто это отрицательно сказывается на качестве предоставляемых услуг, в частности на времени ответа. Одним из путей преодоления этих проблем является оптимальное распределение нагрузки между серверами сети. Эту задачу выполняет система маршрутизации запросов. Критериями выбора наиболее подходящего сервера могут являться такие показатели, как сетевое расстоя-

ние между потребителем контента и сервером, время ответа на запрос, нагрузка на сервер.

Система маршрутизации запросов в CDN состоит их двух частей: алгоритма маршрутизации запросов и механизма маршрутизации запросов [2]. Алгоритм маршрутизации определяет, на какой пограничный CDN-сервер перенаправить запрос пользователя, а механизм маршрутизации осуществляет это перенаправление. Обобщенная технология маршрутизации запросов в сети доставки контента, показанная на рис.1 содержит следующие этапы:

1. Пользователь запрашивает контент у поставщика, указывая иі^І. в Web-браузере; запрос пользователя направляется к первичному серверу;

2. При получении запроса первичный сервер предоставляет простой контент (НТМІ.-страницу) самостоятельно;

3. Для передачи внедренных в НТМ1_-стра-ницу объектов (видео, изображения и др.) первичный сервер перенаправляет запрос на центральный сервер CDN-провайдера;

4. Используя свой алгоритм маршрутизации запросов, CDN-система выбирает для доставки контента пограничный сервер, который является "ближайшим" к пользователю;

5. Выбранный пограничный сервер обрабатывает запрос пользователя.

Алгоритмы, вызываемые механизмом маршрутизации запросов, могут быть неадаптивными [2-4] и адаптивными [4-6], т.е. учитывающими текущее состояние системы. Примером наиболее простого и часто используемого неадаптивного алгоритма является круговой алгоритм (гоип^гоЬіп), который по очереди распределяет все запросы между всеми серверами CDN и тем самым выравнивает между ними нагрузку. Поскольку алгоритм не учитывает расстояние между серверами и пользователями, то он используется в основном для распределения нагрузки между серверами, находящимися в одном центре обработки данных

В других неадаптивных алгоритмах все пограничные серверы ранжированы в соответствии с прогнозируемой на них нагрузкой. Такие прогнозы делаются на основе ранее обслужен-

Рис. 1

ных серверами запросов. Эти алгоритмы учитывают расстояние между пользователями и серверами.

Также в литературе предложен неадаптивный алгоритм, который рассчитывает хэш-функцию из большого числа URL-идентификаторов и на ее основе выбирает сервер для обслуживания запроса.

В распределителе нагрузки Cisco DistributedDirector также используется несколько неадаптивных алгоритмов, например, случайное распределение запросов, распределение запросов в определенных долях и др., а также адаптивный алгоритм, учитывающий взвешенную комбинацию из трёх показателей.

В академической CDN Globule [5] используется адаптивный алгоритм маршрутизации запросов, который выбирает ближайший к пользователю пограничный сервер на основе обновляемых данных о длине пути. В других адаптивных алгоритмах решение о выборе сервера принимается на основе сетевой задержки [6].

В самой крупной коммерческой сети доставки контента Akamai [7] используется комплекс адаптивных алгоритмов маршрутизации запросов. Они учитывают ряд таких показателей, как нагрузка на серверы, пропускная способность серверов, устойчивость сетевого соединения и др. Эти алгоритмы является фирменным и их детали не раскрыты.

В работе [8] был предложен адаптивный алгоритм для оптимального распределения запросов на потоковый контент. Однако в этой работе рассматривалась сеть с полной репликацией контента, т.е. зеркальными серверами. Данное допущение часто не подтверждается практикой. Полная репликация сайтов на каждом сервере CDN является дорогим и не очень гибким решением. Поэтому более предпочтительным является частичная репликация контента.

Поэтому целесообразно поставить задачу

с учетом наличия на серверах тех или иных мультимедийных файлов, которую можно представить следующим образом.

Пусть сеть доставки контента, состоит из M взаимосвязанных серверов для передачи потокового видео, которые территориально распределены в нескольких городских зонах и обслуживают запросы пользователей в Интернет. Расстояние до ближайшего сервера будем измерять показателем времени обмена сообщением RTT (round trip time), определяемого с помощью стандартной утилиты ping по протоколу

ICMR

Пусть также имеется N групп потребителей контента или пользователей, которые сгруппированы по их территориальной принадлежности.

Кроме того в сети доставки контента имеется один центральный сервер, на который перенаправляются запросы пользователей на просмотр видео с первичных серверов поставщиков контента, который принимает решение о дальнейшей переадресации запроса с учетом расстояния между сервером и потребителем контента, наличия данного контента на сервере, а также пропускной способности сервера.

Обозначим K общее число мультимедий-

ных объектов. Наличие объектов на каждом сервере зададим матрицей amk, где m =1,..., M; к = 1,., K, элементы которой принимают значения 1 или 0, что означает наличие или отсутствие объекта на сервере.

Спрос групп потребителей контента на мультимедийные объекты будем измерять числом активных пользователей, значения которого зададим матрицей dnk, где n = 1,., N; к = 1,., K

Каждый объект будем характеризовать скоростью воспроизведения битового потока, который обозначим ок = 1,., K. Ограниченность ресурсов сервера определим его пропускной способностью в бит/c, которую обозначим s , где m = 1,., M.

m

Среднее время обращения сообщения ping между сервером m и потребителем n обозначим cmn. В качестве переменных выберем число запросов от клиентов группы n на сервер m на объект к и обозначим х^.

Все обозначения, принятые в модели, сведем в таблицу

Тогда задачу можно сформулировать следующим образом:

Параметр Описание

М Число серверов.

N Число групп пользователей.

К Число видео-объектов.

Отк Наличие или отсутствие объекта к на сервере т.

d„k Спрос (число запросов) пользователей группы п на объект к.

Ок Битрейт объекта к.

$т Пропускная способность сервера т.

Стп Среднее время обращения сообщения ping между сервером т и пользователями группы п.

Хтпк Число запросов от пользователей группы п на сервер т на объект к.

Минимизировать

М N К

1(1)

т=1 п=1 к=1

при ограничениях

К N

°к Хтпк — 5т т =1 М /

к =1 п=1 ' '

ограничение на пропускную способность, (2)

М

Хтпк = ^пк , П= 1,..., N к = 1,..., К, /

т=1

ограничение на спрос, (3)

N N

Хтпк ^тк Хтпк т =1 М

п=1 п=1

к = 1,., К /ограничение (4)

на наличие объекта на сервере. хтпк > 0,

целые.

Даже для небольших сетей доставки контента размерность задачи может достигать нескольких тысяч. Данная задача относится к классу целочисленных задач линейного программирования большой размерности, которая может быть решена методом декомпозиции Данцига-Вульфа. Первые результаты расчетов свидетельствуют о более эффективном распределении нагрузки серверов по сравне-

нию с результатами имеющегося в литературе алгоритма, не учитывающего расположение контента различных классов.

Литература

1. www.networkworld.com

2. S. Sivasubramanian, M. Szymaniak, G. Pierre, M. Van Steen. "Replication of Web Hosting Systems," ACM Computing Surveys, Vol. 36, №3, ACM Press, NY, USA, 2004.

3. D. Karger, A. Sherman, A. Berkheimer, B. Bogstad, R. Dhanidina, K. Iwamoto, B. Kim, L. Matkins, Y. Yerushalmi. "Web Caching with Consistent Hashing," Computer Networks, Vol. 31, №11-16, pp. 12031213, 1999.

4. K. Delgadillo. "Cisco DistributedDirector," Cisco White Paper, Cisco Systems, Inc., June 1997.

5. G. Pierre, M. van Steen. "Globule: A Collaborative Content Delivery Network," IEEE Communications, Vol. 44, №8, August 2006.

6. M. Andrews, B. Shepherd, A. Srinivasan, P. Winkler, and F. Zane. "Clustering and Server Selection Using Passive Monitoring," In Proceedings of IEEE INFO-COM, NY, USA, 2002.

7. J. Dilley, B. Maggs, J. Parikh, H. Prokop, R. Sitaraman, and B. Weihl. "Globally Distributed Content Delivery," IEEE Internet Computing, pp.50-58, September/October 2002.

8. P.Mundur, P.Arankalle. Optimal server allocations for streaming multimedia applications on the Internet," Computer Networks, №50, pp.3608 3621, 2006.

STATEMENT OF THE optimization of load distribution in content delivery

networks PROBLEM

Vorozhtsov A.S., Tutova N.V., Tutov A.V.

Abstracr

In this paper the optimization problem of load distribution in networks of content delivery on the criterion of minimum distance users from servers based on their load delivered. Account of the different content groups, as well as the procedure of forming the criterion of efficiency problems is a main feature of this problem. The choice of method for solving the task is made.

References

1. www.networkworld.com

2. S. Sivasubramanian, M. Szymaniak, G. Pierre, M. Van Steen, "Replication of Web Hosting Systems," ACM Computing Surveys, Vol. 36, №3, ACM Press, NY, USA, 2004.

3. D. Karger, A. Sherman, A. Berkheimer, B. Bogstad, R. Dhanidina, K Iwamoto, B. Kim, L. Matkins, Y Yerushalmi, "Web Caching with Consistent Hashing," Computer Networks, Vol. 31, №11-16, pp. 1203-1213, 1999.

4. K Delgadillo, "Cisco DistributedDirector," Cisco White Paper, Cisco Systems, Inc., June 1997.

5. G. Pierre, M. van Steen, "Globule: A Collaborative Content Delivery Network," IEEE Communications, Vol. 44, №8, August 2006.

6. M. Andrews, B. Shepherd, A. Srinivasan, R Winkler, and F Zane, "Clustering and Server Selection Using Passive Monitoring," In Proceedings of IEEE INFOCOM, NY, USA, 2002.

7. J. Dilley, B. Maggs, J. Parikh, H. Prokop, R. Sitaraman, and B. Weihl, "Globally Distributed Content Delivery," IEEE Internet Computing, pp. 50-58, September/October 2002.

8. PMundur, PArankalle, Optimal server allocations for streaming multimedia applications on the Internet ," Computer Networks, №50, pp. 3608 3621, 2006.

Компания 'Т-Платформы" проводит Russian Supercomputing Conference 2011

Компания "Т-Платформы", международный разработчик суперкомпьютеров и поставщик полного спектра решений и услуг для высокопроизводительных вычислений, объявляет о проведении ежегодной научной конференции "Мировые тенденции развития технологий в области высокопроизводительных вычислений", (Russian Supercomputing Conference -RSC'2011). Мероприятие состоялось 22 ноября в Москве.

Конференция RSC'2011 —уникальная площадка для обмена опытом, традиционно собирающая крупнейших представителей мировой HPC-индустрии. В конференции примут участие ведущие эксперты компаний AMD, Cray, DELL, HP, Intel, NVIDIA, NetApp, Panasas и многих других участников рынка высокопроизводительных вычислений. Они поделятся своим видением основных тенденций, характеризующих развитие рынка высокопроизводительных вычислений, расскажут о новых технологиях и решениях, открывающих эксафлопсную эру HPC, а также

о наиболее интересных проектах, реализованных для научно-исследовательских центров и коммерческих предприятий различных сфер бизнеса.

В рамках технической выставки компания "Т-Платформы" представит систему T-Blade V-Oass, ориентированную на создание вычислительных комплексов начального и среднего уровня, а также персональный кластер T-Mini P-Oass, разработанный для небольших офисов, инженерных групп, студий видеомонтажа и дизайна.

По завершении официальной части конференции ее участники попробовали свои силы в интеллектуальной викторине. Также в рамках мероприятия состоялось награждение победителей конкурса проектов "Эффективное использование GPU-ускорителей при решении больших задач", организованного компанией "Т-Платформы" совместно с Московским государственным университетом им. М.В. Ломоносова.

О компании "Т-Платформы"

Компания "Т-Платформы" создана в 2002 г. и сегодня имеет центральный офис в Москве и региональные штаб-квартиры в Ганновере, Киеве, Тайбее, и Гонконге. Компания реализовала более200комплексных проектов, 6 из которых вошли в рейтинг Ъор500самых мощных систем мира. Компания ’Т-Платформы" владеет патентами на ряд суперкомпьютерных технологий и электронных компонентов. Решения "Т-Платформ" используются для проведения фундаментальных и прикладных исследований в различных отраслях науки, в том числе, в биотехнологии, ядерной физике, химии, математике, а также решения ресурсоемких задач в промышленности, компьютерной графике и других областях. В 2011 г. генеральный директор "Т-Платформ" Всеволод Опанасенко признан одним из 12 наиболее известных и уважаемыхперсон мирового HPC-сообщества по версии интернет-портала HPCWire.

I

4-я Международная конференция

12-13 декабря 2011, «Холидей Инн Сущевский», Москва, Россия

Telecom Services 2 Evolution 2011

Развитие телекоммуникационных сервисов и услуг

В ЧИСЛЕ ГЛАВНЫХ ТЕМ:

• Обзор текущего состояния и динамики развития телекоммуникационных сервисов и услуг в России и в мире. Развитие 4G сетей в Европе и странах СНГ

• Анализ потребностей в услугах потребителей В2В и В2С рынков.

• Миграция к сетям нового поколения: открывающиеся возможности

• Бизнес-модели операторов связи и стратегии ценообразования

• Развитие сетей доставки контента.

• Бизнес-кейсы от операторов связи. Развитие услуги «Магазин приложений»»

• Конвергентные услуги нового поколения

• Услуги на базе М2М

• Синергия операторов связи и социальных сетей и многие другие

Для операторов связи

скидка 15%

СРЕДИ ДОКЛАДЧИКОВ КОНФЕРЕНЦИИ:

Алексей Назаров,

директор по маркетингу бизнес-сегмента,

«ВымпелКом»

(«Билайн»)

Владислав

Швайбович,

директор по управлению и развитию беспроводных сетей связи,

«Ростелеком»

/—\ Uwe Loewenstein, J4 Светлана Р ЩШ

директор по технологиям О Скворцова,

н2 ■ спектра, директор по стратегии 1 \ Ш

Telefonica 02 & € и развитию, 1

шпч (Германия) Tele2 Ю

□

Светлана

Аполлонова,

генеральный

директор^

«Райтек-Технолоджис»

Алан Хаддэн,

исполнительный директор, Ассоциация GSA

^ Зарегистрируйтесь по телефону: V7 (495) 995 8004, на сайте www.tse-conf.ru или по e-mail: [email protected]

Организатор:

I infoR-Media Russia

Контакты, Информация Решения.

Соорганизатор:

Ростелеком

При поддержке:

GSA^

Официальный Интернет-партнер:

информационный партнер:

СРИАНОВОСТИ

IKSMEDIA.RU

Информационные партнеры:

нДЯвсС «CT^NUNE 5PB/URU sotfiline

©PRACTICE ^I^technosphera "T<ELG.C0M

КАЧЕСТВА

^Опееатое

Мобильный

Контент

•m’HVwcwtfmtrw

-□□00

Телеком

Исследование модели трафика сервера данных по результатам измерений трафика мультимедийного ресурса

Проведен анализ свойств трафика, генерируемого №еЬ-сервером, который предоставляет пользователям доступ к файлам различного типа. На основании этих данных проанализирована модель трафика сервера из [1] и проведено исследование вероятности перепол-Кпючевш слова: Web сервер, математическая нения буфера коммутационного устройства, обслуживающего этот трафик. Получены

модепь,анапиз сетевого трафика, вероятиосгъ оценки эффективности некоторых методов управления скоростью передачи для трафика

переполнения буфера. '^еЬ-сервера.

Иван Титов,

аспирант МТУСИ,

[email protected]

1. Введение

При проектировании сети, а также при разработке методов управления, необходимо использовать модель источника нагрузки, которая будет отражать свойства реального сетевого трафика. Web трафик остаётся одним из основных типов трафика в современных сетях, поэтому, понимание его структуры и особенностей, очень важно при разработке модели трафика.

В настоящей работе проводится анализ реального трафика от мультимедийного портала. Данный Web ресурс предоставляет пользователям доступ к файлам различного типа. Большинство запросов поступает на передачу файлов небольшого размера (НТМ1. страницы с изображениями) при поиске и просмотре дополнительной информации. Требований пользователей на передачу конкретного файла значительно меньше, однако обработка таких запросов требует намного больше времени. Причём в зависимости от типа файлов (музыкальные или видео файлы, архивные файлы с данными) длительность обслуживания и интенсивность поступления запросов будут отличаться значительно. Таким образом, можно сказать, что на вход сервера поступает несколько типов потоков требований пользователей, отличающихся интенсивностью и объемом запрошенных данных.

Необходимо отметить, что размеры файлов одного типа могут существенно различаться. Например, тр3-файлы имеют различные длительность и качество (ЬМе), размер видеофайлов существенно отличается по длительности, а размер архивных файлов, содержащих музыкальные альбомы, отличается значительно в зависимости от количества музыкальных композиций в них. Это не позволяет, основываясь на размере передаваемого объекта, провести четкую границу между файлами различного типа.

Обычно для загрузки каждого файла открывается отдельная TCP сессия, однако, протокол HTTP/1.1 позволяет передавать несколько объектов в рамках одной сессии (persistent connection) и, напротив, передавать за одну сессию только фрагмент файла (partial content). Это также приводит к тому, что граница между объемом передаваемых данных для файлов различного типа становится менее явной.

В предыдущей работе [2] было представлено исследование свойств трафика, поступающего от другого ресурса (музыкальный портал). Трафик фиксировался на границе сети оператора, предоставляющего доступ в Интернет, т.е. анализировалась часть трафика Web сервера к определённой группе пользователей. В настоящей работе представлены результаты измерений трафика, который фиксировался на границе сети дата-центра, в котором располагаются серверы мультимедийного портала. Таким образом, был получен весь трафик, порождаемый этим Web ресурсом. Это позволяет не учитывать особенности сети оператора (например, технологию доступа и т.д.), которые могут оказывать влияние на полученные результаты.

При проведении измерений проводился анализ заголовков сетевого и транспортного уровня. Критерием отбора был пул IP адресов, принадлежащих рассматриваемому ресурсу (primary и non-primary серверы), а также TCP порт источника 80 (HTTP). Трафик анализировался c 10:00 до 13:30 23 октября 2010 (суббота). За 3,5 часов было зафиксировано 383000 TCP сессий, было передано более 41 Гбайта данных.

Во 2-м разделе представлен анализ структуры поступающего потока. В разделе 3 проведено исследование функции распределения размера передаваемых файлов. В 4-м разделе проанализированы свойства дисперсии трафика Web сервера. В разделе 5 представлены результаты имитационного моделирования, а также проведен анализ эффективности некоторых методов управления скоростью передачи сервера.

2. Анализ поступающего потока

требований пользователей

Для того чтобы охарактеризовать трафик сервера данных рассмотрим структуру поступающего потока запросов пользователей. Для этого будем фиксировать моменты времени, в которые открывается новая ТСР сессия. На рис.1 представлена гистограмма промежутков времени между двумя последовательными событиями поступления запроса пользователя на передачу файла.

Из данной зависимости видно, что распределение убывает экспоненциально (т.е. в логарифмическом масштабе имеет вид близкий к линейному). Причем среднее значение промежутка времени между последовательным открытием ТСР сессий — 39,4 мс и дисперсия — 40,6 мс практически совпадают. Такое равенство характерно при показательном законе распределения случайной величины [3].

Поскольку, при высокой интенсивности поступления запросов, промежуток времени между двумя последовательными событиями оказывается небольшим, полученная характеристика не позволяет в полной мере исследовать долговременные зависимости. Для этого рассмотрим другую характеристику поступающего потока

— вероятность поступления т требований за временной промежуток длительностью t.

100 МО 300 400 500 600 700

Xj ,ішес

Рис. 1. Гистограмма промежутков времени между поступлением требований на обслуживание

О I 2 9 4 * 6 7

х

Рис. 2. Зависимость 1 - Рт(х) от х при f = 1 мс

На рис. 2 представлена зависимость 1 - Р (х) от х в логарифмическом масштабе, где Рт(х) — эмпирическая функция распределения количества требований поступивших за 1 мс. Аналогичная характеристика для временного промежутка 1 с представлена на рис. 3.

Из этих графиков видно, что независимо от масштаба времени, в котором проводятся измерения, эмпирическая функции распределения изменяется по экспоненциальному закону. Таким образом, процесс поступления требований пользователей с высокой степенью точности может описываться пуассоновским потоком. Пуассоновский поток является хорошо изученным и широко применяется в качестве модели реальных потоков. Полученные результаты соответствуют классическим представлениям теории телетрафика о структуре поступающего потока требований от большого числа независимых источников.

3. Анализ функции распределения

объема переданных данных

Для исследования распределения объема переданных данных была произведена оценка количества информации, поступающей от сервера к клиенту в рамках отдельной ТСР сессии. На рис.4 изображена гистограмма объёма переданных данных в 1од-1од масштабе. По оси абсцисс отложен объем передаваемых данных в байтах, по оси ординат — частота попадания в соответствующий 100 байтный интервал.

Из данной зависимости видно, что распределение вероятностей убывает немонотонно. Для различных значений объёма переданных данных наблюдаются локальные максимумы, соответствующие передаче большого числа близких по размеру объектов.

Для получения более детального представления о распределении количества переданной информации построим эмпирическую функцию распределения. Фрагмент зависимости 1 - Рп(х) в логарифмическом масштабе представлен на рис. 5.

Из рис.5 видно, что функция распределение объёма переданных данных обладает "тя-

И-Р, 100

*t »В>1*

желым хвостом", т.е. хвост спадает по гиперболическому закону, а не, например, по экспоненциальному, как у распределений с "лёгким хвостом". Это является классическим свойством самоподобных процессов [4] и означает, что существует достаточно большая вероятность того, что объём переданных данных будет принимать большие значения и этой вероятностью нельзя пренебречь.

Для того чтобы проанализировать свойства изменения эмпирической функции распределения при небольших значениях объёма переданных данных на рис.6 представлена зависимость 1 - Fn(x) от x в log log масштабе.

Из рис.6 хорошо видно, что для трафика сервера данных характерны периоды с медленным убыванием 1 - F (x) (т.е. за данный период было зафиксировано сравнительно небольшое количество TCP сессий соответствующего размера), чередующиеся с периодами с высокой скоростью убывания 1 - Fn(x) (т.е. на данном периоде наблюдался локальный максимум для распределения вероятностей). Таким образом, мы можем отделить различные потоки требований в зависимости от скорости убывания функции распределения.

На рис. 6 изображены три вертикальные линии, соответствующие значениям объёма переданных данных: 60 04, 9005 и 5• 106 байт, отделяющие различные потоки запросов пользователей. В таблице представлены основные характеристики потоков требований на передачу файлов существенно различного объёма: количество сессий — XT, зафиксированное за время наблюдения T, средний объем переданных данных в рамках отдельной TCP сессии -Уср, а также суммарный объем переданной информации для каждого потока — Х7Уср.

В предыдущей работе [2], основываясь на скорости изменения эмпирической функции распределения, трафик, поступающий от музыкального портала, также был разделен на 4 потока. Но характеристики этих потоков для двух различных ресурсов отличаются значительно.

Первому потоку соответствует загрузка HTML страниц, содержащих изображения в

Рис. 4. Гистограмма объема переданных данных

форматах JPEG и GIF различного размера, а также скриптов языка Flash и JavaScript. Наибольшее количество TCP сессий (73%) открываются для загрузки именно этих типов файлов, однако объём трафика, создаваемого этим потоком, составляет всего 7,5% от общего трафика. Второй поток составляют 30 секундные фрагменты музыкальных композиций и видео файлов (preview), необходимые для ознакомления с содержанием файлов. Этот поток создаёт почти половину от суммарной нагрузки. К третьему потоку относится загрузка отдельных тр3-файлов, а также книг в форматах TXT, DOC и PDF. Четвёртый поток соответствует загрузке видео файлов и архивных файлов, содержащих музыкальные альбомы и аудиокниги. Количество запросов пользователей на передачу файлов 3-го и 4-го потоков составляет всего 1,9%, однако эти потоки создают 43% от общей нагрузки.

Таким образом, трафик, генерируемый сервером, может быть разделен на 4 потока со

Характеристики потоков требований

N* 1 2 3 4

XT 279490 96222 7019 229

Кбайт 11,09 213,2 1604 28812

/.-7Vv Гбайт 3,1 20,51 11,26 6,6

1-PBU)

I It1

iui* in’5

in I !•* I Id* I Iff5 I 10* 1 to* 1 10* I

x .Byt*

Рис. 6. Зависимость 1 - Fn(x) от x в log-log масштабе

средним объёмом переданных данных, отличающимся от 8 до 19 раз. Следовательно, каждому из потоков будет соответствовать свой масштаб времени, отличающийся существенно для различных потоков.

4. Исследование свойств дисперсии

трафика сервера данных

Известно, что для самоподобных процессов дисперсия выборочного среднего затухает медленней, чем величина обратная размеру выборки [4]. Для исследования свойств дисперсии трафика рассматриваемого мультимедийного ресурса необходимо получить данные о загрузке выходного канала сервера. При проведении исследований фиксировалось время начала TCP сессии, время её окончания, а также объем переданных данных в рамках этой сессии. Предположим, что в рамках отдельной TCP сессии скорость передачи данных постоянна и равна, соответственно, отношению объёма переданных данных к длительности сессии. Тогда, просуммировав на каждом последовательном временном интервале длительностью

1 с средние скорости передачи данных от отдельных сессий, получим оценку общей скорости передачи от Web сервера.

Рассмотрим временной промежуток соответствующий последним 2-м часам наблюдений (с 11:30 до 13:30), поскольку средняя нагрузка на этом промежутке практически не менялась. Кроме того для данного промежутка времени неучтёнными окажутся лишь те TCP сессии, которые начались до 10:00 и ещё не закончились к 11:30, число которых крайне мало (за 3,5 часа наблюдений не было зафиксировано ни одной TCP сессии длительностью более 1 часа). На рис.7 представлена временная зависимость скорости передачи данных в бит/с.

Из данной зависимости видно, что для трафика сервера характерны всплески нагрузки, причем некоторые из них имеют достаточно большую длительность. Коэффициент пульсаций для этого трафика (отношение пиковой скорости за 1 с к средней скорости) превышает 2.

Для полученных значений создаваемой нагрузки вычислим зависимость изменения дис-

sit

Рис. 7. Временная зависимость скорости передачи данных от Web сервера

персии выборочного среднего от времени агрегирования. Для этого от существующей последовательности, состоящей из значений скорости передачи данных вычисленных за 1 с, перейдём к новой последовательности, для которой средняя скорость будет вычисляться за больший промежуток времени — Т. Для этой новой последовательности, также как и для исходной, вычислим дисперсию. На рис. 8 представлена зависимость дисперсии скорость передачи данных от времени агрегирования Т.

Для традиционных случайных процессов дисперсия выборочного среднего уменьшается обратно пропорционально объёму выборки. Однако из рис. 8 видно, дисперсия трафика рассмотренного Web-сервера убывает со значительно меньшей скоростью. Если полученную зависимость аппроксимировать прямой линией, то коэффициент пропорциональности в будет равен 0,23. Тогда параметр Хёрста Н = 1- в/2 = 0,88. Это говорит о высокой степени самоподобности трафика сервера.

5. Анализ численных исследований

В реальных сетях ресурсы часто бывают ограничены, что приводит к перегрузкам. Для того чтобы определить вероятность потерь при обслуживании трафика рассматриваемого Web сервера, а также для оценки эффективности различных методов управления скоростью передачи, перейдём к имитационному моделированию.

В работе [1] была рассмотрена математическая модель трафика сервера данных предоставляющего пользователям доступ к файлам различного типа. В качестве входных параметров этой модели используем данные, полученные при анализе трафика мультимедийного ресурса. В соответствии с результатами, полученными в разделе 2, предположим, что на вход сервера данных поступает пуассоновский поток требований пользователей на передачу файлов различного типа. Функция распределения размера запрашиваемых файлов соответствует эмпирической функции распределения объёма передаваемых объектов, полученной в разделе 3. Предположим, что скорость передачи данных Ст одинакова для всех пользователей и равна

Рис. 8. Зависимость дисперсии скорость передачи данных от времени агрегирования Т

1 Мбит/с. Тогда длительность обслуживания требований пользователей будет определяться только размером передаваемого файла. Интенсивность поступления запросов выберем таким образом, чтобы средняя скорость передачи данных от сервера была равна 100 Мбит/с.

Пусть в рассматриваемой системе ограниченным ресурсом является ёмкость выходного канала коммутационного устройства обслуживающего трафик сервера. Поэтому коммутационное устройство имеет буфер, куда попадают пакеты, если весь ресурс выходного канала занят. Если объём задействованного ресурса буфера достигает максимального значения, по поступающие пакеты отбрасываются. В качестве характеристики QoS будем рассматривать вероятность переполнения буфера коммутационного устройства, поскольку файлы обладают высокой чувствительностью к потере даже небольших фрагментов данных

На рис. 9 представлена зависимость вероятности потерь от размера буфера при емкости канала 120 Мбит/с в log-log масштабе. Для того чтобы проанализировать, какой из потоков оказывает наибольшее влияние на рост потерь, рассмотрим значение условного объема буфера, задействованного i-м потоком, определяемое на основании нагрузки, создаваемой данным потоком. Также введем величину условной вероятности переполнения буфера для i-го потока — P, соответствующую доле от общих потерь, пропорциональной значению условного объема буфера, задействованного каждым из потоков

[5]. Для 1-го и 2-го потоков представлена общая вероятность потерь, поскольку доля потерь, вносимая только 1-м потоком очень мала.

Из рис. 9 видно, что как 3-й, так и 4-й поток вносят примерно такой же вклад в потери, что и суммарно 1-й и 2-й потоки. При этом 3-й поток создает всего 27%, а 4-й 16% от суммарной нагрузки. При малом размере буфера основной вклад в потери вносят 1-й и 2-й потоки. С увеличением размера буфера доля, вносимая 3-м и, соответственно, 4-м потоками увеличивается.

При достаточно большом размере буфера кратковременные всплески нагрузки, создаваемые 1-м и 2-м потоками, не приводят к поте-

В.МЬ«і

Рис. 9. Зависимость вероятности потерь от размера буфера для 1-й системы обслуживания

рям. Объём задействованного ресурса выходного канала часто достигает максимального значения, но система находится в таком состоянии недолго, и буфер не успевает переполниться. Если же в системе наблюдается период с высокой средней нагрузкой, к которому приводит обслуживание требований З-го и 4-го потоком (поскольку этим потокам соответствует больший масштаб времени), то размера буфера оказывается недостаточно и возникают потери. Таким образом, доля потерь, вносимая каждым потоком, будет зависеть от соотношения масштаба времени, соответствующего данному потоку, и масштаба времени, соответствующего системе обслуживания, который определяется временем заполнения буфера.

Для оценки эффективности методов управления скоростью передачи данных, кроме описанной выше системы, рассмотрим несколько систем с управлением: 2 я система, в которой скорость передачи уменьшается до Cm/d для всех требований; З я система, в которой одинаковое управление применяется к запросам из З го и 4-го потоков; 4 я система, в которой управление применяется только к запросам на передачу файлов наибольшего размера, т.е. к требованиям 4 го потока. Для З й и 4 й систем коэффициенты, определяющие во сколько раз уменьшается скорость передачи для требований из потоков, к которым применяется управление, выбирались таким образом, чтобы среднее время обслуживания было одинаковым для всех трёх систем с управлением.

На рис. 10 представлена зависимость вероятности потерь от размера буфера для 4-х систем обслуживания при d = 1,5.

Из рис.10 видно, что с ростом размера буфера растёт эффективность применения управления только к требованиям 4-го потока (4-я система), относительно применения одинакового управления ко всем требованиям (2-я система). Наименьшая вероятность потерь при средних значениях размера буфера достигается при применении управления, как к требованиям З-го, так и 4-го потоков (З-я система).

В работе [5] была рассмотрена модель

В.МЫ1

Рис. 10. Зависимость вероятности потерь от размера буфера для 4-х систем обслуживания

сервера данных с дискретной функцией распределения объёма переданных данных. При проведении численных исследований предполагалось, что на вход сервера поступает несколько потоков требований пользователей, отличающихся интенсивностью и объёмом запрошенных данных, но внутри одного потока длительность обслуживания всех требований была постоянной. Для того чтобы исследовать насколько объективной является такая модель, проведём имитационное моделирование трафика сервера данных с дискретной функцией распределения объёма переданных данных. То есть, предположим, что на вход Web сервера поступает 4 пуассоновских потока требований на передачу файлов фиксированного размера, соответствующего среднему размеру передаваемого объекта для каждого из потоков (см. таблицу). Зависимость вероятности потерь от размена буфера для 4-х систем обслуживания представлена на рис.11.

Из рис.11 видно, что характер изменения вероятности переполнения буфера соответствует аналогичной зависимости, полученной для систем с непрерывной функцией распределения объёма переданных данных. Соответствующие значения вероятности потерь, например, для 1-й системы обслуживания отличаются в среднем на 25%. Таким образом, предположение о дискретной функции распределения объёма переданных данных, позволяет сделать "оценку снизу" для вероятности потерь. При этом выводы, полученные о структуре трафика и эффективности методов управления им, могут также распространяться и на реальные системы с непрерывной функцией распределения.

Выводы

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы.

1. Анализ распределения промежутков времени между поступлением требований на обслуживание, а также распределения количества требований в единицу времени, показывает, что поступающий поток может считаться пу-ассоновским.

в.мы

Рис. 11. Зависимость вероятности потерь от размера буфера при дискретной функции распределения

2. Основываясь на скорости убывания функции распределения, трафик, генерируемый сервером, может быть разделён на 4 потока. Интенсивность поступления запросов пользователей, а также среднее количество переданной информации в рамках отдельной ТСР сессии, для различных потоков отличается существенно.

3. Результаты имитационного моделирования показывают, что вклад, вносимый определённым потоком, в вероятность переполнения буфера определяется соотношением между масштабом времени, соответствующим этому потоку, и масштабом времени соответствующим системе обслуживания, и определяемым временем заполнения буфера.

4. Результаты, полученные для модели сервера данных с дискретной функцией распределения длительности обслуживания требований, т.е. когда каждому потоку соответствует фиксированный размер передаваемого объекта, могут быть обобщены на реальные серверы с непрерывной функцией распределения длительности обслуживания требований при учёте индивидуальных особенностей создаваемых потоков.

Литература

1. Цитович ИИ, Титов И.Н. О временном масштабе в математической модели источника нагрузки с бесконечной дисперсией времени обслуживания // Информационные процессы, Том 11, №3,

2011. Москва. — С.369-377

2. Титов И.Н. Исследование характеристик потоков данных, генерируемых Web-сервером // Т-Сотт: телекоммуникации и транспорт, 2010. — №5. Москва. — С.30-34.

3. Лившиц Б.С., Пшеничников АП., Харкевич АД Теория телетрафика. — М.: Связь, 1979. — С.21-23.

4. Шелухин ОИ, Тенякшв АМ, Осин А.В. Фрактальные процессы в телекоммуникациях. Под ред. Шелухина О.И. — М.: Радиотехника, 2003. — С.19-24.

5. Цитович ИИ, Титов И.Н. Об эффективности методов управления трафиком сервера данных // Тезисы докладов Всероссийской конференции с международным участием "Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем". Москва, 2011. — С.55-58.

Анализ времени кодовой синхронизации шумоподобных сигналов

Прозоров Д.Е., д.т.н, профессор,

ФГБОУ ВПО "ВятГУ", г.Киров [email protected]

Смирнов А.В.,

аспирант ФГБОУ ВПО "ВятГУ", г.Киров,

[email protected]

Исследованы алгоритмы быстрой кодовой синхронизации шумо-подобных сигналов. Предложенные решения позволяют уменьшить время кодовой синхронизации по сравнению с известным алгоритмом посим-вольной оценки Уорда для сигналов, построенных на рекуррентных псевдослучаныйх последовательностях, в том числе М-последовательностях, последовательностях де Брейна, кодах Голда. Областью практического применения исследованных алгоритмов являются системы передачи ин-формации с кодовым разделением каналов.

Ключевые слова: кодовая синхроизация, псевдослучайная последовательность, оптимальный прием сигналов.

В работе [1] разработан алгоритм быстрой кодовой синхронизации шумоподобных сигналов (ШПС), построенных на M-последовательностях. Модификация этого алгоритма для приема ШПС, построенных на рекуррентных псевдослучайных последовательностях (ПСП) высокой структурной сложности (кодах Голда и ПСП де Брейна), рассмотрена в работе [2]. Для оценки эффективности разработанного в [2] алгоритма, необходимо исследовать время кодовой синхронизации ШПС.

Пусть на входе приемного устройства (ПУ), в каждом такте работы системы, в интервале Т = tkiX—tk (it =0,1,2...) наблюдается аддитивная смесь сигнала и шума де(/,) = 5(ц,,/,) + «(/,)• Дискретный параметр сигнала

(манипулированная фаза, частота и т.д.) содержит в себе полезную информацию и может принимать на интервале Т одно из двух возможных значений или Д/,n(tk) - выборка белого гауссовского шума.

Прием и обработка любых кодированных сигналов возможны при наличии символьной и кодовой синхронизации между опорной ПСП приемника и передаваемой ПСП. Для осуществления кодовой синхронизации необходимо найти фазу (задержку) псевдослучайного кода принимаемого ШПС.

Наиболее распространенный способ формирования рекуррентных ПСП с периодом L = 2"' — 1 основан на использовании m-разрядных регистров сдвига с обратными связями. В этом случае фаза ШПС полностью определяется последней принятой m-значной комбинацией значений дискретного параметра сигнала. Таким образом, в качестве количественной характеристики помехоустойчивости ПУ можно использовать вероятность правильного (безошибочного) распознавания всех символов m-значной комбинации значений дискретного параметра ШПС [3].

Нелинейное уравнение фильтрации m-значных комбинаций получено в виде [1]:

=[/*♦! (Ч)-Л+.(М2)] + “* +*(«*,Я„). (,)

где и1+| =ln(p1(1+|)/pJ(1+|))- логарифм отношения апостериорных вероятностей значений дискретного параметра сигнала; + ^ ~ логарифм функции правдоподобия

дискретного параметра ШПС;

Ал„ +71,,ехр{-м*}

:(uk,nv)=\n

л,, +л,, ехр{м4}

,/,7 = 1,2'

(2)

где я/; - элемент матрицы переходных вероятностей дискретнозначного марковского процесса, аппроксимирующего ПСП искомого сигнала;

«* =■*'£«( А* Ж | (3)

- оценка |/(+), сформированная в ПУ на основе модуля |;/л | и знака sign(\i^) в (с-м такте, которая при отсутствии шума совпадает с ик , • Оценка значения дискретного параметра ШПС в (£ + ])-м такте формируется в соответствии с

правилом формирования искомой ПСП.

В качестве критерия различения значений дискретного параметра ц принят критерий идеального наблюдателя. В соответствии с критерием, решение о наличии в принятой реализации сигнала со значениями Д/ или М, производится в приемнике на основе сравнения логарифма отношения апостериорных вероятностей М^+| с порогом Н = 0 .

М\

ик+1 < Н = 0' И)

м2

При выполнении условия (4) принимается решение о наличии сигнала со значением дискретного параметра ц = , в противном случае, при и < Н , принимается

решение о наличии сигнала с параметром ц4 = М ^.

Структурная схема премного устройства (ПУ), реализующего алгоритм нелинейной фильтрации (1) представлена на рис. 1.

(ф

-('У*»),

"1.1

ГТИ 1

Кв РгС

ы

sign(/7,)

Нелинейный фильтр

Рис. 1. Структура ПУ с нелинейной фильтрацией дискретного параметра бинарных ШПС

ПУ состоит из дискриминатора (Д), формирующего разность логарифмов функций правдоподобия, фильтра (СФ) согласованного с сигналом единичного импульса ПСП, квантователя по уровню (Кв), генератора тактовых импульсов

(ГТИ), сумматора (^), регистра для хранения задержанного на такт значения |^|, регистра сдвига (РгС) т-значной комбинации символов, блока формирования оценки (БФО) и решающего устройства (РУ), реализующего критерий (4).

В работе исследовалось время кодовой синхронизации ШПС, построенных на кодах Голда и последовательностях де Брейна. Правило формирования исследуемых кодов Голда:

ак = «*-,о ©«*-9 ® ® «*-6 ©«*-5 ® 15>

Правило формирования ПСП де Брейна исследуемых ШПС:

(6)

Я*-5 1

! (°к-4 'ак-3 'а*-2 'а*-1 ) '

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Рэ

* 1.0 ---- ТС,, = 0 99 -- П„ = 0.97 ......

Лн =0.9 — — Уорд------------

Рис. 2. Среднее время кодовой синхронизации ШПС, построенного на коде Голда

Графики рис.2 показывают зависимость среднего времени кодовой синхронизации ШПС, построенного на коде Голда (5) от отношения сигнал/шум. Время накопления сигнала при одной попытке синхронизации - 100 тактов. При отсутствии синхронизации в течении одной попытки, обнуляется накопленное значение | и попытка повторяется.

Графики рис.З показывают зависимость среднего времени кодовой синхронизации ШПС, построенного на коде Голда (6).

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Р,

Л,, = 1.0 ------------------------- К„ - 0 99 ----- п,, = 0.97 .

Л„ =0.9----- Уорд —--------

Рис.З. Среднее время кодовой синхронизации ШПС, построенного на коде де Брейна

Анализ полученных результатов показывает сокращение времени кодовой синхронизации ШПС в 1.6 раза при относительно низких отношениях сигнал/шум (-3 дБ), по сравнению с классическим методом Уорда.

Уравнение (2) содержит в своем составе функции вычисления экспоненты и логарифма, что усложняет его техническую реализацию. Из анализа семейства кривых функции

х[йк л приведенных на рис. 4, следует, что при большом

отношении сигнал/шум и значениях ^ не очень

близких к нулю, т.е. когда выполняются условия

)«I и ехр(й4) »1 < (7)

уравнение (7) можно упростить:

г, г -и„ + *&»»(«, )1п(л-„/^у)« (/' * У). (8)

где sign(•) - знак аргумента.

Подставляя (8) в (1), получим приближенный алгоритм оценки

параметра при условии большого отношения сигнал/шум «*.■ = [/ы (М,) - (Мг)] + sign(йi )1п —> Н.

1 ^КН : : : :

• | аппроксимация [

0 - - -к - 1

1

|

Рис.4. График функции г. •

На рис. 5 показаны графики зависимости среднего времени кодовой синхронизации от отношения сигнал/шум р*.

Толстыми линиями представлены результаты для алгоритма нелинейной фильтрации, тонкими - для алгоритма с кусочнолинейной аппроксимацией функции 2к . Результаты получены для приема последовательности де Брейна (т — 5) на интервале исследования 100 тактов.

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 О 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Ра

Яй = 0.99----- Пц = 0.97-------Пц = 0.9 .........

Рис.5. Зависимость времени кодовой синхронизации 7^ ШПС

от отношения сигнал/шум р-

Анализ результатов моделирования показал, при р~ >_____] дБ

алгоритм с кусочно-линейной аппроксимацией функции г(С1к 71 ) проигрывает алгоритму с нелинейной фильтрацией по

времени кодовой синхронизации и вероятности правильного распознавания не более чем на 2-6% при уменьшении технических затрат на аппаратно-программную реализацию ПУ.

Таким образом, исследованные алгоритмы приема ШПС позволяют сократить время кодовой синхронизации и требования к аппаратным ресурсам при реализации систем связи с кодовым разделением каналов.

Литература

1. Петров Е.П. и др. Адаптивный поиск псевдослучайных сигналов, сформированных но основе двоичных рекуррентных последовательностей символов/ Петров Е.П., Частиков А.В., Миль-чаков Д.Л., Вятск. Госуд. техн. ун-т. - Киров, 1996. —16 с.: ил. — Библиогр. 16 назв. - Деп. в ВИНИТИ 10.09.96, 2787-В96.

2. Прозоров Д.Е., Смирнов А.В. Методы быстрой кодовой

синхронизации шумоподобных сигналов на основе нелинейных рекуррентных псевдослучайных последовательностей // Проблемы обработки информации: Вестник ВНЦ Верхне-Волжского

отделения АТН РФ. - Киров: 2004. - Вып. 1 (5). - С.43-49.

3. Цифровые методы в космической связи/Под рея С. Голомба. Пер. с англ./Под рея В.И. Шляпоберского. М.: — Связь, 1969. — 272с.

Синхронизация стохастических сложных сигналов, обеспечивающих повышение безопасности связи и помехозащищенности систем связи с подвижными объектами

Ключевые слова: нелинейная рекуррентная последовательность, синхронизация, алгоритм синхронизации, оптимизированная преднамеренная помеха, опорная кодовая последовательность, дискретный отсчет, отношение сигнал-шум.

Салтыков А.Р.

Предложены синтезированный алгоритм, разработанные и исследованные способы синхронизации нелинейных рекуррентных последовательностей (НРП). Предлагаемый алгоритм синтезирован на основе теории нелинейной фильтрации марковских процессов в дискретном времени. Отличием данного алгоритма от

известных является уменьшение времени вхождения в синхронизм в условиях воздействия оптимизированных преднамеренных помех (ОПП), обусловленное тем, что не требуется многократно передача элементов синхропоследовательности по каналу и нет необходимости в безошибочном приеме зачетного отрезка псевдослучайной последовательности (ПСП). Предложен алгоритм программной реализации устройства синхронизации, основанный на дискретно-аналоговой обработке с учётом рекуррентных свойств ПСП с рассмотрением функционального предназначения блоков представленного алгоритма. Согласно результатам моделирования, предложенный способ и алгоритм синхронизации в отличие от рассмотренных способов может оказаться единственно возможным для обеспечения заданных характеристик передачи информации в системе связи с подвижными объектами при небольших отношениях сигнала к шуму в условиях воздействия ОПП.

Введение

Одной из важнейших задач при функционировании систем передачи дискретной информации является синхронизация сигналов. Наиболее интересным решением при синхронизации, например, /^-последовательности является способ последовательной оценки [1,2]. Однако, как известно, М-последовательности обладают низкой криптографической стойкостью, что приводит к снижению требований безопасности связи и помехозащищенности систем передачи при синхронизации сигналов. Одним из способов решения указанной проблемы является применение нелинейных псевдослучайных последовательностей (ПСП). В данной статье представлен синтезированный алгоритм, разработанные и исследованные способы и устройства синхронизации нелинейных рекуррентных последовательностей (НРП).

Синхронизация нелинейных рекуррентных

последовательностей

Задача синхронизации НРП уже исследовалась ранее Никитиным В. Н. [3], Журченко А. Б. [4] и др. Несмотря на полученные позитивные результаты, актуальность данной проблемы не утратила своей силы. Полученные способ и устройство синхронизации НРП были разработаны, основываясь на работах [5, 6]. Предлагаемый алгоритм синтезирован на основе теории нелинейной фильтрации марковских процессов в дискретном времени [7].

Алгоритм и способ синхронизацинНРП

Сущность предлагаемого алгоритма синхронизации НРП заключается в следующем. Предварительно генерируется ^/-последовательность, а затем путем усложнения ее структуры нелинейным узлом усложнения формируется требуемая НРП. Структура генератора НРП представлена на рис. 1. Формирование ^-последовательности описывается характеристическим полиномом

И(х) = И„х"+И1х'"+...+ Ипх°, где п - длина линейного

рекуррентного регистра (ЛРР), Л = (/?„, А,, Ип) - вектор коэффициентов, принимающий значения {0,1}, который выбирается таким, чтобы полином И(х) был неприводимым и примитивным.

Рис. 1. Обобщенная схема генератора НРП

Введем в рассмотрение дискретное время где индекс /' обозначает номер тактового интервала (ТИ) длительностью Т, а у - номер дискретизированного отсчета (ДО) внутри ТИ. Длительность Т и интервал между отсчетами А связаны соотношением: Т = Ко А, где К» — число ДО на длительности ТИ. Далее будем рассматривать две группы моментов времени: первая - соответствующая границам ТИ /(|, /(<+|)| вторая - соответствующая внутренним точкам ТИ, т.е. і є(і , / )у

У /I К А0«1 /I

где / = (1, К,. + 1) • Очевидно, что / =1 ■

J V** Л'о*< /1 (М/I

Генерация элементов ^/-последовательности в моменты смены ТИ Л,(7 = 1,2,...У может быть описана векторным рекуррентным уравнением:

Х^ВХ^ + Іг^Иіх)], (1)

где: ХІГ Хи (|| - векторы-столбцы (пх\) состояния генератора ПСП на соседних /-м и (/-1)-м тактах, причем хп = (символ ' означает опера-

цию транспонирования); В - матрица сдвига размером ^Ю...00ч

01...00 00... 10 обратной

сигнал с вы-

хода цепи ооратнои связи генератора М-

последовательности; I - вектор-столбец (п х 1) вида

1={0, 0, ..., 1}. Далее перепишем (1) следующими выра-

жениями:

£л =ф,(*,/-,>,ь (2)

ФІ(ХІ,_и,) = ВХІІ,ІІ+ІгІІ_и,[И(х)]. (3)

Для применения аппарата теории нелинейной фильтрации марковских процессов перейдем от представления нелинейного узла усложнения (НУУ) от булевых функций к обычным. Так, если хгх,,...,хп - некоторые переменные,

принимающие значения из набора {0,1}, тогда любая функция этих переменных записывается как сумма произведений X :

G(x,...xj = ti“ +1 V'4 +lVVy

/>1 j>l

(4)

где коэффициенты - набор констант, которые могут быть определены итеративно на основе двух значений, которые может принимать функция. В данном алгоритме используем НУУ типа узел выборки с инверсией, булевое представление которого имеет вид:

G(x, ,х, ,х, ) = х,+х,- jc.jc, - лг.лг, • При этом нелинейное преобразование в НУУ запишем в видcGfX^)* где X= (xd ,хп ,.vt ) — вектор, составленный из компонентов с номерами d, г, к, соответствующих номерам отводов ЛРР.

Пусть вектор начального состояния является случайным и имеет некоторое произвольное распределение вероятностей Р( X) ■ На входе устройства обработки отсчеты принимаемой смеси примут вид:

у, =S[G(X(5)

где / = 1,2,...— номера ТИ; j — номера отсчетов внутри

ТИ; S - целевая функция, определяемая законом модуляции; £ - отсчеты флуктуационной гауссовой помехи.

В данном алгоритме используется кодировка элементов ПСП {0,1}, тогда используя (3) для конкретного регистра, заменим операции суммирования по mod 2 двух переменных д: и v обычными арифметическими действиями по правилу: z = х + у-2ху■

Уравнение фильтрации вектора состояния для моментов времени I , находящихся внутри ТИ, то есть для

К е<ЧА,.-,>приметвид:

У'-У' . Г Y «УГУ У'

(6)

где С - диагональная матрица размером (п х п) и элементами С ,С С ; ^лч-\Л - вектор частных произ-

я,

водных функции G по компонентам вектора X , в точке у>

Л11-Ч

Уравнения фильтрации для точек /1 смены тактовых интервалов:

х;, = ВХ'„ЛЛ + 1г1Л[Ых)Х11ЛЛ] ■ (7)

Уравнение дискретизации вектора состояния равно

у< -/у< v' j )

ЯС| < .........

11, если лг'., >0.5

0, если дг', < 0.5.

Правило обнаружения факта синхронизации будет иметь вид:

2« .

Z(xln + xlc])mod 2 = 0 - есть сиихр,

где:

(8)

Опишем выполняемые процедуры, воспользовавшись осциллограммами, показанными на рис. 2 (а-ж), которые поясняют принцип синхронизации НРП.

При установлении синхронизации передаваемый корреспондентом неискаженный элемент ПСП имеет вид (а) (рис. 2). Под воздействием шумов и помех в канале связи элемент сигнала может существенно подвергнуться искажениям, поэтому, пользуясь известными способами очень трудно, а иногда и невозможно определить истинное значение элемента с требуемой вероятностью. На входе приемника смесь сигнала, шума и помех имеет вид (б) (рис. 2).

Из принимаемой смеси с помощью известных способов выделяют тактовую частоту / [8]. Стробирующие импульсы с тактовой частотой информационных сигналов показаны на рис. 2 (в). Период следования импульсов равен Т = \//,.

С целью избежания внесения дополнительных искажений принимаемый сигнал на входе приемника не квантуют на два уровня, а дискретизируют на Ка ДО. Поэтому, используя деление частоты, получим частоту, в К» раз превышающую тактовую= Ки/„ где Ки - количество ДО на длительности одного информационного элемента сигнала. Значение К„ выбирают в пределах от 2 до 10, так как при = 1 получают вырожденный случай и эффекта улучшения оценивания не наблюдается, а при Ки > 10 значительно увеличивается время корректировки сигнала, при этом точность оценивания практически не увеличивается. Стробирующие импульсы показаны на рис. 2 (г). На рис. 2 (д) представлены аналоговые ДО принятого элемента НРП. После дискретизации каждый ДО НРП поступает на информационный вход корректора, где вырабатываются корректирующие сигналы для каждого заданного значения элемента опорной кодовой последовательности (ОКП), под которым будем понимать аналоговые значения, хранящиеся в ячейках ЛРР, подключенным к входам НУУ. С целью наиболее точной корректировки искаженного элемента сигнала различают обработку при смене (на границе) ТИ сигнала и внутри ТИ.

В моменты смены ТИ на I -ом ДО НРП формируют откорректированные значения заданных элементов ОКП. Моменты смены ТИ показаны на рис. 2 (в).

а)

б) и)

г)

д)-

е)

ж)

М 1 /

, А. К і/

’'V'M \n j г

і

s. s. >

P 4

і

у s,* V с *

ш

-г

(9)

I (х'1С1 + дг/с|) mod 2 > 0 — нет синхр.

Рис.2. Осциллограммы, поясняющие принцип синхронизации НРІ1

Для формирования корректирующих сигналов для значений заданных элементов ОКП на 2-ом ДО НРП и последующих до Кц-го ДО используют значение аналоговой функции нелинейного преобразования (ФНП) и производные аналоговой ФНП от откорректированных значений заданных элементов ОКП, полученных из предыдущего ДО принимаемой НРП.

Дія определения правильности произведенной корректировки производится квантование и задержка на дли-

тельность элемента НРП значения заданных элементов ОКП, а также откорректированные значення заданных элементов ОКП на Кц-ом ДО. Для определения совпадения в каждой ветви корректировки и на каждом такте значения заданных элементов ОКП суммируют по тос1 2 с откорректированными значениями заданных элементов ОКП. Результаты суммирования в каждой ветви обработки складываются арифметически, тем самым подсчитывается количество несовпадений НУ для корректировки и откорректированных значений. Наличие нуля свидетельствует о совпадении НУ для корректировки и откорректированных значений заданных элементов ОКП. Если в результате суммирования на протяжении 2п тактов НРП -НУ для корректировки и откорректированные значения заданных элементов ОКП совпадают, то формируется управляющий сигнал на генерацию НРП из откорректированных значения заданных элементов ОКП на /ч,-ых ДО и задержанных на длительность одного ДО принимаемой НРП. Тогда сформированная НРП будет синхронна с принимаемой. Для формирования НРП, синхронной с принимаемой, используется дискретная ФНП.

Несмотря на установление синхронизации, получение откорректированных значений заданных элементов ОКП по принимаемым ДО НРП и их преобразование продолжается, что позволяет в дальнейшем получать более точную априорную информацию о значениях ДО принимаемой НРП и сокращает время при повторном вхождении в синхронизм.

Отличием данного алгоритма от известных является уменьшение времени вхождения в синхронизм в условиях воздействия оптимизированных преднамеренных помех, обусловленное тем, что не требуется многократная передача элементов СП по каналу и нет необходимости в безошибочном приеме зачетного отрезка ПСП.

Алгоритм реализации устройства синхронизации

Упрощенный алгоритм программной реализации устройства синхронизации, основанный на дискретноаналоговой обработке с учетом рекуррентных свойств ПСП, представлен на рис. 3. В качестве модели помех использована модель мультипликативной помехи с рэле-евской одномерной плотностью распределения вероятности. Значения отсчетов гауссовского шума формируются в соответствии с выражением [ 1 ]:

#„=т'+Ж+(2

* V 2/г х '' 7 ’ У г;(1)+г;(1)

(Ю)

где т„ - математическое ожидание белого гауссовского шума; К0 - количество ДО на длительности элемента ПСП; /г — требуемое ОСШ; Г| и Гз - независимые случайные величины.

Рассмотрим функциональное предназначение блоков представленного алгоритма синхронизации нелинейной рекуррентной последовательности.

В блоке 1 осуществляется ввод исходных данных, где указывается: ОСШ на входе приемника; характеристический полином (длина ЛРР, значение его коэффициентов и НЗ); тип и точки подключения НУУ; количество ДО на одном элементе сигнала; размер выборки элементов НРП; значение порога на принятие решения.

В блоке 2 вычисляются промежуточные значения для работы схемы.

В блоке 3 выполняется генерация одного элемента М-последовательности в соответствии со структурой ЛРР.

В блоке 4 формируется один элемент НРП (при помощи НУУ), который затем дискретизируется на Ки отсчетов

без внесения искажений.

В блоке 5 производится генерация белого БГШ для каждого ДО элемента ПСП.

В блоке 6 осуществляется формирование смеси сигнала, шума и помех на каждом ДО элемента ПСП.

В блоке 7 и 8 выполняется выделение тактовой частоты, а также дискретизация элементов принимаемой смеси.

В блоке 9 производится работа генератора ОКП.

В блоке 10 осуществляется вычисление оценочного значения элемента ПСП внутри тактового интервала для каждого ДО элемента сигнала.

В блоках 11-13 выполняется корректировка полученных оценочных значений внутри ТИ и их перезапись в генератор ОКП.

В блоке 14 производится квантование оценочных значений сигнала.

В блоке 15 формируется управляющее воздействие для запуска генератора ОКП в соответствии с дискриминационными характеристиками значений ОКП.

В блоках 16-19 формируется элемент НРП, который сравнивается с принятым элементом. Кроме того, выполняется подсчет числа правильно сделанных оценок для каждого элемента последовательности.

^ Начало ^

И вол исходных данных:

И(х), Ь =(Н0,И,.......Ьщ), С(Х,,Х,.Х'; I

Т А\ п. К„, N. П

г 2

X

Расчет промежуточных значений:

А=\/Ки. / = 1/7’. /ё = К0/„ л =2”

г- 3

Формирование линейной реку ррентной поел с доватсл ьиостн

X, = ВХ_, + 1г \Ых)\ і = 1.2....N

I

■0

Формирование нелинейной рекуррентной последовательности С(ху.х..хл)=х.+і„-хухй-х.х,

I

I операция шума и помех ^

6

I

Формирование смеси

Г,=С(х,.х..х,) + 1

Выделение тактовой частоты, получение частоты дсскретизаиии /Л

Дискретизация элементов входной смеси:

У . і = \2.*. ) = \2...К0

Работа генератора опорных кодовых последовательностей (ГОКИ) дг,, 0.5 (Н1,ч- условии)

10 .

Г -------

Г 7Ч/-П

Вычисление оценки элемента внутри тактового шгтервала (дискретного отсчета)

*1. х' х!

X

Корректировка оценочных значений внутри тактового интервала и их перезапись в ГОКИ

0(хл). Р(х„), Р(х„)

Квантование оценочных значений сигналов • *.• *ы согласно правила: хё = 1, если х'^ > 0.5, хЛ = 0. если х'^ <, 03

15 I

Формирование управляющих воздействий для запуска генератора опорного сигнала

I

Формирование нелинейной рекуррентной последовательности:

У, = С(хлі,хіг.хл ) = х„+хл-х^хё -Х"Хи

I

Вычисление коэффициента корреляции:

К, =1. если У, = У,: К,= 0. если У,* У,

91 нет

Ложный синхронизм

г 22 .

І Іерс'запись начальної о іначсмия ГОКІІ

^ Конец ^

Рис. 3. Упрощенный алгоритм синхронизации НРП

В блоке 20 сравнивается суммарное значение коэффициента корреляции и заданного порогового уровня. При превышении порогового уровня осуществляется переход к блоку 24, в противном случае - к блоку 21.

В блоке 21 принимается решение, что предпринятая попытка синхронизации была неудачна и установлен ложный синхронизм. Значение счетчика неудачных попыток увеличивают на единицу.

В блоке 22 производится обнуление счетчиков элементов ПСП, и осуществляется очередная попытка установления синхронизма (блок 3).

В блоках 23-25 принимается решение об окончании процедуры синхронизации, определяется время установления синхронизма, а также производится периодическая подсинхронизация системы. После окончания сеанса связи (прекращение выработки элементов НРП на передающей части) программа завершается.

Результаты моделирования

Рассмотрим результаты сходимости алгоритма синхронизации НРП для регистров, построенных на примитивных триномах 17-й, 31-й и 89-й степени и НУУ в виде узла выборки с инверсией. На рис. 4 приведена зависимость количества ошибочных значений при определении состояния ЛРР (Ыиш) от числа тактов обработки принимаемых элементов сигнала (ДО при различном ОСШ (А ).

По результатам 1000 испытаний текущее состояние передающего генератора НРП в канале без помех определялось за время длительности: 40...60 тактов для 17-ти разрядных ЛРР; 60... 100 тактов для регистра 31-й степени; 170...280 тактов для регистра 89-й степени, соответственно.

В случае комплексного воздействия шумов и помех

состояние передающего генератора, построенного на основе ЛРР 17-й степени, определялось за длительность

100...200 тактов при соотношении 1г = 'А, а при Іґ = '/з число тактов ограничивается 300. Для ЛРР 31-й степени при А = Л число тактов, необходимых для наступления синхронизма, равно 200...400, /г = '/з - 300...600, а для регистра 89-й степени 450...900 тактов при А" = Л и Іґ = '/з - 800 ... 1500, соответственно.

Рис. 4. Результаты сходимости оценок элементов НРП.

Как видно из результатов, полученные значения укладываются в граничный интервал 2п, [9]. По результатам проводимых исследований и анализа, представленных графиков, можно прийти к выводу, что в условиях комплексного воздействия шумов и помех алгоритм является работоспособным при небольших соотношениях Л . Однако, при Л2 < 73 оценка элементов 11РП осуществляется за время длительности близкой к 2п„ что создает предпосылки для вскрытия структуры синхропоследовательности и постановки имитационных ОПП.

Проведем сравнительную оценку представленного способа синхронизации НРП по отношению к уже известным способам.

Для способа по зачетному отрезку вероятность правильной синхронизации можно найти из выражения:

Рпс ~ Рюш " Р’ф' (11)

где: рлф - вероятность ложного фазирования.

В свою очередь вероятность правильной регистрации (/>„„„) на приеме зачетного отрезка определяется как:

Ршт~ р-1/ р" д* /<7 - рп„ + р(Ы +1)/.] С';)ы .(12)

где <7=1 - р\ Ь - наименьшее целое, превосходящее (Ы+1)/(п„ +1); N - длина синхропоследовательности; п — длина ЛРР; т - емкость счетчика; п„ = п+т - длина зачетного отрезка; р - вероятность ошибки в канате связи.

При больших N и пи для нахождения р,„„, можно использовать границу:

ршт> 1 - [1 -(1 -яЛ -

(13)

Величину р,ф можно найти через вероятность необнаруженной ошибки р„0 линейного кода, слова которого представляют отрезки РП длиной п„<С <Ы, причем р,ф < N р,ю, где рпо = 2!/С, , - вероятность необнаруженной ошибки кода, 1^н’п/п„ - 5)/2 - число ошибок гарантированно, исправляемых кодом, IV - число отводов ЛРР. Тогда можно записать, что:

Рпс — Ръпт - N Рио- (14)

При больших N граница (14) может быть достаточно грубой, поэтому для оценки р1К можно использовать также формулу

Рпс — Рют ” Рлспу (15)

где ри.„ - вероятность ложной синхронизации от помех. Эта величина может быть вычислена по формуле (13) при /7=1/2.

В свою очередь для способа многократной передачи сигналов и с мажоритарной обработкой их на приеме

можно принятьр,к < \РщЛ\]\п> ПРИ вероятности правильного приема одного элемента сигнала в синхропосылке:

р^(\)<\- ±с.р' (\-РГ‘- <16>

На основе полученных выражений построены графики вероятностей правильного приема СП от вероятности ошибки в канале (рис. 5).

Р„„

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

= С пособ по зачетному отрезку

4 iy

\ s. M ногократная передача с жоритарной обработкой --—’ на приеме

I ма

p

\ 1111II 1 1 1

\ N

s

4S 11,1111 I | I

—

I0-3

10--

0.1

Рис. 5. Сравнительная оценка способов синхронизации НРП

Несмотря на то, что предложенный способ и алгоритм синхронизации в отличие от рассмотренных способов обладает более низкой помехоустойчивостью, которая объясняется снижением достоверности приема элементов НРП, обусловленной введением нелинейности на передающей стороне, он может оказаться единственно возможным для обеспечения заданных характеристик передачи информации в системе связи при небольших ОСШ в условиях воздействия ОПП.

Заключение

Анализ известных алгоритмов и способов синхронизации показал их подверженность воздействию оптимизированных преднамеренных помех и вводу ложной информации, что обусловлено низкой структурной сложностью используемых синхропоследовательностей.

Для повышения безопасности связи и помехозащищенности процедуры синхронизации на основе теории нелинейной фильтрации марковских процессов синтезирован алгоритм, разработаны и исследованы способы синхронизации нелинейных рекуррентных последовательностей. Основными отличиями предложенного спо-

соба синхронизации являются: выполнение дискретноаналоговой обработки с целью получения оценочных значений как внутри ТИ, так и на их границах; учет рекуррентных свойств используемых синхропоследовательностей, позволяющих осуществлять предсказание значений очередных элементов сигнала; применение аналоговой функции обратной связи, не производящей к накоплению ошибок округления и пригодной к использованию для широкого спектра нелинейных последовательностей.

Литература

1. А.с. № 2127954 (RU). Способ и устройство синхронизации М-последовательности. А.Б. Журченко, С.В. Корчуганов, М.Б. Орлов, М.Н. Чесноков, - Опубл. в Б.И., 1999. №8.

2. R.B.Ward. "Acquisition of pseudonoise signals by sequential estimation”. IEEE Transactions on infomiation theory, 1965, Dec., COM-13, №4, - pp.475-483.

3. B.H. Hu китин. “Разработка и исследование методов синхронизации датчиков кодов частот и аппаратуры засекречивания для помехозащищенных режимов работы средств радиосвязи ТЗУ”. /Дис.... канд. техн. наук. - Л.: ВАС, 1988. - 200 с.

4. А.Б. Журченко. "Формирование и демодуляция сложных сигналов на основе криптографических методов для повышения помехозащищенности и безопасности в радиолиниях военной связи”. /Дис. ... канд. техн. наук. - СПб.: ВУС, 1999. -227с.

5. Патент на изобретение № 99105913 от 24.03.99. Способ синхронизации М-последовательности с повышенной сложностью. М.Н. Чесноков, А.Б. Журченко, С.В. Корчуганов, А.И. Щербаков и др. — Опубл. Бюллетень №20. - М.: РАПТЗ,

20.07.2000.

6. Патент на изобретение № 99105913 от 24.03.99. Устройство синхронизации М-последовательности с повышенной сложностью. М.Н. Чесноков, А.Б. Журченко, С.В. Корчуганов, А.И. Щербаков и др. - Опубл. Бюллетень №20. - М.: РАПТЗ,

20.07.2000.

7. Г.И. Тузов. “Статистическая теория приема сложных сигналов”, - М.: Сов. Радио, 1977.

8. Е.М. Мартынов. “Синхронизация в системах передачи дискретных сообщений”, - М.: Связь, 1972. -217 с.

9. D. Andelman, J. Reeds. “On the cryptanalysis of rotor machines and substitution”, - pennuttation Networks. — IEEE Transactions on information theory, vol.28, №4, 1982, -pp.578-584.

Synchronization of the stochastic complex signals providing increase of security of communication and noise immunity of mobile radio systems

Abstract

In this article the synthesized algorithm, the developed and investigated approaches of synchronization of nonlinear recurrent sequences (NRS) are supposed. The proposed algorithm is synthesized in the base of the nonlinear filtering theory methods with discrete-continuous Markov processes. Difference of the given algorithm from known is reduction of initial acquisition time under influence of the optimized jamming signal (OJS). It's caused by that channel multiplexing of clock sequence elements is not required and there is no necessity in faultless reception of pseudorandom sequence (PRS) test piece. The software implementation algorithm of synchronization device based on discrete-analog processing and taking into account PRS recurrent properties is proposed. The functional blocks of proposed algorithm are considered. According to simulation results the proposed synchronization algorithm and approach can be unique for maintenance of desired characteristics in mobile radio system data communication at small signal-to-noise ratio under influence of OJS.

References

1. AS. Number 2127954 (RU). Method and device synchronization of M-sequence. A.B. Zhurchenko, S. Korchuganov, M.B. Orlov, M.N. Chesnokov, [As. № 2127954 (RU). Sposob i ustroijstvo sinkhronizatsii M-posledovatelnosti. A.B. Zhurchenko, S.V Korchuganov, M.B. Orlov, M.N. Chesnokov]

2. R.B.Ward, "Acquisition of pseudonoise signals by sequential estimation". IEEE Transactions on information theory, 1965, Dec., COM-13, № 4, -pp. 475-483.

Saltykov Anton Radievich

3. VN Nikitin, "Development and study of synchronization methods and frequency sensor codes for security equipment anti-interference to radio communications modes TZU [V.N. Nikitin, "Razrabotka i issledovanie metodov sinkhronizatsii datchikov kodov chastot i apparatury zasekrechivaniya dlya pomekhozashchishcheen-nykh rezhimov raboty sredstv radiosvyazi TZU". /Dis. ... kand. tekhn. nauk. - L: VAS, 1988. - 200s.]

4. A.B. Zhurchenko, "Formation and demodulation of complex signals based on cryptographic techniques to improve noise immunity and security in the radio lines of military communication" [A.B. Zhurchenko, "Formirovanie i demodulyatsiya slozhnykh signalov na osnove kriptograficheskikh metodov dlya povysheniya pomekhozashchishchennosti i bezopasnosti v radioliniyakh voennoy svyazi". /Dis. ... kand. tekhn. nauk. -SPb.: VUS, 1999. - 227s].

5. The patent for the invention № 99105913 from 3/24/99 [Patent na izobretenie № 99105913 ot

24.03.99. Sposob sinkhronizatsii M-posledovatelnosti s povyshennoy slozhnostyu. M.N. Chesnokov, A.B. Zhurchenko, S.V. Korchuganov, A.I. Shcherbakov i dr. - Opubl. Byulleten № 20. -M.: RAPTZ, 20.07.2000.]

6. The patent for the invention № 99105913 from 3/24/99 [Patent na izobretenie № 99105913 ot

24.03.99. Ustroiystvo sinkhronizatsii M-posledovatelnosti s povyshennoy slozhnostyu. M.N. Chesnokov, A.B. Zhurchenko, S.V. Korchuganov, A.I. Shcherbakov i dr. - Opubl. Byulleten № 20. -M.: RAPTZ, 20.07.2000].

7. G.I. Aces, "Statistical theory of reception of complex signals" [G.I. Aces, "Statistical theory of reception of complex signals" - Sov. Radio, 1977].

8. E.M. Martynov, "Synchronization in digital communications transmission systems [Ye.M. Martynov, "Sinkhronizatsiya v sistemakh peredachi diskretnykh soobshcheniy", -M.: Svyaz, 1972. - 217s.]

9. D. Andelman, J. Reeds, "On the cryptanalysis of rotor machines and substitution", - permuttation Networks. - IEEE Transactions on information theory, vol.28, no.4, 1982, -pp.578-584.

Формирование системы управлений статистического равновесия на линиях концентрации трафика

Формирование системы управлений статистического равновесия для модели совместной Ключевые слова: Мультисервисные модели, передачи трафика сервисов реального времени и пачечного трафика данных, допускающе-

сисгема уравнений раш^см^ го задержку. Показано, что система уравнений равновесия может быть использована для

пачечшй трафик данны1х. оценки основных показателей качества совместного обслуживания заявок.

До Суан Тху,

МТУСИ

Описание модели. Рассмотрена модель сегмента мультисервисной сети, которую можно использовать для анализа функционирования линий доступа. В модели имеется три пуас-соновских потоков заявок на выделение канального ресурса от абонентов, требующих установления: голосового соединения, широкополосного соединения для передачи видео и соединения для передачи трафика сети Интернет. Первые два введенных потоков заявок относятся к передаче трафика сервисов реального времени и должны быть обслужены с минимальной задержкой. В то же время при обслуживании заявки на передачу трафика сети Интернет, который поступает макропакетами, допускается некоторая задержка при транспортировке соответствующей информации по сети. Каждый макропакет представляет собой сгущение в поступлении 1Р-пакетов рассматриваемой сессии связи с сетью Интернет. Предположим, что заявки на передачу трафика сервисов реального времени имеют абсолютный приоритет в занятии канального ресурса.

Информационные сообщения, вытесненные с передачи, уходят на ожидание в буфер. Размеры буфера ограничены. По мере появления свободных канальньх единиц ожидающие макропакеты переходят на передачу, реализуя модель "первый в очереди - первый на обслуживание". Будем считать, что обслуживание макропакета в момент его повторной постановки на передачу начинается заново и при этом для его обслуживания требуется одна канальная единица. Предположим, что макропакет может попасть в буфер также и в момент блокировки, когда все канальные единицы заняты. Положим, что время пребывания макропакета в буфере ограничено и не превосходит некоторой величины, имеющей экспоненциальное распределение. После неудачного завершения времени ожидания сообщение считается поте-

рянным и не возобновляется. Исследование модели ведется в соответствии с положениями [1-2].

Обозначим через V — скорость передачи информации мультисервисной линии, выраженной в единицах канального ресурса. На линию поступает два потока заявок для передачи трафика сервисов реального времени и поток заявок на передачу трафика данных, допускающих возможность задержки в пересылке информации. Введем обозначения для параметров к-го потока заявок на передачу трафика реального времени. Пусть Х — интенсивность поступления заявок, ПЛЦ/,)] — среднее время их обслуживания, Ьк — число единиц ресурса, используемых для обслуживания одной заявки. Время обслуживания заявок на передачу трафика реального времени имеет экспоненциальное распределение с соответствующим параметром.

Обозначим через интенсивность поступления заявок на передачу трафика данных. Каждой заявке соответствует пачка, состоящая из фиксированного числа макропакетов. С вероятностью 3 поступившая пачка содержит ровно з макропакетов. Для передачи каждого из з поступивших макропакетов используется единичный ресурс линии. Для удобства записи последующих формул будем предполагать, что индекс з для 3 меняется от 1 до ^і, где і — объем буфера. Обозначим через Ьс среднее число макропакетов, содержащихся в одной заявке. Величина Ьс находится из выражения

у+Ь

К = I /А

5 =1

Если при поступлении пачки, состоящей из

з макропакетов, имеется достаточный объём ресурса, то б канальных единиц занимаются на время передачи поступивших макропакетов. Время занятия каждой единицы ресурса имеет экспоненциальное распределение с параметром Если ресурса для передачи всей поступившей пачки не хватает, то занимается имею-

щийся свободный ресурс, а оставшиеся макропакеты, составляющие пачку, уходят на свободные места ожидания, а если и их не хватает, то избыток макропакетов теряется без возобновления. Время пребывания макропакета на ожидании ограничено случайной величиной, имеющей экспоненциальное распределение с параметром О.

Формирование системы уравнений равновесия. Пусть і^ — число заявок на выделение канального ресурса от абонентов, формирующих к-ый поток, а с() — число макропакетов, находящихся в момент времени f на передаче и ожидании.

Динамика изменения общего числа обслуживаемых заявок и макропакетов описывается трехмерным случайным процессом 'М = (і] (^2^),с()), определенным на конечном пространстве состояний 5. Во множество 5 включены вектора (і^С с компонентами |],2,<С, принимающими значения

^ = 0,1,...,V+Ь -v1b1 - 1р2 (1)

где скобки ].[ обозначают целую часть от соответствующего выражения.

Обозначим через р(/1,/2,^) стационарные вероятности состояний (/^с). Для вычисления точных значений стационарных вероятностей р(*1/'2'С) необходимо составить и решить систему уравнений статистического равновесия. Известно, что эффективным методом решения сформулированной задачи является использование итерационного метода Гаусса-Зейделя [1,2]. Возможность его реализации для больших значений структурных параметров, здесь имеется ввиду величины V (число канальных единиц) и I. (объем буфера), существенным образом зависит от возможности записи системы уравнений равновесия в виде одного соотношения с алгоритмически вычисляемыми коэффициентами при неизвестных значениях вероятностей [1,2]. Если сформулированную зада-

іі = 0,1,...,

i (.)={

Л, если выполнено условие,сформулированное в скобках,

10, если это условие не выполнено.

(2)

Тогда приравняв найденные интенсивности выхода из произвольного состояния (/1,/2,с) к суммарной интенсивности перехода в состояние (/1,/2,с), получаем уравнение из системы уравнений статистического равновесия для состояния (/1,/2,С) £ 5.

Р(1^,г^,й)х(Х11 (/ +Ь^) + Х1 (г +Ь^ <)+

+^^1 (г +й <v+Ь)+/1^1 (^1 > 0)+/2^2/(/2 > 0) +

+4^<11(1 + й < V)+((V -1)^ + (й+/ —v)(J)!(г + й > v))= = Р(11 -1,г2,й)\1 (г1 > 0) + Р(11,12 -1,й)Х21(г2 >0) +

Ь1

+^ Р(11 -1,/2,й + ])\1 (1 + й =v+Ь,11 >0) +

1 =1 Ь2

+^^Р(г'1, /'2 -1, й + ] 1^2!(1 + й = V+Ь, г2 > 0) +

+AjXP(\J2,d-s)fI(i + d <v+L) +

(3)

'(i1,i2, d-s)I(i + d =v+L) +

+P(\ +1,i2,d)(ij +1)^I(i + b — v) + +P(i^,i2 + 1, d)(^2 + 1)^21(i + b — v) +

+P (i, /'2, d + 1)(d +1) ]лdI (i + d + 1 — v) + +P(i1,i2, d + 1) ((v -i)^d +(i + d + 1 -v)ff)x xI(v < i + d + 1— v+L).

Заключение

Решив введенную систему уравнений статистического равновесия, можно найти значения стационарных вероятностей Р(П,12,с1), а с ними и значения представляющих интерес показателей обслуживания заявок на передачу трафика сервисов реального времени и сервиса передачи данных.

Матрица системы уравнений (3) не обладает какими-либо специальными свойствами, которые бы упростили решение системы (3), поэтому в общем случае точные значения показателей совместного обслуживания заявок могут быть получены только численными методами линейной алгебры.

Кроме этого точные значения соответствующих характеристик могут быть найдены и в частных случаях, когда на обслуживание поступают заявки не трех как в исследуемом случае, а меньшего числа потоков. И, наконец, показатели обслуживания заявок можно рассчитать приближенно, если воспользоваться какими-либо упрощающими предположениями о процессах совместного обслуживания заявок.

Литература

чу удается решить, тогда последовательные значения приближений к искомым неизвестным р(/1,/2,с() вычисляются в цикле, где переменными индексами являются значения /1,/2,С. Напомним, что соответствующие компоненты это в стационарном режиме число заявок на установление голосового соединения, число заявок на установление широкополосного соединения для передачи видео, и число макропакетов, находящихся на передаче и ожидании.

В соответствии с известными теоретическими положениями, которые традиционно используются при решении задачи формирования системы уравнений равновесия необходимо определить и просуммировать интенсивности наступления всех событий, которые выводят процесс г(А из произвольного состояния (*1,*2,С)£ 5 (левая часть системы уравнений равновесия), и приравнять к суммарной интенсивности перехода () в состояние (/^С (правая часть системы уравнений равновесия). Наличие тех или иных интенсивностей переходов при записи системы уравнений равновесия зависит от соотношения между числом заявок на установление голосового соединения, числом заявок на установление широкополосного соединения для передачи видео, и числом макропакетов, находящихся на передаче и ожидании. Приведем формальную запись системы уравнений равновесия.

Для формальной записи возможности и условий перехода процесса необходимо ввести вспомогательную функцию /(•). Индикаторная функция /(■) определяется из соотношения

Для значений выполнено нормиру-

ющее условие

X P(h, h, d) = 1

(1 ,'2, d )^ S

1. Ross KW Mulliservice loss models for broadband telecommunication networks. — London: Springer, 1995.

2. Степанов С.Н. Основы телетрафика мульти-сервисньк сетей. — М.: Эко-Трендз, 2010.

FORMATION OF A CONTROL SYSTEM FOR LINES OF STATISTICAL EQUILIBRIUM CONCENTRATION OF TRAFFIC

Do Xuan Thu

Abstract

Formation management system of statistical equilibrium for model of concurrent servicing of real time traffic and batch arrival data traffic with possibility of waiting is constructed. It is shown that the system of state equation can be used for estimation of model's main performance measures.

References

1. Ross K.W Multiservice loss models for broadband telecommunication networks. — London: Springer, 1995.

2. S.N.Stepanov Fundamentals of Teletraffic multiservice networks [Stepanov S.N. Fundamentals of teletraffic multiservice networks — M.: Eko-Trendz, 2010].

Исследование влияния параметров адаптации на процесс подавления электрического эха в сети мобильной связи

Ключевые слова: эффект электрического эха, эхокомпенсатор, эхоподавляющее устройство, сети мобильной связи.

Рассматривается влияние шума на сходимость процесса подавления эффекта электрического эха различными методами (метод нормализованных средних квадратов, корреляционный метод и комбинированный метод). Проведены результаты экспериментальных исследований по оценки влияния параметра адаптации на сходимости эхокомпенсатора, с целью оптимизации его характеристик.

Нгуен Ань Туан,

аспирант МТУСИ, [email protected]

Введение

Быстрое развитее мобильной связи в мире, сопровождающееся впечатляющими темпами расширения спектра услуг и повышения качества связи, подняло к настоящему времени ее конкурентоспособность и потребительские свойства до уровня свойств фиксированной сети, предоставляя множество дополнительных услуг и возможностей.

Одним из факторов, влияющим на качество мобильной связи, является эффект электрического эха (ЭЭЭ), ставший, к сожалению, привычным явлением для абонентов сетей подвижной связи. Использование для борьбы с ЭЭЭ эхоподавляющих устройств (ЭПУ) классического компенсационного типа, встроенных в оборудование мобильньх терминалов и центров коммутации, далеко не всегда обеспечивает его эффективное подавление. Создание подобного ЭПУ позволит повысить комфортность ведения разговора абонентами сетей подвижной связи.

Методы эхокомпенсации

В этой статье мы рассматриваем влияния параметра адаптации на процесс сходимости трех методов подавления эффекта электрического эха: метод нормализованных средних квадратов (НМНСК), корреляционный метод и комбинированный метод (объединением двух эхокомпенсаторов (ЭК), функционирующих по НМНСК и по корреляционному алгоритму адаптации).

Функциональная модель эхокомпенсатора исследований представлена на рис. 1.

Компенсационный принцип подавления эхосигналов заключается в формировании копии эхосигнала по сигналу прямого направления передачи и вычитании её из обратного направления передачи.

Адаптация коэффициентов hi производилась в соответствии с выражением

н = н а)+є * х *в

і (г+1) і() (ц + т)

(1)

где в — параметр адаптации, изменяемый в процессе эксперимента; т ~ 16/32768 — константа, используемая для предотвращения деления на ноль. Дисперсия сигнала на входе тракта приема ЭК

„ -т-1255 , -г-1255 ч2

А =1 у=о(х-=0 X -к) (2)

действующие в пределах модели сигналы: х — принимаемый отсчет сигнала прямого направления; е(.— сигнал прямого направления с эхо-сигналом; у — сигнал обратного направления; Копия эхосигнала

=1

255 7

х * Н

і=0 г- і пг

(3)

остаточное эхо (копия эхосигнала вычитается из сигнала прямого направления)

Ъ = Уі + ег - Єі (4)

разностный сигнал, характеризующий степень подавления эха

Г = Ъг - Уг (5)

Функциональная схема эхокомпенсатора, функционирующего по корреляционному алгоритму адаптации, аналогична представленной

на рис. 1. Модельная реализация эхокомпенсаторов, основанных на методе НМНСК и корреляционном методе отличается только способом адаптации коэффициентов в отводах. Адаптация коэффициентов ^ производилась в соответствии с выражением

ХМ-ое(і-&'х(г -і-^) и (і+1) - н, (І)+^-0

(цг + т ) р

(6)

Рис. 1. Схема модели эхокомпенсатора

Рис. 2. Схема модели исследования ЭК

где р — параметр адаптации, изменяемый в процессе эксперимента; дисперсия сигнала и действующие в пределах модели сигналы аналогичны описанным для алгоритма НМНСК

х™4 255 , 1 255 .

D = Х j=o( xi-j - М ^ k=о xi -k)

(7)

М — интервал усреднения.

Исследования проведены с использованием разработанных моделей.

В качестве входных использовались реальные речевые сигналы; все иллюстрации приводятся для отрезка речи, рекомендованного МСЭ-Т для целей настройки систем предиктивного уплотнения речевых каналов — файл БреесЬ.іп. В качестве файлов шумового сигнала использовался файл шума, аппаратно сгенерированного генератором Г2-47 и оцифрованного с помощью звуковой карты ПК. Файлы имеют уровни мощности в переделах -25...-55 дБ.

Процесс сходимости в динамике анализируется как по чистому остаточному эхосигналу

г, так и по суммарному с шумом сигналу ^ на выходе тракта передачи ЭК по критерию потери разборчивости и слышимости на фоне шума.

При исследовании влияния характеристик сигналов и канала на свойства сходимости основных алгоритмов ЭК анализируются три вида мощности:

— Рср — уровень средней мощности, дБм0 на всем интервале анализа;

— Рп50мс — уровень мощности, усреднённый на интервале 50 мс, соответствующем внятному (разборчивому) характеру речи;

— Рпик2мс — пиковый уровень мощности,

усредненный на интервале 2 мс, не удовлетворяющем условию разборчивости слогов.

Исследование влияния уровня шума

на сходимость различных

эхокомпенсационных алгоритмов

Полученные результаты подтверждают выводы, приведенные ниже.

1. Средний уровень остаточного эхосигна-ла на выходе тракта передачи ЭК, функционирующего по алгоритму HMH^, с точностью до погрешности эксперимента равен среднему уровню шума, действующего на входе тракта передачи ЭК. ^ стационарном участке (на интервале от 2с) подавления эхосигнала уровень средней мощности сигнала Рэс сред с точностью до погрешности эксперимента соответствовал уровню средней мощности шума Рш ср на всем интервале анализа, значение уровня мощности эхосигнала Рэс пик50мс превышает значение

уровня шщюстиі шума Рш_пик50 мсна 11J2 дБ значение уровня мощности сигнала Рэс пик2мс больше значения уровня мощности шума Рш_ пик2мс на 11.12 дБ, значение уровня мощности сигнала Рэс2мс больше значения уровня мощности шума Рш2мс на 14 дБ. Для обеспечения такого подавления эхосигнала, при котором в качестве главной причины претензий абонентов к качеству телефонной передачи будет указываться шум, а не эхо, необходимо дополнительное подавление эхосигналов на 14 дБ.

2. Использование корреляционного алгоритма адаптации ЭК обеспечивает возмож-

ность снижения мешающего воздействия остаточного эхосигнала до незначимого уровня по отношению к уровню шума, действующего в тракте передачи. В отсутствии реального эхо-сигнала при наличии шума в тракте передачи ЭК, функционирующего по корреляционному алгоритму адаптации, не создаёт эхосигнала с уровнем, заметным на фоне шума, при N=512. Средний уровень эхосигнала, создаваемого ЭК при N = 256 ниже среднего уровня шума, действующего в тракте передачи, на 9...10 дБ.

3. Повышенный уровень шума, попадающего в микрофон МТ, может явиться причиной проникновения в обратное направление передачи эхосигналов даже при отсутствии акустической связи телефон — микрофон. Мешающее воздействие этого эхосигнала будет превышать мешающее воздействие шума, обусловившего его появление.

4. Разностный между исходным речевым сигналом и сигналом, восстановленным после интерполяционного уплотнения сигнал оказывает одинаковое влияние на сходимость исследуемых алгоритмов адаптации — НМНСК и корреляционного. Предельная степень подавления эхосигналов за счёт использования компенсационного механизма не превышает

10...11 дБ.

5. При рассмотрении схемы определения степени подавления эхосигналов с помощью сравнения двух алгоритмов — комбинированного и чисто корреляционного — представляется возможным сделать вывод, что корреляционный алгоритм хуже давит всплески эхосигна-лов, в комбинированном же данный недостаток устраняется за счет действия НМНСК.

Рис. 3. Зависимости среднего и пикового уровней мощности разностного сигнала г от уровней мощности шума в тракте передачи ЭК функционирующего по алгоритму адаптации НМНСК

на интервале от 2 с

Рис4. Зависимости среднего и пикового уровней мощности разностного сигнала г от уровней мощности шума в тракте передачи ЭК функционирующего по корреляционному алгоритму адаптации

Рис. 5. Зависимости среднего и пикового уровней мощности разностного сигнала п от уровней мощности шума в тракте передачи ЭК функционирующего по комбинированному алгоритму адаптации

6. Вид импульсной характеристики эхот-ракта не оказывает существенного влияния на сходимость комбинированного ЭК.

7. Степень подавления эхосигналов комбинированным ЭК зависит от уровня шумов эхот-ракта. Средний уровень сигнала, создаваемо-

го ЭК, ниже среднего уровня шума, действующего в тракте передачи, на 14... 15 дБ. Предельная степень подавления эхосигналов за счёт использования компенсационного механизма не превышает

11...13 дБ.

Заключение

ЭК по алгоритму НМНСК при в = 0,1 обеспечивает более низкое качество телефонной передачи по сравнению с Р = 0,01, эхо на начальном участке усиливается. Подавление эха лучше — на начальном участке на 9 дБ, а на стационарном участке на 2 дБ.

ЭК по корреляционному алгоритму при р =10 обеспечивает более низкое качество телефонной передачи по сравнению с р = 100, эхо на начальном участке усиливается. Подавление эха лучше — на начальном участке на 14 дБ, а на стационарном участке на 0,5 дБ.

Результаты показали, что выбор параметров адаптации в в диапазоне 0,01...0,02 и р в

диапазоне 5...10 обеспечивает приемлемые с точки зрения достижимого качества телефонной передачи характеристики ЭК — скорость и динамику сходимости. ЭК работает на европейские речи (русский) со скоростью сходимости больше чем на тональные речи (вьетнамский) — по НМНСК алгоритму быстрее около 0,1-0,2 с, по корреляционный алгоритм на 0,4-2с с разных параметров адаптации.

Литература

1. Нгуен Ань Туан. Сравнение процесса сходимости различных принципов эхоподавления в сети мобильной связи / Т-Сотт Телекоммуникации и транспорт, 2011. — №2. — С.58-60.

2. Рогацкая МА, Шаврин С.С. Подавление электрического эха в мобильных сетях / Вестник связи,

2007. — № 1. — С.39-42.

3. Шаврин С.С. Эффект электрического эха в телекоммуникационных системах — М.: Инсвязьиздат,

2009. — 178 с.

4. Цыбулин М.К. Подавление электрического эха в телефонных каналах. — М.: Радио и связь, 1988. — 112 с.

Исследование и оптимизация влияния параметров адаптации на сходимость различных эхокомпенсационных алгоритмов

10

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 —Рср —Рпик50мс —Рпик2мс

а)

10 20 30 40 50 60 70 80 —Рср —РпикбОмс —Рпик2мс

90 100

б)

Рис. 6. Зависимости среднего и пикового уровней мощности разностного сигнала гі от параметра адаптации-а) Р по алгоритму НМНСК, б) р по корреляционному алгоритму

а) б)

Рис. 7. Зависимости процесса схождения от параметра адаптации. а) Р по алгоритму НМНСК, б) р по корреляционному алгоритму

VI Международная выставка современной продукции, новых технологий и услуг железнодорожного транспорта

хрогаИ2012

31 октября - 2 ноября

ЦВК "ЭКСПОЦЕНТР", Москва

При поддержке

ВСЕ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ:

> Подвижной состав и комплектующие

> Технологии проектирования и строительства

> Железнодорожные пути и объекты инфраструктуры, станции и вокзалы

> Электрификация и электроснабжение дорог

> Обеспечение перевозок, оплата проезда и информационные системы

> Диспетчерская централизация и управление движением поездов

> Системы безопасности и сигнальное оборудование

> Лизинг, страхование, консалтинг

ресзэк БРУКС

а

Россия, 197110, Санкт-Петербург, Петрозаводская ул., 12 Тел.: (812) 320-80-94, 303-88-62 Факс: (812) 320-80-90 Е-таН: [email protected]

Г енеральный

информационный партнер:

Д * Л О « О Й Ж V Р М л 0

ржд партнер

Два академика: А.И. Берг и А.Д. Сахаров

Целью данной статьи является сопоставление биографий двух наших выдающихся академиков — А.И. Берга и АД. Сахарова. Их пути пересекались. Сведения, приведенные в [7], в книгу [1] не попали — публикация [7] появилась позднее, в 2011 г. Несколько слов о социальной значимости исследования [1] и его влиянии на ситуацию в отрасли. В 1993 г. — председателю Го-соборонпрома В.К Глухих и председателю Моссовета Н.Н. Гончару было выслано письмо (исх №08/1178) с просьбой присвоить институту имя академика А.И. Берга. Мы созвонились с Белым домом, чтобы утром приехать и забрать подписанные документы. Но в эту ночь Белый дом был расстрелян Ельциным — оказалось, что ехать некуда и незачем: документы сгорели при пожаре. Потом была смена правительства, изменение его структуры, и прилось все начинать заново.

28 апреля 2004 г. состоялось торжественное заседание коллектива сотрудников и ветеранов труда ФГУП ЦНИРТИ по вопросу присвоения институту имени академика А.И. Берга. Мне пришлось выступать на этом собрании. На основании п.3 Дополнений и изменений к Уставу предприятия, согласованных с Министерством имущественных отношений Российской Федерации (распоряжение от 27 февраля 2004 г. № 900-р) и утвержденных Приказом Российского агентства по системам управления (от 18 марта 2004 г. №57) фирменным наименованием предприятия теперь являются: полное — Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга", сокращенное — ФГУП "ЦНИРТИ им. академика А.И. Берга".

Ерофеев Ю.Н.

д.т.н, профессор, академик МАИ

Несколько слов из моей дневниковой записи от 5 февраля 1973 г. о взаимоотношениях А.И. Берга с академиком А.Д. Сахаровым: "Пришел к Бергу академик Сахаров с петицией

об отмене смертной казни и попросил Берга поставить свою подпись". Положение — щекотливое. Сахаров уже тогда был Сахаровым: с одной стороны — творец водородной бомбы, с другой — активный борец за гражданские права, за облегчение участи политзаключенных, ходатай за диссидентов. Берг мгновенно прикинул: хорошо ли будет, если его имя будет в числе "подписантов"? Получалось: для бывшего зам. наркома электропромышленности, состоявшего в этой должности в годы Великой Отечественной войны, бывшего, при Булганине и Жукове, заместителем Министра обороны СССР — нехорошо. Берг тут же нашелся: — А Вы знаете, я, в общем-то, против отмены смертной казни. Более того, я буду настаивать, чтобы

в ближайшее воскресенье расстреляли публично, на Красной площади, академика Лысенко!

— Сахаров откланялся [1, стр.172].

А.И. Берг тогда работал в Научном совете по комплексной проблеме "Кибернетика" при президиуме АН СССР! Туда, в Научный совет, и приходил АД. Сахаров. "По свидетельству ученого секретаря Научно-технического совета по кибернетике Сусанны Степановны Масчан, Берг растерялся, когда ему доложили о приходе в Научный совет академика АД. Сахарова. Для участия в разговоре с ним Берг пригласил секретаря парторганизации Научного совета. Сахаров мягко и ненавязчиво обратился к Бергу с предложением подписать обращение в правительство об отмене смертной казни. Берг стал его отговаривать, сказал, что лучше он, Берг, по этому вопросу позвонит Катушеву1 ... Обращение Берг не подписал [2, стр.169].

"У него была специальная папка, — писал

д.ф.н., профессор Б.В. Бирюков [3, стр.177], — в которой собирались выступления в печати противников кибернетики — папка "Антикибернетика". Потрясая материалами из этой папки, он провозглашал, что консерваторов и рутине-

ров надо в показательном порядке расстреливать на Красной площади: Похоже, что и в Научном совете А.И. Берг высказывался в том же ключе, что и у нас, в "сто восьмом"; иначе как объяснить в записи Б.В. Бирюкова появление фразы, параллельной моей дневниковой записи: "Буду настаивать, чтобы в ближайшее воскресенье расстреляли публично, на Красной площади, академика Лысенко!"

Судьба папки "Антикибернетика" печальна: я разыскивал эту папку и надоедал Раисе Павловне Берг2 с расспросами: куда она могла подеваться? После долгих поисков Раиса Павловна ответила, что нашла только корочки этой папки, а ее содержимое домработница использовала для протирки оконных стекол.

Профессор А.В. Нетушил в [4] подтверждал резко отрицательные высказывания А.И. Берга об академике Лысенко: "Говоря о биологических науках, Аксель Иванович не мог не высказать своего резко отрицательного мнения об академике Лысенко, а говоря об энтузиастах развития кибернетики, не стесняясь, упоминал и конъюнктурщиков". Тем досаднее мне было читать ответ Архива РАН

1 К.Ф. Катушев, поясняет Б.В. Бирюков, "в те годы не то секретарь ЦК КПСС, не то заместитель председателя Совета Министров СССР" [2, стр.169]. Согласно [6] "Катушев Константин Фёдорович — с апреля 1968 г. секретарь ЦК КПСС".

2Раиса Павловна Берг, урождённая Глазкова, третья жена Акселя Иванови-ча, мать его последней дочери, Маргариты.

исх №14111/5471/382 от 31 октября 2005 г.: "Сообщаем, что в документальных материалах, хранящихся в архиве РАН, сведений о критике теории и деятельности академика Т.Д. Лысенко академиком А.И. Бергом не обнаружено" [1, стр.173]. Действительно "не обнаружено" или плохо искали?

После испытания гигантской силы водородной бомбы маршал Митрофан Иванович Неделин на полигоне предложил Андрею Дмитриевичу Сахарову первым поднять бокал за успех: "Сахаров поднял бокал и выпил за то, чтобы "изделия" взрывались над полигонами и никогда — над мирными городами [5]. Неделин (он впоследствии погибнет на дальнем полигоне во время аварии, случившейся при запуске ракеты, и прах его опознают только по оплавленным пуговицам маршальского мундира [1, стр.173]. — По оплавленной звезде Героя Советского Союза, — спорят со мной некоторые ветераны "сто восьмого", — но я придерживаюсь версии директора "сто восьмого" Ю.Н. Мажорова, которого проинформировали об этом случае и который позвонил мне сразу после случившейся катастрофы), — так вот, Неделин ответил притчей: сидит бабка на печи, а старик перед образом на коленях просит:

— Господи, укрепи и направь. укрепи и направь.

— Старый, — говорит ему старуха с печи, — моли только об укреплении. Направим мы уж как-нибудь сами.

"Сахаров не хотел и не мог смириться с той ролью, которую обозначил ему, в притче, Неделин [5]. Направляющей силой в те годы были военные или, в более широком смысле, верхушка военно-промышленного комплекса. С этого момента началась трагедия ещё одного ученого.

"Почему я из всех академиков обратился именно к Туполеву? — начинает свой рассказ А.Д. Сахаров (см. [1, с.438-439]). Из этой фразы можно понять, что к другим академикам он вообще не обращался. Но, как видно из этой моей статьи, обращался он и к Акселю Ивановичу Бергу. Правда, возможно, что А.Д Сахаров считает, что в данном случае речь идет только о деле Буковского3), а не об отмене смертной казни.

"Во-первых, в силу его огромного авторитета, особого положения в государстве, — продолжает А.Д. Сахаров свой рассказ,

— Оно было много выше, чем у меня, и приближалось к положению таких людей, как Курчатов. Во-вторых, я узнал, что Туполев сам был репрессирован в 1939 или 1940 г. (на самом-то деле — в октябре 1937г. — см. [1, стр.449] — Ю.Е.), перенес тяжелые изнурительные допросы (несколько суток стоял перед следователем

— отеки ног не прошли до конца его жизни); знал я и о том, что Топулев возглавлял "шарашку", держал себя с большим достоинством. Знал я так же об исключительной осторожности Туполева в высказываниях — мне об этом рассказывал Игорь Евгеньевич Тамм, знавший его в 40-е годы. Так или иначе, я решил рискнуть

— игра стоила свеч.

Числа 20 декабря я приехал на дачу на академической машине. Я как академик имел право вызывать машину для служебных и — не официально — личных надобностей с "с конвейера" академического гаража и широко этим пользовался, начиная с 1970 г. Но долго держать машину не рекомендовалось. В этот раз я несколько нарушил это правило. Туполев, уже овдовевший к тому времени, жил один (вероятно, с какой-то обслугой, но я ничего не видел, кроме привратника, открывшего мне калитку, когда я позвонил) в большом загородном доме, окруженном высоким сплошным забором. Мы разговаривали в кабинете, где на письменном столе стояла модель сверхзвукового лайнера Ту-144, а у стен были расположены шкафы со справочной, журнальной и научной литературой и развешены фотографии различных туполевских самолетов — в полете, на взлете, в сборочном цехе.

Я кратко и насколько сумел убедительно изложил цель своего приезда. Туполев слушал меня с напряженным вниманием и несколько минут молчал. Потом на лице его появилась язвительная усмешка и он стал задавать мне быстрые вопросы, иногда сам же на них отвечая. Суть его речи сводилась к тому, что никакого Буковского он не знает и знать не желает, что из моих ответов он видит, что Буковский — бездельник, а в жизни всего важнее работа.

Он видит так же, что в моих взглядах —

абсолютный сумбур (это было сказано, когда я упомянул, что советские военные самолеты с арабскими летчиками бомбили колонны беженцев в Нигерии, осуществляя чем самым геноцид, — я это говорил уже в конце разговора в смысле: пора подумать о душе). Ехать на суд он категорически отказался, мне же, по его мнению, необходимо обратиться к психиатру и подлечиться. Он, однако, ни разу не сказал, что считает советский суд самым справедливым в мире — я мог бы ему тогда напомнить, что он сам был осужден за продажу "панской" Польше чертежей своего бомбардировщика за 1 млн. злотых (таково было официальное обвинение); просто все это теперь его не интересовало. Так эта моя попытка кончилась неудачей.

Когда я уезжал, он язвительно заметил мне:

— Вы сидели на моих перчатках и помяли их. Я не удержался от замечания, что смятые перчатки можно и выгладить, смятую душу — значительно трудней." [1, стр.438-439].

Литература

1. Ю.Н. Ерофеев. Аксель Иванович Берг. Жизнь и деятельность. — М.: научно-техническое изд. "Горячая линия — Телеком", 2007. — С.172.

2. Аксель Иванович Берг. 1893 — 1979 / ред.-сост. Я.И. Фет; сост. Е.В. Маркова, Ю.Н. Ерофеев, Ю.В. Грановский; отв. редактор А.С. Алексеев. — М.: изд. "Наука", 2007. — С.169.

3. Б.В. Бирюков. Отражение судьбы России. — Тот же сборник, что и по п.2. — С.177.

4. А.В. Нетушил. Вспоминая Акселя Ивановича Берга. — Тот же сборник, что и по п.2. — С.298.

5. Ю. Рост. Академик. — "Литературная газета", № 46 (5216), 16 ноября 1988 г.

6. Большая советская энциклопедия. Том 11, "Италия — Кваркуш". Третье издание. — М.: изд. "Советская энциклопедия", 1973. — С.538.

7. И.Г. Бодрихин. Туполев. М.: изд. "Молодая гвардия", 2011г. Сер ЖЗЛ, вып. 1527 (1327). — С. 438-439.

8. Ю.Н. Ерофеев. Автор ненаписанных книг. Газета "Радиотехник", М.: изд. ГосЦНИРТИ, №№ 4-6, 1993 г.; с. 3 в №5 от 9 марта 1993 г.

3 Владимир Константинович Буковский (род. 1942) один из деятелей диссидентского движения в СССР С 1976 г. проживает в Великобритании [1, стр. 437].