УДК 621.375.026:681 327

Ю.В. Баланюк, В.Я. Василюк, В.І. Шклярський
Національний університет “Львівська політехніка”
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СТІЙКОСТІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ
НАПРУГА-СТРУМ З КОМПЛЕКСНИМ НАВАНТАЖЕННЯМ
* Баланюк Ю.В., Василюк В.Я., Шклярський В.І., 2014

Запропоновано методику визначення стійкості перетворювача напруга-струм, виконаного за схемою підсилювача постійного струму з глибоким зворотним зв’язком за струмом і навантаженим на індуктивність. Наведено аналітичні вирази для визначення запасу стійкості за фазою та амплітудою. Графічно показано вплив опору резистора шунтування індуктивного навантаження на стійкість роботи перетворювача.
Ключові слова: перетворювач напруга-струм, комплексне навантаження, індуктивне навантаження, швидкодія, точність, стійкість.

J. Balanyuk, V. Vasylyuk, V. Shkliarskyi
Lviv Polytechnic National University
ENSURING THE STABILITY OF VOLTAGE-TO-CURRENT CONVERTER WITH COMPLEX LOAD

* Balanyuk J., Vasylyuk V., Shkliarskyi V., 2014
In this paper, the method of determining the stability of the voltage-to-current converter (VCC) with complex load, which is built on the DC amplifier with a deep negative feedback (NFB) by current. The feedback signal is formed on precise resistor, which is connected in series with an inductive load. The deep feedback and complex load can cause a violation of the stability of the VCC across the whole dynamic range of operation.
Additional complexity to ensure stability of the VCC is provided by complex nature of the load. Outside the range of middle frequencies (over 30 kHz) the transfer coefficient is determined by the inductance of load and by the resistor, which forms feedback signal. The feedback factor stops to be a real value and becomes a complex. The phase of NFB signal voltage begins to change and the NFB effect on providing the specified accuracy and on the speed of the current setting in the inductive load is reduced. Upon reaching the large phase shifts in circuit of the VCC amplifier and inductive load at certain frequencies NFB becomes positive, leading to a significant distortion of the output signal and the deterioration of the basic parameters of the VCC, in the worst case, to the self-excitation.
It is shown that the stability of VCC is affected by the gain of the amplifier without accounting the NFB influence, depth of feedback and the inductive load time constant Н. Since the gain of the amplifier without accounting the NFB influence and transfer coefficient of the circuit, – inductive load - NFB signal formation resistor, depends on the frequency, the VCC with a load is analyzed as at least the second-order operating system. This system has a tendency to self-excitation and can only be conditionally stable.
The analysis of methods for determining the stability of VCC with deep feedback was carried out. The determination of stability criterions of Mikhailov, Routh–Hurwitz and Nyquist was considered on the real Bode diagrams. It was determined that in order to find the stability margin, the most advisable in practice to apply the Nyquist stability criterion in its graph-analytical implementation.
The stability of the VCC, which is built using operational amplifiers which are presented by one equivalent RC-circuit, was analyzed. The design method for constructing the total amplitude-frequency characteristic, accounting the parameters of the VCC and inductive load, is given. Two examples of VCC implementation: with low inductance load and with large inductance load, are considered. The analytical expressions for determination of the equivalent frequency poles of the system are presented. There is showed how to choose the shunting resistor to ensure the stability. The dependencies of the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics on the shunt resistor of inductive load are illustrated, showing its effect on the stability of the VCC operation, as well as the margin of stability of the phase.
Key words: voltage to current converter, complex load, inductive load, converter speed, accuracy, stability.

Література – 10

УДК 621.396
М.І. Бешлей, В.П. Ткачук, Б.А. Бугиль, О.А. Лаврів
Національний університет “Львівська політехніка”
МОДЕЛЬ СИСТЕМИ ДИНАМІЧНОГО УПРАВЛІННЯ ПРОПУСКНОЮ ЗДАТНІСТЮ КАНАЛУ ІНТЕГРОВАНОЇ WI-FI/GSM МЕРЕЖІ
© Бешлей М.І., Ткачук В.П., Бугиль Б.А,. Лаврів О.А., 2014

Обґрунтовано можливість поліпшення якості надання послуг мобільного опера¬тора за рахунок використання технології Unlicensed Mobile Access-Advanced (UMA-A).
Розроблено оригінальний програмний продукт, який дозволяє здійснити оптиміза¬цію мережевої інфраструктури мобільного оператора, перерозподіляючи мережеві ресурси із упровадженням і розвитком в ній елементів NGN-технологій для спільного розгортання інфокомунікаційної мережі. Також поліпшено якість обслуговування мо¬більних абонентів розподіленими сервісами в системах мобільного зв’язку із застосуван¬ням запропонованого методу оцінки завантаженості Wi-Fi каналу та динамічного ре¬зервування пропускної здатності для кінцевих користувачів у процесі інтеграції мереж.
Досліджена поведінка інтегрованої мережі в годину найбільшого навантаження та механізми керування мережею під час перевантаження на основі імітаційної моделі, розробленої в програмному середовищі Opnet Modeler.
Ключові слова: інтегрована мережа, трафік, параметри забезпечення якості, імітаційна модель, мобільна мережа, черги.

М.І. Beshley, V.P. Tkachuk, B.A. Bugil, O.A. Lavriv
Lviv Polytechnic National University
MODEL OF DYNAMIC MANAGEMENT SYSTEM THROUGHPUT
OF THE CHANNEL INTEGRATED WI-FI/GSM NETWORK
© Beshley М.І., Tkachuk V.P., Bugil B.A., Lavriv O.A., 2014

In this paper the possibility of increasing quality of service for mobile operator based on using of Unlicensed Mobile Access-Advanced (UMA-A) technology has been substantiated. It has been proposed a new way of increasing the efficiency of resources allocation of convergent network. The use of UMA-A allows releasing part of the radio channel resources in the places where overloads are observed.
It has been developed an original software product which allows optimization of network infrastructure of mobile operator by redistribution of network resources when implementing and developing in it elements of NGN technologies for common deployment of infocommunication network. Also it has been increased quality of service for mobile users by distributed services in mobile systems using the proposed method of evaluation of the Wi-Fi channel load and dynamic reservation of throughput capacity for end users in the process of networks integration.
Services that will be provided in the network and quality requirements for this services have been formed. The behavior of intergrated network during the hour of the highest load and mechanisms of network control during the overload based on immitation model developed in software environment Opnet Modeler were investigated.
Key words: integrated network, traffic, QoS parameters, simulation model, mobile network, queues.

Література – 6

УДК 621.391
Ю.Я. Вакула
Національний університет “Львівська політехніка”
МОДЕЛЮВАННЯ КАНАЛУ ГІЛБЕРТА–ЕЛІОТА У СИСТЕМІ
ЗВ’ЯЗКУ CDMA2000 В УМОВАХ МІСЬКОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ
© Вакула Ю.Я., 2014

Розглянуто основні переваги використання алгоритму Гілберта–Еліота для моделювання бітових помилок у каналі зв’язку в мобільних мережах стандарту CDMA2000. Подано характеристику основних чинників, що спричиняють появу бітових помилок, та шляхи їх подальшого математичного моделювання. Розроблено математичний апарат моделі станів для каналу зв’язку із “пакетом помилок” в середовищі програми MatLab 2013 R2. На основі проведених досліджень запропоновано модель зі значним виграшем ефективності порівняно із базовою версією.
Ключові слова: CDMA мережа, алгоритм Гілберта–Еліота, модель Релея, ймовірність бітової помилки BER, модель станів, скінченний автомат, MatLab.

Yu.Ya. Vakula
Lviv Polytechnic National University
CDMA2000 CHANNEL MODELING BASED ON THE GILBERT–ELLIOT ALGORITHM WITHIN URBAN INFRASTRUCTURE
© Vakula Yu. Ya., 2014

Any radio channel transferring information is a subject to data corruption. Especially it’s important for 3G mobile networks that use high frequency carrier wave and significantly increased data rate in channel. In this case data loss prediction mechanism gives a lot of opportunities for new network designing as well as for existed network improvement. Statistically a communication channel with error processes can be modelled regarding to one of the predefined patterns which describe particular environment influence on measured parameters of transferred data with a sufficient accuracy. Also some kind of improved models with memory can be implemented for channels where digital packet data are carried. In this paper the main advantages of Gilbert-Elliot algorithm for bit errors simulation in communication channel of cdma2000 mobile network are described. This algorithm is widely used in simulation development of data. The Gilbert-Elliott model is a simple binary case of finite state Markov channel with two states marked as “good” (G) and “bad” (B) states. Each of the states may generate errors with its own error rate eG and eB, respectively. As result it is a binary symmetric channel (BSC) with transition probabilities q to switch over from “good” state to “bad” state and p for reverse transition. The article shows that it’s possible to display error grouping in packets only if transition probability is much smaller than probability to stay in the same state. Otherwise errors occurring will be observed in random ordering. Error possibility in current state depends on the previous state. In that way the channel gets the memory feature. Few external factors can cause data corruption in radio channel of cdma2000 radio system. They are occurred as result of user movement, multi-path propagation, interaction with large obstacles, interaction with other sources of radio waves or noises, etc. It’s free space loss, slow fading, fast fading, interference and noise. Review of these factors that cause bit error occurrence and ways to further mathematical modelling are given. CDMA system involves a lot of recently developed accomplishments in radio engineering and telecommunication areas. It’s the results of impressive improvement of technical characteristics and software acceleration, which moved today cellular systems to absolutely new performance level. But in the same time it requires a professional solution to develop high quality data models. As result a mathematical model of state machine for communication channel with errors burst is developed with MatLab 2013 R2b environment. Simple version of developed model provides good statistical data. But it requires few calculations per each bit of data. It causes a low system performance. Based on the investigation a model with significant performance improvement in comparison with the basic version of model is given.
Key words: CDMA network, Gilbert-Elliot algorithm, Rayleigh model, bit error rate BER, state model, state machine, MatLab.

Література – 7

УДК 621.311.68
Б.Ю. Волочій, Д.С. Кузнєцов
Національний університет “Львівська політехніка”
ВИЗНАЧЕННЯ УМОВ ПЕРЕХОДУ ВІД СТРАТЕГІЇ ОПЕРАТИВНОГО ВІДНОВЛЕННЯ ДЖЕРЕЛА БЕЗПЕРЕБІЙНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ ДО СТРАТЕГІЇ ПЛАНОВОГО ВІДНОВЛЕННЯ
© Волочій Б.Ю., Кузнєцов Д.С., 2014

Розглянуто задачу визначення умов переходу від стратегії оперативного віднов¬лення до стратегії планового відновлення відмовостійкого джерела безперебійного електроживлення зі збереженням його надійності. Необхідний рівень надійності забезпечується додаванням надлишкових елементів у структуру відмовостійкого джерела безперебійного електроживлення. При цьому обидві стратегії відновлення, якщо забезпечено однакові середні значення тривалостей безвідмовної роботи, воло¬діють різними значеннями ймовірності відмови за заданої тривалості експлуатації. Для розв’язання поставленої задачі розроблено дві марковські моделі відмовостійкого джерела безперебійного електроживлення.
Ключові слова: джерело безперебійного електроживлення, відмовостійка система, технічне обслуговування, надійнісне проектування.

B. Yu. Volochiу, D. S. Kuznetsov
Lviv Polytechnic National University
DEFINITION OF CONDITIONS OF TRANSITION FROM
CORRECTIVE RECOVERY TO PLANNED RECOVERY STRATEGY
OF UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY
© Volochiу B.Yu., Kuznetsov D.S., 2014
The problem of the conditions definition of the transition from the corrective recovery to the planned recovery strategy of an uninterruptible power supply, while a reliability is kept on the same level, is considered in this paper.
We consider the uninterruptible power supplies (UPS), which have a modular structure of the power supply unit (PSU). They are designed as a fault-tolerant systems (FTS) with N+M and 2×(N+M) redundant configurations, where N - is number of the PSU modules required to power the workload, and M - the number of the redundant modules.
When there are the specific time intervals where an object, where the UPS is installed, is inaccessible, or there are problems with an access to it, it is reasonable to perform the transition from the corrective recovery (CR) to the planned recovery (PR) strategy of the UPS. In order to perform this, the parameters of the FTS and the recovery strategy must be defined. Those parameters must provide the equivalent UPS's reliability.
For the UPS with N+M redundant configuration the CR strategy is applied (UPS № 1). The CR strategy is performing recovery immediately after the finding the fact that UPS reached threshold condition (but can be operable as well). From this moment begins the countdown of recovery procedure.
For an UPS with 2×(N+M) redundant configuration the PR strategy is applied (UPS
№ 2). It differs from the previous one in that the recovery procedure starts at the pre-determined scheduled time moments. In these time moments the condition of the UPS is compared with its threshold operable condition and a decision to send a repair crew to the object is made. If the condition does not meet the threshold condition, the repair crew is not sent.
To solve this problem the models of fault-tolerant systems as the systems of Kolmogorov–Chapman differential equations had been developed. With its help, the dependence of the mean time of a failure-free operation (TFFO) of the UPS № 1 on the duration of the recovery of its components have been determined. For the input data, the periodicity values of the PR (TPER) for the UPS № 2, which provides the equivalent reliability with the UPS №1 by the TFFO index, have been determined. Though, those recovery strategies, while providing the same mean times of a failure-free operation, provide the different values of the probability of a failure for a given operation time.
Key words: uninterruptible power supply, fault-tolerant system, recovery, design for reliability.
Література – 10

УДК 51-7:004.7:621.391
Л.С. Глоба, С.В. Суліма, В.В. Курдеча
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”
МЕТОД ВИБОРУ МЕРЕЖІ ДОСТУПУ В МОБІЛЬНІЙ
СИСТЕМІ SDR ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОМУ ХЕНДОВЕРІ
© Глоба Л.С., Суліма С.В., Курдеча В.В., 2014

Запропоновано метод вибору мережі призначення процедури вертикального хендоверу в гетерогенних мобільних радіосистемах зі здатністю реконфігуруватися, побудованих на основі технології Software Defined Radio: сформульовано задачу вибору мережі та представлено процедуру вертикального хендоверу в таких системах. Змодельовано і проаналізовано процес розв’язання оптимізаційної задачі прийняття рішення про вертикальний хендовер за допомогою системи Mathcad.
Ключові слова: вертикальний хендовер, мобільна мережа, SDR, радіосистеми з можливістю реконфігурації, оптимізаційна задача.

L.S. Globa, S.V. Sulima, V.V. Kurdecha
National Technical University of Ukraine “Kiev Polytechnic Institute”
VERTICAL HANDOVER ACCESS SELECTION
IN MOBILE SDR SYSTEM
© Globa L.S., Sulima S.V., Kurdecha V.V., 2014
In order to satisfy emerging user requirements in advanced services/applications, provided seamlessly, operators have to deploy complex network topologies of heterogeneous nature, where different Radio Access Technologies (RATs) co-exist in single composite network with shared resources. Network operator will have assign the appropriate RAT to perform the respective task, so as to achieve the required quality of service, cost-effectively. In such circumstances, there is a need in vertical handover – mechanism of transferring current connections from one radio access network to another. Furthermore, reconfigurable (adjustable) depending on the telecommunication environment devices should be used as user terminals. Software Defined Radio (SDR) technology has been identified as a key enabler of such equipment and networks. This paper is devoted to the vertical handover problem solving. Vertical handover decision problem is very important, because it has strong influence on the network performance and the quality of service of nodes. There are two main aspects of this problem: how to define “best” and how to determine the best access bearer. In the article the access selection method of vertical handover process in heterogeneous reconfigurable mobile radio systems based on SDR technology is proposed: access selection problem is formulated and vertical handover algorithm in such systems is described. To perform an accurate decision the proposed decision process rely on multiple attributes decision-making, while providing a small delay due to the sequential filtration and reduction of the set of possible alternatives. The method allows optimizing network and radio resources utilization and quality of service in heterogeneous network and also provides dynamic adaptation of the access selection decision-making rules according to the different telecommunication conditions and network policies. The proposed selection criteria, on the one hand, is simple and well-formalized, and therefore does not require significant computational and time costs, but on the other – provides adaptability. Vertical handover algorithm takes into account peculiarities of SDR devices and therefore can be used in SDR networks. To evaluate the method Mathcad system was used. The effectiveness of the method is confirmed by simulation example for UMTS, GPRS and WLAN networks, which is based on proposed decision-making process where decision is made not on the basis of the absolute advantage of alternative but on the basis of difference between the current and alternative modes parameters, therefore minimizing the amount of inter-system handovers causing additional load on the system. Simulation confirmed that linear aggregation function in multiple attributes decision-making process is the most appropriate because it provides almost the same results as the other methods but in a much simpler way.
Key words: vertical handover, mobile network, SDR, reconfigurable radio systems, optimization problem.

Література – 5

УДК 621.391
М.В. Кайдан, С.С. Думич, Т.А. Максимюк,
Р.А. Бурачок, Л.М. Готра
Національний університет “Львівська політехніка”
РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ЯКОСТІ ОБСЛУГОВУВАННЯ
У ФОТОННИХ ТРАНСПОРТНИХ МЕРЕЖАХ
© Кайдан М.В., Думич С.С., Максимюк Т.А., Бурачок Р.А., Готра Л.М., 2014

Проектування фотонних транспортних мереж є надзвичайно складним завданням, оскільки необхідно забезпечити ефективне передавання кількох черг трафіку з різними пріоритетами. Завдання ускладнюється ще більше, якщо необхідне наскрізне забезпечення якості сервісу. Тому виникає потреба в розрахунку впливу параметрів вузлів фотонної транспортної мережі на якість сервісу. Загалом наявні моделі теорії телетрафіку та систем масового обслуговування можна використати для аналізу мереж з пакетною комутацією. Проте складність кільцевих структур фотонних транспортних мереж та їх надзвичайно висока пропускна здатність суттєво зменшують продуктивність таких моделей. У статті запропоновано використовувати метод діакоптики, який полягає у декомпозиції крайового вузла на декілька ізольованих підсистем. Це дозволяє провести дослідження та враховувати взаємодію між підсистеми. Використання методу діакоптики дає змогу розрахувати оптимальні параметри крайового вузла для забезпечення необхідних вимог до якості сервісу. Результати моделювання показують, що точність класичних методів СМО за середнього значення завантаженості та складної структури мережі становить 21 %, тоді як в аналогічних умовах в мережі з використанням методу діакоптики – 83 %.
Ключові слова: фотонна транспортна мережа, діакоптика, крайовий вузол, якість обслуговування (QoS).

M.V. Kaidan, S.S. Dumych, T.A. Maksymyuk,
R.A. Burachok, L.M. Hotra
Lviv Polytechnic National University
RESEARCH ON QUALITY OF SERVICE PARAMETERS
FOR PHOTONIC TRANSPORT NETWORKS
© Kaidan M.V., Dumych S.S., Maksymyuk T.A., Burachok R.A., Hotra L.M., 2014

Designing the photonic transport networks is the task of great complexity, because of variety traffic queues should be transmitted with different priorities. Task of dynamic supporting the different quality of service (QoS) requirements during transmission over optical channel is even more complex. The most significant aspect for effective transport network designing from economic point of view is the network parameters optimization. In general, the methods and models for quality parameters estimation, developed in teletraffic theory are useful for packet networks as well. However, the complexity of photonic transport network and tremendous traffic intensity sufficiently decrease the performance of existing estimation methods. Therefore, developing the new methods for (QoS) parameters estimation is an actual task for modern photonic transport networks. The most interesting research object in photonic transport networks is edge node, which is responsible for traffic aggregation from different access networks such passive optical networks, regional ring networks and wireless access networks (GSM, UMTS, LTE). During traffic aggregation the multiple queues with different priorities and QoS requirements must be processed in edge node. This paper considers the queuing system with three types of service: voice over IP (VoIP), IPTV and data over IP (DoIP). Theoretical simulation for edge node of photonic transport network was provided by using mathematical fundamentals of queuing theory. Simulation is simplified by total queue decomposition onto several independent single channel queues system M/G/1. These queues processed separately and simultaneously. Thus, for edge node analyzing the prioritized M/G/1 with non-uniform packets income is used as basic queue model. However, using this model is very difficult for complex structures with ring topology. Therefore, the diakoptic method proposed for analysis of photonic transport networks. This method assumes tensor representation of analyzed network parameters. By using diakoptic method the edge node divides onto several subsystems, which must be completely isolated from each other. It is necessary to avoid any connectedness between these subsystems in order to eliminate influences between separated subsystems. This approach allows analyzing of each subsystem independently. During the analysis of each subsystem all interconnected loops inside are eliminated. Thus, no connections are left between analyzed subsystem and others subsystems, from which it is possible to determine interrelation between them. Namely, it assumes that separated branches are not belonging to any basic subsystem. Since these branches cannot be neglected, they affiliated to additional subsystem, which are created for them. After that, each subsystem analyzed independently by creating and solving the system of equation called – circle of intersections. Proposed method assembly separated procedures in proper sequence for analyzing the photonic transport network with complex structure. Diakoptic allows simplifying the complex network analysis, by separate calculation for elementary branches. Simulation results prove the advantage of diakoptic method. Precision of diakoptic method for average traffic intensity and complex network structure is 83 %, while for classic queues models precision is just 21 % for similar network conditions.
Key words: photonic transport network, diakoptic, edge node, quality of service (QoS).

Література – 11

УДК 621.391

М.М. Климаш, М.І. Кирик, Н.М. Плесканка, І.О. Кагало
Національний університет “Львівська політехніка”
БАГАТОРІВНЕВА МОДЕЛЬ БУФЕРИЗАЦІЇ ДАНИХ У ВУЗЛАХ
ОБСЛУГОВУВАННЯ МУЛЬТИСЕРВІСНОГО ТРАФІКУ
© Климаш М.М., Кирик М.І., Плесканка Н.М., Кагало І. О., 2014

Проведено огляд основних принципів буферизації даних у вузлах обслуговування мультисервісного трафіку. Запропоновано багаторівневу модель буферизації даних у вузлах, які обслуговують велику кількість TCP потоків. Здійснено оптимізацію моделі буферизації з метою забезпечення задовільної якості надання послуг у мультисервісній мережі передачі даних.
Ключові слова: буферизація даних, синхронний потік, ковзне вікно, смарт-буфер, алгоритм обслуговування черг, багаторівнева модель.

M. M. Klymash, M. I. Kyryk, N. M. Pleskanka, І. O. Kagalo
Lviv Polytechnic National University
DATA BUFFERING MULTILEVEL MODEL AT THE MULTISERVICE TRAFFIC SERVICE NODE
© Klymash M.M., Kyryk M. I.,Pleskanka N.M., Kagalo I. O., 2014
Given the bursty behavior of cloud applications described above, an easy solution to the incast problem would be to overdesign buffer capacity at each network node. The basic principles of data buffering at the multiservice traffic service node were reviewed. The data buffering multilevel mode in the nodes, that serve a large number of TCP flows, was proposed. Each level of the model has its own characteristics and is relatively independent. However the malfunction of any of them, may adversely excel at the efficiency of other levels. The network interface represents the physical level, which is the lowest. Packets routing are occurs at the protocol level. Two queues provide communication between physical layer (network interface card) and ip module. One is called the backlog and is used for incoming packets, the other – txqueue, for outgoing packets. In the current networks, the basis for data transmission is TCP/IP protocol stack. It provides a set of tools to deliver data from one application to another. Today, the size of the buffers is determined by the dynamics of TCP’s congestion control algorithm. In particular, the goal is to make sure that when a link is congested, it is busy 100% of the time; which is equivalent to making sure its buffer never goes empty. A widely used rule-of-thumb states that each link needs a buffer of size B = RTT × C, where RTT is the average round-trip time of a flow passing across the link, and C is the data rate of the link. Arguably, router buffers are the single biggest contributor to uncertainty in the Internet. Buffers cause queueing delay and delay-variance; when they overflow they cause packet loss, and when they underflow they can degrade throughput. Given the significance of their role, we might reasonably expect the dynamics and sizing of router buffers to be well understood, based on a well-grounded theory, and supported by extensive simulation and experimentation. The Smart-Buffer architecture takes into consideration that congestion in a typical data center environment is localized to a subset of egress ports at any given point in time and realistically never happens on all ports simultaneously. This enables its centralized on-chip buffer to be right-sized for overall cost and power; at the same time, the buffer is dynamically shareable and weighted towards congested ports or flows exactly when needed using self-tuning thresholds. In addition, the centralized buffer can be allocated based on class of service or priority group. Available buffer resources can therefore be partitioned into separate, virtual buffer pools and assigned to special traffic classes. This is especially useful in converged I/O scenarios where some traffic classes (such as storage) may require guaranteed lossless behavior. These properties enable Smart-Buffer technology to strike an optimum balance between silicon efficiency and burst absorption performance – essential design principles in current and next-generation high density. Optimization of the data buffering multilevel model to ensure a satisfactory quality of service in multiservice data network was made in this paper.
Key words: data buffering, synchronous flow, scale window, smart buffer, queuing algorithm, multilevel model.

Література – 20

УДК 621.391
Б.В. Коваль, М.О. Селюченко, Г.В. Мельник, А.В. Ковальчук
Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра телекомунікацій
ДОСЛІДЖЕННЯ ПЛОЩИНИ УПРАВЛІННЯ
ПРОГРАМНО-КЕРОВАНИХ МЕРЕЖ НА ОСНОВІ
РОЗПОДІЛЕНОЇ СИСТЕМИ ФУНКЦІЙ ВІРТУАЛІЗАЦІЇ

© Коваль Б.В., Селюченко М.О., Мельник Г.В., Ковальчук А.В., 2014

Запропоновано рішення для удосконалення площини управління програмно-керованих мереж, збільшення ефективності, швидкості реакції, надійності та масштабованості таких мереж. Удосконалення площини управління полягає у створенні розподіленої системи функцій віртуалізації (РСФВ), яка дає змогу вирішити основні проблеми, що виникають у разі використання принципів централізованого програмного керування в транспортних мережах операторського класу та загалом підвищити гнучкість у керуванні та адаптивність мережі до випадкових подій. На основі РСФВ розроблено метод динамічного моніторингу для ефективного управління ресурсами мережі та зменшення кількості службової інформації. Запропоновано функцію децентралізованого управління, яка створює резервну площину керування та забезпечує надійність мережі. Розроблено метод кешування записів таблиці потоків, що дає змогу без запитів на контролер швидко й економно відновлювати потоки з погляду службової інформації. Запропоновано функцію паралельного програмування таблиць потоків комутаторів для збільшення швидкості реконфігурації мережі. Всі рішення перевірено за допомогою розробленої імітаційної моделі, яка підтвердила ефективність та доцільність їхнього використання на реальній транспортній мережі.
Ключові слова: ПКМ, площина керування, OpenFlow, розподілена система функцій віртуалізації.

B.V. Koval, М.О. Seliuchenko, H.V. Melnyk, А.V. Kovalchuk
Lviv Polytechnic National University,
Department of telecommunications
INVESTIGATION OF CONTROL PLANE IN SOFTWARE-DEFINED NETWORKS BASED ON DISTRIBUTED SYSTEM
OF VIRTUALIZATION FUNCTIONS
© Koval B.V., Seliuchenko М.О., Melnyk H.V., Kovalchuk А.V., 2014

In this paper are proposed the number of solutions for improvement of control plane in software-defined networks. One of the main problems that arise when designing and implementing new network is the problem of developing efficient and optimal network control system. SDN technology has control plane and data forwarding plane separated from each other. Decreasing of time of network adaptation is a major index of efficiency of software controlling system as it impacts on flexibility that is a main characteristic and advantage of SDN. Improvement of control plane lies in creation of distributed system of virtualization functions (DSVF) which allows resolving major problems that arise when applying principles of centralized software control in carrier transport networks and increase control flexibility and network adaptability to unexpected events.
In order to manage network controller must have up-to-date information about all devices and their state and configuration in the network. Intensive exchange by monitoring messages impacts on the amount of signaling information that is transferred on the network. Moreover existing method of monitoring may cause delays in reaction of the control plane to extraordinary events that require immediate handling. Based on DSVF the method of dynamic monitoring for efficient management of network resources and decrease in signaling information amounts has been developed. It allows dynamically change monitoring frequency according to level of utilization of specific segment of the network. One of the main tasks of centralized architecture of SDN is ensuring of reliability and availability of controller. The function of decentralized management that forms reserved control plane and ensures network reliability has been proposed. When programming flow tables sequentially network reconfiguration duration can significantly vary depending on the number of switches to be reconfigured, number of flow tables on each switch and number of flows to be modified in each flow table. Function of parallel programming of switch flow tables for increasing of network reconfiguration speed has been proposed. Key novelty of DSVF lies in the fact that management processes on each independent switch are partly performed by applications that are installed on each switch. Each application executes one specific function from the set of functions that have been created for a specific case in the network and in general this applications form distributed system of virtualization functions. All solutions have been tested based on the developed imitation model. The results of its work confirm efficiency and practical value when applying proposed solutions on a real transport network.
Key words: SDN, control plane, OpenFlow, distributed system of virtualization functions.

Література – 4

УДК 621.396(45)
А. І. Кутін
Криворізький коледж Національного авіаційного університету
БАГАТОКАНАЛЬНА СИСТЕМА ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ
У СПЛАЙНОВИХ БАЗИСАХ
© Кутін А.І., 2014

Запропоновано принцип побудови багатоканальної системи передавання даних з використанням сплайнів та проаналізовано статистичні результати дослідження побудованої моделі.
Ключові слова: сплайни, фільтр Савіцького–Голея, LSS-розклад.

A. I. Kutin
Kryvyi Rih College of National Aviation University
MULTICHANNEL DATA TRANSMISSION SYSTEM
IN THE SPLINE BASES
© Kutin A. I., 2014
The article deals with multichannel digital data transmission system in which the digital signal is transmitted through the manipulation of the harmonic function which performs subcarrier function with different frequency for different channels. However, so far as the video signal with rectangular shape is characterized by a wide spectrum, the resulting signal also has a wide spectrum, which is not acceptable for most of communication systems with a large number of channels. In order to limit the occupied bandwidth in the filter the Hermitian cubic spline filter’s function is used. The quantity of the points of spline filter is defined according to the task of smoothing of harmonic subcarrier’s sampling frequency of different channels. In this paper an analysis of the amplitude-frequency characteristics of spline filters for oddly even number of points has been conducted and the dependence of the filter’s bandwidth extension with the points quantity decrease has been revealed. Low slope recession and respectively bad filtering of copies of discrete signal are also typical for the spline’s characteristics with the points quantity less than 64. Total signal is the sum of values which come in succession from the interpolators of each of the channels. On the receiving side the separation of channel signals is done by Savitsky-Golay filters. Spline functions which were used for the interpolation on the transmission side (LSS-decomposition) are the basis of given filters. Since the spline filter’s frequency response corresponds in shape to a low pass filter the filter’s bandwidthes with different numbers of points intersect. But that does not prevent the exercise of the corresponding channel selection signal if you follow the order of separation from a more narrowband channel to a more broadband one. For the estimation of stability of the described system of transmission to the operation of additive Gaussian noise and violation of synchronization a two-channel model was built. 128 function points for the channel with higher transmission rate and 512 – for the channel with slower rate were used. The frequencies of the harmonic functions and the sampling frequencies of the channels were selected: F128 = 16 Hz, fs128 = 64 Hz, for a channel with the number of points 128 and F512 = 1 Hz, fs512 = 16 Hz, for a channel with the number of points 512. Shift keying period corresponds to the sine waves period what eliminates the open-phase fault. The results of the conducted analysis show transmission system’s high stability to the noises but low stability to the deviation of synchronization in the form of a considerable growth of error probability to bit.
Key words: splines, Savitsky-Golay filter, LSS- decomposition.

Література – 5

УДК 621.319.793
М.Д. Матвійків, Т.М. Матвійків
Національний університет “Львівська політехніка”
КОМПЛЕКСНИЙ ПІДХІД ДО ПІДВИЩЕННЯ
СТІЙКОСТІ ЕЛЕКТРОННИХ АПАРАТІВ ДО МЕХАНІЧНИХ ДЕСТАБІЛІЗУЮЧИХ ФАКТОРІВ
© Матвійків М.Д., Матвійків Т.М., 2014

Розглянуто взаємодоповнювальні способи підвищення стійкості електронних апаратів (ЕА) до дії ударів та вібрацій, які за механічних впливів є основними дестабілізуючими факторами. В разі механічних ударів інерційне перевантаження становить 5..15 одиниць. У багатьох випадках верхня границя енергетичного спектра прискорень досягає 50..150 м/с2. Під час ударів і вібрацій в елементах ЕА і, передусім, у контактах виникають незворотні зміни, які закінчуються руйнуванням. Оскільки повністю позбутись впливу механічних дестабілізуючих факторів не вдається, то необхідно приймати рішення про можливість підвищення стійкості електронних засобів. Комплексний підхід означає одночасне застосування декількох відомих засобів підвищення стійкості ЕА до ударів та вібрацій. Дослідження показали, що саме такий підхід дає найкращі результати.
Ключові слова: вібрація, удар, амортизатор, демпферна прокладка, бурова колона, інерційне перевантаження, енергетичний спектр, електронна апаратура.

M.D. Matviykiv, T.M. Matviykiv
Lviv Polytechnic National University
COMPLEX APPROACH FOR IMPROVEMENT STABILITY OF ELECTRONIC DEVICES TO MECHANICAL DESTABILIZING FACTORS
© Matviykiv M.D., Matviykiv T.M., 2014
The paper considers complex ways to improve the stability of electronic devices (ED) to shocks and vibrations, which are the main destabilizing factors among mechanical effects. In mechanical shock, the inertial overload may reach up to 5..15 units. In many situations, the upper limit of the energy spectrum of acceleration reaches 50..150 m/s2. Such large inertial overload very quickly (in tens or hundreds of beats) causes the destruction of regular ED. Vibrations are general companion of shocks, or may be generated by regular sources, like propellers, moving vehicles or various motor devices - electrical, mechanical or internal combustion engine.
In the presence of shocks and vibrations, in the elements of ED and, most of all, in their contacts appears irreversible changes that finally lead to the destruction. Engineers are trying to mitigate the impact of shocks and vibrations. Since the influence of mechanical destabilizing factors on the ED can not be completely solved, it is necessary to make decision on the possibility of increasing the stability of electronic devices. Various studies have shown that a differential approach, that concentrates on the use of only certain types of compensations for mechanical effects, such as shock absorbers, damper pads, various gels - do not give the desired results. At-first, they do not eliminate the influence of mechanical factors completely, and, secondly, they increase the weight and overall indicators of ED. On the contrary, an integrated complementary approach means the simultaneous use of several known means for increasing the stability of ED to highly energetic shocks and vibrations.
A complex approach means the simultaneous use of several, supported each other, technical means of increasing the stability of ED to shocks and vibrations. The regular practice is following: ready ED are placed on dampers, matched according to their weight, operating conditions and the nature of mechanical forces, which that reduces the negative effect of mechanical destabilizing factors. The second set of questions concerns the choice of components mounting technics. Currently, for the connection of electrical elements most manufactures use sital, ceramic or polyimide substrates – they have a higher resistance to shocks and vibrations.
The results of our research shows that: 1. Drilling columns at low frequency has large amplitude oscillations, and, hence, a wide energy range, which cause rapid destructions, primarily – electronic tools, and drilling telemetry systems, as well. 2. Wide studies have shown that only a complementary approach can improve the stability of ED and provide the best results in case of aggressive mechanical destabilizing factors.
Key words: vibration, shock, absorber, damper, damping pad, drilling column, inertial overload, power spectrum, electronic device.
Література – 5

УДК 621.391

В. О. Пелішок, О. М. Яремко, М.І. Олексін
Національний університет “Львівська політехніка”

ПРЯМОЛІНІЙНІ АНТЕННІ РЕШІТКИ
ТА ЇХ КОМБІНОВАНІ ДІАГРАМИ СПРЯМОВАНОСТІ

© Пелішок В. О., Яремко О.М., Олексін М.І., 2014

Запропоновано використовувати комбіновані діаграми спрямованості, які відобра¬жають вплив одного з параметрів за його неперервної зміни. В прямолінійних АР їх ДС залежить від трьох параметрів: кількості випромінювачів, віддалі та зсуву фаз між сусідніми випромінювачами. Тому для таких АР використовують три види комбіно¬ваних ДС, кожна з яких дозволяє вибрати один з параметрів. Застосування комбіно¬ваних діаграм дає змогу вибрати оптимальний варіант побудови антенних решіток у кожному конкретному випадку. Побудова комбінованих діаграм спрямованості основана на використанні запропонованого методу “2D-3D-2D/”.
Ключові слова: антенні решітки, діаграма спрямованості, вибір оптимального варіанта побудови, метод “2D-3D-2D/”.

V. O. Pelishok, O. M. Yaremko, M.I. Oleksin
Lviv Polytechnic National University

RECTILLINEAR ARRAYS AND THEIR
COMBINED RADIATION PATTERNS

© Pelishok V. O., Yaremko O.M., Oleksin M.I., 2014

A disadvantage of simple antenna is they do not always perform to specified requirements, such as the required width of the main lobe of radiation pattern (RP). In response, we often utilize straight array (SA) containing N emitters; each of which is employed as a simple antenna. The distance ‘d’ and the current phase difference ‘h’ between adjacent emitters are permanent. Requirements to insure SA are given depending on F (θ) – normalized RP multiplier of SA to the angle θ of spherical coordinate systems. The basic requirement for F (θ) is to provide a given direction of a single main lobe. The additional requirements are smaller width of the main lobe and smaller levels of side lobes. We can provide the basic requirements for F (θ) with differing combinations of values for (d, h, N) of SR parameters, thus additional requirements in each case would differ. This in turn raises the logical question - how to purposefully select the optimal combination of values of (d, h, N), where we can provide the best value of additional requirements? Selecting the optimal combinations by sorting possible options is futile and requires a more focused approach. In this paper we recommend combining RPs to solve this problem. For example, to select the optimum value of N, it suggested to use a combined RP type F (θ, N) with dconst, hconst. As a result, one can make a reasoned choice of the optimum value of the parameter N. Similarly we can propose to use other types of combined RP: F (θ, h) with dconst, Nconst; F (θ, d) with hconst, Nconst. To build combined RP we can use suggested method “2D-3D-2D’”. For example, to build a combined RP type F (θ, N) RP on a plane is used (2D) F (θ) with Nconst, dconst, hconst. After that the following RP system is placed in a spatial (3D), with x = θ, y = N, z = F. Then in spatial system many similar RP (2D) are placed in the range of values of Na Key words: Array, pattern, selection of optimal variants of construction, “2D-3D-2D’”.

Література – 2

УДК 621.931
В.І. Романчук, С.В. Алексєєв,
В.В. Червенець, Р.С. Колодій
Національний університет “Львівська політехніка”
АНАЛІЗ СТРУКТУРИ МЕРЕЖЕВОГО ТРАФІКУ ТА МЕРЕЖЕВИХ АНОМАЛІЙ НА ПРИКЛАДІ СЕГМЕНТА ЛОКАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ КАМПУСУ НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
© Романчук В.І., Алексєєв С. В.,Червенець В.В., Колодій Р.С., 2014

Новітні мережі підтримують тенденцію щодо підвищення інтеграції різних типів мережевої інфраструктури і технологій, формуючи так звану концепцію “Інтернету речей”. Це вимагає створення нових підходів до забезпечення безпеки і цілісності мереж, боротьби з мережевими аномаліями. Використання методів “точкового аналізу” трафіку і формування базових принципів, необхідних для створення так званих “розумних мереж”, допомагає наблизитися до відповіді на ці виклики.
Ключові слова: аналіз трафіку, мережеві аномалії, безпека мереж.

V.I. Romanchuk, S.V. Aleksieiev,
V.V. Chervenets, R.S. Kolodiy
Lviv Polytechnic National University
ANALYSIS OF NETWORK TRAFFIC STRUCTURE AND NETWORK ANOMALY DETECTION IN THE LOCAL SEGMENT OF LVIV POLYTECHNIC NATIONAL UNIVERSITY CAMPUS NETWORK
© Romanchuk V.I., Aleksieiev S.V., Chervenets V.V., Kolodiy R.S., 2014
The main objectives of this article are to analyze and propose new solution to increase network efficiency and security. New approaches to the network designs are emerging with changing of network services and network availability requirements. To create network environment that can fully support ability to freely interconnect between various devices and inside different network types (BYOD (Bring Your Own Device), Internet of Things, etc.), the new mechanism of traffic analysis and control must be developed. When discussing basic principles of this new approach, we need to take in consideration all the major challenges that this “freely interconnected” concepts are facing. The main problem will be network security and integrity. Also significantly will increase percentage of “parasite” network traffic and network anomalies occurrence. But with high traffic rates transmitted over network segments and mobility of network users that are using wireless network infrastructure, current approaches Intrusion Detection Systems (IDS), Intrusion Prevention Systems (IPS), and other network and security monitoring approaches just not flexible enough and inefficient. The future of network security and traffic control solutions lies within “smart network” concept. New types of “smart networks” need to have an ability to react autonomously on any “threat” or anomaly in network flow. This requires an algorithm that can in real time make a correct suggestion regarding current network problems. Basically the whole process will include three stages: monitoring (finding and locating certain network problem and defining its “pattern”), classification (using “pattern” that was established on previous stage classification algorithm can now find suggested source of the problem and mechanism of solving it), resolving problem (finally we can apply solution that algorithm choose to solve the problem). All this stages must be combined in one procedure that is executed by autonomous controlling unit. For decreasing an amount of false positives and information that needs to be proceeded, this control mechanism need to include problem detection solution that will use “critical point” method of information gathering (only collect traces and traffic patterns of certain minimum that needed to identify problem), and machine learning (to dynamically improve quality of selected solutions).
Key words: traffic analysis, network anomalies, network security.

Література – 5

УДК 004.9
М.А. Скулиш
Інститут телекомунікаційних систем НТУУ “КПІ”
МЕТОД ЗГЛАДЖУВАННЯ ВХІДНОГО НАВАНТАЖЕННЯ
НА CЕРВЕР ON-LINE ТАРИФІКАЦІЇ
© Скулиш М. А., 2014

Запропоновано метод згладжування вхідного потоку заявок на сервер тарифікації, що враховує вимоги до ресурсів кожного з етапів обслуговування заявок, що дасть змогу рівномірно навантажити ресурси системи протягом часу обслуговування заявки.
Ключові слова: система керування потоками, ресурси сервера, процес обслугову¬вання, система тарифікації.

М.А. Skulysh
National Technical University of Ukraine “Kiev Polytechnic Institute”
METHOD OF SMOOTHING INPUT LOAD
ON THE ONLINE CHARGING SYSTEM
© Skulysh M.А., 2014

Charging users for a server operator billing involves performing a number of operations. Each service provided by the operator or service provider customers, charged at a separate scheme, as the bottleneck in the process of providing services are bilingual system. Operation performed is limited. In case of exceeding its application is considered lost and the user is notified of the inability to obtain services. In this situation, the operator has monetary losses. In systematic failures in service deteriorates reputation. Therefore, it is important to make a control input streams so as to reduce the possibility of exceeding the service time of the user’s requests. The process of managing incoming applications to the server should consider charging the features of charging large companies:
• charging process involves a sequence of standard operations, speed and resources for the implementation of which depends on the type of service that serviced
• a variety of services that are billed differently,
• extremely high number of requests for billing,
• irregularity of the input stream, applications received according to Poisson.
Scheme smoothing the input load is a set of values of the maximum number of requests (the sequence {ki}), arriving at the input of the system in a short time interval in a given sequence. Number of elements in a sequence of n is chosen so that the equation was carried out , where t - the average time of the system. It’s necessary to choose a sequence {ki} to satisfy conditions:
1. Applications that are both served by the system must use the volume V of resources close to the total maximum number of resource Vmax. Dispersion sequences such amounts shall be minimized.
2. Dispersion elements of the sequence {ki} should be minimal.
The method of solution of choice sequence {ki} by using genetic algorithm. When using the proposed scheme smoothing the input load is provided by the maximum allowable flow uniformity requests. Since overlooked the sequence of operations performed on the application server to the mobile operator, the amount of resource that is required for these operations. Selected sequence of maximum permissible values of number of applications coming into the system in a short period of time.
Key words: flow management system, server’s resources, service processing, charging system.

Література – 3

УДК 621.391

Б.М. Стрихалюк, В.О. Пелішок, В.В. Ріппенбейн
Національний університет “Львівська політехніка”

СИСТЕМА ДИНАМІЧНОГО РАДІОМОНІТОРИНГУ
ПАРАМЕТРІВ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

© Стрихалюк Б.М., Пелішок В.О., Ріппенбейн В.В., 2014

Проведено дослідження систем динамічного моніторингу з відображенням отриманих результатів на виділеному сайті в мережі Інтернет та використанням мобільних вимірювальних пристроїв. Показано, що при цьому виникають дві додаткові проблеми порівняно з використанням лише стаціонарних вимірювальних пристроїв. Для вирішення однієї проблеми – зменшення завантаженості безпровідного каналу зв’язку – запропоновано використання попередньої обробки послідовних результатів вимірювання в мобільних вимірювальних пристроях. Спростити вирішення другої проблеми – зменшення трудомісткості обробки всіх результатів для їх відображення на виділеному сайті – запропоновано забезпечити заміною логічних операцій графічними побудовами з використанням запропонованого методу.
Ключові слова: системи моніторингу, безпровідний зв’язок, цифрова обробка сигналів, метод “2D-3D-2D/”.

B.M. Stryhalyk, V. O. Pelishok, V.V. Rippenbeyn
Lviv Polytechnic National University

THE SYSTEM OF DYNAMIC RADIOMONITORING
OF THE ENVIRONMENTAL PARAMETERS

© Stryhalyk B.M., Pelishok V. O., Rippenbeyn V.V., 2014

The environmental monitoring systems that display the obtained results on a dedicated site in the Internet are considered. The most common systems consist of one or more measuring devices that form the measuring system located in a controlled stationary object. Such objects can be large settlements and ecologically dangerous enterprises. Each measuring device generates data about the coordinates of it’s location (longitude, latitude) and the levels of controlled environmental parameters. Measuring devices transmit preformed information through the main communication channel to the center of data collection and processing. However, the known system monitors only a few fixed points, which may be not enough within the state. There may be cases when the fixed points of the environmental parameters will not exceed the permissible limits but between them the situation could be alarming. Therefore it’s necessary to create a system of dynamic radiomonitoring of the environmental parameters with increased informativeness about points carrying radiomonitoring by ensuring that the system can function not only with stationary measuring devices but also mobile. As a result, there are two problems: a significant increasing of the workload of the wireless communication channel and the increasing amount and complexity of the results of processing in order to reflect them on a dedicated website. Thus it’s necessary significant system improvements.
For significantly reduction of the wireless channel’s workload the sequential pre-processing of measurement results in mobile measuring devices is proposed. If some parameters (latitude, longitude and measured parameter) for two consecutive measurements differ slightly, that is within acceptable limits, only label is transmitted that indicates the parameters’ immutability. Then in the data centre according to the brief supplied label the restoration of primary needable to displaying information is done. This dramatically change the amount of information about the results of measurements at a certain time from each of the measuring devices. This system construction requires a single complication of each measuring device, which in general leads to a permanent reduction of the workload of the wireless communication channel.
In order to reduce the complexity of processing all the results to display them on a dedicated website offered a replacement logic operations graphical construction. The fact is that for results displaying it’s needable to check each of them for exceeding or not exceeding the permissible level. This test requires the use of logical operations that are quite time consuming, so require certain time costs. Therefore, an important issue is the reduction of the indicated time costs. For the above stated purpose in the data center the advanced data processing is using, which consists in replacing the logic checks by graphical constructions. This construction is based on the use of the proposed method “2D-3D-2D/”.
Key words: monitoring systems, wireless communications, digital signal processing, method “2D-3D-2D/”.

Література – 4