УДК 004.932
О. С. Єлманова
Національний університет “Львівська політехніка”,
Кафедра електронних засобів інформаційно-комп’ютерних технологій

КІЛЬКІСНА ОЦІНКА КОНТРАСТУ ЕЛЕМЕНТІВ ЗОБРАЖЕННЯ
© Єлманова О. С., 2015
Проведено порівняльний аналіз визначень ядер контрасту для кількісної оцінки контрасту окремих комбінацій елементів зображення. Наведено результати дослідження впливу лінійних перетворень шкали яскравості зображення на значення ядер контрасту для різних визначень. Запропоновано вираз для ядра контрасту, який інваріантний до лінійних перетворень шкали яскравості зображення і задовольняє вимоги асиметричності, рівноправності входження аргументів однозначності й визначеності умов рівності нулю і досягнення екстремальних значень.
Ключові слова: контраст, ядро контрасту, кількісна оцінка контрасту, лінійні перетворення шкали яскравості.

E. S. Yelmanova
Lviv Polytechnic National University,
Department of Electronics and Computer Technologies

QUANTITATIVE ASSESSMENT OF CONTRAST OF THE IMAGE ELEMENTS
© Yelmanova E. S., 2015
One of the main tasks of image preprocessing is to improve the quality of images.
The image quality is characterized by several characteristics. One of the main objective characteristics among them is the image contrast. The image contrast is considered as a dimensionless value that characterizes (quantitatively or qualitatively) a significant or noticeable difference between characteristics of different areas of the image.
The total image contrast is determined generally considering the contrast of particular combinations of elements of the image (objects and background).
Several approaches for determination the contrast value of the image elements (the kernels of contrast) which are used in different applications are known. The great variety of definitions of contrast is very inconvenient. Such situation complicates the solution of many applied tasks as well as it complicates the carrying out comparative analysis of the achieved results for different methods of image contrast enhancement.
A significant disadvantage of the known definitions of the contrast value of image elements (the kernels of contrast) is their dependence on linear transformations of the brightness scale of image.
A comparative analysis of various definitions for quantitative assessment of the image contrast was held. The results of the research of the influence of linear transformations of image brightness scale on the value of quantitative assessment of the contrast for different definitions are given.
Generalized definition and linear definition of the contrast of the image elements on the base of existing requirements for contrast determination under condition of their invariance to linear transformations of the brightness scale are proposed.
Proposed generalized definition and linear definition of contrast of the image elements meet the requirements of asymmetry, equality of entering arguments, uniqueness and certainty of conditions under which equality to zero and extreme values of contrast are achieved. The linear description of contrast satisfies the condition of proportionality of contrast value to the increment of the argument values.
The interconnection of the offered contrast definition with well-known definitions of Nesteruk-Porfyryev contrast and Vorobel contrast are given using transformation coefficients.
The requirements for the metric in the metric space (the axiom of identity, symmetry and triangle inequality) are performed for linear description of contrast. The module of linear contrast in combination with the set (space) of brightness values of image elements forms the Euclidean metric space.
Key words: the contrast, the kernel of contrast, quantitative assessments of contrast, linear transformations of brightness scale.

Літератури – 10

УДК 621.391
Х. Х. А. Аль-Заяді
Національний університет “Львівська політехніка”

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ СПРИЙНЯТТЯ ПОСЛУГ ТА ПРОПОРЦІЙНОГО РОЗПОДІЛУ РЕСУРСІВ LTE У ПРОЦЕСІ ВІДЕОТРАНСЛЯЦІЇ
© Аль-Заяді Х. Х. А., 2015
Проаналізовано проблему передачі потокового відео по мережі LTE. Запропоновано математичну модель розподілу ресурсів LTE під час трансляції потокового відео. Це забезпечує різний спосіб обслуговування для гетерогенного мобільного трафіку. Чим чином досягнуті необхідні параметри якості обслуговування для поліпшення якості сприйняття послуги. Метою роботи є поліпшення якості сприйняття користувачем відеоконтенту в разі надання його засобами мережі радіодоступу LTE. У багатошаровій моделі багатоадресної передачі потокового відео оригінальне відео стискається в кілька шарів. Базовий шар містить найважливіші особливості відео, тоді як інші рівні містять інформацію, яка потім може покращити якість відео. Шари можуть бути відображені в різних IP-групах. У разі додавання відповідних груп, приймач може отримати загальну кількість даних з базового шару з певним рівнем покращення. Отже, нижній шар повинен бути забезпечений нижчим рівнем MC (схеми модуляції і кодування), так, що приймачі, призначені у верхні шари, можуть отримати обслуговування від нижнього шару. Залежно від відстані та розподілу трафіку схеми модуляції та кодування різні, а площа комірки може бути розділена на кілька концентричних кіл. Якщо різні рівні MC використовуються в різних шарах відео, то відповідні дані цих шарів повинні бути передані приймачам всередині відповідних кіл. За підсумками досліджень на основі такої моделі встановлено, що у зашумленому каналі QoE зростає дуже зі збільшенням швидкості передавання. Для такого каналу стратегія справедливого розподілу ресурсів є ефективнішою, тому що за рахунок незначного погіршення QoE досягається істотний виграш у показнику справедливості розподілу.
Ключові слова: LTE, якість сприйняття, якість сервісу, пропорційна справедливість, розподіл ресурсів.

Haider Al-Zayadi
Lviv Polytechnic National University

ENSURING QOE AND FAIRNESS OF LTE RESOURCE ALLOCATION DURING VIDEO STREAMING
© Al-Zayadi Haider, 2015
The problem of video streaming over LTE network is analyzed. The mathematical model of resource allocation of LTE is offered during video streaming. It provides different service schedule for heterogeneous mobile traffic. It allows assuring the demanded quality parameters for better user experience. The goal of the paper is to increase the LTE user experience delivering video content over the radio access network.
Key words: LTE, QoE, QoS, Proportional Fairness, Resource Allocation.

Літератури – 9

УДК 621.372
Ю. Я. Бобало, А. П. Бондарєв, І. П. Максимів
Національний університет “Львівська політехніка”

ВИЗНАЧЕННЯ ОБЛАСТІ ДОПУСТИМИХ ПАРАМЕТРІВ ФІЛЬТРІВ У МОДИФІКОВАНОМУ ДЕТЕКТОРІ СИГНАЛІВ ІЗ КВАДРАТУРНОЮ МОДУЛЯЦІЄЮ
© Бобало Ю. Я., Бондарєв А. П., Максимів І. П., 2015
У роботі описано результати імітаційного моделювання у програмі Matlab приймання сигналів з квадратурними видами модуляції, зокрема OQPSK, за умови використання модифікованого детектора фазомодульованих сигналів. У результатах наведено залежності відношення сигнал/шум до ймовірності появи бітової помилки модифікованого детектора та класичного детектора, на основі чого зроблено висновки щодо його ефективності.
Ключові слова: OQPSK, відношення сигнал/шум, BER, Simulink, Matlab.

Yu. Bobalo, A. Bondariev, I. Maksymiv
Lviv Polytechnic National University

DETERMINATION OF ACCEPTABLE PARAMETERS AREA IN MODIFIED DETECTOR OF QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING SIGNALS
© Bobalo Yu., Bondariev A., Maksymiv I., 2015
This paper describes the Matlab simulation results of receiving signals with quadrature modulation, such as OQPSK, using modified phase detector. As the result, the BER-to-SNR diagrams were presented for modified and classical detector. The conclusions about its effectiveness were made. There are new methods of modulation signals that allow effective use of the frequency band, and communication systems (eg. trunking) that can effectively distribute the network traffic. However, further development of communication systems is limited by threshold SNR, which is one of the determining factors for the calculation of the capacity of the channel. This paper shows the possibility of increasing noise immunity and capacity of modern cellular communication systems and trunking communication without increasing transmitter power. The improved PLL resistance to noise without changing of dynamic properties is implemented using a modified synchronous phase detector. The proposed scheme of modified PLL device differs from the classical analogue by the narrow band pass filters, placed before the detector, and high-band filter after it. The simulation processes of detection OQPSK signals which were used in modern systems such as cdma2000 were made. For as close as possible to the real analogue, the phase detector in imitation model was implemented with levelling filters. These filters are used in communication systems to reduce intersymbol interference that occurs in the digital channel. Research was carried out for the case of signal detection by classical and modified detectors. The aim of the research was to determine the bit-error rate (BER) in the received signal at a particular value of SNR. The obtained BER-to-SNR values for the classical phase detector were compared with similar ratios given in the open literature. The research results show that modified detector is more efficient than classical detector due to its higher noise immunity. As a result of simulation model of the modified detector research in Matlab program the recommendations for selecting detector filters parameters at high noise level were made. This makes possible to use them in the designing of modern phase demodulators. The modelling results show the potential for increasing the efficiency of existing cellular communications that use complex types of phase modulation with no additional energy costs. The results of modification using narrowband filters before detector of OQPSK signals can significantly improve its noise immunity and energy efficiency.
Key words: OQPSK, signal-to-noise ratio, BER, Simulink, Matlab.

Літератури – 3

УДК 654.924
Б. Ю. Волочій1, В. А. Онищенко2, Ю. П. Сальник2
1Національний університет “Львівська політехніка”
2Академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного

МЕТОДИКА СИНТЕЗУ КОМПЛЕКСУ ОХОРОННОЇ СИГНАЛІЗАЦІЇ ПРИ РОЗМІЩЕННІ СЕЙСМОДАТЧИКІВ В ДАЛЬНІЙ ТА БЛИЖНІЙ ЗОНАХ КОНТРОЛЮ
© Волочій Б. Ю., Онищенко В. А., Сальник Ю. П., 2015
Подано дві методики синтезу комплексу охоронної сигналізації (КОС), які ґрунтуються на розроблених математичних моделях реакції комплексу на рухомий об’єкт. Перша методика вирішує завдання синтезу структури КОС з мінімальною кількістю сейсмічних датчиків і схемою їх розміщення на кожному маршруті підходу до об’єкта. Це завдання актуальне на етапі його експлуатації. Друга методика розв’язує задачу синтезу параметрів пристроїв перспективного КОС на етапі його проектування.
Ключові слова: комплекс охоронної сигналізації, схеми розміщення сейсмічних датчиків, синтез структури, параметричний синтез.

В. Yu. Volochiy1, V. А. Onishchenko2, Yu. Р. Salnik2
1Lviv Polytechnic National University
2 Hetman Petro Sahaidachny Army Academy

METHOD OF SYNTHESIS OF GUARD SIGNALING COMPLEX WITH LOCATION OF SEISMIC SENSORS IN FAR AND CLOSE CONTROL ZONES
© Volochiy B. Yu., Onishchenko V. А., Salnik Yu. Р., 2015
The article presents two methods of synthesis of guard signaling complex (GSC) which are based on the developed mathematical models of the complex reaction on moving object (MO). The first method solves the task of synthesis of GSC structure with minimum quantity of seismic sensors and layout of their location on each route of approach to the object. This task is actual in the phase of its operation. The other method solves the task of synthesis of devices parameters of perspective GSC in the phase of its development.
The guard signaling complex consists of a certain number of autonomous systems of detection, object classification and transmitting radio signals (DOCTRS) about the detected MO and the system of receiving and displaying information (RDI). Each autonomous system has a direct access to the system of receiving and displaying information, so the GSC structure is star-shaped.
The task of determining minimum necessary number of seismic sensors (SSs) and autonomous systems DOCTRS respectively, which should be taken with the unit, is rather actual. When the matter is about developing new GSC model, then determining of requirements to its components defining its effectiveness is actual.
Mathematical models are the basis of both methods which allow carrying out comparative analysis of GSC effectiveness with different versions of SSs placement on the way to the place of location of the military unit, and taking into account the characteristics of the area.
Development of mathematical models of GSC reaction on MO appearance for four suitable SSs layouts is carried out by means of the method of state space. Models are presented as a system of differential equations of Kolmogorov–Chapman. Four models of the object under investigation have been developed as graphs of states and transitions in order to form systems of differential equations.
Suggested methods of the synthesis of GSC structure provide fulfilment of the tasks in the following succession:
1. On the basis of the analysis of the area determine number and specific features of the routes of probable MO movement. All routes of probable MO movement to the place of the unit location are secretive for movement and restricted to the MO maneuver.
To choose suitable SSs layouts determine far and close zones of control appropriate for SSs placement. Requirements to the control zones are as follows: availability of natural obstacles which exclude possibility to get round the control zone; existence of radio visibility and possibility of secretive installment of autonomous systems DOCTRS; avoidance of soft ground, if possible; possibility of visual observing close control zone.
2. On the basis of specific features of each route choose suitable versions of SSs layouts. Imagine four main versions of SSs layouts on the probable (controlled) route.
In the first version of layout place one SS in far and close control zones (1+0 or 0+1). The second version provides placement of two SSs on the border line in far and close control zones (2+0 or 0+2). In the third version two SSs are placed in series in far and close control zones (1+1). The fourth version provides two pairs of SSs on the border lines in far and close control zones (2+2).
Presented basic versions can be used to form other SSs layouts.
3. For the first route and each suitable SS layout on it determine the value of probable MO task accomplishment by the guard signaling complex by means of mathematical models of the reaction of GSC on MO appearance. Begin the analysis with the minimal configuration, considering GSC effectiveness for all suitable SSs layouts on the route. A layout with minimum number of SSs is included in GSC structure which provides the given value of probable MO task accomplishment on this route.
4. The procedure described in paragraph 3 is performed for all other probable routes of MO movement.
5. After choosing a suitable SS layout for each route of probable MO movement determine a minimum GSC completeness, so the synthesis of the complex structure is finished.
It is also useful in civilian sphere in order to improve effectiveness of stationary objects protection.
Practical use of the suggested methods of synthesis of GSC structure guarantees the correct placement of GSC round the place of the military unit location.
GSC parametric synthesis is in determining values of parameters of GSC components, and its structure and condition of task accomplishment are specified.
So, the task of parametric synthesis is in determining parameters values:
– probable SS reaction on MO appearance;
– probable correct MO classification;
– probable receiving of RDI radio signal about MO detection.
The task of synthesis of GSC components is solved in such succession:
1. Choose the worst conditions of probable GSC application.
2. Specify in what tasks GSC will be used (reconnaissance, direct protection).
3. Study effectiveness of GSC for different layouts of seismic sensors.
4. Set the requirement up to the value of probable task accomplishment.
5. After receiving the results define a layout with minimum number of seismic sensors. In this case there should be values of parameters of GSC components that provide the given probability of task accomplishment.
6. According to the received dependences determine range of probabilities of correct classification and correct receiving of radio message about MO.
Key words: guard signaling complex, layouts of seismic sensors, synthesis of structure, parametric synthesis.

Літератури – 8

УДК 621.39
І. В. Горбатий
Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра теоретичної радіотехніки та радіовимірювань

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПІДКАНАЛІВ БЕЗПРОВІДНИХ МЕРЕЖ, ПОБУДОВАНИХ НА ОСНОВІ ТЕХНОЛОГІЙ LTE / LTE-ADVANCED, ПРИ ВИКОРИСТАННІ РІЗНИХ ВИДІВ МОДУЛЯЦІЇ СИГНАЛУ
© Горбатий І. В., 2015
Здійснено теоретичні дослідження ймовірності бітової помилки й ефективності підканалів безпровідних мереж, побудованих на основі технологій LTE / LTE-Advanced, з використанням квадратурної фазової маніпуляції (КФМн), М-позиційної квадратурної амплітудної модуляції (М-КАМ) та запропонованої М-позиційної амплітудної модуляції багатьох складових (М-АМБС). Теоретичні дослідження ймовірності бітової помилки виконано з використанням запропонованого співвідношення. За результатами теоретичних досліджень підтверджено адекватність запропонованого співвідношення та можливість його застосування для обчислення ймовірності бітової помилки під час використання в підканалах телекомунікаційних безпровідних мереж, побудованих на основі технологій LTE/LTE-Advanced, різновидів модуляції сигналу КФМн, М-КАМ і М-АМБС. Також досліджено ефективність таких мереж з використанням наведених різновидів модуляції сигналу. За результатами досліджень установлено, що запропонована модуляція М-АМБС перспективна для застосування у мережах, побудованих на основі технологій LTE/LTE-Advanced, з метою зменшення ймовірності бітової помилки під час передавання даних та підвищення ефективності мережі порівняно з використанням КФМн і М-КАМ.
Ключові слова: технологія LTE, технологія LTE-Advanced, імовірність бітової помилки, ефективність безпровідної мережі, квадратурна фазова маніпуляція, квадратурна амплітудна модуляція, амплітудна модуляція багатьох складових.

I. V. Gorbatyy
Lviv Polytechnic National University,
Department of theoretical radio engineering and radio measurement

RESEARCHES OF EFFICIENCY OF SUBCHANNELS OF WIRELESS NETWORKS BASED ON LTE / LTE-ADVANCED TECHNOLOGIES IN CASE OF USE OF DIFFERENT KINDS OF SIGNAL MODULATION
© Gorbatyy I. V., 2015
It carried out the theoretical researches of bit error probability and efficiency of subchannels of wireless networks based on LTE / LTE-Advanced technologies in case of use of quadrature phase manipulation (QPSK), М-ary quadrature amplitude modulation (M-QAM) and offer М-ary amplitude modulation of many components (M-AMMC). The theoretical researches of bit error probability executed in case of use of offer correlation. As a result of theoretical researches it exposed the adequacy of offer correlation and possibility of his application for the calculation of bit error probability in case of use the varieties of signal modulation QPSK, M-QAM, and М-AMMC in subchannels of telecommunication wireless networks based on LTE / LTE-Advanced technologies. As a result of researches it sets, that in case of attitude of average energy of one data bit toward the spectral power density of white noise 13,4 dB the bit error probability in subchannels in case of use of 8-AMMC will more the little in 27 time by comparison to the use of 8-QАМ at the identical maximal power and informing of modulated signal.
Also the efficiency of such networks in case of use of lead varieties of signal modulation was explored. As a result of researches it sets, that informative efficiency of subchannels of wireless networks based on LTE / LTE-Advanced technologies in case of use of 8-AMMC with shift the amplitude levels of modulating signals higher from using 8-QАМ on 6,1 % and from QPSK – on 20 %, that is why offered AMMC expediently to use in the modern wireless networks in case of data transmission for the rise of their efficiency.
So as a result of researches it sets, that an offer modulation M-AMMC is perspective for application in networks based on LTE / LTE-Advanced technologies with the purpose of reduction of bit error probability in case of data transmission and rise of network efficiency by comparison to the use of QPSK and M-QAM.
Key words: LTE technology, LTE-Advanced technology, bit error probability, network efficiency, quadrature phase manipulation (QPSK), М-ary quadrature amplitude modulation (M-QAM), М-ary amplitude modulation of many components (M-AMMC).

Літератури – 12

УДК 621.396
П. О. Гуськов, Т. А. Максимюк, М. М. Климаш
Національний університет “Львівська політехніка”

МЕТОД ДИНАМІЧНОГО ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ РІВНЯ РАДІОДОСТУПУ ДЛЯ МЕРЕЖ 5G
© Гуськов П. О., Максимюк Т. А., Климаш М. М., 2015
Розглянуто концепцію гнучкого функціонального роздвоєння протокольного стека між центральною платформою керування та локальними точками радіодоступу у вигляді програмної платформи для координованого керування рівнем радіодоступу. Запропоновано метод динамічного формування структури мережі радіодоступу перепри-значенням контролеру безпровідного кластера та реконфігурації транспортної підсистеми, що дає змогу підвищити ефективність функціонування безпровідного кластера та досягти вищих показників пропускної здатності без застосування додаткових RAP.
Ключові слова: 5G, C-RAN, NFV, безпровідний кластер.

P. O. Huskov, T. A. Maksymyuk, М. М. Klymash
Lviv Polytechnic National University

METHOD OF DYNAMIC RAN SYNTHESIS FOR 5G NETWORKS
© Huskov P. O., Maksymyuk T. A., Klymash М. М., 2015
Nowadays, plenty of smart phones and tablets result in increased demands for bandwidth and availability of mobile networks. According to recent studied, 5G is expected to bring significant improvement such as 10-100-fold peak data rates, 1000-fold network capacity and 10-fold energy efficiency. There are two key enablers of these requirements: ultra-dense deployment of small cells and centralized signal processing.
In this paper, we focus on flexible and adaptive management for 5G mobile networks. We propose the dynamic RAN (Radio Access Network) synthesis method that includes two main stages: reassignment of the WCM (Wireless Cluster Management) controller and dynamic backhaul reconfiguration. Former increases the performance of wireless cluster, while backhaul remains unchangeable that allows to decrease the RAN convergence time. The latter allows to improve capacity of backhaul links by virtualization and topology modifying. In addition, proposed system exploits flexibilities of backhaul network technologies to adapt the backhaul network to requirements of RAN.
Further insights show that backhaul properties play an important role in future radio access networks with cooperation of radio access points. Modern optical backhaul networks cannot guarantee that cooperation techniques will be applied ubiquitously in radio access networks. Hence, new cooperation techniques and algorithms must rely not only on the information from the RAN, but also incorporate the conditions of backhaul and core network.
Simulation results showed that the proposed method drastically increases the feasibility of wireless cluster, especially in high-load scenarios and enables to achieve higher performance capacity without using additional RAP. It has showed that with the increasing number of active users within the cluster the proposed method allows to get higher levels of cluster feasibility through effective adaptation of the RAN structure according to the users’ requirements.
Key words: 5G, C-RAN, NFV, wireless cluster.

Літератури – 17

УДК 621.391
С. С. Думич, Д. С. Жуковська, Т. А. Максимюк
Національний університет “Львівська політехніка”

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ АГРЕГАЦІЇ ТРАФІКУ В ОПТИЧНИХ ТРАНСПОРТНИХ МЕРЕЖАХ З КОМУТАЦІЄЮ БЛОКІВ
© Думич С. С., Жуковська Д. С., Максимюк Т. А., 2015
Проведено комплексне дослідження процесу передавання даних в оптичних транспортних системах з комутацією блоків (OBS). Розглянуто найважливіші проблеми, які виникають у мережах OBS, такі як агрегація блоків та їх ефективний розмір. Проведено дослідження ефективності процесу агрегації у крайовому вузлі мережі OBS. Отримані результати показують, що агрегація за критерієм завантаженості буфера дає змогу забезпечити нульові втрати пакетів. Проте це досягається за рахунок збільшення кількості блоків, що призводить до зниження ефективності використання пропускної здатності. З іншого боку, критерій часу очікування, навпаки, забезпечує максимальну ефективність використання пропускної здатності за рахунок блоків великого розміру. Але це спричиняє різке зростання кількості втрачених пакетів. Адаптивний метод підтримує максимально можливий розмір блоків, контролюючи завантаженість буфера. Це дає змогу підтримувати високий коефіцієнт використання пропускної здатності, уникаючи значних втрат пакетів, що є оптимальним компромісом для оптичних транспортних мереж з комутацією блоків.
Ключові слова: оптична комутація блоків, агрегація трафіку, оптична транспортна мережа, BHP, QoS.

S. S. Dumych, D. S. Zhukovska, T. A. Maksymyuk
Lviv Polytechnic National University

RESEARCH ON THE TRAFFIC AGGREGATION PROCESS IN OPTICAL BURST SWITCHED NETWORKS
© Dumych S. S., Zhukovska D. S., Maksymyuk T. A., 2015
Next generation optical networks should provide high capacity to support ever increasing traffic demands. Many technologies have been developed recently for optical transport networks to increase throughput, improve energy efficiency and simplify network deployment. One of most important problems in modern optical networks is IP traffic transmission. Although optical fibers provide tremendous throughput, the overall network performance is still limited by switching nodes. Currently there are three concepts of optical switching: circuit switching, packet switching and burst switching.
Optical circuit switched networks provide direct channels between nodes, separated by different wavelengths. It this case, channels are constantly utilized providing good throughput for transmission sessions. But for the case of low traffic intensity, throughput of optical channels will be underutilized that results in decreasing the capacity of optical transport network. On the other hand, packet switching allows to increase network performance by more effective utilizing of channels throughput. However, packet switched networks generate high overhead of signaling data, especially when traffic intensity is very high.
Optical burst switching (OBS) technology has been developed to overcome problems of circuit switched and packet switched networks by combining advantages of both switching technologies. This allows to provide good performance of packet data transmission. In OBS networks, all packets are assembling to logical bursts. Burst is a logical combination of similar packets with the same destination address and quality of service (QoS) requirements. Such approach is used to rearrange traffic from different access networks and separate it in accordance to throughput requirements and destination nodes. Burst transmission is coordinated by using burst header packets (BHP) for each optical burst. BHP includes information about addresses of source and destination nodes, QoS requirements and additional supporting data for burst transmission, scheduling and switching.
In this article, we provide a comprehensive study of data transmission in OBS networks. We address most important issues in OBS networks such as burst aggregation and effective burst size. We have conducted simulations and performance analysis of burst aggregation in edge nodes of OBS network. Obtained results shows that buffer threshold method can maintain packets transmission without losses. However, such effect is achieved by sacrifice of channel utilizations efficiency due to small size of bursts (approximately 100 kB). On the other hand, time threshold method provides much larger size of bursts (approximately 250 kB) that allows to achieve the best channels utilization. But, in this case buffer is often overloaded that result in 30 % packet losses. Adaptive threshold method continuously provides buffer load around 80–90 %, but rarely touches 100 % limit resulting in only 3 % packet losses. Moreover, adaptive method keeps bursts size around 200 kB, which seems to be enough for effective throughput utilization. In summary, we can see that adaptive algorithm promises a good tradeoff between packet losses and channels utilization. In future research, we will provide more comprehensive study on the optical switching performance, traffic aggregation process and quality maintenance in optical transport networks.
Key words: optical burst switching, traffic aggregation, optical transport network, BHP, QoS.

Літератури – 17

УДК 621.391
Н. В. Захарченко, В. В. Корчинський, Б. К. Радзимовський, Ю. С. Горохов
Одеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова

ЕФЕКТИВНІСТЬ ПРЯМОГО РОЗШИРЕННЯ СПЕКТРА В СИСТЕМАХ ЗВ’ЯЗКУ З ТАЙМЕРНИМИ СИГНАЛАМИ
© Захарченко М. В., Корчинский В. В., Радзимовский Б. К., Горохов Ю. С., 2015
Запропоновано метод синтезу шумоподібних сигналів на основі таймерних сигнальних конструкцій (ТСК) і ортогональних псевдовипадкових послідовностей з бінарною фазовою модуляцією ФМ-2 (BPSK) у системах зв’язку з кодовим розділенням каналів (КРК). Оцінено ефективність використання ТСК в індивідуальних каналах з обмеженою смугою частот окремих абонентів системи передавання з КРК. Наведено алгоритм вибору параметрів таймерних сигналів і псевдовипадкових послідовностей у разі формування шумоподібних сигналів. Показана перспектива використання таймерних сигнальних конструкцій в конфіденційних системах зв’язку для завдання підвищення структурної прихованості шумоподібних сигналів.
Ключові слова: пряме розширення спектра, система з кодовим розділенням каналів, таймерні сигнальні конструкції, телекомунікаційна система.

N. V. Zakharchenko, V. V. Korchinskiy, B. K. Radzimovskiy, Y. S. Gorohov
Odesa National academy of Telecommunications n.a. O. S. Popov

EFFECTIVENESS OF THE DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM FOR THE COMMUNICATION SYSTEMS BASED ON TIMING SIGNALS
© Zaharchenko M. V., Korchinsky V. V., Radzimovskiy B. K., Gorohov Y. S., 2015
Cryptographic systems are considered to be quite an effective mechanism for the protection of information, and they are used mainly in the upper levels of the reference model OSI. However, analysis of trends in cryptography and cryptanalysis confrontation shows that no matter how reliable was not used newly established cryptographic system, discrediting it eventually becomes apparent. Taking into account this fact, promising is the development of additional mechanisms for the protection of information circulating on the network. In the last decade a special interest in acquiring methods of information security, which are implemented on the ground level of the OSI reference model and are aimed at significant reduction in the effectiveness of the means of unauthorized access (unauthorized access), which include: an attempt to detect the fact of transfer and violation of the integrity of a transmitted message, intercepting communication session and recognition of the structure of the signal structures with subsequent decoding of cryptograms, etc. One of the ways of confrontation of confidential communications with NSD can use complex signals with kriptozaschischaemoy structure. A prerequisite for the formation of the requirements for the properties of structures and algorithms for signal transfer to ensure secrecy of information exchange, is the account of algorithmic and technological potential of modern means of unauthorized access. It follows that the relevant information to improve the security of information transfer is the study on the creation of algorithms of functioning of confidential communications and signal synthesis designs that enhance the various indicators of secrecy. In view of this, the aim is to develop a method of forming a broadband noise-like signal based on the timer signal design (TSC) with binary phase demodulation. A method for synthesis of noise signals based on the TSC and orthogonal pseudorandom binary phase modulation with the FM-2 (BPSK) communication systems, code division multiplexing (AAC). The estimation had been performed of utilization efficiency of TSC in the individual channels with limited bandwidth transmission systems of individual subscribers to the CBC. An algorithm is proposed for selecting parameters of timing signals and pseudo-random sequence of the formation of noise-like signals. The prospects of using timer signal designs in confidential communication systems for the task of improving the structural stealth noise-like signals.
Key words: DSSS, CDMA, TSC, telecommunication system.

Літератури – 4

УДК 621.396
М. І. Кирик, В. Б. Янишин, Р. С. Колодій
Національний університет “Львівська політехніка”

ОЦІНКА СПЕКТРАЛЬНОЇ ГУСТИНИ ПОТУЖНОСТІ НА ОСНОВІ МЕТОДУ ПЕРІОДОГРАМИ УЕЛЧА ДЛЯ КОГНІТИВНОГО РАДІО
© Кирик М. І., Янишин В. Б., Колодій Р. С., 2015
Розглянуто методи сканування спектра для когнітивного радіо: оригінальний метод періодограми та метод періодограми Уелча як методи для виявлення енергії сигналу первинного користувача когнітивного радіо. Проведено докладний теоретичний аналіз кожного етапу роботи детектора енергії на базі періодограми Уелча. На основі цих даних створено імітаційну модель системи виявлення енергії для оцінки спектральної густини потужності під час роботи в каналі із сумішшю адитивного білого гауссівського шуму і QPSK маніпульованого сигналу. Проведено дослідження з різними вхідними параметрами: відношення сигнал-шум, кількістю елементів ШПФ та довжиною блоків для випадків з перекриттям і без перекриття сегментів.
Ключові слова: когнітивне радіо, сканування спектра, виявлення енергії, спектральна густина потужності, періодограма Уелча.

M. I. Kyryk, V. B. Yanyshyn, R.S. Kolodiy
Lviv Polytechnic National University

POWER SPECTRAL DENSITY EVALUATION BASED ON WELCH’S PERIODOGRAM FOR COGNITIVE RADIO
© Kyryk M. I., Yanyshyn V. B., Kolodiy R. S., 2015
In this paper considered spectrum sensing methods for cognitive radio that based on energy detection. The periodogram method is a DFT based method to estimate power spectral density (PSD). The name of the periodogram comes from the fact that it was first used in determining possible hidden periodicities in time series. The analysis of statistical properties of the periodogram shows its poor quality as an estimator of the PSD. The bias and variance are often used as measures to characterize the performance of an estimator. The two effects caused by the bias of the estimate are smearing and leakage. The main limitations of the periodogram method yield from the variance. The periodogram is an inconsistent spectral estimator which means that it continues to fluctuate around the true PSD with a nonzero variance. This effect cannot be eliminated even if the length of the processed sample N increases without a bound. The idea of the Welch’s periodogram is to divide the data sequence into segments in order to reduce the large fluctuations of the periodogram. In the Welch’s method these data segments are also allowed to overlap, which is a feature that distinguishes it from some other modified periodograms. The simulation model works according to the following scheme. The primary user sends quadrature phase shift keying (QPSK) symbols on a 1 MHz frequency channel with the carrier frequency of 4 MHz over a complex additive white Gaussian noise (AWGN) channel. Symbols are sent at the symbol rate of 500 ksymbols/s. First, the noise has been added to the RF input signal. Then received signal has been downconverted to baseband. The Welch’s periodogram alerts when received signal energy exceeds the detection threshold. The simulations show that Welch’s periodogram signal detection method operates well for narrowband signals. Simulations confirm that Welch’s periodogram enhances the performance of the periodogram method. The main limitations of the periodogram method yield from the variance. The periodogram is an inconsistent spectral estimator which means that it continues to fluctuate around the true PSD with a nonzero variance. This effect cannot be eliminated even if the length of the processed sample increases without a bound. Furthermore, the fact that the periodogram values are uncorrelated for large number of the processed samples makes the periodogram exhibit an erratic behavior.
Key words: cognitive radio, spectrum sensing, energy detection, power spectral density, Welch’s periodogram.

Літератури – 9

УДК621.396.677.49
Ю. Ю. Коляденко, А. М. Алалі
Харківський національний університет радіоелектроніки

ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ РАДІОКАНАЛІВ МЕРЕЖІ LTE
© Коляденко Ю. Ю., Алалі А. М., 2015
Проведено вимірювання відношення сигнал / завада + шум у частотному діапазоні 1920–1980 МГц на суміжних частотах 1920000 кГц і 1920015 кГц. За отриманими вибірками розраховані їх середні значення і дисперсії. Побудовані автокореляційні функції цих вибірок та взаємні кореляційні функції. На підставі розрахованих за отриманими вибірками середніх значень процесів, дисперсій та інтервалів кореляцій розроблена двовимірна марківська модель у вигляді рівнянь стану та рівнянь спостереження.
Ключові слова: мережа LTE, вимірювання параметрів, оцінка вимірювань, статистичні характеристики.

Yu. Yu. Kolyadenko, A. M. Alali
Kharkov National University of Radio Electronics, Ukraine

RESEARCH OF THE RADIO CHANNEL PARAMETERS OF LTE NETWORK
© Kolyadenko Yu. Yu., Alali A. M. , 2015
To be successful, efficient operation of networks apply the relevant methods of network and systems management, which require constant and reliable metrological provision and receipt of appropriate and effective estimates of the parameters measured random variables, processes or fields. To obtain estimates of the measured parameters can be used: sampling methods optimal estimate of random variables, recursive methods for estimating random variables or recursive evaluation methods of random processes. More constructive type ratings are recursive estimation procedure, which gives the current evaluation process in real time, and in the evaluation of the random variable recursive procedure tends asymptotically to the true value.
In the recursive methods for estimating the parameters evaluated included the process or the amount, and therefore the mathematical model. Therefore, actual scientific task is to develop a mathematical model of radio network LTE.
In LTE network every 0.5 ms to measure the characteristics of the channel, and every
40 ms reports are sent to the mean values of the measured parameters.
To provide access and distribution of resources subscribers can measure the following parameters: average power of the received pilot signal; quality of received pilot signals; ratio of the instantaneous data rate to an average speed; the ratio of signal power to interference power and noise power (SINR). The most obvious indicator is the SINR, as 1st and 2nd figures do not take into account the interference power in the channels, and the third figure is derived indicator of SINR. Therefore, measurements and assessments of quality indicators channels LTE networks rational use indicator SINR.
Measured SINR in uplink frequency band 1920–1980 MHz frequencies in adjacent 1920000 1920015 kHz. According to the obtained samples calculated their mean values and variances. Built autocorrelation functions of sample data and cross-correlation function. Maximum values, these functions are at the value of the time shift is zero and slowly decreases with increasing time shift. Based on this schedule, we can conclude that they have an exponential form. According to Theorem J. Doob can be argued that the results obtained are Markov processes.
According to the correlation functions defined intervals correlation and cross-correlation intervals. To process one correlation interval is 21 count, which corresponds to the time interval 9.0006 ms. Process 2 correlation interval of 13 samples, which corresponds to the time interval 5.5718 ms. Cross-correlation interval is 7.5 counts. Consequently, during the time it is 3.2145 ms. Thus, it can be argued that the processes in the adjacent channels are statistically dependent.
Invited to the processes occurring in the channels to approximate a multivariate Markov model in the form of equations of state and observation equations. Calculated on the basis of the obtained samples of the average values of processes, variances and correlations intervals developed two-dimensional model equations of state and observation equations.
Key words: Network LTE, parameter measurement, evaluation of measurements, statistical characteristics.

Літератури – 11

УДК 621.3.018.12

А. О. Макаренко, Г. О. Гринкевич
Державний університет телекомунікацій, м. Київ

МЕТОД ПІДВИЩЕННЯ ЗАВАДОЗАХИЩЕНОСТІ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ ПО ЕЛЕКТРОМЕРЕЖІ
© Макаренко А. О., Гринкевич Г. О., 2015
Розглядається вплив індустріальних завад на симетричні лінії мереж електроживлення, використовуваних для створення багатоканальних систем. Пропонується компенсаційний метод для зменшення впливу індустріальних завад на такі системи.
Ключові слова: мережа електроживлення, індустріальні завади, електричне поле, антена, двопровідна симетрична лінія, термінал, компенсація завад.

A. O. Makarenko, G. O. Hrynkevych
State University of Telecommunications, Kyiv

METHODS OF INCREASE NOISE IMMUNITY TELECOMMUNICATION SYSTEMS OF DATA TRANSMISSION MAINS ON OF THE POWERLINE
© Makarenko A. O., Hrynkevych G. O., 2015
Considered the influence of industrial noise on symmetric lines PowerLine at their use to create multichannel systems. Proposed compensation method to reduce the impact of industrial noise on such systems.
For today actively developing telecommunication system, which used PowerLine as a medium of data transfer – boundless information environment, what is used in every home.
The main problem in creating specific telecommunication systems is a significant level of external noise that takes from the environment and affect the PowerLine, which in fact is the antenna system.
The most significant obstacle is the external noise of natural origin (especially lightning) and industrial noise, which create electric ignition systems of automobiles, fluorescent lamp, lifts, welding machines and other electrical appliances.
Industrial noise is a complex process with continuous spectrum, which has a log-normal distribution. Obviously, the spectrum of industrial noise rather broad and does not go beyond 1 GHz.
House power system within one electrical substation can be seen as a complex antenna system with multiple parts.
To substantially reduce the impact of external interference in symmetrical two-wire line, which is appropriate to use the PowerLine proposed in [8] the method of compensation.
It uses special devices that receiving external noise and transmitted it’s in the supply line inverted antiphase signal which compensates interference line taken directly from the environment.
That is the total noise spectral density of signal lines equal to 0 and will be made full compensation of noise, which is possible only in theory. But in practice implementation errors do not give the possibility to make full compensation interference, but a significant reduction can be achieved.
Connection to line two or more devices of noise compensation through a distance will ensure evenly magnitude compensating signal interference. The values of the distance between the devices compensate for interference, and their level at the receiver input terminals require additional research and calculations.
The results can also be useful when creating telecommunication systems with air lines.
Key words: PowerLine, industrial noise, electric field, antenna, symmetrical two-wire line, terminal noise compensation.

Літератури – 8

УДК 681.325.2
Д. В. Невінський1, В. А. Павлиш1, Л. І. Закалик1, С. Ю. Лебідь2
1Національний університет “Львівська політехніка”,
2Європейський університет, Львів

НАНОРОЗМІРНІ ХВИЛЕВОДИ ПОВЕРХНЕВИХ ПЛАЗМОН-ПОЛЯРИТОНІВ, ОТРИМАНІ МЕТОДОМ ОПТИЧНОЇ ЛІТОГРАФІЇ
© Невінський Д. В., Павлиш В. А., Закалик Л. І., Лебідь С. Ю., 2015
Запропоновано метод поетапної оптичної літографії з використанням як джерела світловипромінювальних діодів (СВД) з довжинами хвиль 410 нм та 365 нм для отримання діелектрично-неоднорідних хвилеводів. Досліджено поширення поверхневих плазмон-поляритонів у разі збудження початку хвилевода за допомогою лазера на довжині хвилі 632,8 нм. Отримано зображення Фур’є, яке підтверджує виникнення поверхневого плазмон-поляритона.
Ключові слова: діелектрично-неоднорідна структура, нанорозмірний хвилевід, плазмон-поляритонова хвиля, оптична літографія, світловипромінювальний діод.

D. V. Nevinskyі1, V. A. Pavlysh1, L. I. Zakalyk1, S. Y. Lebid2
1Lviv Polytechnic National University,
2European University, Lviv.

SURFACE PLASMON-POLARITONS NANOSCALE WAVEGUIDES OBTAINED BY OPTICAL PHOTOLITHOGRAPHY
© Nevinskyі D. V., Pavlysh V. A., Zakalyk L. I., Lebid S. Y., 2015
The paper presents a method of phased optical lithography using as source, light-emitting diodes (LED) with wavelengths of 410 nm and 365 nm to form inhomogeneous dielectric waveguides. Distribution of surface plasmon polaritons, at the beginning of the excitation of the waveguide with 632.8 nm laser was studied. Fourier image confirming occurrence of surface plasmon polaritons was obtained.
Key words: dielectric inhomogeneous structure, nanoscale waveguides, plasmon-polaritons wave, optical photolithography, light-emitting diode, light polarization.

Літератури – 16

УДК 0 86341 360 9
В. І. Правда, О. Д. Мрачковський, А. О. Абрамович
Національний технічний університет України
“Київський політехнічний інститут”, м. Київ, Україна

ГЕОРАДАРИ
© Правда В. І., Мрачковський О. Д., Абрамович А. О., 2015
Описано принципи побудови сучасних георадарів. Георадари використовуються для здійснення неруйнівного контролю стану дорожніх покриттів, у геологічних та археологічних розвідках. Георадари мають істотні переваги порівняно із іншими приладами контролю стану інженерних конструкцій. Наведено характеристики найпоширеніших приладів. Вказано переваги та недоліки кожного із принципів. Проаналізовано перспективні напрями і методи для створення нових георадарів.
Ключові слова: георадари, імпульсний метод, метод електромагнітної індукції.

V. I. Pravda, O. D. Mrachkovskyj, A. O. Abramovych
NTUU “KPI”, Kyiv, Ukraine

GROUND PENETRATING RADARS
© Pravda V. I., Mrachkovskyj O. D., Abramovych A. O., 2015
Georadars – a modern geophysical instrument, the use of which for non-destructive research allows monitoring environment at shallow depths with high detail, making it unique among other geophysical equipment.
The method is the reflection of electromagnetic waves radiated from the interface layers with different dielectric constants.
These limits can be both geological features and local heterogeneity of various origins (voids). Georadars consists of three main parts: antenna unit (consisting of the transmitting and receiving antennas), received signal processing unit and computing unit for visualization and interpretation of data. The maximum depth of 50 meters is limited research in the environment of low attenuation (dry soil).
Georadars working on the following principles:
• Method of electromagnetic induction
• Pulse method
The article is a description of existing principles of building modern ground penetrating radar, an indication of the positive and negative characteristics of each of them, prompting the current lineup and analysis of promising directions and methods for creating new ground penetrating radar.
Pulse method
Ground penetrating radar, built on this principle, using short duration pulses for remote sensing. In reflection of the heterogeneity of the study is a change of the signal depending on the electrical properties of heterogeneity. Used pulses of 100 nsec (low resolution at depths - 10-40 m) to 0.5 nsec (with high resolution up to 0.5 m).
Method of electromagnetic induction
Electromagnetic induction method can detect metal objects around them when creating an alternating electromagnetic field.
Use two sensor coils in the search, one of which is radiating, and the second - selection. Availability between metal coils changes inductive connection between them, therefore there is a difference signal in the receiving coil. The signal reflected from the metal changes its phase.
One of the most widely used ground penetrating radar device type is takoho company Schiebel AN19 / 2. Ground penetrating radar detects this type of 0.15 g of black metal to a depth of 10 cm and a typical anti-tank mine in a metal casing to a depth of 50 cm.
Further studies on the subject are as ground penetrating radar to develop methods for processing the received signal to be able to classify the type of target that is hidden in a dielectric medium.
Key words: ground penetrating radar, pulse method, method electromagnetic induction.

Літератури – 9

УДК 004.7
М. А. Скулиш, С. В. Суліма
Національний технічний університет України
“Київський політехнічний інститут”

ОРГАНІЗАЦІЯ УПРАВЛІННЯ В БАГАТОЕТАПНИХ СИСТЕМАХ МАСОВОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ
© Скулиш М. А., Суліма С. В., 2015
Розглянуто проблеми систем з кількома етапами, кількома типами ресурсів, кількома типами сервісів. Представлено метод динамічного управління ресурсами для багатоетапних систем, що використовує гнучку аналітичну модель для визначення кількості ресурсів, яку необхідно виділити для кожного етапу системи.
Ключові слова: хмарні обчислення, багатоетапна система, система масового обслуговування, виділення ресурсів

M. A. Skulysh, S. V. Sulima
National Technical University of Ukraine
“Kiev Polytechnic Institute”

MANAGEMENT OF MULTIPLE STAGE QUEUING SYSTEMS
© Skulysh M. A., Sulima S. V., 2015
The problem of growth of the mobile data traffic and the number of services becomes global, moreover, volume and frequency of control traffic transmitted through the network are increasing, and therefore there is a need for its effective management to ensure the quality of service required by users and optimal use of mobile network resources. In such circumstances, the load on the server that is created in the process of establishing the connection and its serving has its considerations. Wide range of modern information communication systems implies stagewise processing of incoming requests. In response to a request such systems perform a sequence of data processing actions, including, in general, number of steps. Likewise the billing system of mobile telecommunication operator involves performing succession of operations. Each service provided by the operator or service provider to the customers is charged using a distinct scheme, thus a billing system is a bottleneck in the service provisioning. This paper is devoted to the problems of multiple stage multiple resource multiple service systems. Dynamic resource provisioning in multi-stage systems is a useful technique for handling the variations seen in communication systems workloads. Virtualization technology allows to implement this approach. It is non-trivial to extend provisioning mechanisms designed for single-stage scenarios to multi-stage scenarios. Classical approaches may merely shift the bottleneck to another downstream stage. For another thing, in the networks various stages may be located on the same physical machine, and thus it is necessary to consider a common pool of the resources. An analytic model of a system would be attractive as it would be able to evaluate system characteristics under a wide range of conditions, and to be computed comparatively easily. It is also can incorporate numerical optimization techniques for system design. Moreover, there is a need in formulation and solving of the multi-criteria problem of resource allocation among different nodes with consideration for beside the failure probability other criteria – such as the cost of utilization of additional amount of resources (i.e. cost of activation of the additional server) or benefit from the certain service provisioning and so on. In this paper we argue that dynamic provisioning of multi-stage information communication systems raises new challenges not addressed by prior work on provisioning single-stage systems. An extended dynamic provisioning technique for multi-stage multi-resource multi-service systems that employs a flexible queuing model to determine how much resources to allocate to each stage of the system is proposed. The whole system is modelled as sequence of multidimensional Markov chains. Since the numerical evaluation of the closed-form failure probability in such system will become numerically intractable for a large number of traffic classes, a simpler approximate method of calculation for the state probabilities of the traffic model described is used. To evaluate the proposed technique Mathcad system is used. The effectiveness of the method is confirmed by simulation example for the system with two service types, two resource types and three stages. The proposed model is very general and can be used for analysis of different systems.
Key words: cloud computing, multi-stage system, queuing system, resource allocation

Літератури – 7