Материал: 2016.06.07 - Матеріали науково-практичної конференції «Проблеми експлуатації та захисту інформаційно-комунікаційних систем»

621.391 

К.А. Лісова

Л.І. Мельнікова 

Харківський національний університет радіоелектроніки, м. Харків 

ДИНАМІЧНА МОДЕЛЬ ЧЕРГИ МАРШРУТИЗАТОРА 

ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНОЇ МЕРЕЖІ 

З  метою  обліку  високої  динамічності  процесів  інформаційного 

обміну, що протікають в мережі, адекватно описати функціональний 

аспект побудови ТКС можливо лише на основі відповідних динаміч-

них моделей.  Враховувати характеристики випадкових збурень і опи-

сувати зміну властивостей системи в часі дозволяє апарат безперерв-

них марківських процесів. Метою роботи є розробка моделі черги ма-

ршрутизатора в просторі стану.  

Згідно  з  теореми  Дуба  [1],  гауссовський  марковський  процес  із 

заданими  кореляційними  властивостями  може  бути  отриманий  з  на-

ступного рівняння стану: 

( )

( ) ( )

( ) ( )

,

dx t

F t x t

G t

t

dt

ξ

=

+

                    (1) 

Рівняння  стану  (1)  відображає  марківські  властивості  процесу 

( )

x t

, а його коефіцієнти

( ) ( )

,

F t G t

, пов’язані з коефіцієнтами знесен-

ня  і  дифузії,  які  входять  в  рівняння  ФПК  (Фоккера-Планка-
Колмогорова).  В  модель стану  входять  параметри 

α

та 

2

x

σ

,

які  були 

обрані на основі експериментальних даних. 

В  результаті  експерименту  були  отримані  вибірки  довжин  черг 

маршрутизаторів. Для експерименту було використано наступне обла-

днання: 

 - 

комутатори компанії Cisco Systems серії 2801 та 1841; 

 - 

ділянка  локальної  мережі,  яка  створена  на  основі  комутаторів 

компанії Surecom (Switch Surecom EP – 2726 DGR Layer 24портовий), 
3 Can (Baseline 2924 – 

PWR Plus) та бездротової точки доступу компа-

нії Cisco Systems  серії Aironet 1100. Виміри довжини черги проводи-

лись 10 раз в секунду, довжина вибірки – 454 елемента. 

90

Інтервал  кореляції  визначимо  методом  найменших  квадратів  на 

основі  припущення  про  те,  що  модельований  процес  є  гаусівським 

експоненційно-корельованим випадковим процесом. 

Дискретне  представлення  процесу ( )

x k

,  який  виражається  відпо-

відним (2) рівнянням стану, має вигляд [2]: 

(

)

(

) ( )

(

) ( )

1

1,

1,

x k

k

k x k

G k

k

k

ξ

+ = Φ

+

+

+

,               (2) 

Моделювання було проведено в пакеті MatLab. На основі резуль-

татів моделювання проведений аналіз адекватності динамічної моделі,  

кореляційна  функція  процесу  і  моделі  досить  схожі.  Доказом  цього 

служить і значення дисперсії похибки, яке дорівнює 

4

8, 7367 10 .

Dr

−

=

⋅

Але кореляційні властивості містяться не лише в значенні кореляцій-

ної функції, але й в спектральній густині, яка представлена на рисунку 
2. 

З рисунку видно, що спектральна густина моделі теж слабо відріз-

няється  від  спектральної  густини  вибірки.  Це  доводить,  також,  зна-

чення дисперсії похибки яке дорівнює 

0,0097

Ds

=

. 

Практична  значущість  полягає  у  тому,  що  отримані  результати 

можуть бути використані при розв’язанні задачі управління переван-

таження в мережах на етапі оцінювання довжини черги буфера марш-

рутизатора. 

Список літератури: 

1.Математичні основи теорії телекомунікаційних систем / За ред. В.В. 

Поповського –Х.: СМІТ, 2011.  
2. 

Сейдж Э., Теория оценивания и ее применение в связи и управле-

нии.[Текст]/Э.Сейдж, Дж.Мелс// Пер. с англ. Под ред. проф. Б. Р. Ле-

вина. М., «Связь». – 1976. – С 496.  

91

Н

АУКОВО

-

ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ

«ПРОБЛЕМИ

ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ТА

ЗАХИСТУ

ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ

СИСТЕМ» 

7

–

9

 ЧЕРВНЯ 

2016

 Р

.,

Н

АЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

,

 М

.

К

ИЇВ

УДК 004.7 (043.2) 

В.В. Лісовський, 

В.П. Климчук 

Національний авіаційний університет, м. Київ 

ДОСЛІДЖЕННЯ ФОРМУВАННЯ СИГНАЛУ В GSM.  

GMSK МОДУЛЯТОР 

Широке  використання  радіозв'язку  з  рухомими  об'єктами  стало 

характерною рисою сучасного світу. За свідченням аналітиків, не так-

далеко той час, коли абоненти почнуть відмовлятися від стаціонарних 

телекомунікаційних мереж. Всебічні дослідження в рамках експлуата-

ції  існуючих  стільникових  мереж  за  останнє  десятиріччя  дозволили 

встановити ряд важливих обставин. 

Було відзначено, що системи стандарту GSM з тимчасовим поді-

лом  каналів  добре  себе  зарекомендували  і  поки  є  найпоширенішою 

системою в Європі. У США також є модифікація цієї системи. Прихи-

льники цього стандарту підкреслюють хорошу якість мовлення, впев-

нену роботу в складних метеоумовах, в обстановці багатопроменевих 

завмирань  і  відносно  невеликих  значень  відношення  сигнал/завада. 

Помірні  експлуатаційні  витрати  дозволяють  операторам  отримувати 

впевнений прибуток. 

Розвиток  мобільного  Інтернету  вимагає  багаторазового  підви-

щення  швидкості  передачі  даних.  В  результаті  з'явився  мобільний 

WiMAX на основі стандарту IEEE 802.16 e. Характеристики стандарту 

WiMAX  передбачають  взаємодію  мобільних  широкосмугових  дротя-

них систем, включаючи цифрові абонентські лінії, що використовують 

технології  xDSL.  В  системі  мобільного  WiMAX  в  основу  покладено 

принцип радіоінтерфейсу ортогонального багато станційного доступу 

з частотним розділенням каналів – OFDMA, який значно відрізняється 

від тих режимів роботи, які прийняті в перших двох технологіях. Крім 

того, тут застосовуються антени MIMO  в поєднанні з гнучкими схе-

мами каналоутворення, удосконаленими методами кодування і моду-

ляції.  Технологія  мобільного  WiMAX  може  підтримувати  швидкість 

цифрового потоку до 63 Мбіт/с за напрямом «вниз» і швидкість до 28 

Мбіт/с – «вгору». 

Метою роботи є вивчення процесів формування сигналів в квад-

ратурному модуляторі і демодулювання сигналу в стандарті GSM при 

багатопроменевому характері розповсюдження радіохвиль. 

92

Н

АУКОВО

-

ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ

«ПРОБЛЕМИ

ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ТА

ЗАХИСТУ

ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ

СИСТЕМ» 

7

–

9

 ЧЕРВНЯ 

2016

 Р

.,

Н

АЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

,

 М

.

К

ИЇВ

Рис.1 Імітаційна модель GMSK 

Дана розроблена модель відображає всі використовувані в експе-

рименті ілюстрації. Для цього я використав стандартні блоки із систе-

ми  моделювання  Simulink.  Генератор  випадкових  чисел  генерує  цілі 

числа , випадково розподілені в діапазоні [0, М-1]. Далі стоїть пере-

творювач однополярного вхідного сигналу в біполярний вихідний си-

гнал.  Потім  сигнал  подається  на  модулятори  (GMSK, MSK) і фільтр 

Гаусса. З виходів модуляторів знімаються глазкові діаграми і спектри 

GMSK  і  MSK  сигналів.  Для  перегляду  синфазної  I(t)  і  квадратурної 

Q(t)  складових  сигналу  необхідно  використовувати  блок  Complex  to 
Real-

Imag, який виділяє уявну і дійсну частини сигналу. З метою пере-

гляду спектрів GMSK сигналу при різних ВТ і MSK сигналу на одно-

му графіку, я використовував 4 модулятора GMSK з різними парамет-

рами ВТ (0.3, 0.5, 0.7, 1) і модулятор MSK, об'єднавши їх блоком Mux, 

який дозволяє об'єднати сигнали які надходять на нього, вивівши їх на 

один блок Spectrum Scope, побачивши при цьому всі спектри одночас-

но. Для ілюстрації імпульсних характеристик та нормованих АЧХ фі-

льтра Гауса при різних ВТ використовував візуалізацію характеристик 

фільтрів (Filter Visualization Tool). Перегляд сигналу на виході фільтра 

Гауса з ВТ=(0.3, 0.5, 0.7, 1) виробляється блоком Scope. 

93

Н

АУКОВО

-

ПРАКТИЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ

«ПРОБЛЕМИ

ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ТА

ЗАХИСТУ

ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ

СИСТЕМ»

7

–

9

 ЧЕРВНЯ 

2016

 Р

.,

Н

АЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

,

 М

.

К

ИЇВ

УДК 004.934.2 (043.2) 

М.В. Луцький  

Національний авіаційний університет, м. Київ 

СИСТЕМА ГОЛОСОВОГО РАДІОКЕРУВАННЯ

ФУНКЦІЯМИ БПЛА 

Незважаючи на бурхливий розвиток обчислювальної техніки, за-

вдання розпізнавання голосових команд як і раніше не може вважати-

ся повністю вирішеною. При цьому її актуальність з часом тільки збі-

льшується. Найбільш зручними і ефективними засобами взаємодії лю-

дини з машиною були б ті, які є природними для нього: через візуаль-

ні  образи  і  мову  (голос).  У  зв'язку  з  цим  все  більш  актуальною  стає 

потреба в альтернативних, більш природніх методах керування різни-

ми об'єктами. Одним з найбільш природних для людини є управління 

за допомогою голосових команд. Використана система розпізнавання 

голосових команд управління на основі кепстрального аналізу, може 

охоплювати  різні  області  технологічного  застосування  аж  до  управ-

ління високоточними військовими об'єктами, такими як безпілотні лі-

тальні апарати і.т.д. Розроблена система розпізнавання голосових ко-

манд має два режими: режим навчання і режим розпізнавання (тесту-

вання). Ці режими входять у функціональну схему системи розпізна-

вання голосових команд, завдання, якої полягає в первинній обробці 

мовного сигналу, виділення ознак розпізнавання, в якості яких вико-

ристовуються  МЧКК.  Подальша  поведінка  системи  залежить  від  ре-

жиму роботи. Якщо система знаходиться в режимі навчання, отримані 

на етапі виділення ознак розпізнавання значення МЧКК, зберігаються 

в базу еталонних голосових образів. При знаходженні системи в стані 

розпізнавання, отриманий набір значень МЧКК порівнюється з набо-

рами з бази еталонних голосових образів. Також було проведене тес-

тування системи з трьома різними суб’єктами керування на розпізна-

вання чотирьох команд керування: «вверх», «вниз», «вправо», «вліво». 

Всі науково-експериментальні дослідження системи розпізнавання го-

лосових  команд  управління  були  проведені  з  урахуванням  критерію 

мінімального відстані, в якості якого виступає дисперсія різниці мате-

матичних очікувань порівнюваних МЧКК, в залежності від якого змі-

94